不同坡度下植物散流-过滤带对地表股流氮磷的消除效果

在植物过滤带前设置0.8~1.2 m宽的散流带,能提高过滤带对地表股流中氮、磷营养物质的去除,发生明显增效作用。之前研究均基于平缓的坡度(4%~6%),对较倾斜坡度,设置散流带是否具有增效作用尚不清楚。研究通过在黄荆(Vitex negundo)过滤带前设置五节芒(Miscanthus floridulus)散流带,观测五节芒-黄荆和纯黄荆过滤带在5%、10%、15%坡度下对氮、磷的消除,探讨散流带在不同坡度下对过滤带的增效作用。结果表明:五节芒-黄荆和黄荆过滤带对总氮、铵氮、硝氮、总磷的去除均随坡度的增加而减小,在15%坡度下的去除效率最低;3种坡度下,五节芒-黄荆对总氮、铵氮、硝氮、总磷的消除均极显著(P0.01)或显著性(P0.05)高于黄荆过滤带,表明在较大坡度下(10%、15%),五节芒散流带对黄荆缓冲带的增效作用仍然存在。研究结果能深化植物散流-过滤带水质保护功能的认识,为农业非点源污染管理提供启示。     

典型水生植物对水库环境污染物去除能力的实验室模拟

以溪荪鸢尾(Iris sanguinen)、菖蒲(Acorus calamus)、黄菖蒲(Iris pseudaeorus)3种水生植物为实验植物,根据大伙房水库库区及入库河流的富营养化现状制备富营养化实验水体,通过28 d室内水培实验,研究3种植物对总氮、铵氮、硝氮和总磷的去除能力。结果表明:溪荪鸢尾组对总氮、铵氮、硝氮和总磷的去除率分别为78.1%、73.1%、84.8%和90.3%,菖蒲组分别为73.4%、90.1%、63.1%和89.1%,黄菖蒲组分别为83.9%、77.3%、75.0%和93.8%;3种植物对污染物的去除强度随时间的变化较为一致,均表现出前期污染物浓度下降较快,后期趋于平缓:对总氮、铵氮的去除作用前14天较为显著;对硝氮的去除作用在整个实验期间均显著;对总磷的去除作用在前21天较为显著。     

赣江下游典型蔬菜地地表径流的氮磷流失特征

在赣江下游代表性蔬菜地设置径流小区, 研究常规施肥条件下蔬菜地生态系统地表径流中氮、磷的流失状况。结果表明, 在连续多次监测期内, 自然降雨条件下常规施肥蔬菜地地表径流总氮平均浓度为10.32 mg⋅L–1, 总磷平均浓度为4.71 mg⋅L–1, 硝态氮与溶解性正磷酸盐是该区域蔬菜地降雨径流中氮、磷的主要存在形态, 故而地表径流流入至附近水体存在富营养化的风险。此外, 蔬菜地降雨径流中氮、磷流失量与降雨量呈极显著的正相关关系。研究表明, 施肥和降雨量是影响地表径流氮、磷流失的主要因素, 针对赣江下游蔬菜地氮、磷流失特点需制定相应的氮、磷流失的防治措施。     

横断山区草本沼泽湿地水体氮含量空间分布特征

草本沼泽是横断山区重要的湿地类型,为探明横断山区草本沼泽湿地水体中总氮、硝氮和氨氮的空间分布特征及其控制因素,于2014—2017年在横断山区对典型草本沼泽湿地开展水样采集和分析工作,同时收集降水量、地表大气温度、水温、水深、人口数量、GDP、家畜数量等环境数据。结果表明：1）横断山区草本沼泽湿地水体中总氮含量表现出明显的纬向地带性和垂直地带性：总氮含量随纬度和海拔增加而下降,水温是控制这种地带性特征的主要因素。同时,随经度增加,水体中总氮含量也显著增加,社会经济发展因素是导致这种分布特征的主要原因;2）横断山区沼泽湿地水体中硝氮和氨氮含量在海拔梯度上的变化趋势不明显;3）随经度和纬度增加,沼泽湿地水体中硝氮含量逐渐增加,导致这种现象的主要原因是水深和水温;4）随经度增加,沼泽湿地水体中氨氮的含量逐渐增加,但氨氮含量与自然环境因素和社会经济发展因素均无显著相关性。     

