冉炜[1]2000年在《农业土壤中化肥氮的形态转化机理及其调控研究》文中提出本文通过大量实验室试验和盆栽试验，研究了农业土壤中化肥氮的形态转化机理及其调控途径，结果表明： （1）与氮转化有关的土壤微生物活性受土壤类型控制。土壤有机质含量、粘粒含量和pH对土壤氨化活性、脲酶活性、氨氧化活性、亚硝酸盐氧化活性和异化硝酸还原酶活性有较大的影响。 （2）外加碳源对不同土壤中异化硝酸还原酶活性的影响有较大差异。供试的4种碳源中，只有加入甲酸才显著提高了红壤和黄泥土中异化硝酸还原酶活性，但在加入甲酸、乙酸、葡萄糖和精氨酸后潮土中异化硝酸还原酶活性均有显著提高。 （3）尿素在土壤中的水解速率因土壤类型不同而有较大差异。对大多数土壤而言，尿素在32小时内几乎完全水解，但高浓度尿素对土壤中的脲酶有抑制作用。虽然脲酶反应的动力学常数会随培养时间和培养温度变化，但土壤尿素水解反应均表现为以底物低亲和性反应为主。 （4）在土壤硝化过程中存在可观的亚硝酸盐累积现象。加入Nitrapyrin或叠氮化钠后，潮土中NO_2-N的生成受到强烈的抑制。随着施NH_4-N氮水平的提高，NO_2-N在pH＞7的土壤中的累积量显著增加，但在红壤和黄潮棕壤未发现有NO_2-N累积。土壤悬液中NO_2-N和NO_3-N的浓度随pH的升高而升高。此外，NO_2-N在酸性土壤中不稳定，但在石灰性和碱性土壤中有较高的稳定性。 （5）供试的7种化学物质或7种植物的浸提物对土壤尿素水解的抑制作用效果不佳，但对土壤硝化作用几乎均有明显的抑制作用。 （6）斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）对水体中NO_3-N和NH_4-N具有较强的吸收作用，其吸收速率均符合Michaelis-Menten动力学模型。 （7）在水稻施肥初期田面水中接种斜生栅藻后，田面水中NH_4-N和NO_3-N浓度均有显著降低，表明斜生栅藻在水稻田氮素管理中具有一定的应用价值。
马林[2]2009年在《中国食物链氮素流动规律及调控策略》文中研究指明过去几十年以来,中国人口不断增长,国民生活水平不断提高,为了满足日益增长的食品需求,生产更多的农畜产品,农民施用了大量氮肥。过量的氮素将导致一系列严重的生态环境问题。然而当前,对于食物氮素需求、氮素投入和环境排放的定量化研究、对于氮素在食物链系统的流动规律研究以及氮素在区域尺度上调控策略的研究仍然十分匮乏。因此本研究通过构建模型进行定量分析,揭示氮素在食物链系统中的流动规律,阐明中国食物链氮素流动的现状及其历史变化趋势,探究氮素流动引发的资源和环境代价,为实现氮素(或者养分)优化管理和可持续的现代农业发展策略提供科学依据。本文主要研究结果如下：(1)首次实现在国家和区域尺度上,从食物链角度对氮素平衡、环境排放、利用效率及流动规律进行定量分析。NUFER模型是中国第一个能够在国家和区域尺度上对氮素流动,氮素生产效率,NH3、N2、N2O挥发,淋溶,径流和侵蚀损失进行综合评价的模型。该模型还可以根据不同的养分管理技术和政策法规对流动状态的影响进行评估。(2)2005年,中国食物链系统氮素总投入为48.8百万吨,而食物氮素产出仅为4.4百万吨,绝大部分氮素排放到环境中,其中23百万吨进入大气环境,20百万吨排放到水体环境。2005年,中国食物链系统氮素利用效率(NUEf)仅为9%,这意味着,每生产1 kg食品氮需要投入外源氮11 kg。作物生产子系统和畜禽生产子系统氮素生产效率分别为26%和11%。(3)2005年,黄淮海区化肥、饲料、植物食物和动物食物氮素盈缺率分别为33%、-120%、38%和65%。养分势是区域食物链养分流动的原动力,此外,人口数、城镇化率、耕地面积、GDP、运输距离、运价、市场价格和政府调控等也是影响食物链氮素养分在区域间流动的重要因素。2005年,黄淮海区不仅是化肥、食物氮素的源,而且是饲料氮素的汇。北京地区无论化肥、饲料和食物氮素都为汇。北京地区单位耕地承载外地区调入的氮素养分负荷为872 kg hm-2。即使这些养分全部在本区域返还农田还存在很大的环境风险。因此,对环北京都市圈食物链氮素养分应该进行区域间协同管理。(4)2005年中国农田和畜牧体系氮素排放量分别为216和111 kg N hm-2,通过水体排放、NH3、N2和N20损失分别为155、117、52和4 kg N hm-2。情景分析显示通过供需平衡、畜禽粪尿管理和作物综合管理可以提高氮素生产效率,减少环境排放,同时提高作物产量。(5)随着GDP增长,在食物消费拉动下,2005年人均化肥、饲料、食物氮素消费量分别为1980年的2.1、2.2和1.3倍,养活一个中国人的资源代价在增加。中国食物链氮素库存量和流量大幅增长,1980年到2005年农田氮素总流量从2104万吨增加到4355万吨,动物生产体系氮素流量从745万吨提高到2255万吨。家庭消费系统氮素流量从313万吨增加到436万吨。然而,2005年食物链氮素生产效率仅为9%,废弃物循环率下降。与此同时,食物链氮素流动排放造成巨大环境压力,2005年食物链系统进入环境氮素为4288万吨,是1980年的2.4倍。(6)氮素在食物链系统流动受到拉动力、控制力、约束力和推动力等力的合力影响,各种力从不同角度影响着氮素在食物链系统的流动,既包括自然因素又包括社会因素。通过线性规划,定量各种力的作用下的不同发展情景。结果表明：在拉动力、约束力、控制力和推动力的合力的作用下(情景5),在人口数、膳食结构、城镇化率等因素的拉动下,食品氮素消费量将达到6.5百万吨,比2005年增加48%。而约束力是不能支持大量的外源氮投入,环境承载力也是不允许的。因此,唯有在调控力和推动力的作用下,外源氮素投入仅增加12%,氮素环境排放量仅增加7%。于此同时,食物链系统氮素生产效率由9%增加到16%。
梁斌[3]2012年在《有机肥与化肥长期配施协调土壤供氮的效应及机理》文中进行了进一步梳理长期以来，我国农业生产中主要依靠有机肥来供应作物养分，维持土壤肥力。自上世纪五六十年代以来，农田中化肥的施用量逐年增加，有机肥所占的比例越来越低。化肥在粮食增产方面发挥了巨大的作用，但化肥特别是氮肥的施用也带来一系列的环境问题，给农田生态安全和人类健康带来威胁。随着我国养殖业的迅速发展，产生的畜禽粪便越来越多，如何有效处置这些有机物料，是我们面临的另一环境问题。土壤施用是处置这些有机物料的有效方式。关于有机肥与无机肥配施在提高作物产量和土壤肥力效果方面已有大量研究，但关于有机肥与化肥长期配施，协调土壤氮素供应机理的研究尚待深入。施用有机肥同时供应了土壤微生物所需能源物质和营养物质，进而可影响土壤碳、氮转化过程。因此，揭示有机肥与化肥长期配施在调控土壤氮素供应方面的机理，以协调土壤供氮与作物需氮的关系对于保障粮食生产，减少化学氮肥施用，提高氮肥利用率，减少环境污染，维持农业可持续发展等方面具有重要的理论及实践意义。本研究以经19年不同施肥处理土壤（No-F，长期不施肥；NPK，长期施用化肥；MNPK，长期有机肥配施化肥）为研究对象，利用室内培养试验、盆栽试验和田间15N微区试验相结合的方法，研究了长期不同施肥对土壤特性（主要为可溶性有机氮、有机碳稳定性和晶格固定态铵）的影响，以及不同施肥土壤对肥料氮固持及利用的影响，获得以下主要结论：（1）通过室内培养的方法，研究了长期不同施肥土壤对氮素生物和非生物固持的影响。