宁夏引黄灌区猪粪还田对麦田土壤硝态氮淋失的影响

以宁夏引黄灌区为例,探索猪粪还田条件下冬小麦田土壤硝态氮淋失规律.试验设置3个处理:常规施化肥225 kg N·hm-2(CK)、常规施肥基础上施用4500 kg·hm-2(T1)和9000 kg·hm-2(T2)猪粪.利用树脂芯法吸附30、60和90 cm土层的硝态氮淋失量.结果表明:在常规施肥基础上增施猪粪,小麦生育期土壤硝态氮(纯N)淋失量为9.33~14.04kg·hm-2,占施N量的4.2%~6.2%.与CK相比,30 cm土层T1、T2的硝态氮淋失量增加2.6%和2.1%;60 cm土层增加1.5%和减少1.3%;90 cm土层减少8.7%和增加4.0%.增施猪粪与对照在30、60和90 cm土层处的硝态氮淋失量均无显著差异,而在深层土壤表现出减少趋势.硝态氮淋失主要发生在返青至灌浆期间,日均淋失量高于全生育期平均水平,该阶段的硝态氮淋失量占生育期内总淋失量的58.7%~75.3%.T1、T2春小麦产量比对照分别增加9.3%和12.5%.     

宁夏引黄灌区秸秆还田对麦田土壤硝态氮淋失的影响

以宁夏引黄灌区为例,探索秸秆还田条件下冬小麦土壤硝态氮淋失规律。试验设置常规施肥(CK)、常规施肥条件下施用4500kg/hm2(T1,半量还田)和9000 kg/hm2(T2,全量还田)秸秆3个处理。利用树脂芯法吸附10、20、30、60cm和90cm土层的硝态氮流失量。结果表明:硝态氮(纯N)淋失量6.26—12.85 kg/hm2,是冬小麦施用化肥氮量的2.78%—5.71%。与对照CK相比,T1和T2在10cm土层减少0.09%和3.97%;20cm土层减少8.51%和9.81%;30cm土层减少2.25%和10.34%;60cm土层减少23.85%和13.08%;90cm土层减少27.65%和20.73%。10cm和20cm土层,处理与对照以及处理之间均未到显著性差异(P0.05);30cm处理,T1与CK以及T1与T2未达到显著性差异,但T2与CK达到显著性差异表明全量还田效果最好;60cm土层,处理与对照、以及处理之间均达到显著性差异;90cm土层,处理与对照之间达到显著性差异,处理之间未达到显著性差异。硝态氮淋失主要发生在冬小麦返青至灌浆期间,占全生育期淋失量的52.95%—67.79%。T1、T2冬小麦产量增产率分别为10.11%与11.51%。可见,稻秆还田能够减少灌区土壤硝态氮淋失量。     

宁夏黄灌区稻田冬春休闲期硝态氮淋失量

对宁夏黄灌区稻田设置不同有机肥处理：常规施肥（CK）;常规施肥条件下分别施用4500 kg/hm2（T1）与9000 kg/hm2猪粪（T2）,采用树脂芯法测定了稻田冬春休闲期30 cm、60 cm、90 cm处的硝态氮流失量。结果表明,常规施肥条件下,90 cm处硝态氮淋失量最大,分别为T1、T2的1.10与1.13倍;在常规施肥基础上增施猪粪,硝态氮最大淋失量出现在60 cm土层,T1、T2的流失量分别为4.47 kg/hm2与4.21 kg/hm2,分别为该层CK淋失量的1.50与1.42倍。灌区稻田常规施肥基础上增施有机肥,能够减少硝态氮向深层淋失;但60 cm土层处硝态氮淋失量增加,为硝态氮的深层淋失提供了基础,但在灌区水旱轮作模式下,下季旱作灌水量明显减少,加之作物吸收,硝态氮淋失也将明显降低。     