不同密度格木幼林的土壤理化与林下植被特征

为探索适合格木(Erythrophleum fordii)人工林在幼龄阶段的种植密度,在不同林分密度(2 m×1 m、2 m×2 m、2 m×3 m、3 m×3 m)的6 a生格木人工林下设置标准样地,采用土壤质量评价和灰色关联度等方法,探究不同密度下格木幼林的土壤理化与林下植被特征。结果表明,密度2 m×3 m下的林木胸径、树高最优,较最低水平高16.7%、27.9%;土壤总孔隙度最大,全N、硝态N、铵态N含量最高,灌木草本多样性最高。相关性分析表明土壤化学性质对灌木草本的多样性影响最大。不同林分密度下格木幼林土壤理化性质及林下植物多样性有显著差异,因此,选择合适的林分密度对人工林土壤肥力的可持续利用及林分的经营培育至关重要。     

田间非饱和流条件下土壤硝态氮运移的模拟

运用马尔可夫过程的理论 ,建立了土壤非饱和流条件下 ,模拟硝态氮通过土层运移的随机模型 .模型把时间可变系统假设为由紧密相连的时间均质情况相接而成 ,使得运用马尔可夫过程成为可能 ,在给定土壤水流量及汇源项转移强度的土壤层次中 ,给出了硝态氮溶质的统计分布 .模型将随机过程与确定性过程相结合 ,在计算各土层间的转移概率时考虑了硝态氮的作物吸收、淋洗、硝化和反硝化等主要过程 ,并用相关函数修正 N素转化关系 .在褐土农田土壤非饱和流条件下 ,用微区试验对该模型运行效果进行了验证 ,结果显示模拟计算值与实测值之间吻合性较好 ,说明模型可以用于相似类型区 ,预测和评价土壤 -作物系统中硝态氮溶质的运移行为 .     

附着基对分叉小猛水蚤(Tisbe furcata)种群密度及水体化学要素的影响

以分叉小猛水蚤(Tisbe furcata)为研究对象, 对比室内养殖条件下添加附着基与否对分叉小猛水蚤的种群密度的影响, 并同步分析水体化学要素(亚硝态氮、硝态氮、氨氮和磷酸盐)与桡足类种群密度的关系。研究结果表明, 加入附着基并未达到增加桡足类种群密度的效果, 反而有一定的抑制作用。对水体三氮一磷的分析表明亚硝态氮、硝态氮和磷酸盐含量均与桡足类种群密度呈极显著正相关, 而氨氮浓度与桡足类种群密度间没有相关性, 这与之前研究结果一致, 进一步验证了现有养殖方法的可靠性。此外, 添加附着基养殖池中快速升高的亚硝氮含量可能抵消了附着基的积极作用, 因此, 后续相关研究需要综合考量上述因素。     

光裸方格星虫生物扰动对沉积物氮磷物质释放的影响

通过测定养殖箱内(24 cm×17 cm×16 cm))的沉积物管道数量和水体氮磷指标, 研究方格星虫生物扰动对沉积物氮磷物质释放和表层物质迁移的影响。养殖箱底部铺设粗沙(3200 g, 有机质含量27.6 mg·g–1), 上层为细沙(2200 g, 有机质含量11.0 mg·g–1), 星虫密度分别为0条·箱–1(T0))、1条·箱–1(T1))、2条·箱–1(T2))和4条·箱–1(T4)), 各组均设4个重复, 实验时间为11 d。数据显示: 1)方格星虫组沉积物侧面和底部的管道数量增加, 并且表层细沙向下迁移, 方格星虫密度越大, 管道数量越多。实验期间水体悬浮颗粒物无明显变化(P>0.05)), 且处理组之间亦无显著差异(P>0.05)), 表明方格星虫扰动对表层沉积物的再悬浮作用无明显影响。2)实验前3天水体中的亚硝态氮、硝态氮、氨氮和总无机氮均无明显增加, 而在第4天亚硝态氮、硝态氮、总无机氮表现增加趋势, 并且星虫密度越大含量越高(P<0.05))。实验期间, 各组活性磷含量呈现下降趋势, 并且T0组平均含量低于其他三组。结果表明, 底层有机质含量高于表层时, 方格星虫生物扰动可以促进底层含氮物质的释放, 并且密度越大促氮释放作用越明显; 方格星虫对沉积物含磷物质的释放影响较小, 可能与其含量较低和转化过程有关。     