结果表明，施入铵态氮使No-F、NPK和SNPK（秸秆还田配施化肥）土壤晶格固定态铵分别显著提高9.2%、7.4%和8.0%，占所施入氮肥的20%、17%和9%，而对MNPK土壤晶格固定态铵无显著影响。施入硝态氮和铵态氮后，分别有0~10%和20~60%所施氮素发生固持，铵态氮的固持量显著高于硝态氮。铵态氮的固持率与其硝化率呈极显著负相关关系，说明硝化作用的进行减少了铵态氮的固持，长期有机肥配施化肥降低了土壤粘土矿物对铵态氮的晶格固定。（2）利用室内培养的方法，研究了供应有效碳（葡萄糖）和有效氮（硫酸铵）对不同施肥土壤氮素固持及土壤有机碳降解的影响。结果表明，MNPK土壤粘土矿物固持了3.8%所施入的氮素，显著低于No-F（14.1%）和NPK（9.5%）土壤，进一步证明长期有机肥配施化肥降低土壤对铵态氮的晶格固定能力。加入有效碳源显著增加各土壤微生物量氮含量，土壤微生物量氮的增加量占氮素固持量的30~53%，两者呈极显著正相关关系。培养期间MNPK土壤有机碳的降解率为3.3%，显著低于No-F和NPK土壤（4.4%和4.2%）；施用化学氮肥使No-F、NPK和MNPK土壤有机碳降解率分别显著提高54%，35%和21%。说明长期有机肥配施化肥增加了土壤有机碳的稳定性，施用化学氮肥促进各土壤有机碳的降解，增加了CO_2的释放。（3）利用15N示踪技术研究了盆栽条件下氮肥（尿素）及其与秸秆配施（尿素氮和秸秆氮按1:1配施）在长期不同施肥土壤中的固持与供应特性。结果表明，与不施氮肥对照相比，单施尿素对No-F处理土壤小麦产量无影响，显著提高NPK和MNPK处理土壤小麦产量。单施尿素处理拔节期MNPK和NPK土壤分别有62%和58%施入的氮发生固持；而后，固持的氮素重新释放供小麦吸收利用，拔节期后小麦吸收的氮素分别有99%和74%源于前期固持氮素的释放。MNPK处理土壤氮肥利用率（61%）显著高于NPK（50%）和No-F（23%）处理土壤。与单施尿素处理相比，尿素与秸秆配施显著降低小麦产量和氮肥利用率，但MNPK处理小麦产量及氮肥利用率仍显著高于NPK处理。小麦收获时秸秆与尿素配施处理不同施肥处理土壤中仍有60%以上的尿素氮固持在土壤中。以上说明长期有机肥配施化肥增加作物生长前期氮素的固持，随后被固持的氮素发生释放供作物吸收利用，协调土壤氮素供应，从而提高作物产量及氮肥利用率；尿素氮和秸秆氮按1:1配施，在当季作物生长期间大部分氮素固持在土壤中，影响当季作物氮素吸收和作物产量。（4）利用15N标记田间微区试验，研究了氮肥在小麦—休闲旱作制度下长期不同施肥处理土壤中的固持、吸收及损失情况。结果表明，在小麦拔节期，MNPK土壤有15.3%氮肥被微生物固持，显著高于NPK土壤（12.6%）；从小麦拔节期到开花期，MNPK和NPK土壤中被固持的氮素分别有82%和69%重新释放供作物吸收利用。No-F土壤小麦吸氮量和微生物对氮素固持量均较低，小麦收获时有超过30%的氮肥被淋溶到20cm土层以下，氮肥利用率仅为20%；而NPK和MNPK土壤氮肥利用率分别为61%和65%。小麦收获后，氮肥在No-F、NPK和MNPK土壤的回收率（作物吸收+土壤残留）分别为90%、97%和91%。经夏季休闲，氮肥在三土壤的回收率分别为57%、89%和86%，长期不施肥土壤氮素损失显著高于施肥土壤。可见，长期有机肥配施化肥可较好的协调土壤氮素供应和作物需氮的关系，提高氮肥利用率，减少氮素损失；在小麦-休闲种植制度下，本地区低肥力土壤中氮肥的损失主要发生在夏季休闲期间。（5）通过15N标记田间微区试验，研究了氮肥在小麦—玉米轮作制度下长期不同施肥处理土壤的固持、吸收及损失的特性。结果表明，在小麦拔节期NPK和MNPK土壤分别有10%和14%氮肥被微生物固持，随后被固持的氮素有71%和84%发生释放供小麦吸收利用。MNPK土壤氮肥的利用率为62%，显著地高于NPK土壤（50%）及No-F土壤（仅为13%），MNPK土壤小麦产量也显著高于NPK和No-F土壤。小麦收获后残留在No-F、NPK和MNPK土壤0-100cm剖面的氮肥分别占施用量的88%、45%和38%，残留氮中矿质态氮所占的比例分别为67%、23%和4%。No-F、NPK和MNPK土壤中残留的肥料氮分别有11%、13%和5%被后茬玉米吸收利用，说明小麦季残留的肥料氮的有效性与其残留量及形态有密切关系。小麦—玉米轮作结束时，No-F、NPK和MNPK土壤氮肥的总回收率分别为45%、83%和85%。进一步说明，长期有机肥配施化肥协调了土壤氮素的固持与释放，进而提高小麦产量和氮素利用率，减少氮肥损失。（6）通过(15)~N标记微区试验，研究了长期不同施肥和作物不同生长阶段对土壤可溶性有机氮含量的影响。结果表明，农田耕层（0-15cm）土壤可溶性有机氮的含量范围为7.5~29.3mg kg~(-1)，占可溶性总氮的13~76%。40-100cm剖面土壤可溶性有机氮占可溶性总氮的比例为40~57%。长期有机肥配施化肥显著提高0-15cm土层土壤可溶性有机氮含量，土壤可溶性有机氮占可溶性总氮的比例达60%。小麦开花期各土壤耕层可溶性有机氮的含量显著高于拔节期和收获期。(15)~N测定发现，耕层土壤有0.4~2.8%可溶性有机氮来源于施入的肥料氮，说明有少量肥料氮转化为土壤可溶性有机氮。可见农田土壤可溶性有机氮含量较高，其在土壤中的行为值得关注。综上可见，增强土壤对氮素的生物固持及释放，提高土壤对氮肥的缓冲能力，进而协调了土壤供氮与作物需氮的关系，是有机肥与化肥长期配施处理提高作物产量、氮肥利用率的重要机理之一；长期有机肥配施化肥还提高了土壤有机碳的稳定性，有利于增加土壤固碳，减少温室气体排放。本研究中长期有机肥配施化肥处理化肥氮量的施用量仅为单施化肥处理的30%，化肥氮用量明显降低。因此，长期有机肥配施化肥在保障粮食生产、维持农业可持续发展方面作用重大。
王延军[4]2006年在《有机农场土壤肥力定位监测及生态肥对土壤养分的调控研究》文中研究指明本文将有机农业和常规农业农田土壤的定位比较研究及其生态肥对土壤养分调控的大田试验相结合，重点探讨了：(1)不同种植模式下土壤养分、土壤酶及土壤微生物生物量的变化趋势；(2)不同种植模式下农田土壤的重金属含量的变化；(3)符合有机农业生产标准的生态肥等对作物生长、产量、品质和土壤养分、酶及微生物生物量的影响。农田土壤的定位研究结果表明，有机农业种植模式可以降低土壤容重、增加土壤孔隙度，改善土壤的气、热状况；同时可明显增加土壤有机质、全氮和磷，随着有机种植时间的延长，有机农田土壤对速效养分的供给能力不断增强，这有利于改善作物生长。而常规农田因很少采取秸秆还田和施用有机肥等措施，土壤有机质和全氮增幅较小甚至减少，其速效养分的供给水平受施用化肥的制约较大。在重金属含量的变化方面，常规农业体系的土壤Pb、Cd的含量增加显著；有机农田土壤其含量降低明显，但由于大量使用养殖场的粪肥而导致Cu、Zn的含量增加，这应引起有机农业生产和管理者的高度重视。监测结果显示，有机农业种植体系土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和土壤微生物生物量含量明显高于同时期常规农田土壤，有时其差异显著，表现出随有机种植历史延长而增加的趋势。尽管在有机管理模式下，有机农田和转换期农田土壤的肥力得到了进一步改善和提高，尤其其速效养分的供给水平得到了明显的改善，其含量随有机管理历史的延长逐渐增加，但单靠使用有机肥而速效养分供应不足的情况依然存在。针对上述问题，本研究又开展了生态肥对土壤养分调控的大田实验。试验结果表明，有机肥与生态肥混合施用，可起到显著的增产作用，和单施有机肥、有机肥与矿粉混合施用处理相比，番茄增产分别达14.9％、15.8％；水稻增产分别为10.5％、12.5％，甚至略高于同期常规施用化肥的农田水稻产量。同时，配施生态肥还可以明显提高番茄果实中可溶性总糖、Vc含量，改善其品质和风味；亦可更好地协调水稻的产量构成以及个体与群体的发展关系，为增产打下了基础。另外，配施生态肥，可提高作物的根系活力，有利于作物对土壤养分的吸收、利用；配施生态肥也能提高作物叶片的叶绿素含量，增强光合效率，增加光合产物。生态肥通过其微生物组分的代谢作用，可明显增强土壤活性物质的含量；在作物生长的前中期能较为明显地增强土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶的活性以及增加土壤微生物生物量C的含量，这有助于改善土壤的速效养分供给水平。
