北京地区冬小麦-夏玉米轮作下土壤氮素的分布及对地下水影响分析

研究北京粮食作物种植区冬小麦—夏玉米轮作体系下不同施氮量对土壤氮素剖面分布、累积量、淋失量的动态变化过程的影响及对地下水的影响等。结果表明在喷灌条件下冬小麦试验季节硝态氮的累积主要在80 cm深度以上;而夏玉米季节,硝态氮的峰值运移到150 cm左右,硝态氮存在明显的深层淋失现象。硝态氮的剖面含量一般随着施氮量的增加而增加。单季施氮量低于110 kg/hm2,土壤氮素处于稍微亏损状态;而施氮量大于220 kg/hm2时,在0～200 cm土层内,硝态氮有明显的累积现象,硝态氮的累积量一般随着施氮量的增加而增加,因此建议该地区年施氮量为250kg/hm2以维持农田氮平衡。考虑到当地的地下水埋深一般在12.5m左右,可以初步得出冬小麦—夏玉米种植对地下水的影响较小,但是长期冬小麦—夏玉米种植施肥将对地下水产生影响。     

不同施氮量对小麦、玉米产量和土壤养分分布的影响

在河北省中西部黄壁庄水库上游流域,通过田间试验,分析不同施氮量对该区小麦和玉米产量、氮肥偏生产力、农户纯收益和土壤中氮素累积的影响,以期为该区农业的施肥管理和防治农业非点源污染的技术策略提供科学依据。试验结果表明,中肥施氮水平,冬小麦产量和农户收益最高。不同施氮水平对夏玉米产量影响差异不显著。高肥水平,春玉米产量和农户收益最高。在冬小麦和夏玉米轮作农田,硝态氮在90cm土层出现累积。在春玉米农田,硝态氮在50cm土层出现累积。另外,随着施氮量的提高,100cm土体硝态氮储量在2010年和2011年间出现盈余。综合分析试验结果,在该区合理灌溉的前提下,冬小麦合理施氮量为225kg/hm2左右,夏玉米合理施氮量为180kg/hm2左右,春玉米合理施氮量为225kg/hm2左右。     

生物有机肥与水分联合调控下稻田土壤氮素变化规律

为了探究生物有机肥和控制灌溉联合调控下稻田土壤氮素变化的特征和规律,开展了水稻小区种植试验。试验设置2种灌溉模式（常规淹灌（F）、控制灌溉（C））和3种施肥模式（全施化肥（A）、生物有机肥等氮替代15%化学氮肥（B）、生物有机肥等氮替代30%化学氮肥（C））,分析水稻生育期内土壤铵态氮与硝态氮含量的变化特征。试验表明：至水稻分蘖期时,相同灌溉模式下,配施生物有机肥处理的稻田土壤铵态氮含量均值均低于全施化肥处理,降幅为19.85%~48.78%,土壤硝态氮含量均值是生物有机肥等氮替代30%化学氮肥的处理低于全施化肥处理,降幅为15.35%~33.08%;而从水稻拔节期起,相同灌溉模式下配施生物有机肥处理的稻田土壤铵态氮平均含量比全施化肥处理增加了12.71%~56.26%,除FB处理硝态氮含量降低外其余配施生物有机肥处理的土壤硝态氮平均含量比全施化肥处理增加了19.21%~105.80%。控制灌溉的水稻全生育期土壤硝态氮含量显著高于常规淹灌（P＜0.05）,而土壤铵态氮含量则是常规淹灌高于控制灌溉。结果表明：生物有机肥配施化肥有利于水稻分蘖期后土壤铵态氮和硝态氮含量的积累,提升了稻田土壤氮素的养分累积,其中生物有机肥等氮替代15%化肥的效果较好。控制灌溉使得土壤硝态氮含量增加,同时也减少了土壤铵态氮的含量。综合考虑环境与经济效益,控制灌溉与生物有机肥等氮替代15%化肥的稻田水肥管理模式较好。     