不同氮素形态及其配比对紫苏品质及矿质元素累积的影响

以紫苏幼苗为试验材料,通过营养液盆栽试验,在等氮条件下设置6种不同氮素形态[NH4+-N、NO3--N、CO(NH2)2]及其配比处理,测定其采收期前硝酸盐和亚硝酸盐含量的变化以及营养成分和药用成分的含量,探讨不同氮素形态及其配比对紫苏叶片硝酸盐和亚硝酸盐含量的动态变化、营养成分、矿质元素和次生代谢产物含量的影响,为生产中合理施用氮肥提供理论基础。结果表明,(1)紫苏叶片中的硝酸盐和亚硝酸盐含量随栽培时间的增加而不断累积,在采收前,叶片硝酸盐含量在全铵处理下最低,亚硝酸盐含量在铵硝比(NH4+-N/NO3--N)为25∶75时最低。(2)紫苏叶片中的可溶性糖、淀粉含量在全硝态氮处理下最高,而其游离氨基酸和维生素C含量在酰胺态氮处理时达到最大值;紫苏叶片中P、K、Ca累积量在铵硝比为50∶50时最高,Zn、Fe、Mn元素的含量在全铵态氮处理下最高,而Mg元素含量在全硝态氮处理下含量最高。(3)紫苏叶片中的总黄酮含量、挥发油含量以及迷迭香酸含量均随着铵硝比的增加呈现先升高后降低的趋势,并在铵硝比为25∶75时最高;紫苏叶片中花色苷相对含量在酰胺态处理下达到最大值。研究表明,在紫苏的栽培生产中,铵硝比为25∶75更有利提高其药用品质和营养品质,并且能降低其亚硝酸盐含量。     

水生植物腐烂分解对水质的影响

对6种水生植物进行64 d的腐烂分解试验,对比不同水生植物腐烂分解过程中水体营养盐浓度的变化.结果表明： 6种水生植物的腐烂分解速率差别较大,浮叶植物分解速度最快,沉水植物次之,挺水植物最慢.不同水生植物腐解过程对水质影响不同,并与植物生物量密度相关.挺水植物芦苇腐解过程中的水体化学需氧量、总氮和总磷浓度最低;在茭草分解后期,水体化学需氧量和总氮浓度上升,水质变差.浮叶植物荇菜和莲腐解过程中,水体化学需氧量和总氮浓度高于其他植物.沉水植物菹草和狐尾藻腐解过程中,水体铵态氮、硝态氮和总磷浓度最高.对于同一种植物,不同生物量密度处理下,主要水质指标变化趋势相似.适量的植物残体的存在可以有效促进水体氮、磷等营养元素的循环,一定程度上去除硝态氮,降低水体氮负荷.     

施肥方式和施氮量对欧美108杨人工林土壤氮素垂向运移的影响

在大田试验条件下,研究了施肥方式(滴灌施肥和沟施)和施氮量(单次每株25、50、75 g)对欧美108杨人工林土壤氮素垂向运移动态的影响.结果表明：不同施肥方式和施氮量下,土壤中铵态氮和硝态氮含量均随土层深度的增加而降低;滴灌施肥下铵态氮和硝态氮主要集中在0～40 cm土层,随时间变化呈先升后降的变化趋势,分别于施肥后第5天和第10 天达到最大值（211.1和128.8 mg·kg^-1).沟施下铵态氮和硝态氮主要集中在0～20 cm土层,硝态氮含量随时间呈逐渐增加的变化趋势,于施肥后第20天达到最大值(175.7 mg·kg^-1),但铵态氮随时间无显著变化;滴灌施肥下氮素在土壤中的有效时长约为20 d,而沟施下氮素在土壤中有效时长超过20 d.滴灌施肥下,土壤中铵态氮和硝态氮的含量和运移距离均随施氮量的增加而增加;沟施下,施氮量越高土壤中硝态氮含量越高,但对铵态氮含量无显著影响.滴灌施肥下林地土壤中尿素的水解、硝化速率和运移深度均高于沟施,且施氮量越大,氮素在深层土壤的积累量越高.结合欧美108杨根系和土壤氮素分布特征,滴灌施肥能够为更大的细根分布区提供氮素,更适用于人工林培育.当单次施氮量为每株50 g时,既可保证细根主要分布区内有较高含量的氮分布又不会造成淋溶,肥料利用效率可能更高.     