谢志坚[5]2016年在《填闲作物紫云英对稻田氮素形态变化及其生产力的影响机理》文中研究表明氮素形态转化与循环过程是元素生物地球化学过程中的重要一环。水稻(Oryza sativa L.)是我国主要种植的三大粮食作物之一。氮素是水稻等作物生长发育以及形成一定产量的首要限制性因素。自改革开放以来,我国长期不合理施用化肥尤其是氮肥,至上世纪90年代末,无论是氮肥施用总量还是施用强度均已位居世界前列,而有机物料投入用量则骤然下降。随着时间的推移,由于长期过量且不合理施用氮肥,不仅其当季利用率比较低,大量硝态氮累积于土壤中而产生下渗淋溶损失、NH3挥发和硝化反硝化脱氮(NOx)等途径损失进入土壤、水体和大气等环境中而引发一系列环境问题,而且氮肥的增产效益逐年下降。种植和利用冬季填闲作物是我国传统农业的精华和重要组成部分,其鲜草还田经土壤微生物腐解释放出来的氮素同样可被水稻作物吸收利用,还可能影响了土壤氮库中各形态氮素分布、转化及其归趋等一系列生物地球化学过程,从而影响氮素生物有效性以及稻田生产力的可持续性。以往关于填闲作物的多研究集中于旱地土壤或者更关注于其在培肥改土、供应下茬作物养分等方面的作用,而关于填闲作物对淹水稻田系统土壤供氮能力和水稻生产力持续变化以及氮素形态转化的作用等方面的机制尚不清楚。因此,本文拟采用紫云英(Astragalus sinicus L.)为模式填闲作物,通过大田长期定位试验、室内盆栽和15N示踪(交叉标记)微区试验相结合的方法,探讨填闲作物对氮素形态转化、硝化反硝化等过程以及稻田供氮能力及其生产力持续演化过程的影响机理,研究结果将对外源物质投入相对较少的南方水稻种植体系中合理利用填闲作物,提高稻田土壤中氮素贮藏和循环能力和利用率,减少稻田氮素损失及其环境风险,维持稻田系统生产力与可持续性具有十分重要的意义。主要结论如下:1.采用室内土壤盆栽试验研究了尿素配施紫云英对单季稻田系统氮素气态损失的影响。结果表明,单季稻田氮素的NH3挥发损失率超过20%,而N2O损失率则小于1%。与尿素单施相比,尿素配施紫云英显著降低表面水中铵态氮含量和分蘖期土壤中羟胺还原酶活性以及各生育期土壤中硝化反硝化细菌数量与硝酸和亚硝酸还原酶活性,从而分别显著降低单季稻田NH3挥发量和N2O排放量14.6%和45.2%,进而分别降低N2O的增温潜势和温室气体强度45.2%和46.8%。2.与尿素单施相比,尿素配施紫云英显著增加水稻各生育期土壤中固定态铵、土壤微生物量碳与氮含量以及铵态氮和非酸解氮(NAHN)含量,却降低硝态氮含量;增加氨基酸态氮(AAN)、氨基糖态氮(ASN)和酸解氨态氮(AHAN)含量,而降低酸解未知态氮(AHUN)含量,从而分别增加无机氮、酸解氮(AHN)和总氮含量5.13%-24.2%、3.44%-8.36%和9.17%-10.9%,新增加的AHN中以AAN和AHAN为主。3.与尿素单施相比,尿素配施紫云英分别显著增加土壤中细菌、放线菌、真菌、固氮菌数量和脲酶、蛋白酶、蔗糖酶活性14.5%-36.6%和15.3%-31.1%,但分别显著降低土壤中氨氧化细菌(AOB)数量和氨氧化古菌基因(AOA amo A)丰度24.6%和66.4%;显著降低15NU对分蘖期土壤中ASN、AHUN、AHAN和NAHN及其对成熟期土壤中AAN和ASN的贡献率,却显著增加其对成熟期土壤中AHUN、NAHN和固定态铵的贡献率。通径分析结果则表明,AHAN是土壤中15NU的暂时累积库,而NAHN则是稳定的储存库。4.与尿素单施相比,尿素配施紫云英促进水稻各生育期对15NU的吸收累积及其在实籽粒中的分配量,降低其对土壤氮(SoilN)的吸收累积以及15NU在秕谷中的分配量,从而显著提高15NU利用率46.1%-83.0%,降低水稻对土壤氮素的依存率14.0%,改善产量各构成要素(每穗实粒数、结实率和千粒重),从而增加籽粒产量3.02%。5.水稻收获后,种植填闲作物紫云英分别显著增加盛花期土壤总氮、固定态铵、土壤微生物量氮和铵态氮含量,降低硝态氮含量;增加盛花期土壤中AAN、ASN和AHAN含量,降低AHUN含量,最终分别平均增加酸解氮和非酸解氮含量13.0%和15.9%,另外,种植填闲作物紫云英还显著增加残留15NU对盛花期土壤中铵态氮、AAN、ASN和AHAN的贡献率6.31%-22.3%,而分别降低其对土壤总氮、硝态氮、固定态铵和AHUN、AHN、NAHN的贡献率8.28%-85.7%和6.37%-33.2%。6.在大田条件下,研究了紫云英和尿素不同配比(紫云英氮分别替代20%-80%尿素氮)对双季稻田系统土壤供氮能力及其生产力可持续演变过程的影响。结果表明,不施肥或者尿素单施均不利于稻田系统生产力的可持续性发展。N80M20或N60M40处理条件下,耕层土壤有机质和总氮含量以及早稻、晚稻籽粒和秸秆及其周年产量均随时间的推移呈增加趋势,而N100、N40M60或N20M80处理早稻、晚稻籽粒和秸秆及其周年产量变化趋势则相反。与N100相比,N80M20或N60M40处理显著提高耕层土壤有机质、总氮、铵态氮含量和无机氮总量,促进水稻地上部对氮素的吸收累积,提高水稻籽粒和秸秆周年产量及其可持续指数以及氮素农学利用率和偏生产力,而N40M60或N20M80处理则均表现为显著降低趋势。另外,紫云英替代尿素均显著降低耕层土壤硝态氮含量。
