氮肥施用量对设施番茄氮素利用及土壤NO_3^--N累积的影响

在宁夏引黄灌区滴灌条件下,以温棚番茄为研究对象,采用田间试验与室内分析的方法,研究不同施氮量对番茄产量、氮素利用率及土壤NO3--N残留的影响,并对土壤-番茄体系的氮平衡进行了表观评估。试验结果表明:2004年秋冬茬番茄,施用氮肥显著增加了当茬番茄果实、植株产量(增产幅度19.9%～29.6%)及地上部总吸氮量(204～232.6kg/hm2)。2005年冬春茬番茄,与空白处理产量相比(106kg/hm2)只有N200处理的果实增产达显著水平(120kg/hm2)。两季番茄的氮肥利用率都随氮肥施用量的增加而明显降低(3.3%～10.9%)。2004年秋冬茬番茄收获后,表层0～30cm的NO3--N大量累积(200～650kg/hm2),其累积量随施氮量增加呈增加的趋势,经过2005年冬春茬番茄种植后,上茬0～30cm土层NO3--N向下有淋失的趋势,淋失层次主要在90cm以上的土体(250～380kg/hm2)。综合考虑番茄果实产量、氮肥利用率及土壤NO3--N残留等因素,秋冬茬番茄推荐氮肥用量在100～200kg/hm2和适量的磷钾肥配施为当茬氮肥优化管理处理。而冬春茬番茄氮肥推荐在200～400kg/hm2范围可以满足当茬番茄对氮肥的需求。

长江三角洲地区雨水中NH_4^+-N/NO_3^--N和δ^(15)NH_4^+值的变化

2003年6月至2005年7月,利用自行设计的雨水收集器对位于长江三角洲地区的常熟、南京和杭州3个观测点进行了全年性雨水观测,分析了雨水中NH4+-N/NO3--N和铵态氮自然丰度(δ15NH4+)值的变化.结果表明:研究区3个观测点雨水中NH4+-N/NO3--N和δ15NH4+值均呈相似的季节性变化规律,两者的规律性变化在以田间农事耕作为主的常熟观测点尤其明显,而位于市区的南京观测点和位于城乡结合部的杭州观测点的规律性次之;雨水中NH4+-N/NO3--N的峰值出现在6月下旬到8月上旬,然后逐渐下降,冬季降到最低;雨水中δ15NH4+值在6月下旬到8月中旬为负值,在8月下旬到11月中下旬为正值,12月至翌年3月又变为负值,5至6月中旬又转变为正值.雨水中NH4+-N/NO3--N和δ15NH4+值的季节变化与不同作物生育期间氮肥的施用、当地气候的季节性变化以及其他NH3释放源的NH3挥发有关(人和动物排泄物、氮污染水体及有机氮源中的氨挥发),其对大气湿沉降中NH4+的来源、形态组成及陆地不同NH3排放源的强度具有明显的指示意义.

S^(2-)/NO_3^--N对硫自养反硝化与厌氧氨氧化耦合脱氮除硫启动的影响

为寻求经济、有效的同步脱氮除硫工艺,采用HABR(复合式厌氧折流板反应器),接种厌氧氨氧化活性污泥,以人工模拟废水为研究对象,在进水p H为8.0、温度为(32±1)℃、HRT为6.5 h的条件下,调整进水S2-/NO3--N〔n(S2-)∶n(NO3--N)〕分别为2.0∶5、3.5∶5、5.0∶5、6.5∶5,研究其对硫自养反硝化和厌氧氨氧化耦合工艺启动的影响,试验连续进行了54 d.结果表明:当S2-/NO3--N<1时,S2-的供应量相对不足,导致硫自养反硝化生成的NO2--N量不足,进而影响后续厌氧氨氧化效果,NH4+-N去除率较低,平均值为53.5%,同时剩余NO3--N继续氧化硫自养反硝化生成的S0,致使出水中ρ(SO42-)增大;当S2-/NO3--N=1时,S2-供应量充足,硫自养反硝化生成NO2--N量最大,厌氧氨氧化效果最好,NH4+-N去除率最高,平均值为65.1%;当S2-/NO3--N>1时,S2-过量,S2-去除率下降.试验通过控制S2-/NO3--N,在HABR内成功实现了硫自养反硝化和厌氧氨氧化耦合工艺启动,NH4+-N、S2-、NO3--N最大去除率分别为74.3%、99.0%、99.5%,S2-/NO3--N=1为最佳比例.