甲硫氨基酸对亚热带森林土壤硝化作用和N2O排放的影响

为探讨甲硫氨基酸对亚热带红壤硝化作用和N₂O排放的影响,选择福建省建瓯市万木林保护区的山地红壤为研究对象,在土壤饱和持水量(WHC)60%和90%的条件下,开展室内培养试验.试验分为对照(CK)、添加甲硫氨基酸(M)、甲硫氨基酸和硫酸铵(MA)、甲硫氨基酸和亚硝酸钠(MN)、甲硫氨基酸和葡萄糖(MC)5个处理.结果表明: 与对照相比,M处理使土壤NH₄⁺-N平均含量显著提高0.8%～61.3%,而NO₃^--N含量显著降低13.2%～40.7%;60%WHC条件下,MC处理土壤NO₂^--N含量高于M处理,MA、MN处理NO₃^--N含量高于M处理,且MN处理高于MA处理,M处理于试验后期最低,表明甲硫氨基酸抑制了硝化作用的亚硝化过程.碳添加处理使甲硫氨基酸在一定程度上降低NH₄⁺-N含量,抑制了土壤自养硝化,并且甲硫氨基酸和碳源共同作用下NO₃^--N含量变化与土壤水分条件有关,在90%WHC条件下,碳加入后反硝化作用更明显;而NO₃^--N含量降低不足以表明是异养硝化受到抑制所致.甲硫氨基酸在一定程度上促进土壤N₂O的释放,90%WHC条件下较60%WHC条件下释放量更大,且葡萄糖添加的促进效果更明显.     

甲硫氨基酸对亚热带森林土壤硝化作用和N2O排放的影响

为探讨甲硫氨基酸对亚热带红壤硝化作用和N₂O排放的影响,选择福建省建瓯市万木林保护区的山地红壤为研究对象,在土壤饱和持水量(WHC)60%和90%的条件下,开展室内培养试验.试验分为对照(CK)、添加甲硫氨基酸(M)、甲硫氨基酸和硫酸铵(MA)、甲硫氨基酸和亚硝酸钠(MN)、甲硫氨基酸和葡萄糖(MC)5个处理.结果表明: 与对照相比,M处理使土壤NH₄⁺-N平均含量显著提高0.8%～61.3%,而NO₃^--N含量显著降低13.2%～40.7%;60%WHC条件下,MC处理土壤NO₂^--N含量高于M处理,MA、MN处理NO₃^--N含量高于M处理,且MN处理高于MA处理,M处理于试验后期最低,表明甲硫氨基酸抑制了硝化作用的亚硝化过程.碳添加处理使甲硫氨基酸在一定程度上降低NH₄⁺-N含量,抑制了土壤自养硝化,并且甲硫氨基酸和碳源共同作用下NO₃^--N含量变化与土壤水分条件有关,在90%WHC条件下,碳加入后反硝化作用更明显;而NO₃^--N含量降低不足以表明是异养硝化受到抑制所致.甲硫氨基酸在一定程度上促进土壤N₂O的释放,90%WHC条件下较60%WHC条件下释放量更大,且葡萄糖添加的促进效果更明显.     

华北二月兰-春玉米轮作体系中土壤硝态氮的时空变化特征

二月兰-春玉米轮作生产体系是近年来为解决华北地区出现的大面积冬闲田而提出的冬绿肥-春玉米生产新模式.本文依托定位试验,研究了该体系从二月兰翻压到玉米收获期间的土壤硝态氮时空变化特征.结果表明：土壤硝态氮含量呈玉米生育前期高后期低的时间变化特征和硝态氮含量峰值随着生育期的推移逐渐下移的空间变化特征,且土壤硝态氮含量随施肥量的增加而显著增加.翻压二月兰对土壤硝态氮含量的时空变化有一定影响,冬春季种植二月兰可降低0～180 cm土壤硝态氮累积量;二月兰翻压后,春玉米苗期与喇叭口期土壤硝态氮规律基本一致,主要集中在0～20 cm土层,0～100 cm土壤剖面为有二月兰处理高于无二月兰处理,100～180 cm土壤剖面则为有二月兰处理低于无二月兰处理;抽雄期以后,土壤硝态氮含量普遍较低,100～180 cm土层土壤硝态氮含量为有二月兰处理略高于无二月兰处理.总体上,翻压二月兰可以增加0～180 cm土层土壤硝态氮保蓄量.     