基于秸秆还田条件下的黄灌区稻旱轮作土壤硝态氮淋失特征研究

宁夏引黄灌区农田面源污染较为严重,区内大部分排水沟水质为劣Ⅴ类,其主要污染物硝态氮与铵态氮。设置常规施肥(CK)、常规施肥条件下施用4500kg/hm~2(T1,半量还田)和9000 kg/hm~2(T2,全量还田)秸秆3个处理。利用树脂芯法吸附10、20、30、60、90cm土层的硝态氮流失量。2009—2013年的试验结果表明:秸秆还田能够减少土壤30cm土层的硝态氮淋失。与对照硝态氮淋失量(15.76 kg/hm~2)相比,T1(13.76 kg/hm~2)与T2(13.74 kg/hm~2)均达到显著差异(P0.05),淋失量分别减少12.71%和12.84%,T1与T2没有达到显著差异。秸秆还田对土壤硝态氮淋失的影响效应主要体现在30cm土层处,10、20、60与90cm土层处的处理与对照都没有达到显著差异。秸秆还田提高了30cm土层的土壤有机质与土壤总氮,与对照(13.78 g/kg)相比,T1与T2土壤有机质分别提高0.89 g/kg和1.24 g/kg;试验结束后,对照、T1和T2的总氮是达到0.64、0.66和0.69 g/kg,与对照相比,处理分别提高了2.76%和6.83%。秸秆还田有助于作物增产,T1与T2的水稻平均增产9.24%和10.37%,小麦增产10.11%和11.51%。     

半干旱地区农田生态系统中硝态氮的淋失

在不同深度的渗漏池,连续6年(11季作物)研究了半干旱地区农田生态系统中硝态氮的淋失.结果表明,在半干旱地区,硝态氮的淋失仍可发生.淋失量和降水量有密切关系:降水多,淋失量大,不同降水年际间表现出显著差异.氮肥用量决定着淋失量的大小,而尿素和碳酸氢铵的淋失量却无本质差别.不同深度的土壤有着不同的贮水量,因而也有着不同的淋失量.实行夏季休闲,会增加硝态氮淋失的潜在危险.     

元素硫和双氰胺对蔬菜地土壤硝态氮淋失的影响

采用温室盆栽淋洗试验,以NH₄HCO₃为氮肥源,研究了元素硫(S₀)和双氰胺（DCD）对种葱和不种作物土壤NO₃^--N淋失量和NO₃^--N、NH₄⁺-N浓度的影响.结果表明,在12周试验期间,与对照相比,S₀+DCD和S₀处理NO₃^--N淋失量分别低83%～86%和83%;NH₄⁺-N淋失量分别高16.8～21.0 mg·盆^-1和20.4～25.0 mg·盆^-1;而同期无机氮（NO₃^--N、NH₄⁺-N）淋失量则低60%.试验结束后,,S₀+DCD和S₀处理土壤无机氮含量分别比对照高79.9%～85.4%和74.9%～82.6%,以NH₄⁺-N为主.S₀+DCD处理无机氮淋失量比S₀和DCD处理分别低4.6%～14.4%和15.4%～30.1%;试验结束后土壤无机氮分别高6.1%和16.8～36.0%.在Na₂S₂O₃+DCD、Na₂S₂O₃和DCD处理中也发现类似结果.可见S₀施入土壤具有与DCD同样的氨稳定和硝化抑制作用.S₀与DCD配合施用可使DCD的硝化抑制性增强,其作用机理是S₀氧化中间体S₂O₃^2-、S₄O₆^2-,具有抑制硝化和DCD降解作用,延缓DCD硝化抑制效果.S0与DCD配合施用可用于延缓太湖流域蔬菜地土壤NH₄⁺-N向NO₃^--N转化,减少氮向水体迁移风险.     