CO_2浓度与N素形态对白桦幼苗NO_3^--N代谢的影响

在CO2人工气候箱(Pervical,PGC-9/2)内,用水培的方法研究了CO2浓度和NO3--N/NH4+-N对白桦幼苗NO3--N代谢的影响。结果表明:白桦幼苗根系、叶片NR活性以及叶片NO3--N、可溶性蛋白含量均随NO3--N供应比例和CO2浓度的增加而有所增加。在NO3--N/NH4+-N≥50/50时,CO2浓度倍增显著提高了白桦幼苗根系和叶片NR活性。CO2浓度倍增显著提高了白桦幼苗叶片NO3--N含量,且促进程度随营养液NO3--N比例的增加而加大。除NO3--N/NH 4+-N为100/0外,CO2浓度倍增并未显著提高白桦幼苗叶片的可溶性蛋白含量。CO2浓度与N素形态的交互作用对白桦幼苗根系、叶片NR活性以及叶片NO3--N含量的影响显著。

暗管控制排水棉田NO_3^--N和NH_4^+-N运移转化试验

为了研究控制排水条件下土壤剖面NH4+-N和NO3--N之间的转化运移规律,2008、2009年在荆州丫角排灌试验站棉花生育期内进行大田暗管控制排水对比试验:2008年全生育期内固定排水出口埋深、2009年分生育阶段调整出口埋深。结果发现:无论调整出口埋深与否,NO3--N含量在土壤垂直剖面上都随土层深度增加而减少。NH4+-N含量2008年随土层深度增加无明显变化规律、2009年在20、40cm处较60、80cm高。控制排水小区表层和20cm土层NO3--N含量较自由排水小区高;同层土控制排水小区NH4+-N含量比自由排水小区高。2008年各处理NO3--N含量高于2009年,NH4+-N含量低于2009年,NO3--N与NH4+-N同层土平均含量之比大于2009年。分生育阶段调整排水出口埋深可减小田间地下水位波动,更能使田间氮素形态稳定、减少氮素流失。

反硝化细菌生物反应器去除地浸采铀矿山退役采区地下水中NO_3^--N的试验研究

地浸采铀矿山退役采区地下水的NO3--N污染是一备受关注的问题。本文通过对取自某地浸采铀矿山退役采区的污泥进行驯化,得到了能去除地浸采铀矿山退役采区污染地下水中NO3--N的反硝化细菌,自行设计了上流式固定床反硝化细菌生物反应器,研究了pH值、C/N比和水力停留时间(HRT)对反硝化细菌生物反应器去除地浸采铀矿山退役采区污染地下水中NO3--N的影响。研究结果表明:当进液pH值为6.50、NO3--N浓度为1 000mg/L、HRT为2.3h时,NO3--N的去除率和去除速率分别达97%和388mg/(h.L),生物反应器处理废水的能力达0.35m3/(h.m3);当进液NO3--N浓度为550mg/L、HRT为1.4h时,NO3--N的去除率和去除速率分别达96%和368mg/(h.L),生物反应器处理废水的能力达0.62m3/(h.m3);反硝化细菌生物反应器适宜的运行条件是pH值为5.00～8.00,C/N比为0.6～0.8。

铁炭复配修复地下水中NO_3^--N的条件研究

采用了铁炭复配修复地下水中NO3--N,探讨了实验条件对修复效果的影响。结果表明,在pH值近中性条件(初始pH 6.42)下,反应时间为1 h时NO3--N修复率达到60.85%;Fe/C=1∶1时介质最佳用量分别为4~5 g;Fe/C=1/1.5时修复率为72.80%;反应速率在高振荡强度下大于低振荡强度;氧化铜的催化效果最好,可使修复率提高7.5个百分点。铁炭复配介质修复地下水中NO3--N是有效可行的,修复率随反应时间的增加而提高,在Fe/C=1∶1时修复率与介质用量呈正相关,无限减小Fe/C比并不能无限提高修复率,振荡强度对修复具有显著影响,低振荡强度下的修复过程较高强度存在滞后现象,并非所有金属氧化物催化剂对铁炭修复NO3--N均有促进作用。