黄宇[6]2017年在《镉低积累型水稻品种联合调控技术保障污染农田生产安全的研究》文中研究指明随着经济社会的快速发展,我国农田重金属污染的问题日益突出,其中镉污染是我国稻田重金属污染的主要类型,极大地影响农业生产的可持续发展以及人类的生存环境质量。重金属低积累型水稻品种的选育、施用阻控剂以及合适的农艺措施是农田重金属防治的常见措施。本文为探究我国镉污染农田上水稻的安全生产措施,以镉低积累型水稻品种嘉33和秀水128为材料,通过田间试验研究了低积累水稻品种联合不同调控技术在重度污染以及中、轻度污染农田上恢复安全生产的应用效果、调控机制以及调控措施对土壤环境质量的影响。取得的主要结果如下:1.重度污染农田上镉低积累型水稻品种联合阻控剂进行安全生产的调控技术研究。选择海泡石、腐殖酸作为阻控剂,研究重度污染农田上2种阻控剂单独施用及配施下对嘉33和秀水128阻控效应。(1)研究不同施用量下水稻子实镉含量、各部位镉含量的变化表征阻控效果,结果表明:施用阻控剂可不同程度地降低水稻精米镉含量。不施阻控剂时,嘉33和秀水128的精米镉含量分别为0.215 mg·kg-1、0.245 mg·kg-1,嘉33低于秀水128,均超过国家食品安全标准(GB2762—2012)规定的0.2mg·kg-1。施用海泡石后,嘉33精米镉含量下降5.58%～37.67%,秀水128降低7.76%～28.98%;海泡石施用量超过0.45t·667m-2时,2个品种子实镉含量均低于0.2mg·kg·-1;海泡石施用量为0.75 t·667m-2时,嘉33和秀水128的精米镉含量分别降至0.139 mg·kg-1和0.181mg·kg-1;继续增加施用量,精米镉含量变化不明显,因此,海泡石的最佳施用量是0.75 t·667m-2,比普通品种所需的1.5 t·667m-2的施用量大大降低。配施处理下,水稻精米镉含量随阻控剂施用量的增加而逐渐降低;嘉33精米镉含量在0.145mg·kg-1～0.196mg·kg-1间,均达到国家安全标准,较对照下降8.84%～32.56%;秀水128精米镉含量在0.174mg·kg-1～0.231 mg·kg-1间,较对照下降5.71%～28.98%,Z4、Z5处理低于国家安全标准;嘉33的配施处理最佳施用水平是Z4(海泡石0.525 t·667m-2+腐殖酸0.175 t·667m-2);秀水128为Z5(海泡石0.75t·667m-2+腐殖酸0.25t·667m-2)。施用腐殖酸后,嘉33、秀水128精米镉含量最多下降13.49%和21.63%,分别为0.186 mg·kg-1和0.192 mg·kg-1。总的来说,海泡石处理和配施处理效果优于腐殖酸处理。嘉33和秀水128各部位镉含量均为根>茎>叶,总的来看,水稻茎、叶镉含量随阻控剂的施用量增加而降低,且海泡石处理、配施处理对茎、叶镉含量的降低效果优于腐殖酸处理。不同处理间的根部镉含量存在差异,但没有表现出随阻控剂施用量变化的特定规律。(2)测定不同处理下土壤pH、土壤有效态镉含量、土壤镉形态分布来探究阻控剂的调控机理。研究发现,其调控机理主要是通过将可交换态转化为其他形态,从而降低土壤有效态镉含量,使水稻各部位镉含量减少。结果表明:海泡石处理和配施处理下土壤pH显著提高,海泡石处理、配施处理下土壤pH上升,最多可以提高2.08和2.32个单位,达到7以上。试验区土壤镉主要以可交换态、铁锰氧化物结合态以及残渣态的形式存在。海泡石处理、腐殖酸处理和配施处理分别使可交换态镉含量最多降低30.23%、17.81%和25.44%。海泡石处理下铁锰氧化物结合态提高了 25.69%～95.58%,残渣态镉含量提高了 53.58%～113.88%。腐殖酸处理下,碳酸盐结合态提高了 16.39%～54.1%。海泡石处理、腐殖酸处理、配施处理下有效态镉下降幅度分别为31.16%～65.50%、19.53%～38.10%、10.53%～60.99%。(3)测定土壤养分变化来评价阻控剂对土壤环境质量的影响。研究发现,腐殖酸处理和配施处理对土壤碱解氮的影响不显著,海泡石处理总体上看表现出使土壤碱解氮下降的趋势。3种处理均能不同程度地增加土壤有效钾和有效磷含量。3种修复措施都没有造成土壤养分的大量缺失,可以用于当地土壤重金属污染修复。(4)综上所述,在试验区重度污染农田上,利用镉低积累型水稻品种联合阻控剂可以实现水稻的安全生产。其中,海泡石处理和配施处理效果较好,且阻控剂的施用量远远少于普通水稻品种。2.通过田间试验,研究了湘阴地区中、轻度污染程度的农田上嘉33和秀水128子实对镉的积累规律。结果表明,嘉33和秀水128两个水稻品种子实对镉的积累量总体上随着土壤全镉的增加而呈递增的趋势。通过相关性分析,发现子实镉含量与有效态镉存在极显著的相关性。基于国家标准(GB2715—2012)中对大米中镉限定值0.2 mg·kg-1,得到嘉33、秀水128的土壤镉有效态安全临界值,分别为 0.307 mg·kg-1 和 0.292 mg·kg-1。3.中、轻度污染土壤上低积累型水稻品种联合农艺措施进行安全生产的调控技术研究。通过水分管理和增施钙镁磷肥研究水肥管理对水稻精米镉含量和产量的影响。在中、轻度污染的新龙村(土壤Cd为0.38 mg·kg-1),常规水肥条件下嘉33精米镉含量为0.181 mg·kg-1和秀水128和0.213 mg·kg-1,即直接种植嘉33可实现安全生产,秀水128则不能。通过常年淹水和增施钙镁磷肥,2个水稻品种的精米镉含量下降,并都可以达到国家食品安全标准,实现中、轻度污染土壤上的安全生产。4.调控土壤pH和有机质两重要土壤因子对水稻精米镉积累的影响。通过施用石灰和有机肥提高土壤pH和土壤有机质均可降低土壤有效态镉含量,促进土壤镉向有效性较低的形态转化,减少土壤镉向水稻植株的迁移及其在水稻精米中的积累;相关性分析表明,精米镉积累量与土壤pH和土壤有机质含量存在显著或极显著负相关,可见土壤pH和土壤有机质是调控水稻精米镉积累的两重要因子。上述结果综合表明,低镉积累品种嘉33和秀水128与合理调控土壤pH和土壤有机质措施有机结合,可实现湘阴地区更多镉污染农田的稻米安全生产和输出。
车升国[7]2015年在《区域作物专用复合（混）肥料配方制定方法与应用》文中进行了进一步梳理化肥由低浓度到高浓度、由单质肥到复合(混)肥、复合(混)肥由通用型走向专用化,是世界肥料发展的主要趋势。我国幅员辽阔,土壤、气候和作物类型复杂多样,农业经营以小农经济为主,规模小、耕地细碎化。因此,区域化、作物专用化是我国复合(混)肥料发展的重要方向。本文根据我国不同类型大田作物的区域分布特点,系统研究区域作物需肥规律、气候特性、土壤特点、施肥技术等因素,开展区域作物专用复合(混)肥料配方制定方法与应用研究。主要结果如下：(1)根据农田养分投入产出平衡原理,研究建立了“农田养分综合平衡法制定区域作物专用复合(混)肥料农艺配方的原理与方法”。该方法通过建立农田养分综合平衡施肥模型,确定区域作物氮磷钾施肥总量以及基肥和追肥比例,从而获得区域作物专用复合(混)肥料一次性施肥、基肥、追肥中氮磷钾配比,也即复合(混)肥料配方。通过施肥模型确定区域作物专用复合(混)肥料氮磷钾配比,使作物产量、作物吸收养分量、作物带出农田养分量、肥料养分损失率、养分环境输入量、土壤养分状况、气候生态等因素对区域作物专用复合(混)肥料配方制定的影响过程定量化。根据区域作物施肥量来确定作物专用复合(混)肥料配方,生产的作物专用复合(混)肥料可同时实现氮磷钾三元素的精确投入。(2)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域小麦农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而获得区域小麦专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域小麦专用复合(混)肥料配方。我国小麦专用复合(混)肥料一次性施肥配方中氮磷钾比例为1：0.40：0.31,基肥配方氮磷钾比例为1：0.65：0.51。