菠菜叶片中硝态氮还原与叶柄中硝态氮累积的关系

测定了不同生长期在不同施氮水平下3个菠菜品种各器官的硝态氮含量、叶片的硝酸还原酶活性、叶片细胞硝态氮的贮存库和代谢库大小.结果表明:叶柄中硝态氮含量远高于其它器官,其含量与叶片内源/外源硝酸还原酶活性的比值呈负相关;叶片细胞中硝态氮代谢库的大小与叶柄中硝态氮含量之间没有确定的关系.     

冬小麦生育期农田尺度下土壤硝态氮淋失动态的数值模拟

在北京通州区永乐店田间试验的基础上 ,假设土壤由一系列不发生相互作用的一维土柱组成 ,根据实测的土壤有机质含量 ,假定土壤有机氮的矿化作用速率常数 (零级动力学 )和有机质含量成正比 ,运用 HYDRUS- 1D软件 ,分别就考虑和不考虑土壤有机氮的矿化速率的空间变异性这两种方案 ,对 2 0 0 0～ 2 0 0 1年冬小麦生长条件下农田尺度土壤氮素转化和硝态氮淋失规律进行了数值分析。两种方案的模拟结果表明 :考虑和不考虑土壤有机氮矿化速率的空间变异性对剖面 2 5 0 cm埋深处硝态氮淋失量的影响很小 ,其差异主要在于前者对土壤氮素的矿化量、固持及反硝化量、作物吸氮量的影响更大 ,其空间变异性高于不考虑矿化速率时的结果。剖面 2 5 0 cm埋深处平均的土壤水渗透量和累积硝态氮淋失量分别为 2 .2 5 mm、0 .0 0 984 m g/cm2 ,变异系数大于 1.4 6 ,属于强变异性。对模拟结果进行地统计学分析 ,结果表明 :剖面 2 5 0 cm埋深处的土壤水渗透量和硝态氮淋失量的半方差函数为纯块金形式 ,在空间上表现为相互独立。考虑有机氮矿化速率空间变异性时的土壤氮素净转化量、吸氮量均可用球状模型描述 ,其变程与土壤有机质含量的变程接近 ,约为 4 .7m;而不考虑有机氮矿化速率空间变异性时的土壤氮素净转化量用线性无基台值     

菜园土壤无机氮解吸特性对硝态氮流失潜能的影响

根据土壤氮素解吸模型,通过盆栽试验研究解吸特征参数对土壤渗漏水硝态氮浓度的影响.结果表明：土壤氮素可解吸量Q、土壤溶液氮初始浓度Cli和C₁/比值与土壤渗漏水硝态氮浓度呈非线性关系,在较低氮解吸特征值时则呈线性关系,由此提出“双速率转折点”概念评价土壤硝态氮流失潜能.当耕层土壤氮素解吸特征值超过“双速率转折点”X₀时,硝态氮浓度的增加速率将以非线性形式迅速提高,反之将稳定在较低水平.     

施氮水平对高产麦田土壤硝态氮时空变化及氨挥发的影响

研究了不同施氮水平对高产麦田土壤硝态氮时空变化和氨挥发的影响.结果表明,高产麦田土壤硝态氮在播种至冬前阶段不断向深层移动,并在140cm以下土层积累.施纯氮96～168 kg·hm^-2处理,增加了60 cm以上土层土壤硝态氮含量,降低了土壤氮素表观损失量占施氮量的比例,提高了小麦籽粒蛋白质含量和籽粒产量,且土壤氨挥发损失较低,基施氮氨挥发损失占基施氮量的4.23%～5.51%;施氮量超过240 kg N·hm^-2,促进了土壤硝态氮向深层的移动和积累,基施氮氨挥发损失、土壤氮素表观损失量及其占施氮量的比例均显著升高,对小麦籽粒蛋白质含量无显著影响,但籽粒产量降低.高产麦田适宜的氮素用量为132～204 kg N·hm^-2.     