不同氮肥水平下土壤硝态氮分布及冬小麦产量研究

合理地施用氮肥不仅能够使作物显著增产,而且可以减少土壤中硝态氮的残留,从而降低由于硝态氮过量引起的土体及地下水污染。本试验研究了在灌水条件一致的情况下,N₆₀₊₆₀、N₄₀₊₄₀、N₂₀₊₂₀、N₄₀、N₀五个氮肥施用水平对土壤硝态氮分布及冬小麦产量的影响,结果表明:（1）冬小麦在越冬期、返青期和拔节期,受播前施入底肥、拔节期追肥的影响,各处理0⁶0 cm土层硝态氮含量平均值及变化幅度均明显高于60¹60 cm;在灌浆期,各处理0⁶0 cm土层硝态氮含量平均值相比较拔节期均有不同程度的降低,是由于冬小麦从土壤中吸收了大量氮肥所致。在灌水淋溶影响下,各处理60¹60 cm土层硝态氮含量平均值在灌浆期均达到最大值。（2）合理的灌水、施肥是冬小麦获得高产的必要条件,经过试验研究结果表明,N40+40处理是当地冬小麦最优的氮肥施用模式。     

不同灌施顺序对土壤氮素运移规律及氨挥发影响分析

通过室内土柱模型试验就不同灌施顺序条件下土壤氮素运移以及氨挥发量进行比较分析。结果表明:土柱上层土壤硝态氮含量较低,硝态氮随水运移并在湿润锋处累积,其浓度锋的推进距离随着时间的增加而逐渐增加。1/2N+1/2W和1/4W+1/2N+1/4W的灌施顺序的土壤大部分铵态氮分布在30~40 cm土层范围内,氨挥发量较低,有效降低了氨挥发损失,有利于作物根系的吸收利用,提高氮肥利用效率。     

灌水频率和施氮量对番茄生长及水氮淋失的影响

不合理灌溉水氮管理引起的水氮淋失越来越受到关注。本文以日光温室滴灌番茄为对象,研究充分供水条件下水氮管理参数对土壤水氮淋失和番茄生长的影响。试验选取灌水频率和施氮量2个因素,灌水间隔设3、6和9 d 3个水平,施氮量设0、180和300 kg/hm23个水平。在番茄生育期内观测土壤含水率、土壤水势和土壤氮素含量,番茄收获时测定地上部分干物质、产量和氮素吸收量。结果表明,土壤水分深层渗漏和硝态氮淋失几乎发生在番茄整个生育期内,表现出深层渗漏量增大时硝态氮淋失量也增大的同步特征。灌水间隔3 d和6 d处理的生育期累积渗漏量接近,占灌水量的12%,而当灌水间隔增加到9 d时,生育期深层渗漏量明显增加,占灌水量的18%。同一灌水频率下,硝态氮累积淋失量随施氮量的增加呈增加趋势,生育期累积最大水氮淋失量发生在低灌水频率高施氮量处理。灌水频率和施氮量对番茄植株吸氮量和产量的影响未达到统计学上显著水平(P=0.05)。从减少水氮淋失和方便管理两方面考虑,建议温室滴灌番茄适宜的灌水间隔为6 d。     

滴灌系统运行方式和施肥频率对番茄根区土壤氮素动态的影响

在日光温室内开展田间试验，研究了滴灌施肥灌溉系统运行方式和施肥频率对番茄根区硝态氮在生育期内随时间的变化动态、空间分布特征以及氮肥利用效率和回收率的影响。系统运行方式包括不同灌水和施肥次序组成的3种方案。结果表明，在整个生育期内，在灌溉过程的前期施肥，硝态氮在各土层中的分配较为均匀；随着施肥次序向后推移，硝态氮在0～20cm土层的累积逐渐明显。随着施肥频率降低，硝态氮在生育期内随时间的变化逐渐加剧。在滴头的周围，硝态氮易随水流运动，并在湿润土体的横向边缘产生累积。随着施肥次序向前推移，硝态氮向湿润土体边缘运移的趋势愈加明显。剖面内的硝态氮总量随着施肥频率的降低而降低。随着施肥次序向后推移，氮回收率逐渐增大，氮肥利用效率逐渐减小。氮肥利用效率随施肥频率提高而增加。在滴灌施肥灌溉条件下，运行方式选用最初灌溉总时间的1／4时间灌水，再用1／2时间施肥，最后用1／4时间冲洗管道，施肥频率取每周一次较为适宜。     