施氮水平与模拟降雨pH值对玉米冠层NO_3^--N淋失的影响

为探明降雨特别是酸雨对玉米冠层氮素淋失的影响,以盆栽试验春玉米为指示作物,采用自制人工降雨器进行模拟降雨,研究施氮与不施氮(对照)条件下玉米冠层NO3--N淋失动态、数量及随生育期和降雨酸度的变化规律。结果表明,中性和弱酸性降雨淋洗,NO3--N淋失量主要由冠层氮素含量决定,而强酸雨淋洗,NO3--N淋失量受降雨pH值和冠层氮素含量共同影响。各生育期玉米冠层NO3--N淋失量随降雨pH值降低变化规律不一,生育前期降雨pH值对冠层NO3--N淋失影响较生育后期显著,在研究降雨酸度对玉米冠层NO3--N淋失的影响时,必须考虑生育期。相同pH值模拟降雨条件下,玉米冠层NO3--N淋失量随生育期推进逐渐降低:11叶期>吐丝期>灌浆期,生育前期显著高于中后期。玉米冠层NO3--N淋失量不仅与介质施氮有关,同时受降雨pH值影响,2因素在不同生育期对NO3--N淋失贡献大小有所不同,但总体看,植物体氮素丰富程度是影响冠层NO3--N淋失的主要因素。各生育期玉米冠层均存在一定数量的NO3--N淋失,尤以生育前期为甚,说明在研究农田生态系统氮素流量和冠层氮素损失时,冠层氮素淋失应予以考虑。

NO_3^--N/NH_4^+-N不同配比下紫花苜蓿氮代谢关键酶及钼、铁元素含量研究

以西北地区广泛种植的优质植物性蛋白饲料紫花苜蓿"甘农3号"为试验材料,在室外防雨网室内,采用盆栽营养液沙培法,在适宜氮素供应水平210 mg·L-1基础上,研究NO_3^--N和NH_4^+-N混合的7种配比(NO_3^--N/NH_4^+-N分别为12.5/87.5、25/75、37.5/62.5、50/50、62.5/37.5、75/25、87.5/12.5,依次标为1/7、1/3、3/5、5/5、5/3、3/1、7/1)对紫花苜蓿全生育期各部位硝酸还原酶(NR)、固氮酶活性及钼(Mo)、铁(Fe)营养吸收的影响。结果表明:(1)从部位来看,紫花苜蓿NR活性、Mo含量趋势一致,均表现为:叶>根>茎,而Fe含量则表现为根>叶>茎;不同配比下各部位NR活性均表现为配比中NO_3^--N比例大时,其活性较高,尤其是生长前期当NO_3^--N/NH_4^+-N为7/1时,各部位NR活性均最高;不同配比对根中Mo含量的影响在苗期与NR趋势相近,在NO_3^--N比例大时达最高。现蕾期与固氮酶活性相同,1/7时最高。成熟期同固氮酶与NR活性,均为5/3时最高;不同配比对根中Fe含量的影响与固氮酶活性变化趋势相一致,苗期均为1/7处理最高,盛花期至成熟期均为5/3处理最高。(2)从生育期来看,紫花苜蓿全生育期NR和固氮酶活性变化趋势均呈单峰曲线;NR活性在盛花期最高,即盛花期氮代谢能力最强,且各生育期均为配比中NO_3^--N比例大时NR活性高,氮代谢能力较强;固氮酶活性在结荚期最高,即结荚期根瘤固氮能力最强,且苗期和现蕾期均表现为1/7处理其活性最高,盛花期至成熟期5/3处理活性最高;不同配比对茎和叶中Mo、Fe含量的影响基本相同,现蕾期至盛花期在配比中NH_4^+-N比例大时含量最高,结荚期至成熟期在配比中NO_3^--N比例大时含量最高。(3)NR和固氮酶活性相互关系在整个生育期表现不同:在紫花苜蓿生长前期(苗期至现蕾期),NO_3^--N/NH_4^+-N=7/1时NR活性最大,1/7处理NR活性最小,而固氮酶活性则相反,二者表现出拮抗关系;在紫花苜蓿生长中、后期(盛花期至成熟期)NR活性与固氮酶活性均在NO_3^--N/NH_4^+-N=5/3时达最大值,二者又相互促进。

氮肥配施秸秆和厩肥对土壤NH_4^+-N和NO_3^--N转化的影响

设置了7个不同的施肥处理(①不施秸秆、氮肥和厩肥(CK);②单施氮肥;③麦秸+氮肥;④麦秸加倍+氮肥;⑤麦秸+氮肥+厩肥;⑥玉米秸秆+麦秸+氮肥;⑦玉米秸秆+麦秸+氮肥+厩肥),研究不同处理对冬小麦季土壤NH4+-N和NO3--N转化的影响。结果表明,氮肥配施秸秆和厩肥的处理冬小麦季土壤NH4+-N和NO3-N的数量均以冬前最高,施厩肥处理土壤NH4+-N和NO3--N的数量明显高于其他处理。

