土壤中新型肥料氮素淋失特征研究

氮素淋溶是农田氮素损失的重要途径,也是造成地下水硝酸盐污染的重要原因,研究土壤氮素淋失特征对预防地下水氮素污染具有十分重要的意义。该文采用室内土柱淋溶试验的方法,研究了新型肥料在土壤中的迁移及淋溶规律,分析了氮素淋溶的地球化学响应特征,并确定了各形态氮素淋失量。研究结果表明:尿素、缓释肥料、稳定性肥料处理氮素淋溶量差异显著,分别为208.66、131.95、125.24kg·hm-2,缓释和稳定性肥料的氮素淋失率分别为32.98%和31.31%,比尿素低19.15%和20.85%,说明缓释和稳定性肥料可以显著减少氮素的淋失及对地下水的污染。硝态氮、铵态氮、有机氮分别占氮素淋失量的49.89%~75.19%、6.48%~12.77%、14.92%~31.31%,说明硝态氮是氮素淋溶的主要形态,其次是有机氮和铵态氮。     

南方烟田土壤氮素淋失规律的研究进展

概述了南方烟区烟田土壤供氮及氮素淋失特征,论述了影响烟田土壤氮素淋失的主要因素和降低烟田氮素淋失的主要调控措施,并且提出了今后烟田土壤氮素淋失应加强的研究方向。     

施肥对紫色土坡耕地氮素淋失的影响

通过径流小区试验,研究了4种施肥条件下紫色土坡耕地氮素淋失特征.结果表明,单施氮肥、氮磷配施和氮磷钾配施等施肥处理渗漏液中硝态氮含量在10.17～21.88 mg·L-1之间,渗漏液硝态氮占总氮含量的比例在85.5%～90.8%之间.各施肥处理渗漏液硝态氮含量呈前期较低,迅速七升,而后逐渐降低的季节变化趋势.玉米生长季各处理硝态氮淋失总量顺序为:单施氮肥>氮磷配施>氮磷钾配施>无肥处理,单施氮肥处理硝态氮淋失总量最高(44.31 kg·hm-2),氮磷配施和氮磷钾配施处理硝态氮淋失量分别较单施氮肥降低47.6%和54.2%.氮磷钾合理配施方式有助于显著减少紫色土坡耕地硝态氮淋失.     

硝化抑制剂阻控养殖肥液灌溉土壤氮素淋失

为考察硝化抑制剂伴施养殖肥液灌溉条件下土壤氮素的淋溶特征和阻控效果,采用土柱模拟淋溶试验,设置尿素溶液单施、养殖肥液单施、以及养殖肥液分别伴施双氰胺(DCD,5%、10%和15%)和氯甲基吡啶(Nitrapyrin,0.25%、0.5%和1%)处理,连续监测了5个灌溉周期土壤淋溶液中铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、总氮(TN)和溶解性有机碳(DOC)淋失特征。养殖肥液单施比尿素溶液单施显著减少碳氮的淋失浓度和淋失量。养殖肥液伴施DCD和Nitrapyrin淋溶液中TN、NH_4~+-N、NO_3~--N、DOC浓度分别比单施养殖肥液降低27.19%、35.69%、45.89%、53.69%和24.86%、30.87%、21.10%、64%,处理间均达到5%显著水平。从抑制效果及经济节约角度,推荐5%DCD伴施养殖肥液是优化的养分淋溶阻控模式。此外,发现养殖肥液连续饱和灌溉条件下土壤淋溶液硝态氮浓度与氧化还原电位间存在显著的相关性(R2=0.602 8*,n=34)。养殖肥液伴施硝化抑制剂是抑制养分淋失、提高养分利用效率和控制硝态氮淋溶污染的有效措施,但抑制剂的作用效果、抑制时间与施用方式之间的关系还需要进一步研究。     