不同水氮供应对菜地土壤硝态氮累积的影响

通过田间小区和土柱模拟试验相结合的方法研究了不同水氮供应对菜地土壤硝态氮淋溶的影响，结果表明，在田间小区和土柱模拟试验中，硝态氮在1m土层内出现一个累积峰，并且随着灌水量的增加累积峰逐渐下移；在相同灌水量下，随着氮肥施用量增加两个试验1m土壤中硝态氮储量均增多。在田间小区试验中，当施氮量低于270kg/hm^2时，相同的施氮量下，150、250、350mm^3个水平灌水量下1m土体内硝态氮储量多少为250mm〉150mm〉350mm，当施氮量超过270k加m^2时，土体内硝态氮累积量随着灌水量的增加而减少。在土柱模拟试验中，在相同的施氮量下，1m土体硝态氮的储量随着灌水量的增加而增加。     

应用根系层水质模型分析冬小麦-夏玉米轮作体系的农田水氮利用效率Ⅱ：模型的验证与情景分析

在就禹城试验站对根系层水质模型（RZWQM）的参数进行灵敏度分析和标定的基础上,模拟了1960—2005年该试验站冬小麦- 夏玉米轮作条件下的冬小麦和夏玉米产量、水分利用效率及氮肥偏生产力,并将模拟的冬小麦和夏玉米产量与禹城市农业统计年鉴显示的 1985—2005年的产量进行了对比。结果表明：经过标定后的RZ?WQM能够较好地模拟夏玉米产量（平均相对误差为-13.3%）,可以模拟冬小麦产量在年际间的变化趋势（平均相对误差-54.2%）。针对所设计的9 种节水省氮的灌溉与施氮方案开展了多组情景模拟分析,结果显示较好的情景是：冬小麦在播前、拔节和开花期各灌溉75mm的水;夏玉米当平水年和丰水年时在播前灌溉一次56mm的水,当枯水年时在播前和抽穗期各灌溉84mm的水,当特枯水年时在播前和抽穗期各灌溉111mm的水。冬小麦在播前和拔节期分别施氮77.7kg/hm2 155.3kg /hm2,整个生育期施氮量为233kg/hm2;夏玉米在苗期（播后5d）和大喇叭口期各施氮70.7kg/ m2和141.3kg/hm2,整个生育期施氮量为212kg/hm2。这样优化的灌溉与施氮方案能够取得较好的增产效果和较高的水氮利用效率,即：冬小麦- 夏玉米轮作体系的粮食产量为10302kg/hm2、水分利用效率为1.40kg/m3、氮肥偏生产力为23.2kg/kg。     

冬小麦生长条件下土壤氮素运移动态的数值模拟

将土壤溶质运移理论和土壤微生物化学、植物生理学有机地结合起来,建立了农田土壤氮素运移、转化与吸收的综合数学模型。运用该模型对中德合作项目试验田1999～2000年冬小麦优化施肥与传统灌溉和优化施肥与优化灌溉两小区的土壤水分和氮素运移动态及干物质产量进行了模拟。模拟结果与实测数据吻合较好。两小区土壤剖面埋深165cm处硝态氮淋失量的计算结果表明：与传统灌溉方式相比,优化灌溉方式的土壤硝态氮的淋失量明显减少。用验证后的数学模型在计算机上进行了几种不同灌溉方案下土壤水氮运移动态及干物质产量变化的数值试验,结果表明：在喷灌条件下,冬小麦以每l0d灌溉一次,每次20mm水量的灌溉方式较优。     