不同施氮量对黄河上游地区设施芹菜产量及土壤中NO_3^--N残留的影响

针对宁夏灌区设施蔬菜生产中氮肥施用过量,造成土壤含盐量过高,土壤次生盐渍化加剧,进行土壤-芹菜系统的氮素单因子田间试验。结果表明,在一定范围内(0～30kg/667m2)增施氮肥,芹菜的维生素C含量提高,芹菜产量亦随施氮量增加而增加,而施氮水平高于30kg/667m2,维生素C含量会逐渐降低,产量也下降;施氮量为30kg/667m2时,芹菜维生素C含量、产量及植株氮素表观利用率均为最高;土壤硝态氮含量,一方面随着土层深度的增加,呈现显著下降的趋势;另一方面在同一土层内随着施氮量的增加,土壤中硝态氮含量逐渐增加。综合经济效益和生态效益,提出黄河上游地区设施芹菜氮素的优化目标供应值为30kg/667m2。

S^(2-)/NO_3^--N对硫氮同步去除的影响

采用UASB反应器,研究不同S^(2-)/NO_3^--N对硫化物、氨氮和硝态氮同步去除的影响。结果表明,S^(2-)/NO_3^--N在1/1、9/8、5/4、3/2四个阶段反应器稳定运行时,硫化物去除率为80%~100%,氨氮去除率为93%~99%,硝态氮去除率基本稳定在96%左右,脱氮除硫效果良好。在S^(2-)/NO_3^--N为9/8的最佳工艺条件下,硫化物去除率为100%,氨氮去除率达到99%,硝态氮去除率达到96%。同时探讨了S^(2-)/NO_3^--N影响硫氮同步去除的机理。

不同氮水平对马铃薯产量构成和土壤NO_3^--N含量的影响

在滴灌条件下对比研究了不同氮水平下马铃薯(Solanum tuberosum L).的产量构成和土壤NO3--N含量的动态变化。结果表明,随着氮素水平的升高,产量和商品率都先上升后下降,氮水平在180 kg N.hm-2时最高;大部分块茎大小分布都集中在4.5～7 cm范围内,还有一定的增产空间;氮素量对薯块的大小影响很大,而对畸形薯所占比例的大小没有规律性影响;随着施氮量的增加,氮淋失程度加深,土壤中的NO3--N含量逐渐增加,各施氮水平下随着土层的加深又有不同程度的递减。

COD/NO_3^--N对厌氧同时反硝化产甲烷的影响

采用间歇试验,以葡萄糖为碳源,加入不同量硝酸盐的人工配水进行不同m(COD)/m(NO3--N)下厌氧同时反硝化产甲烷研究。当m(COD)/m(NO3--N)≥7时,发生厌氧同时反硝化产甲烷反应;而m(COD)/m(NO3--N)=3或5时,反硝化不完全,未发生产甲烷过程。进一步通过与单独产甲烷体系对照,发现反硝化过程对产甲烷过程存在抑制。随着m(COD)/m(NO3--N)的增大,体系对NO3--N的去除率越高,直到100%。且发现同时反硝化产甲烷体系中,优先利用丙酸,乙酸积累,而后被利用。

地下水环境因素对包覆型纳米铁降解NO_3^--N的影响

采用室内序批试验对比研究了ρ(DO)、光照、温度及初始pH等因素对油酸包覆型纳米铁材料去除地下水中NO3--N效果的影响.结果表明:模拟地下水溶解氧环境〔ρ(DO)为0.50 mg/L〕和实验室纯水溶解氧环境〔ρ(DO)为5.41 mg/L〕下,反应264h后NO3--N的去除率分别为78.9%和42.3%;模拟地下水黑暗环境和实验室自然光照下,NO3--N的去除率变化不大,反应400 h后均达到97.6%以上,反应过程中前者NO2--N的转化率是后者的1.57倍;模拟一般地下水温度(15℃)和实验室室温(25℃)环境下,反应初期,温度越高,NO3--N的降解速率越快,反应48 h后后者NO3--N的去除率是前者的2.01倍;地下水不同初始pH(分别为4、7、9)对油酸包覆型纳米铁去除NO3--N的影响较小,反应400 h后NO3--N的去除率分别为87.9%、84.5%和82.3%,反应50 h内初始pH较高环境下的pH会逐渐降低,初始pH较低环境下的pH会逐渐升高,随后pH逐渐稳定在8附近.可见,地下水低温、厌氧、黑暗的环境对包覆型纳米铁去除NO3--N存在一定的影响,在修复地下水NO3--N污染的应用研究中,有必要充分模拟地下水的环境条件,这也是获取客观理论数据的重要前提.