黄河上游灌区稻田N2O排放特征

黄河上游灌区稻田高产区过量施肥现象十分突出,氮肥过量施用引起土壤氮素盈余,导致N₂O排放量增大,由此引起的温室效应引起广泛关注。采用静态箱-气相色谱法研究黄河上游灌区稻田不同施肥处理下N₂O排放特征。试验设置5个施肥处理,包括常规氮肥300 kg/hm²下单施尿素和有机肥配施2个处理,分别用N300和N300-OM代表;优化氮肥240 kg/hm²下单施尿素和有机肥配施2个处理,分别用N240和N240-OM代表;对照不施氮肥用N0代表。试验结果得出,灌区水稻生长季稻田土壤N₂O排放主要集中在水稻分蘖前及水稻生长的中后期,稻田氮肥施用、灌水及土壤温度的变化对N₂O排放通量影响较大,不同处理水稻各生育阶段N₂O累积排放量与稻田土壤耕层NO^-₃-N含量动态变化显著相关。稻田N₂O排放不是黄河上游灌区稻田氮素损失的主要途径,但灌区稻田N₂O排放的增温潜势较大;稻田氮肥过量施用会显著增加N₂O排放量,在相同氮素水平下,有机肥配施会显著增加稻田土壤N₂O的排放量(P＜0.01)。优化施氮能有效减少灌区稻田水稻生长季N₂O排放量。稻田不同处理的水稻整个生长季土壤N₂O排放总量为2.69-3.87 kg/hm²,肥料氮通过N₂O排放损失的百分率仅为0.43%-0.64%。在灌区习惯灌水和高氮肥300 kg/hm²时,N300-OM处理的稻田N₂O排放量达3.87 kg/hm²,在100 a时间尺度上的全球增温潜势(GWPs)为20.76×10⁷ kg CO₂/hm²;优化施氮240 kg/hm²水平下,N240和N240-OM处理的N₂O累计排放量较N300-OM处理,分别降低了1.18 kg/hm²和0.57 kg/hm²,在100 a尺度上每年由稻田N₂O排放引起的GWPs分别降低了6.33×10⁷ kg CO₂/hm²和3.06×10⁷ kg CO₂/hm²。     

Effect of rainfall pattern on nitrogen mineralization and leaching in a green manure experiment in South Rwanda

The effects of green manures, sorghum residues and farmyard manure on N dynamics and crop yields were studied during three dry and wet seasons on a Typic Sombriudox in South Rwanda. In addition, a resin core study was conducted within a 4-year green manure field experiment to follow the seasonal pattern of N mineralization and leaching after application of residues from Tephrosia vogelii, Sorghum bicolor, a mixture of both materials, and farmyard manure.During the dry season, topsoil (0–20 cm) mineral N remained constant. At the beginning of the wet season, the rainfall pattern determined N availability. With low rainfall intensities a mineralization flush occurred, doubling topsoil mineral N concentrations within 5 days after wetting. In contrast, under heavy rains at the onset of the rainy season, topsoil mineral N decreased by 50–70% within the first two weeks.The application of organic fertilizers has a strong influence on N availability, but the effects can be negated by heavy rainfall. Incorporation of leaves from Tephrosia vogelii (2.7 t dm ha^-1) and farmyard manure (7 t dm ha^-1) doubled the mineralization flush after the first rains. During the rest of the wet season, N release by the green manure was small, whereas the farmyard manure was found to mobilize N after a period of N immobilization. Incorporation of sorghum residues had only a small effect, while mixing the straw with green and farmyard manure immobilized N temporarily.Nitrogen leaching, measured by exchange resins at a depth of 20 cm, was increased up to 50% by the incorporation of green and farmyard manure. This points to rapid N translocation of easily mineralizable N. The additional incorporation of sorghum residues reduced N leaching of both materials significantly. Since rainfall is often unpredictable, the synchronization of N released from crop residues with crop N demand may require additional management practices.     