不同区域小麦专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：东北春小麦区1：0.42：0.15、1：0.60：0.21；黄淮海冬小麦区1：0.45：0.40、1：0.79：0.70；黄土高原冬小麦区1：0.50：0.09、1：0.77：0.14；西北春小麦区1：0.47：0.47、1：0.80：0.81；新疆冬春麦兼播区1：0.27：0.25、1：0.65：0.59；华东冬小麦区1：0.42：0.38、1：0.61：0.54；中南冬小麦区1：0.24：0.28、1：0.35：0.43；西南冬小麦区1：0.34：0.26、1：0.57：0.43；青藏高原冬春麦兼播区1：0.62：0.70、1：1.04：1.17。(3)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域玉米农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域玉米专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域玉米专用复合(混)肥料配方。我国玉米专用复合(混)肥料一次性施肥配方中氮磷钾比例为1：0.40：0.30,基肥配方氮磷钾比例为1：0.93：0.69。不同区域玉米专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：东北春播玉米区1：0.65：0.52、1：1.39：1.11；黄淮海平原夏播玉米区1：0.37：0.18、1：0.62：0.30；北方春播玉米区1：0.45：0.08、1：1.73：0.32；西北灌溉玉米区1：0.39：0.36、1：0.95：0.86；南方丘陵玉米区1：0.27：0.40、1：0.50：0.73；西南玉米区1：0.41：0.29、1：1.22：0.87。(4)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域水稻农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域水稻专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域水稻专用复合(混)肥料配方。我国水稻专用复合(混)肥料一次性施肥配方中氮磷钾比例为1：0.44：0.56,基肥配方氮磷钾比例为1：0.75：0.96。不同区域水稻专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：东北早熟单季稻区1：0.47：0.18、1：0.94：0.35；华北单季稻区1：0.35：0.28、1：0.61：0.50；长江中下游平原双单季稻区晚稻1：0.29：0.58、1：0.49：0.98,早稻1：0.34：0.37、1：0.57：0.63,单季稻1：0.53：0.95、1：0.92：1.63；江南丘陵平原双单季稻区晚稻1：0.42：0.75、1：0.63：1.12,早稻1：0.44：0.80、1：0.67：1.22,单季稻1：0.51：0.45、1：0.75：0.67；华南双季稻区晚稻1：0.33：0.50、1：0.61：0.92、早稻1：0.39：0.74、1：0.71：1.36；四川盆地单季稻区1：0.58：0.83、1：1.05：1.49；西北单季稻区1：0.53：0.30、1：0.90：0.52；西南高原单季稻区1：0.77：0.97、1：1.32：1.66。(5)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域马铃薯农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域马铃薯专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域马铃薯专用复合(混)肥料配方。我国马铃薯专用复合(混)肥料一次性施肥配方氮磷钾比例为1：0.31：0.89,基肥配方氮磷钾比例为1：0.54：1.59。不同区域马铃薯专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：北方一作区1：0.39：0.56、1：0.53：0.77；中原二作区1：0.39：0.58、1：1.10：1.62；南方二作区1：0.15：1.04、1：0.26：1.85；西南混合区1：0.47：1.55、1：0.79：2.60。(6)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域油菜农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域油菜专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域油菜专用复合(混)肥料配方。我国油菜专用复合(混)肥料一次性施肥配方氮磷钾比例为1：0.73：0.70,基肥配方氮磷钾比例为1：1.16：1.11。不同区域油菜专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：春油菜区1：0.70：0.55、1：0.80：0.63；长江下游冬油菜区1：0.50：0.24、1：0.86：0.40；长江中游冬油菜区1：0.60：0.56、1：1.13：1.07；长江上游冬油菜区1：1.00：1.20、1：1.20：2.34。(7)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域棉花农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域棉花专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域棉花专用复合(混)肥料配方。我国棉花专用复合(混)肥料一次性施肥配方氮磷钾比例为1：0.37：0.65,基肥配方氮磷钾比例为1：0.67：1.17。不同区域棉花专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：黄河流域棉区1：0.45：0.94、1：0.84：1.76；西北内陆棉区1：0.44：0.44、1：0.74：0.73；长江流域棉区1：0.24：0.65、1：0.45：1.20。(8)根据农田士壤养分综合平衡施肥模型,确定区域花生农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域花生专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域花生专用复合(混)肥料配方。我国花生专用复合(混)肥料配方全国一次性施肥配方氮磷钾比例为1：0.35：0.85,基肥配方氮磷钾比例为1：0.48：1.10。不同区域花生专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：东北花生区1：0.22：0.69、1：0.35：1.11；黄河流域花生区1：0.59：0.86、1：0.76：1.10；长江流域花生区1：0.31：0.90、1：0.48：1.40；东南沿海花生区1：0.35：1.07、1：0.78：2.41。(9)根据农田土壤养分综合平衡施肥模型,确定区域大豆农田氮、磷、钾肥推荐施用量,从而可获得区域大豆专用复合(混)肥料氮磷钾比例(N:P2O5:K2O),确定区域大豆专用复合(混)肥料配方。我国大豆专用复合(混)肥料一次性施肥配方氮磷钾比例为1：0.43：0.52,基肥配方氮磷钾比例为1：0.43：0.52。不同区域大豆专用复合(混)肥料一次性施肥配方和基肥配方氮磷钾比例分别为：北方春大豆区1：0.43：0.33、1：0.43：0.33；黄河流域夏大豆区1：0.6：0.72、1：0.73：0.87；长江流域夏大豆区1：0.48：0.79、1：0.48：0.79；南方多熟制大豆区1：0.60：1.07、1：0.60：1.07。