淹水条件下渗漏强度对稻田NO_3^--N质量浓度的影响

基于蒸渗仪淹水稻田不同渗漏强度控制试验结果,研究了稻田施肥后和各生育阶段不同渗漏强度条件下地表水及地下水中NO3--N质量浓度(ρ(NO3--N))的变化特性.结果表明:分蘖肥施用后,地表水和地下水中ρ(NO3--N)都有不同程度的升高,地表水ρ(NO3--N)短暂升高后便回落,地下水ρ(NO3--N)上升明显,5d上升了462.3%;稻田补水会扰动土壤,促进土壤表层吸附的NH4+-N的硝化进程,使地表水中ρ(NO3--N)升高,随着淹水时间的增加,ρ(NO3--N)会随之降低.水稻各生育期,不同渗漏强度对地表水中ρ(NO3--N)影响不显著,对地下水中ρ(NO3--N)的影响显著,渗漏强度大的地下水中ρ(NO3--N)升高明显.

NH_4^+-N部分代替NO_3^--N对番茄生育中后期氮代谢相关酶活性的影响

采用砂培实验研究NH4+-N部分代替NO3--N对番茄的影响,结果表明:与全硝处理(100%NO3-)相比较,增铵处理(NH4+∶NO3-=25%∶75%)下番茄鲜果重显著提高;同时叶片内NO3--N含量随增铵而显著降低,叶片与果实内NH4+-N含量及果实的可溶性蛋白含量随增铵而升高;增铵条件抑制了叶片和果实的硝酸还原酶(NR)活性,提高了叶片和果实的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPcase)活性及叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性,但对果实的谷氨酰胺合成酶(GS)活性影响不大。上述结果表明,NH4+-N部分代替NO3--N可增加番茄产量,提高集约化基地的生产量。

3,5-二甲基吡唑对尿素氮转化及NO_3^--N淋溶的影响

采用室内培养和田间试验相结合的方法,探讨了新型硝化抑制剂3,5-二甲基吡唑(DMP)对尿素氮转化及玉米田硝酸盐淋溶损失的影响.结果表明,DMP对尿素水解仅起短暂的抑制作用,但可在较长时间内显著抑制土壤铵的氧化,且随DMP用量的增加,抑制效应显著增强.培养第10 d时,DMP各处理(0.002 5、0.01及0.025 g/kg)的土壤NH4+-N累积量分别比CK提高了5.17、9.36和11.04倍,而NO3--N累积量于培养第14 d时差异最大,与CK相比分别降低了33.30%、61.19%和73.72%(p<0.01).土壤NO2--N只在尿素施用前期有少量累积,但第3 d DMP各处理土壤NO2--N含量降低幅度达95.77%~96.13%;土壤矿质氮总量于10 d以后,随DMP用量的增加,显著降低,而DMP1处理的土壤微生物量N在培养14~56 d期间显著提高.连续2 a的玉米田间试验原位取土测定结果表明,2004和2005年,DMP的施用使作物根系密集层以下(40~100 cm)土层的NO3--N累积总量分别比CK降低了28.77%和44.70%.因此,硝化抑制剂DMP与尿素配合施用是调控氮素转化、缓解氮肥污染的有效措施.

黄土高原沟壑区小流域土壤NO_3^--N的积累特征及其影响因素

以小流域为单元,分析了黄土高原沟壑区化肥投入、土壤NO3--N积累及其影响因素。结果表明,化肥投入是流域土地利用结构调整的重要支撑和保证因素,而流域土地利用结构的变化进一步拉动了化肥的投入。目前施肥条件下,流域内坡地果园存在显著的NO3--N积累,其积累量高于农田土壤,应作为今后重点监测对象。农田系统中,小麦或玉米连作土壤中NO3--N的积累最显著,通过作物之间的轮作可显著降低剖面中NO3--N的深层积累。土壤NO3--N的积累是小流域治理过程中产生的问题,与流域氮肥投入、氮肥吸收利用和土壤水分演变密切相关。

肥液浓度对单膜孔入渗NO_3^--N运移特性影响的室内试验研究

该文通过室内入渗试验,研究了不同浓度的单膜孔肥液入渗NO3--N的分布特性。研究表明:不同浓度的膜孔肥液入渗土壤NO3--N浓度的湿润锋运移距离与土壤水分运动的湿润锋一致;肥液浓度越大,相同入渗时间的NO3--N浓度锋运移距离越大,土壤剖面NO3--N浓度最大值越大,相同深度处土壤NO3--N浓度也越大。肥液入渗土壤NO3--N浓度分布特征与湿润体深度符合分段函数模型。供水入渗过程中,NO3--N浓度锋运移距离和浓度最大值均随时间的延长而增大;再分布过程中,NO3--N浓度锋运移距离继续增大,而NO3--N浓度最大值逐渐减小。