不同施氮水平下杨树-苋菜间作系统对土壤氮素流失的影响

采用田间试验方法,研究了杨树 苋菜间作系统,即株行距2 m×5 m(L₁)和2 m×15 m(L₂)在0(N₀)、91(N₁)、137(N₂)和183(N₃) kg·hm^-2施氮水平下的土壤氮素流失特征.结果表明: 不同施氮水平对地表径流量、淋溶量和土壤侵蚀量的控制效果均为L₁＞L₂＞L₃ (单作苋菜);L₁、L₂地表径流量分别比L₃降低65.1%、55.9%;L₁、L₂距林带0.5 m处淋溶量比L₃降低30.0%、28.9%,距林带1.5 m处淋溶量比L₃降低25.6%、21.9%;L₁、L₂土壤侵蚀量分别比L₃降低65.0%、55.1%.对地表径流和淋溶损失中TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N流失量的控制效果均为L₁＞L₂＞L₃;常规施氮(91 kg·hm^-2)水平下,L₁地表径流中TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N流失量较L₃分别降低62.9%、45.1%、69.2%,L₂较L₃分别降低23.4%、6.9%、46.2%;杨树间作密度越大、距离林带越近,对土壤NO₃^--N、NH₄⁺-N的淋溶损失削减作用越强.同一间作密度下,随着施氮量的增加,地表径流中NO₃^--N流失比例减少,NH₄⁺-N流失比例增加;淋溶流失中
NO₃^--N、NH₄⁺-N浓度变化趋势一致,均为 N₃＞N₂＞N₁＞N₀.     

茶园及相邻林地土壤N2O排放的垂直分布特征

对茶园及相邻林地土壤N2O排放的垂直分布特征进行研究.结果表明: 在0～100 cm土层,茶园和林地土壤全氮（TN）、N₂O排放速率及积累量均随着土层增加而减少,且茶园均值大于林地.土壤pH、TN、水溶性有机氮(WSON)、微生物生物量氮(MBN)、NO₃^--N及NH₄⁺-N含量随着土层增加总体呈下降趋势,茶园各土层TN、WSON、MBN、NO₃^--N及NH₄⁺-N含量显著大于林地,而不同土层pH值均小于林地.茶园和林地土壤N₂O排放速率与TN、MBN及NH₄⁺-N含量呈显著正相关,而与pH相关性不显著.茶园土壤N₂O排放速率与NO₃^--N含量的相关性显著,与WSON的相关性不显著,而在林地土壤中呈相反趋势.0~100 cm土层内茶园 WSON/SON和N₂O N/MBN平均值大于林地,而MBN/SON平均值小于林地.这表明茶园土壤氮库有较高的代谢效率,N₂O排放速率较高,不利于土壤氮库的储量积累,也不利于维持土壤质量和持续利用的潜力.     

亚低温条件下外源褪黑素对甜瓜幼苗氮代谢及渗透调节物质的影响

以甜瓜品种‘羊角酥瓜’幼苗为试材,利用人工气候室进行亚低温处理(昼/夜18 ℃/ 12 ℃)6 d,研究外源褪黑素（MT）对亚低温条件下甜瓜幼苗叶片氮代谢酶\[硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)\]活性、叶片总氮、铵态氮、硝态氮和渗透调节物质含量的影响.结果表明：与对照相比,亚低温处理降低了甜瓜总氮、硝态氮及硝酸还原酶活性,增加了铵态氮含量,抑制了甜瓜幼苗的生长.外源MT可显著提高亚低温下甜瓜幼苗氮代谢酶的活性,尤其可显著提高叶片GS和GOGAT活性,从而有效降低铵态氮含量;外源MT还可以提高叶片脯氨酸、可溶性蛋白质和可溶性糖的含量,进而降低了亚低温对细胞膜的伤害,表现为甜瓜叶片相对电导率和丙二醛(MDA)含量较低.总之,在亚低温条件下,外源MT在一定程度上可通过降低甜瓜叶片铵态氮含量和促进渗透调节物质的积累,降低膜质过氧化水平,从而增加其对亚低温的适应性.     