渗灌条件下水稻的节水灌溉制度和氮肥运筹技术研究

针对江苏省淮北平原地区稻麦轮作生产实际，在田间埋设塑料波纹暗管，通过调节外沟水位对水稻实施渗灌，就渗灌条件下水稻的节水灌溉制度和氮肥运筹技术进行了研究。提出了渗灌条件下以稻田地下水位和土壤含水量作为控制指标的水稻节水灌溉模式，该技术和常规浅水勤灌相比，水稻节水达16.5％，增产14.3％。试验结果还表明，水稻采用节水灌溉制度后，氮肥用量和基蘖肥与穗粒肥的比例显著影响水稻地上部分干物质积累、矿质营养、籽粒产量和营养品质，渗灌条件下水稻高产优质、浅层地下水不受NO3-N污染的施N量为270～315kgN/hm2，基蘖肥/穗粒肥为5∶5。     

水肥耦合对水稻生长、产量及氮素利用效率的影响

为了探讨水稻生产中适宜的灌溉方式以及与其匹配的施氮量,以C两优华占水稻品种为试验材料,使用大田试验的方法,进行了水肥耦合试验。试验设灌水量和氮肥水平两个因素。以淹水灌溉的灌水量为基准,设置4个水分处理,即W1 (淹水灌溉100%)、W2 (轻度干湿交替灌溉66.7%)、W3 (中度干湿交替灌溉33.3%)和W4(雨养,灌溉0),不同水分处理灌溉频次相同,当W1水层消失时同时灌溉。设置6个氮肥梯度,0、90、135、180、225、270 kg/hm~2。对水稻生长性状、产量以及水氮利用效率进行了研究,结果表明:在不同灌溉处理下,增加氮肥施用量,均能够显著增加水稻株高和叶片SPAD值;中度干湿交替灌溉,显著降低了低施氮量处理的株高,高施氮量一定程度上弥补了灌水量减少对株高的影响。轻度与中度干湿交替灌溉处理下,高氮处理成熟期水稻叶片SPAD值显著降低,从而改善其贪青晚熟现象。在不同灌溉处理下,随着氮肥施用量的增加,水稻有效穗数呈现逐渐增加的趋势。雨养处理会导致水稻实粒数与结实率显著降低;不同灌溉方式下,氮肥施用量与水稻产量均呈现二次方的关系,不同水分处理下的水稻产量峰值出现时的施氮量不同,当施氮量达到135 kg/hm~2之后,继续增加施氮量,不同水分处理对水稻产量影响显著,在水分亏缺条件下继续增施氮肥会导致产量明显下降。综上所述,施氮量的多少应该与灌水量相匹配,轻度干湿交替灌溉条件下,施用180 kg/hm~2氮肥会达到较好的水肥耦合模式,可以在减少灌水量的条件下,获得了较高的产量,并且保持较高的氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力。     

不同水肥处理对稻田土壤中氮素剖面分布与氨挥发损失的影响

对苏南地区不同水肥处理稻田土壤中铵态氮和硝态氮剖面分布、稻田氨挥发损失以及水稻地上干物质量及产量进行了研究。结果表明:稻田土壤中无机氮以铵态氮为主;铵态氮质量比随着土层深度的增加而降低,20～60cm深度土层中的铵态氮质量比相对稳定,随着水稻生育期的进行,稻田土壤中氨态氮质量比逐渐降低;稻田土壤中硝态氮质量比呈现上层低于下层的趋势;控制灌溉稻田施用控释肥减少了表层土壤中的铵态氮质量比以及底层土壤中的铵态氮和硝态氮质量比,降低了氮素损失的风险。控制灌溉和控释肥的使用,减少了稻田氨挥发损失,减少幅度达到83.71%。     