引黄灌区灌淤土氮素淋失特征土柱模拟研究

采取土柱模拟实验的方法研究了不同施氮强度对宁夏引黄灌区灌淤土中氮素淋洗损失特征,以期为氮素淋失控制和合理施用提供科学依据。试验设5个氮水平,分别为对照处理(N0)、常规氮水平300 kg·hm^-2(N300)、优化氮水平(N240)、2倍常规氮水平(N600)、2倍优化氮水平(N480)。试验结果表明:不同施氮水平淋洗液中NO₃^--N的浓度表现出先升高后降低的趋势,浓度峰值出现的时间随施氮水平增加逐渐后移,NO₃^--N是氮素淋洗损失的主要形态,而NH₄⁺-N的淋失损失主要出现在淋洗前期,增加施氮量可以推迟各形态氮素峰值出现时间,增加淋失风险。N240,N300,N480和N600处理总氮累积淋失量分别为94.53、128.02、222.06 kg·hm^-2和268.6 kg·hm^-2,淋洗损失比例分别为39.38%、42.67%、46.26%和44.77%,当季施入稻田土壤的氮肥极易淋洗到100 cm深度以下,成为浅层地下水的潜在威胁。施入到灌淤土的氮素有39.38%～46.26%通过淋洗途径损失,各处理总氮累积量淋失规律服从对数方程Yt=a+blnt(R²=0.927～0.975)。     

氮素在紫色土中的移动和淋失研究

利用渗漏池研究了氮肥品种,用量对３种紫色土中ＮＯ３－Ｎ移动和淋失的影响,结果表明,旱作小麦生长期间淋失氮素主要是ＮＯ３－Ｎ,苗期是ＮＯ３－Ｎ移动最强的时期,下移后主要分布于２０－６０ｃｍ土层,以后各层中ＮＯ３－Ｎ逐渐稳定。     

不同施氮量对茶园土壤氮淋失的影响

为研究不同施氮量对茶园土壤氮淋失的影响,改良茶园土壤品质,采用室内土柱淋滤试验,研究不同施氮量对强酸性茶园土壤淋溶液pH、NH+4-N和NO-3-N淋溶量的影响。氮肥采用尿素,氮肥用量分别为N0(0kg·hm-2)、N1(150kg·hm-2)、N2(300kg·hm-2)、N3(450kg·hm-2)、N4(600kg·hm-2)。结果表明:施用氮肥降低了土壤pH和土壤淋溶液pH,降低幅度分别为0.08~0.32和0.35~0.81个单位,促进茶园土壤酸化;NH+4-N和NO-3-N的淋溶量均随施氮量的增加而提高;无机氮的淋失率为47.66%~71.31%,淋失量(Y)与施氮量(X)之间的线性回归方程为Y=0.708 X+145.27(R2=0.98);在整个淋洗过程中,NH+4-N和NO-3-N淋溶主要发生在前5次,且主要以NO-3-N的形式淋失,淋失比例为73.50%~89.21%。     

生物质炭对农田N_2O排放及氮素淋失的影响研究进展

生物质炭作为环境友好型材料,具有高度稳定性和较强的吸附性能,施入土壤后能改善土壤结构,提高土壤肥力,增强生物固氮能力,还可减少温室气体的排放,农田土壤添加生物质炭会间接或直接对土壤氮素物质转化产生影响。本文从生物质炭的特性出发,概述了生物质炭的固氮机理、生物质炭的输入对农田N_2O排放以及氮素淋溶的影响,对研究中存在的问题进行分析,并提出展望。     