茶园及相邻林地土壤N2O排放的垂直分布特征

对茶园及相邻林地土壤N2O排放的垂直分布特征进行研究.结果表明: 在0～100 cm土层,茶园和林地土壤全氮（TN）、N₂O排放速率及积累量均随着土层增加而减少,且茶园均值大于林地.土壤pH、TN、水溶性有机氮(WSON)、微生物生物量氮(MBN)、NO₃^--N及NH₄⁺-N含量随着土层增加总体呈下降趋势,茶园各土层TN、WSON、MBN、NO₃^--N及NH₄⁺-N含量显著大于林地,而不同土层pH值均小于林地.茶园和林地土壤N₂O排放速率与TN、MBN及NH₄⁺-N含量呈显著正相关,而与pH相关性不显著.茶园土壤N₂O排放速率与NO₃^--N含量的相关性显著,与WSON的相关性不显著,而在林地土壤中呈相反趋势.0~100 cm土层内茶园 WSON/SON和N₂O N/MBN平均值大于林地,而MBN/SON平均值小于林地.这表明茶园土壤氮库有较高的代谢效率,N₂O排放速率较高,不利于土壤氮库的储量积累,也不利于维持土壤质量和持续利用的潜力.     

毛竹入侵阔叶林对土壤真菌群落的影响

为揭示天目山毛竹入侵原始阔叶林后土壤真菌群落特征的变化,采用T-RFLP以及荧光定量PCR技术,分析毛竹纯林、竹阔混交林及原始阔叶林土壤真菌群落结构和数量特征.结果表明： 土壤真菌群落结构差异在毛竹纯林和阔叶林之间最为明显,其次为竹阔混交林和阔叶林;竹阔混交林土壤具有最高的真菌Shannon指数、均匀度指数及最低的Simpson指数.硝态氮含量和pH显著影响了真菌群落结构的变异,毛竹林土壤真菌群落结构受pH和铵态氮影响较大,而阔叶林主要受硝态氮影响.阔叶林土壤真菌数量显著高于毛竹纯林和竹阔混交林,真菌数量分别与土壤pH和硝态氮呈现显著负相关和正相关.表明真菌在阔叶林土壤中介导了异养硝化作用,毛竹入侵可能对此过程产生了显著影响.     

黄河中下游典型河岸带土壤性质空间变异及其对环境的响应

土壤和植被作为河岸带生态系统服务维持的根基,其空间分布与变异对河岸带生态功能的发挥起着决定性作用.本研究以黄河中下游典型河段河岸带为研究对象,采用野外调查、实验分析与冗余分析(RDA)相结合的方法,研究了河岸带土壤理化性质空间分异特征及其对环境的响应.结果表明: 研究区土壤物理性质的横向梯度效应较为明显,随缓冲距离增大,土壤容重呈现先增后减的趋势,而土壤含水量呈相反趋势;不同缓冲区土壤的全磷(TP)、有效磷(AP)、全碳(TC)、有机碳(TOC)、全氮(TN)、铵态氮(NH₄⁺-N)和硝态氮(NO₃^--N)含量差异均不显著;不同植被类型(杨树人工林和柳树人工林)的土壤化学性质差异均不显著.相关性分析表明,研究区土壤TOC与TN、NO₃^--N含量均呈极显著正相关、与NH₄⁺-N含量显著正相关,土壤TC和TOC含量均与砂粒呈极显著负相关,与粘粒极显著正相关.RDA结果显示,土壤TOC和NH₄⁺-N含量随乔木层高度和盖度的增加而增加,土壤TP与NO₃^--N随乔木层树木胸径和草本层植物盖度的增加而增加,而NH₄⁺-N含量随海拔升高呈递增的趋势,说明黄河中下游河岸带土壤性质受群落结构和海拔梯度的影响显著.