宁夏黄河湿地蝗虫区系组成分析

宁夏黄河湿地现已知有44种蝗虫,隶属2总科8科24属,占全自治区蝗虫总种数的50.57%。湿地蝗虫在种类组成上以蝗总科中的斑翅蝗科为优势类群,共计12属15种,占总种数的34.09%。网翅蝗科次之,共计3属11种,占总种数的25%。区系成分分析结果表明,宁夏黄河湿地蝗虫完全为古北界区系成分。在中国地理区划中有17个区系型,以蒙新区特有种所占比例最高,计17种,占总种数的38.64%。其次为蒙新区—青藏区系型,计4种,占9.09%。以宁夏黄河湿地11个自然行政地理区划为分类单元,对其种类生态地理分布进行聚类分析,探讨了地理生态环境与生物物种多样性之间的关系。     

灌溉方法与施氮对土壤水分、硝态氮和小麦生长发育的调控效应

为探明玉米秸秆还田下小麦的合理灌溉与施肥方法,于田间研究了漫灌(FI)、微喷灌(SI)、滴灌(DI)和灌水施氮模式(N₁, 基施纯N 157.5 kg·hm^-2+拔节期施纯N 67.5 kg·hm^-2; N₂, 基施纯N 157.5 kg·hm^-2+拔节期施纯N 45.0 kg·hm^-2+灌浆期施N 22.5 kg·hm^-2)对土壤水分、硝态氮(NO₃^--N)含量和小麦生长发育的影响.结果表明: 灌溉方法和灌水施氮模式共同影响土壤含水量和贮水量的变化.其中,灌溉方法对越冬期和返青期0～60 cm、孕穗期和灌浆期0～160 cm、成熟期100～160 cm土层含水量影响相对较小,对越冬期和返青期80～160 cm、成熟期0～80 cm土层含水量影响大;FI对含水量和贮水量影响最大,DI次之,SI最小;SI和DI的灌水施氮模式中灌水量多,则土层含水量高、贮水量多,变化大.NO₃^--N含量受灌溉方法和施氮的影响,施氮对0～20 cm土层影响大,SI生育期NO₃^--N含量变化大,DI越冬期至孕穗期NO₃^--N含量变化小,此后变化大,FI与DI相反;生育前中期灌水量对NO₃^--N含量影响大,后期施氮对NO₃^--N含量影响大;SI和DI的2种灌水施氮模式中冬前灌水量多的NO₃^--N含量变化大.灌溉方法中SI越冬期总茎数和单株分蘖高,成穗率高,成穗数多,产量、水分利用效率(WUE)和氮素利用效率最高,滴灌次之,漫灌最低;SI和DI中N₁生育期总茎数、成穗数多,但穗粒数和千粒重低,产量、WUE和氮素利用效率低于N₂.因此,玉米秸秆还田后播种小麦,微喷灌代替漫灌生育期灌4水,施足基肥,拔节期和灌浆期分次追氮,是山西南部小麦-玉米一年两熟区小麦节水高产高效栽培模式.     

宁蒙引黄灌区农田排水沟渠水质特征

黄河上游农业面源污染正在变成影响黄河水质的主要污染源,威胁到下游黄河流域水资源的安全利用。通过对宁蒙引黄灌区排水沟渠土壤和水质的调查,发现宁蒙灌区排水的pH、TN、TDS和NO3--N分别受不同排水沟渠、排水沟渠级别及二者互作的影响。内蒙古九排干排水的TDS和NO3--N浓度受排水时间影响显著,TN、TP、NH4+-N和COD浓度主要受排水时间、沟道级别及二者互相的影响。宁蒙灌区沟底底泥中的全盐含量明显低于边坡,而TN和TC平均是边坡土壤的1.2倍。内蒙古河套灌区沟底底泥中TN、TP和TC的增加比例是宁夏灌区的1.6、3.8和6.3倍。内蒙古河套灌区农田排水水质明显差于同期(8月)的宁夏灵武灌区,其TDS、TN、TP、NH4+-N和COD浓度是宁夏灵武灌区的3.2、2.5、2.8、10.0和1.5倍。宁蒙引黄灌区农田排水污染以氮含量超标为主,尤其以农沟和干沟为主,而磷浓度较低,基本不造成污染。内蒙古引黄灌区各主要排水时期,以8月农沟排水中氮超标和干沟排水中氮和磷污染程度最高。     