徐畅[8]2011年在《三峡库区小流域土壤氮素迁移转化及调控技术研究》文中研究指明随着我国人口的迅速膨胀以及化肥用量的增加,大量湖泊、河流、近海域都不同程度地出现水体富营养化现象。三峡库区作为我国重要的湖泊水域和战略水资源库,在其成库后逐渐转变成一个受人工调控程度大、且具有典型湖泊和河流双重特征的深水水库,库周地区的生态环境也因此而发生变化。如何掌控库周地区农业土壤中面源污染元素氮的固定及排放就成为保证水库水质安全及库周农业发展的重中之重。然而,目前国内外的氮素面源污染研究主要集中在对湖泊或江河等自然景观的氮磷迁移上,而对于三峡库区这种大型人工水利工程影响背景下的农业土壤氮素迁移转化乃至农田生态环境变化的研究相对较少。因此,阐明三峡库区紫色土氮素在土壤生态系统中的迁移转化机理及动态过程,选择出有效控制氮素流失的调控技术对于发展“库区生态环境保护”和“农业可持续发展”双赢的新型减排农业,增强库区水域系统及农田系统应对环境气候变化的综合能力具有重要意义。本研究选择三峡库区王家沟小流域为研究对象,在实地采样与实验室分析的基础上,采用地统计学方法分析小流域土壤氮素在三维空间的分布特征,剖析地形因子、土地利用方式以及土层深度对土壤氮素分布的影响,以阐明小流域土壤氮素的基础情况与肥力概况；并以好氧培养的方式描述农业土壤中有机氮在温度、湿度、外源氮素等多重环境因子影响下进行矿化的动态特征,揭示土壤氮素矿化过程与各影响因素之间的相关关系,诠释氮素在土壤生态系统中的转化机理；与此同时,通过室内土柱模拟试验,揭示不同质地土壤氮素在土体垂直剖面上的渗漏淋失规律及动态运移特征,充实对土壤氮素垂直迁移机制的认识；在了解氮素迁移转化行为的基础上,利用田间径流小区试验对比各防控措施在农业生产中运用的实际效果,以筛选出适宜三峡库区农业土壤氮素调控的途径和方法,为库区面源污染控制技术的研发和可持续农业的发展提供一定的科学依据。主要研究结果如下：1.三峡库区小流域土壤氮素空间分布特征以三峡库区王家沟小流域为样区,研究了全氮和碱解氮在流域空间上的分布情况以及地形因子和土地利用方式对其分布的影响。结果表明：土壤全氮在流域中部地区的含量偏高,并呈现出由中部向四周逐层递减的分布规律,土壤碱解氮含量最高的区域出现在中部及南部的海拔最低处,含量最低的区域为小流域的西部和西南部,东部及东北部的碱解氮含量居中。垂直空间的分布上,土壤全氮在0～100 cm垂直剖面上的变化规律较为明显且平缓,各种土地利用方式的土壤全氮含量均表现出随土层加深而逐渐减小的整体趋势,各层次间的含量差异不大,土壤碱解氮在0-60 cm的垂直剖面上仍然表现出随土壤层次加深,其含量逐渐减小的变化趋势,但各层次间的碱解氮含量基本都达到极显著差异(p<0.01)。各地形因子对流域内土壤氮素分布的影响较明显。各个坡度上的土壤全氮含量主要集中在1.0-1.5 g/kg之间,低坡度区域土壤全氮含量的分布稳定且适中,高坡度区域的全氮含量则普遍较低,且分布不均；碱解氮含量受坡度影响相对较小,随着坡度的升高或降低,其含量未表现出明显的规律性变化。从坡向上看,除东北坡向的全氮含量较低外,其它各坡向上的全氮含量分布相似,主要集中于1.0-1.5 g/kg之间,只有西南坡向有部分全氮含量较高的地块出现；碱解氮含量的高值则出现在西南坡向,低值出现在南和东南坡向,除此之外的其它坡向上碱解氮含量均适中,且分布均匀。坡位对土壤氮素的影响各不相同,低坡位区域内,土壤全氮及碱解氮含量分布不-高低含量的地块均有出现,而高坡位区域内,全氮及碱解氮含量则较低,未见高值样本的分布,中坡位区域的全氮及碱解氮含量最为适宜,多数集中在80～110 mg/kg之间。不同土地利用方式下土壤全氮含量的高低顺序依次为水田>林地>桑园>旱地>撂荒地,而碱解氮含量高低则基本现出水田>林地>旱地>撂荒地>桑园的规律性变化。该部分研究对土壤氮素分布的影响因子进行了深刻剖析,阐明了小流域土壤氮素的空间分布情况和基础肥力状况。2.三峡库区紫色土氮素矿化动态特征采用室内好氧培养的方法,对小流域紫色土中有机氮在温度、水分、外源氮素等多重环境因子影响下发生矿化的动态特征进行了研究。结果表明,紫色土的净氮矿化量在各个阶段均表现出随培养温度升高而逐渐增大的趋势。其中,砂壤土的净氮矿化量在各温度水平间均达到极显著异,而壤土和粘土的净氮矿化量除了在15℃和25℃两个温度梯度间未达到极显著差异外,15℃和35℃之间以及25℃和35℃之间的净氮矿化量均达到极显著差异。而紫色十净氮矿化量对水分变化的响应也非常规律,同样呈现出随水分含量增加,净氮矿化量逐渐增大的趋势,且各水分含量水平间的净氮矿化量均表现出极显著性差异(p<0.01)。除此之外,土壤温度和水分还对紫色土氮素的矿化作用产生明显的交互效应。当温度和水分条件均为最低水平时,净氮矿化量呈现出负值,即两者的交互作用导致了矿化进程的反向进行：而当温度和水分条件均为最高水平时,净氮矿化量却并未表现出矿化量的最高值。温度对紫色土矿化作用的影响在一定程度上大于水分含量。外加氮源对紫色土氮素的矿化过程表现出非常明显的促进作用。在不同的温度和水分处理下,添加外源氮素后的净氮矿化量在各个培养阶段均显著大于未添加氮素的净氮矿化量,差异达极显著水平(p<0.01),并且当温度和水分含量均较高时,外加氮源的有效性会相应增强,使得有机氮的矿化势大于矿质氮的生物固持,土壤净氮矿化量明显增高。三种质地紫色土的矿化作用在未添加外源氮素的情况下,以壤土的净氮矿化总量最高,粘土次之,砂壤土最低,但添加外源氮素后,三种质地土壤的氮素矿化能力在各温度和水分条件下则呈现出砂壤土>粘土>壤土的变化趋势。壤土或偏砂质壤土的通气状况良好,因而对土壤系统中好氧微生物种类和活性产生积极作用,促进矿化作用的发生。本研究阐明了土壤质地、温度、水分、外加氮源等因素对紫色土氮素矿化的综合影响,有助于更加深入地诠释土壤氮素的转化机理。3.三峡库区紫色土氮素渗漏淋失规律以三峡库区紫色土为例,结合小型原状土柱对不同质地土壤的渗漏淋失规律进行了研究和探讨。结果表明,在相同灌水量处理下,砂壤土的水分淋失量相对较大,壤土次之,粘土的水分淋失量最小,水分渗漏淋失量与灌水量显著相关,整个渗漏阶段中水分淋失量的最大值基本都出现在灌水前期(5-10 d)。比较不同氮肥施用量的铵态氮及硝态氮实时淋失浓度,各渗漏阶段均表现出高氮处理最高、低氮处理次之,未施氮处理最低的总体趋势。氮素实时淋失浓度较高值基本都出现在灌水初期(5-30 d),由于该时段的淋失浓度大,而采样间隔时间较短,因此,三种质地土壤的氮素阶段淋失速率最大值就出现在灌水的最初阶段(5-10 d)。不同氮肥施用量处理下氮素的累积淋失浓度在整个灌水期的各个阶段呈现出先增大后减小的总体变化规律。其中,三种质地土壤的硝态氮累积淋失浓度最高值均出现灌水开始后30 d时,而铵态氮累积淋失浓度最高值所出现的时段则根据土壤质地的不同分布各异,其中,砂壤土和粘土的铵态氮累积淋失浓度最高值出现在灌水开始后20 d时,而壤土的最高值则出现在40 d时。