关于测定水中亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总氮的方法探讨

含氮化合物是水体污染监测中的重要指标,因此需要可靠精确的检测方法作为支撑。本文采用气相分子吸收光谱法对亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总氮进行检测分析,结果表明:标准曲线相关系数均大于0.999,检出限、精密度、准确度、加标回收率均满足方法要求。表明气相分子吸收光谱法具有较高的灵敏度和准确度,稳定性好,可实现样品在线自动稀释和在线消解,简化样品前处理过程,更适用于大批量含氮化合物水质检测工作。     

同位素溯源解析地下水库对地下水氮分布影响

以山东省王河地下水库为研究对象,利用氮氧双同位素分析地下水库的氮分布特征、来源以及转化过程,并利用IsoSource软件计算了不同污染源对地下水的贡献比例,进而分析地下水库对地下水中氮分布的影响。结果表明:库区内地下水中NO_3~-和TN浓度高于库外地下水,并且空间差异性小,地下水氮来源以化肥为主;库区内地下水中存在着反硝化过程,库区外地下水氮来源以海水养殖和化肥为主;地下水库阻隔了氮的水平流动,造成库区内地下水中氮的累积,进而增强了氮的反硝化作用。     

天然水体氮自净过程及硝化所需溶解氧源试验验证

通过试验验证了天然水体中确实存在氮的自然净化过程和同步硝化/反硝化途径。在氮与有机物浓度较低时,遮光阻断藻类光合作用试验表明,大气复氧足以使试验水质条件下的氮和有机物完全氧化。然而,有机物过早消耗对硝化后产生的硝酸氮再行反硝化作用不利。反硝化反应彻底进行可以通过外加碳源方式实现。COD初始浓度较高会引起异养菌对氧的大量消耗,使本来数量就处于劣势的硝化细菌的硝化反应受阻。     

中国氮沉降研究概况综述(英文)

中国政府近年来大幅度增加对基础科学研究的投入,而有关氮沉降的研究也在相关基金的支持下得到了快速的发展.但是有关中国氮沉降研究的现状,例如投入的资金数量和得到的研究成果较少.在分析近年来国家自然科学基金在这一领域资助情况的基础上,统计了发表在中文期刊上的相关文章数量.结果表明,基金数和文章的发表数量在近年来呈现增加的趋势,并且两者之间存在正相关关系.国家自然科学基金对申请者的名额及资金额度的增加明显有利于科学研究的进步.基于氮沉降的研究现状,也提出将来需要进一步研究的方向.     

污水灌溉系统中氮素转化运移的数值模拟分析

本文研究了不同类型氮素在二维饱和-非饱和土壤中运动及转化的数学模型,概化和简化了氮素集合体的划分,给出了氮素转化和运移的对流、弥散、硝化、反硝化、挥发、作物吸收、深层渗漏、固持和矿化等转化运移方式和控制方程。通过野外两个灌溉季节的污水灌溉试验,利用第一灌溉季节的试验数据进行参数求解,利用第二个灌溉季节的数据对该数值模型的实际应用进行检验。数值模拟的内容包括地下水位,排水中铵态氮、硝态氮的浓度变化三个部分,研究结果表明,模型正确可靠,预测结果可信,可用于实际污水灌溉的模拟分析。     

重庆典型岩溶槽谷区土壤氮素迁移过程分析

土壤-地下水系统中的硝氮污染和氮素的循环过程备受关注,但对岩溶区土壤氮素的迁移过程研究较少。选取重庆市典型岩溶槽谷区的灌丛和菜园地,分层取样分析土壤中各种形态的氮素,并用曲线拟合的方法分析氮素随土壤深度的变化,了解岩溶区土壤氮素的垂直分布情况。从分析结果看,硝态氮为土壤无机氮的主要存在和淋失形式;铵态氮垂直分布规律为表层多底层少,说明受土壤吸附作用的影响向下迁移较少;硝态氮的分布呈波峰波谷式变化,干燥时由于硝化作用产生积累,降雨时可能随雨水向下迁移而减少。研究结果可为指导岩溶区农业生产和氮素管理,以及科学治理石漠化提供理论依据。