河套灌区秋浇对不同类型农田土壤氮素淋失的影响

研究了河套灌区秋浇对不同类型农田 NO3 - N淋失的影响。结果表明 ,秋浇前小麦和白菜地 NO3 - N含量最高 ,玉米地和小麦 -玉米套种地次之 ,葵花地最低。秋浇后土壤剖面 NO3 - N的损失量按照表层 (0～40 cm)、中层 (40～ 80 cm)、深层 (80～ 1 2 0 cm)依次递减 (玉米地除外 )。不同农田 NO3 - N淋失量按照小麦地、白菜地、玉米地、葵花地、小麦 -玉米地依次递减。这说明 ,发展套种耕作将有利于减少氮素淋失。土壤 NO3 -N的淋失还直接导致地下水质的恶化。在当前的耕作制度及秋浇定额下 ,河套灌区每年可损失约 2 .6× 1 0 7kg N。因此 ,需要科学地确定秋浇方式和秋浇量 ,减少氮素淋失 ,减少地下水污染     

盐渍区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态变化的影响

土壤硝态氮动态变化和残留与农田硝态氮淋溶以及地下水硝态氮污染密切相关。为了促进海河低平原盐渍区农田氮肥合理利用以及农业可持续发展,试验在盐化潮土条件下,通过设计不同施氮量（0,70,140,210kg N hm^-2）处理,重点研究了该区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态、残留以及土壤氮损失的影响。结果表明：（1）0～100cm土壤剖面硝态氮总量随施氮量显著增加,施用氮肥没有改变剖面硝态氮总量随玉米生育进程波状变化趋势,但明显增强了其变化幅度;（2）施氮改变了硝态氮土壤剖面空间分布状态,表现出施氮后上部土层（0～40cm）硝态氮比例显著增加而后迅速降低的趋势;（3）硝态氮残留与氮素损失随施氮量增加而增加,且N210和N140处理下氮素损失量显著高于N70和N0。     

氮沉降对黄河三角洲芦苇湿地土壤呼吸的影响

2012年6月至2012年10月, 对黄河三角洲芦苇(Phragmites australis)湿地进行了模拟氮沉降试验, 氮沉降水平分别为对照(CK, 0 kg N·hm^-2·a^-1)、低氮(LN, 50 kg N·hm^-2·a^-1)和高氮(HN, 100 kg N·hm^-2·a^-1)。利用LI-8100土壤碳通量测量系统测定土壤呼吸速率。结果表明, 氮沉降促进了芦苇湿地土壤呼吸作用, LN和HN处理使芦苇生长季(6-10月)平均土壤呼吸速率比CK分别提高19%和58%。积水改变了芦苇湿地土壤呼吸日动态。地面无积水时, 各处理土壤呼吸日动态均呈单峰型曲线; 地面有积水时, 土壤呼吸日动态峰值推后或无单峰型波动规律。积水影响土壤呼吸作用对温度的响应。地面无积水时, 各处理土壤呼吸速率均与气温呈极显著的正指数相关关系, 气温分别解释了CK、LN和HN处理下土壤呼吸季节变化的69.9%、64.5%和59.9%; 地面有积水时, 各处理土壤呼吸与气温相关性不显著。CK、LN和HN处理下土壤呼吸温度敏感性系数Q₁₀值分别为1.68、1.75和1.68, 表明LN处理增强了土壤呼吸温度敏感性, HN处理对其影响不显著。