土壤水分及氮素淋失胁迫下根系吸水过程的模拟

【目的】提出西藏高原农业种植区土壤水分亏缺、氮素淋失等因素耦合作用下的作物根系吸水胁迫响应函数,并基于Penman-Monteith公式构建作物根系吸水模型。【方法】于2015年春青稞生育期,在江达灌区和西藏农牧学院农田水利实验场开展同步试验,测定灌区典型田块及实验室参照模式和常规模式下的春青稞根系吸水过程、土壤水分及NH+4-N和NO-3-N淋失过程,基于全局性最优方法率定了根系吸水模型参数,采用Nash-Sutcliffe系数和相对均方根误差对模拟精度进行检验。【结果】所构建的根系吸水模型可用于边界条件控制及土壤水分亏缺和氮素流失耦合作用下根系吸水胁迫响应关系的模拟,在春青稞全生育期内,模拟结果的Nash-Sutcliffe系数和相对均方根误差分别为0.74和0.050 8,生育阶段中Nash-Sutcliffe系数和相对均方根误差的最大模拟偏差分别为0.63和0.102。【结论】所提出的模型能够有效描述西藏高原农业种植区土壤水分亏缺和氮素淋失条件下的根系吸水过程,具有较高的模拟精度。     

灌区土壤中氮素平衡与硝态氮淋失

本文研究了连续３料作物定位试验后，作物对氮的吸收利用率及硝态氮在土壤剖面中的分布与累积。结果发现，仅施氮肥的氮利用率最低，仅有１９．９％；ＮＯ３－Ｎ在０－４０ｃｍ剖面中的累积最高。增施磷肥后，氮肥利用率提高到５０％，同时减少了ＮＯ３－Ｎ在剖面中的累积。增施钾及有机肥对氮肥利用率影响不大。降雨或灌溉促进了ＮＯ３－Ｎ在剖面中的淋移深度。     

应用^15N对稻田生态系中氮素淋失和去向的研究

应用１５Ｎ研究了化学氮肥单施及其与有机肥配施条件下稻田生态系统中肥料氮和土壤氮淋失的数量、形态及肥料氮的去向。明确了配施有机肥比化学氮肥单施氮素淋失率大,且淋失的形态均以ＮＯ３－Ｎ为主。但土壤残留氮前者为后者的２倍多,而气态损失氮后者为前者的４倍左右。肥料氮的淋失量与土壤残留氮及气态损失氮相比,其数量极其微小,因此从农业持续发展着眼,应该选择有机肥和化学肥料配合施用。     

减氮对引黄灌区春玉米氮素吸收利用和淋失的影响

为探究不同减氮水平下春玉米产量及氮素吸收利用和氮素淋失损失特征,为宁夏引黄灌区春玉米氮肥合理施用提供理论依据,本研究于 2021—2022年在宁夏引黄灌区基于渗漏池进行了连续两年的田间定位试验,以先玉 1225为供试玉米品种,设置了5个氮水平,施氮量分别为常规施氮420 kg·hm^-2 （N-420）、减氮14.29%（N-360）、减氮35.71%（N-270）、减氮57.14%（N-180）、不施氮处理（CK）,对春玉米产量、氮素吸收利用和氮素淋失损失量进行测定分析。两年数据均表明,农户常规施肥与减氮14.29% 处理籽粒产量没有显著差异（P＜0.05）,减氮 35.71% 处理较常规施肥处理产量降低。2021年减氮 35.71%、减氮 14.29% 处理较常规施肥处理籽粒产量分别降低了 8.60%和 3.59%,2022年减氮 35.71%处理籽粒产量较常规施肥处理降低 11.46%,而减氮14.29%处理与常规施肥处理相比籽粒产量增加1.42%。氮肥表观利用率、氮肥农学效率、地上部氮素收获指数两年数据均显示减氮 35.71% 处理高于减氮 14.29% 处理和常规施肥处理。氮肥偏生产力随着施氮量的增加逐渐降低,与减氮 57.14% 处理相比,减氮35.71%、减氮14.29%和常规施肥处理分别降低19.57%、33.81%、42.59%。总氮淋失量随施氮量的增加而升高,减氮35.71%、减氮 14.29% 处理总氮淋失损失量较常规施氮处理降低 42.51% 和 18.09%。各处理氮素淋失中,硝态氮是主要形式,占总氮的45.50%~54.68%。相关性分析表明,施氮量与总氮淋失量呈正相关,随着施氮量的增加,总氮淋失量呈指数型增加（R²=0.998 6）。研究表明,与常规施氮量相比,减少35.71%施氮量下,春玉米产量平均减少10.03%,总氮淋失量平均降低42.51%,氮肥表观利用率、农学效率和偏生产力均提高。综合考虑认为,施氮270 kg·hm^-2可作为协调引黄灌区春玉米产量和环境安全的合理选择。     