进一步分析各种形态氮素的渗漏淋失规律发现,三峡库区紫色土的硝态氮淋失总浓度在各种氮肥施用量处理下均大于铵态氮淋失总浓度,这说明硝态氮在土壤垂直剖面上的移动性大于铵态氮。除此之外,土壤质地不同,硝态氮和铵态氮的垂直移动性也各不相同。其中,未施氮及低氮处理的硝态氮淋失总浓度基本都表现为砂壤土最高,壤土次之,粘土最低,但高氮处理下硝态氮的淋失总浓度则表现为壤土>砂壤土>粘土；氮肥施用量对三种质地土壤中铵态氮的垂直迁移影响不大,其淋失总浓度在各氮肥施用量处理下均表现为壤土>砂壤土>粘土。该部分研究阐明了土壤氮素的垂直运移动态变化规律,进一步充实了对土壤氮素垂直迁移机制的认识。4.三峡库区小流域旱坡地氮素流失特征及调控技术在掌握三峡库区小流域土壤氮素空间分布特征以及转化迁移规律的基础上,通过对比不同耕作措施下的水土流失和土壤氮素流失状况筛选出适合于研究区的旱坡地土壤氮素调控技术。结果表明,小流域的降雨期主要集中在6月和7月。其中,6月共产生径流三次,最大径流量为21.96L/m2,泥沙流失量的最高值出现在7月,其值为61.85 t/km2,径流量、泥沙流失量均与平均雨强呈现出显著的正相关关系。实施保护性耕作措施后,径流量和泥沙流失量均出现不同程度的减小整个观测期中,T3(免耕+顺坡耕作+稻草覆盖)和T5(免耕+横坡垄作)处理有效地减少了坡面径流量,而T4(顺坡耕作+植物篱)处理则对径流泥沙的拦截效果最佳。小流域旱坡地土壤中的氮素分别通过径流以及径流泥沙两种途径产生流失。其中,径流中氮素的流失量相对较小,铵态氮、硝态氮以及总氮的径流流失量最大值分别为10.75 mg/m2、44.55mg/m2和291.38 mg/m2,且均出现在常规顺坡耕作处理；与之相反,三种形态氮素的径流流失量最小值则分别为5.63 mg/m2、24.06 mg/m2和152.62 mg/m2,均出现在T4处理,除此之外,T2(顺坡耕作+PAM土壤调节剂)处理也对氮素的坡面径流流失表现出较好的拦截作用。径流泥沙中所携带的氮素流失量相对较大,尤以T1和T6(横坡耕作)处理最为明显,也就是说,除常规顺坡耕作处理外,横坡耕作对泥沙中氮素的固持效应最差；比较而言,T4和T5(免耕+横坡垄作)处理则表现出对泥沙中氮素较强的保蓄作用,其氮素流失量在整个观测期的各次降雨产流中均表现为最小。在整个观测期内,通过泥沙携带发生流失的氮素明显大于径流流失的氮素,泥沙中总氮流失量约为径流中总氮流失量的1.83～3.38倍。泥沙中氮素的流失以硝态氮为主,径流中氮素的流失则以颗粒态为主,颗粒态氮的流失量占总氮流失量的53%-62%。综上所述,在地形地貌复杂的三峡库区,其土壤氮素的空间分布主要表现为坡度、坡向、海拔以及土地利用方式等外部条件的共同作用,从而构成库区小流域土壤氮素的基础肥力特征。土壤温度为主导的氮素矿化动力学理论并不足以解释普遍观察到的紫色土有机氮矿化作用机理,氮素矿化作用的驱动力主要来源于温度和水分含量的交互作用,但这种作用也会随着外源氮素以及土壤质地的不同而发生变化,进而影响到紫色土有机氮矿化的综合响应。氮素在土壤剖面的渗漏浓度及速率很大程度上取决于土壤中粘粒含量的比例以及氮肥施用量的高低。坡面土壤有机氮的转化特征与垂直剖面氮素的迁移规律相辅相成,共同决定了适合于三峡库区小流域土壤氮素流失的调控技术,同时也进一步清楚,调控技术只能在一定的外界环境条件下对土壤氮素的行为进行调节,当外界环境的变化程度超过一定临界值时,人为调控的作用就微乎其微了。今后还需开展三峡库区大区域尺度及全境生态系统和气候带背景下的土壤氮素迁移转化机制研究,以了解整个库区不同类型农业土壤中氮素的基础储备及面源污染潜在风险,并加强土壤氮素矿化机理与微生物活性和生物酶作用的耦合机制研究,与此同时,应创建三峡库区生态农业前提下的野外大型原状土柱观测系统,为三峡库区大区域土壤氮素调控综合技术体系的建立提供更加深入、全面的基础研究数据,以设计、整合出对三峡库区农田氮素最合理、有效的技术调控体系。
张乐[9]2008年在《不同C源对外源N土壤微生物固持的影响》文中认为氮素转化循环和调控是陆地生态系统物质循环研究领域的前沿课题之一,在生态环境和农业方面具有重要的意义。氮肥高效利用调控实际上就是对土壤氮素微生物转化过程的调控,加强土壤中有机碳的截获以及改善有机碳活性,是提高土壤氮素和氮肥利用率的关键。本项研究选用三种活性不同的碳源和两种氮素肥料分别掺入土壤,通过测定不同土壤在培养期间NH4+-N、NO3--N和微生物量氮的变化,来研究不同活性碳源对土壤氮素转化的影响,为提高农业生产中土壤氮素的利用效率提供理论依据和指导建议。研究结果表明:微生物对氮的固持特征显著受到碳源活性和数量的影响。碳源的添加为微生物提供了足够的能量,土壤微生物新陈代谢速率加快,能够更快地利用外加N源向微生物量氮转化。碳源的供给在明显提高土壤微生物的活性的同时,显著降低了无机态N在土壤中的积累,因此通过外加C源的调控,起到了定向调控N素转化过程的目的,降低了无机氮肥损失的风险。微生物对不同种类N源的利用具有一定选择性,土壤微生物优先利用NH4+-N。微生物在进行自身物质合成时,不仅需要足够的碳源供给其能量,同时需要N源建造自身,只有在碳源和氮源均较充足的情况下,微生物才能保持较高的活性快速的对外加N源进行利用,因此C源和N源供给的平衡原则是土壤微生物高活性的重要保证。有机物料种类对微生物固持外加N素影响显著,高C/N的有机物料使微生物对外加氮源的固持高于低C/N的有机物料。和葡萄糖为碳源的培养相比,有机物料培养条件下微生物量氮显著降低,可见,碳源的可利用性较低大为降低减弱了微生物对外源无机氮素的同化。碳源的可利用性是影响合成微生物量氮的关键因素。农业生产中经常将各种农作物残茬还田,而这必然会对农业土壤氮素的转化与利用产生深刻的影响,根据上述研究结果,我们认为C3作物残茬还田会对土壤氮素产生积极的影响,而在C4作物残茬还田的时候,应少量添加氮肥,合理调整C素与N素施用量比例,增加N素微生物固持量,提高N肥利用率。
董燕[10]2007年在《缓/控释复合肥料养分释放特性与生物效应研究》文中指出缓／控释肥料是肥料产业发展的重要方向，也是我国肥料研究的热点。迄今为止，缓／控释肥料的类型主要包括包膜(包囊)和非包膜型两大类。在包膜肥料中以有机高分子为主的包被材料成本高，且部分材料可能对环境产生二次污染，因而在农业生产上的应用受到限制。非包膜型缓／控释肥料的技术途径主要通过抑制剂和有机无机复合控释材料实现。有机无机复合控释材料成本低廉，其有机物料具有提高土壤肥力的优势。我国现有的各类缓／控释肥料产品存在着养分成分单一(以氮为主)和养分形态单一(以无机态为主)的突出问题，难以适应现代农业对肥料的需求。在缓／控释肥料养分释放规律的评价方面仍以实验室方法为主，忽视肥料养分释放与养分形态组成、作物养分吸收特点和土壤生物学特性的关系。