五龙池小流域耕作土壤硝态氮淋失变化

选取丹江口库区青塘河五龙池小流域坡耕地夏玉米黄棕壤为供试土壤,采用田间原位淋湿装置,通过阴阳离子树脂吸附法研究了3种耕作土壤硝态氮淋失的时空变化及其影响因素。结果表明,不同耕作方式土壤硝态氮累积淋失量存在明显差异,平作可以减少0～10 cm土层土壤硝态氮淋失量,而横坡和顺坡垄作均增加了10～20 cm和20～30 cm土层土壤硝态氮淋失量。研究结果可以量化土壤氮素循环机理,具有重要科学意义,并可为丹江口库区农业非点源污染防控提供依据。     

减施氮肥与调节土壤C/N对黄瓜-番茄轮作体系下土壤氮素淋失及产量的影响

针对宁夏引黄灌区设施菜田氮肥施用过量造成的氮素淋失问题,以两季设施黄瓜-番茄轮作体系为研究对象,采用田间小区试验研究农民常规施肥(CK)、氮肥减量28%(OPT)和氮肥减量39%+秸秆添加(OPT+C/N)对设施蔬菜产量、氮肥偏生产力、氮排放通量以及氮素淋失动态变化规律的影响。结果表明:两季蔬菜的不同形态的氮排放通量表现为CKOPTOPT+C/N。OPT+C/N处理较OPT处理各形态氮素排放通量都有所下降,各处理之间蔬菜产量无显著差异,OPT+C/N处理对两季蔬菜的养分吸收量和肥料偏生产力影响最大,黄瓜吸氮量较CK处理提高11.1 kg/hm2,番茄季吸氮量提高2.9kg/hm2。黄瓜和番茄两季蔬菜总氮、硝态氮、铵态氮淋失量动态与淋溶水淋失动态规律基本一致,淋洗高峰多出现在黄瓜和番茄移栽后第1次大水灌溉和休闲期大水漫灌期间,设施菜田氮素淋失以NO3--N为主,占总氮的淋失比例为52.3%～87.6%。     

稻田土壤氮素淋失的形态及其在剖面分布特征

大型原状末扰动稻田土壤渗透计定位研究结果表明：淹水条件下淋失的氮素形态主要是硝态氮；硝态氮在土壤剖面不同深度的数量分布，具有向下递增的特点，并与土壤表层温度有显著的相关性，因而呈季节性的消长变化；有少量铵态氮受施肥的影响从耕层土壤向下淋失，在剖面中具有向下递减的分布特征。     

宁夏银南灌区稻田控制排水条件下氮素淋失的研究

为探讨不同排水条件下稻田中氮素的迁移、转化规律,通过大田试验,对宁夏银南灌区稻田土壤中氮素的淋失情况进行了研究。结果表明,排水量越大,NH4+-N下移深度越大;在下渗水流的驱动下,NO3--N的下移深度明显大于NH4+-N;不同排水处理中,土壤剖面NH4+-N浓度呈现随深度增加逐渐降低的趋势,NO3--N浓度在地面以下100 cm内随深度增加逐渐升高,超过100 cm之后逐渐降低;每次施肥后,不同处理的排水中NO3--N和NH4+-N浓度均表现出短期内迅速上升,以后又逐渐下降的趋势;氮素的淋失主要发生在拔节期以前,在此期间,应加强水肥管理,以减少氮素淋失。     

季铵盐改性秸秆阻控养殖肥液灌溉土壤氮淋失

为探究养殖肥液灌溉条件下,季铵盐改性秸秆对土壤氮素淋失的影响及阻控效果,通过室内土柱模拟试验,研究了季铵盐改性秸秆不同施用量（质量分数为0%、1%、2%、4%）和施用方式（0~10 cm混合、0~20 cm混合、10 cm处作为隔层）对不同形态氮素（总氮、硝态氮和有机氮）的影响。结果表明：在试验施用量范围内,季铵盐改性秸秆施加量越大对氮素淋失阻控的效果越好,2%和4%季铵盐改性秸秆施加处理的淋溶液中总氮、硝态氮、有机氮淋失量分别比对照（仅施用养殖肥液）降低了47.1%、51.8%、24.7%和78.7%、83.2%、57.6%,且两处理间均达到5%显著差异水平。3种施用方式对土壤氮素淋失的影响不显著,但0~10 cm混合与0~20 cm混合处理与对照相比,季铵盐改性秸秆的施加能抑制养殖肥液灌溉过程中铵态氮向硝态氮的转化,从而降低氮素淋失风险。此外养殖肥液灌溉氮素淋失以硝态氮为主。研究表明,季铵盐改性秸秆施用是阻控养殖肥液灌溉土壤氮淋失的有效措施。     

长期增施有机肥/秸秆还田对土壤氮素淋失风险的影响

【目的】研究长期增施有机肥/秸秆还田对作物产量及土壤氮素淋失风险的影响,旨在为华北平原冬小麦-夏玉米轮作区增强土壤肥力、提高作物产量及降低农业面源污染风险提供依据。【方法】以国家褐潮土肥力与肥料效益监测基地的长期肥料试验为平台,研究长达27年不同施肥处理对冬小麦-夏玉米产量、土壤肥力、氮素淋失风险和土壤氮素剖面分布的影响,试验共设置5个施肥处理,即：对照（CK）;氮磷钾（NPK）;氮磷钾+有机肥（NPKM）;氮磷钾+过量有机肥（NPKM+）;氮磷钾+秸秆还田（NPKS）。【结果】（1）在27年的不同施肥处理中,长期增施有机肥/秸秆还田均能使作物增产,改善土壤肥力。其中,增施有机肥处理尤为显著,与NPK相比,NPKM、NPKM+处理提高小麦和玉米产量分别为41%-50%和30%-32%;增加0-20 cm表层土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）含量分别为62%-121%、107%-187%;但降低小麦、玉米氮肥偏生产力（PFP_N）分别达22%-32%、27%-41%。而NPKS处理对作物增产及提升土壤肥力的作用低于增施有机肥处理,对小麦产量、玉米产量、SOC、TN含量的增幅分别为24%、6%、9%、97%,但提高小麦季PFP_N为216%、降低玉米季PFP_N为40%。（2）长期增施有机肥/秸秆还田处理中,0-20 cm表层土壤SOC、TN、硝态氮（NO₃^--N）、可溶性碳氮等养分含量以及氮矿化速率、硝化潜势等微生物学过程显著高于20-200 cm,说明长期增施有机肥/秸秆还田等外源碳的添加对土壤养分及微生物学过程的影响主要发生在表层。（3）与NPK相比,NPKM处理能够显著增加100-200 cm深层土壤中NO₃^--N含量,NO₃^--N平均含量为17.8-26.1 mg·kg^-1;而NPKS处理在一定程度上能够增加0-100 cm土层NO₃^--N含量,NO₃^--N平均含量为3.6-13.4 mg·kg^-1,表明增施有机肥会促进土壤NO₃^--N的向下迁移,而秸秆还田对土壤NO₃^--N具有一定的固持作用。此外,由于有机肥和秸秆带入的氮素, NPKM、NPKM+、NPKS处理氮盈余比NPK处理增加312%、1 037%、953%,大大增加了土壤氮素淋失风险。【结论】在氮磷钾化肥基础上增施有机肥/秸秆还田会提高作物产量、增强土壤肥力,但会提高土壤氮盈余量,提高氮素淋失风险,尤其是增施有机肥会大大增加氮素淋失风险。