本文以自行研制的非包膜有机无机缓／控释复合肥料(简称缓／控释复合肥料，Slow-release compound fertilizer，SRF)为供试材料，采用水中溶出法、土—砂柱淋洗法、土壤肥包培养法等实验室方法和小麦、水稻盆栽生物试验，研究了缓／控释复合肥料氮、磷和钾养分的释放规律，特别是养分在土壤中释放的动态变化和小麦吸收养分的动态变化之间的相关性，即研究缓／控释复合肥料在“土壤—作物”体系中的释放规律；探讨了缓／控释复合肥料不同形态氮素养分(NH_4~+-N、NO_3~--N、Urea-N、DON和Total N)在不同介质中释放的动力学特性，以及4种形态氮素养分占总氮量的比值(Nx／N_T)与水稻吸收氮素养分之间的相关性，初步建立“土壤—作物”评价指标；系统研究了缓／控释复合肥料中氮、磷、钾养分进入土壤后，在“土壤无机—有机—微生物—酶”复合胶体体系作用下对土壤养分库和土壤生物学特性(酶活性)的调控作用。结果表明：土壤模拟条件下，各时段所测定的氮、磷和钾素累积释放量均以普通复合肥料(CCF)＞缓／控释复合肥料(SRF)。SRF的氮、磷和钾素累积释放量较CCF分别低18.7％～43.3％、26.3％～64.0％和15.5％～43.6％，其养分累积释放量大小为氮＞钾＞磷，这种不同养分释放量的差异适合小麦生长发育期间对氮、钾养分需求量大的特点。与CCF相比，SRF能分别提高收获期小麦氮、磷、钾养分利用效率23.6％、15.4％和63.7％以及小麦总产量14.9％。SRF在“土壤—植物”体系中的氮、磷、钾养分累积释放与小麦吸收氮、磷、钾养分的累积变化均可用三次回归方程(y=b_0+b_1X+b_2x~2+b_3X~3)表征(r=0.9285~(**)～0.9968~(**))，以土壤培养中SRF氮素养分释放的拟合度更高，磷、钾养分差异不大，表明SRF的氮素养分释放规律能更好地与小麦各生育期对氮素养分的需求同步。SRF不同形态氮素在土壤中的转化以NH_4~+-N和NO_3~--N的增加与DON和Urea-N的减少互为消长为特点，其释放的动态过程可用一级动力学方程(N_t=N_0(1-e~(-kt)))、Elovich方程(q_t=a+blnt)和抛物线扩散方程(q_t=a+bt~(0.5))定量描述，并以一级动力学方程对评价缓／控释复合肥料氮素缓释效果更具有指标的实效性。在一级动力学方程中不同形态氮素的最大释放量N_0值以Total N＞NH_4~+-N＞DON＞Urea-N＞NO_3~--N，这种变化规律与土壤中各形态氮素养分的累积释放特性表现出一致性。氮素释放速率常数k值为Urea-N＞DON＞NH_4~+-N＞Total N＞NO_3~--N，这与SRF不同形态氮素养分在土壤中各自分解转化的速率不同，其综合作用削弱了Total N的氮素释放速率，进而达到氮素养分缓／控释的结果是一致的。SRF的氮素养分包含4种可供作物吸收利用的养分形态(NH_4~+-N、NO_3~--N、Urea-N和DON)，相关分析发现，这些不同形态氮素养分量在不同时期占总氮(Total N)释放量的比例(N_x／N_T)与水稻在不同时期吸收氮量之间存在显著或极显著正相关。在水中溶出试验中，NH_4~+-N和Urea-N的比值与水稻吸氮量表现为极显著正相关(r=0.8437~(**)～0.9347~(**))，DON为显著负相关。土壤培养试验，NH_4~+-N和NO_3~--N占总氮释放量的比值与水稻吸氮量为极显著正相关(r=0.8947~(**)～0.9540~(**))，Urea-N和DON则表现出极显著负相关(r=-0.9146~(**)～-0.9619~(**))。显示不同时期SRF释放的氮素养分形态、数量和比例影响着水稻对氮素的吸收利用，即以“N_x／N_T”为指标表征缓／控释复合肥在“土壤—作物”系统中的释放特性，这对于研制养分结构型缓／控释肥料具有重要参考意义。土壤中不同形态的氮素库处于不断转化和动态平衡中，从各形态氮素的数量和在土壤氮素内循环中的作用看，本文将土壤微生物量氮和固定态铵定义为新的氮素活性库——“铵离子周转库”。在小麦生育前期(分蘖初期至分蘖盛期)，CCF处理的“铵离子周转库”经历了明显的下降过程，由371.3 mg·kg~(-1)降至259.1 mg·kg~(-1)；SRF处理的“铵离子周转库”在这一时期略有增加，由306.5 mg·kg~(-1)升至324.5 mg·kg~(-1)。在小麦需氮量较高的拔节期，CCF处理的土壤“铵离子周转库”与前一次的差值仅为34.18 mg·kg~(-1)，而SRF处理则达到77.21 mg·kg~(-1)。表明在小麦生育前期SRF土壤“铵离子周转库”能够固定更多的铵离子，降低铵离子的损失；在小麦需氮量较高的时期，“铵离子周转库”则释放更多的铵离子以供给小麦吸收利用，从而提高小麦对肥料氮素的吸收量，增幅达13.52％。这与小麦试验中CCF处理在小麦生长初期释放养分较快、小麦氮养分含量较高，但随着SRF养分的缓慢释放提高了中、后期小麦的养分吸收量的变化规律是一致的。供试肥料不同形态氮养分在实验室培养和生物盆栽条件下的总趋势差异较大。因此，评价缓／控释肥料养分的释放特性应充分考虑“土壤—作物”系统，以便客观反映肥料产品在实际应用中的生物效益、环境效益和经济效益等。相关分析表明，小麦生物试验中SRF处理土壤的微生物量氮、固定态铵以及“铵离子周转库”的动态变化与小麦吸氮量之间则达到显著或极显著负相关关系(r=-0.8728~*～-0.9006~(**))。表明非包膜缓／控释复合肥料调控土壤“铵离子周转库”的能力更强，即更好的协调土壤养分供应与小麦吸收养分之间的平衡。土壤培养试验中，各处理之间脲酶活性变化的差异基本和土壤有效氮含量的差异是一致的。在培养初期，与CCF比较，SRF抑致了脲酶的活性。伴随有机磷的矿化SRF处理提高了土壤中磷酸酶活性，而SRF处理土壤中的过氧化氢酶活性均高于CCF处理。小麦盆栽试验中，不同处理的土壤脲酶活性呈现出逐渐降低的趋势，仍然与土壤中有效氮含量的变化一致。收获期时，各处理脲酶活性降至最低水平，以SRF＞CCF＞CK。土壤磷酸酶与过氧化氢酶的活性在小麦生长初期上升，生长中期出现峰值，随后逐渐下降，以SRF＞CCF。表明SRF养分缓释作用主要是通过包括无机态和有机态在内的多形态氮养分的协同作用实现的，有机态养分通过影响土壤酶活性，从而调控土壤有效养分，即缓／控释复合肥料通过“土壤无机—有机—微生物—酶”复合胶体体系影响土壤酶活性以调控土壤有效养分含量的动态变化与作物养分需求间的协调平衡，最终提高肥料养分的利用效率。
参考文献：
[1]. 农业土壤中化肥氮的形态转化机理及其调控研究[D]. 冉炜. 南京农业大学. 2000
[2]. 中国食物链氮素流动规律及调控策略[D]. 马林. 河北农业大学. 2009
[3]. 有机肥与化肥长期配施协调土壤供氮的效应及机理[D]. 梁斌. 西北农林科技大学. 2012
[4]. 有机农场土壤肥力定位监测及生态肥对土壤养分的调控研究[D]. 王延军. 南京农业大学. 2006
[5]. 填闲作物紫云英对稻田氮素形态变化及其生产力的影响机理[D]. 谢志坚. 华中农业大学. 2016
[6]. 镉低积累型水稻品种联合调控技术保障污染农田生产安全的研究[D]. 黄宇. 浙江大学. 2017
[7]. 区域作物专用复合（混）肥料配方制定方法与应用[D]. 车升国. 中国农业大学. 2015
[8]. 三峡库区小流域土壤氮素迁移转化及调控技术研究[D]. 徐畅. 西南大学. 2011
[9]. 不同C源对外源N土壤微生物固持的影响[D]. 张乐. 新疆农业大学. 2008
[10]. 缓/控释复合肥料养分释放特性与生物效应研究[D]. 董燕. 西南大学. 2007
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