滇池流域集约化农田区氮素损失研究

集约化农田区氮素流失是构成滇池流域面源污染、水体富营养化的重要因素。基于滇池流域集约化农田区产业结构特征、施肥方式、土壤物化性质分析,利用现场模拟试验,探讨水土生复合系统中氮素输移、分布和损失机制,量化不同情景下氮素损失量。研究表明,集约化农田土壤氮素损失主要途径是通过气态(NH3、N2O、NO/NO2、N2等)、作物吸收、生物作用和淋失。气态氮损失受温度、土壤特性、施肥类型、方式与施肥量、地下水埋藏条件等因素综合制约,NO-3 N是氮淋失的主要形式。根据试验与计算结果,Ⅰ区和Ⅱ区的合理施肥的氮利用率分别为30 8%和20 8%,高于习惯施肥的11 5%和8 5%,气态损失和淋失率均低于习惯施肥。显然,施肥的合理性是控制集约化农业区氮素损失的重要措施。     

Responses of CH4 emissions to nitrogen addition and Spartina alterniflora invasion in Minjiang River estuary,southeast of China

The nitrogen （N） input and Spartina alterniflora invasion in the tidal marsh of the southeast of China are increasingly serious. To evaluate CH4 emissions in the tidal marsh as affected by the N inputs and S. alterniflora invasion, we measured CH4 emissions from plots with vegetated S. alterniflora and native Cyperus malaccensis, and fertilized with exogenous N at the rate of 0 （NO）, 21 （N1） and 42 （N2） g N/（m2.yr）, respectively, in the Shanyutan marsh in the Minjiang River estuary, the southeast of China. The average CH4 fluxes during the experiment in the C. malaccensis and S. alterniflora plots without N addition were 3.67 mg CHa/（m2.h） and 7.79 mg CH4/（m2-h）, respectively, suggesting that the invasion of S. alterniflora into the Minjiang River estuary stimulated CH4 emission. Exogenous N had positive effects on CH4 fluxes both in native and in invaded tidal marsh. The mean CH4 fluxes of NI and N2 treat- ments increased by 31.05% and 123.50% in the C. malaccensis marsh, and 63.88% and 7.55% in the S. alterniflora marsh, respectively, compared to that of NO treatment. The CH4 fluxes in the two marshes were positively correlated with temperature and pH, and nega- tively correlated with electrical conductivity and redox potential （Eh） at different N addition treatments. While the relationships between CH4 fluxes and environmental variables （especially soil temperature, pH and Eh at different depths） tended to decrease with N additions. Significant temporal variability in CH4 fluxes were observed as the N was gradually added to the native and invaded marshes. In order to better assess the global climatic role of tidal marshes as affected by N addition, much more attention should be paid to the short-term temporal variability in CH4 emission.     

大气降水对岷江中游成都段河流污染物特征时空分布的影响

氮素作为生态系统功能和过程的重要限制性因子,其平衡和收支研究对于深入理解和分析河流非点源污染具有十分重要的意义。利用野外原位定点采样法,通过测定降水前后岷江中游成都段河流水体中NH4+-N(铵态氮)、NO3--N(硝态氮)和DIN(总无机氮)浓度,分析了氮素污染物特征值在干、湿季节空间分布差异及其影响因素。研究结果表明:(1)NH4+-N、NO3--N和DIN浓度均在10月达到最大值,而NH4+-N和DIN在3月达到最低,NO3--N在4月达到最低,且湿季的NO3—N、DIN含量显著高于干季。(2)NH4+-N含量表现出沙河府河江安河清水河,NO3--N和DIN含量均为府河沙河江安河清水河,且NH4+-N和DIN含量在下游河段出现富集效应。(3)三种形态氮素均与前三个月、前一个月的累计降水量之和成显著的正相关关系,前三个月的累计降水量之和的变化可分别解释NH4+-N、NO3--N和DIN浓度在不同季节77%,98%和89%的差异,前一个月的累计降水量之和的变化可分别解释NH4+-N、NO3--N和DIN浓度在不同季节77%,79%和66%的差异。     

基于植被指数的马铃薯叶片氮素含量估算模型

作物氮素状况的有效监测是作物精确施肥和管理调控的信息基础。文章利用AISA-Eagle机载高光谱成像系统获取遥感图像,在对图像进行精确的几何、辐射校正基础上,探索由马铃薯冠层光谱数据组成的植被指数与叶片氮素含量之间的相关关系,建立相应的估算模型,并进行全氮含量填图。实验结果表明：植被指数TCARI/OSAVI与叶片氮素含量的相关性最好,决定系数为0.8404,达极显著相关。将最优的估算模型（y=-24.429x+10.08）应用到整个高光谱遥感图像,得到的全氮含量图的值域和分布与实际测量和地面调查结果基本一致。     

丹江鹦鹉沟小流域氮素随径流的迁移及对水质的影响

计算小流域非点源氮素流失负荷,并以此开展丹江水源区水体污染源解析和控制研究。基于流域断面及小区监测试验,利用平均浓度法对鹦鹉沟流域氮素年均流失模数和不同土地利用类型的非点源污染负荷进行计算分析。结果表明:径流水质中主要是总氮质量浓度超标,且硝氮质量浓度均大于氨氮质量浓度;当坡耕地坡度大于25°时,氮素流失严重,水质极差;农村生产生活污染物排放对水质有很大影响,从断面1到把口站,硝氮质量浓度和总氮质量浓度增加较大;农地、草地和林地的总氮年均径流流失模数分别为0.36、0.22和0.09t/(a·km2);流域出口非点源污染物氨氮、硝氮和总氮的平均质量浓度分别为0.17,4.71和7.55mg/L,点源污染物氨氮、硝氮和总氮的平均质量浓度分别为0.20、2.12和4.08mg/L。总体来说,鹦鹉沟流域径流中总氮的流失模数为0.89t/(a·km2),总氮是影响水质的主要污染物,需加强对坡耕地氮素流失和农村生活垃圾的治理。     

紫色丘陵区典型小流域氮素迁移及其环境效应

选择四川盆地中部紫色土丘陵区典型小流域,通过2002～2004年3 a对主要土地利用地类氮素流失、小流域地表水和井水氮素迁移形态、途径与通量的连续观测,研究非点源氮素的来源、去向、迁移特征及其环境效应。结果表明,紫色土坡地氮素主要通过径流与泥沙迁移,坡耕地、居民点氮素流失是小流域非点源氮的主要贡献者,其氮素流失负荷分别为150．4kg、73．84 kg,占小流域氮素迁移总负荷的52．4％、25．7％；紫色丘陵区小流域地表水已呈现明显氮索富营养化特征,地下水硝酸盐污染较为严重,应重视该地区非点源污染控制；小流域氮素迁移的尺度差异明显,坡地以颗粒态氮为主,小流域以硝酸盐为主,氮素迁移的尺度效应可能导致非点源氮污染的异地效应,从而加剧长江三峡水体富营养化压力。     

土壤氮素及其环境效应

本文概述了土壤中含氮化合物的排放源，通量及其对环境的主要影响，并就这些氮素污染物与土壤理化因子和氮肥施用量之间的关系进行了简要的分析。     

氮素输入影响下淡水湿地碳过程变化

通过野外控制试验和室内培养试验研究了氮素输入对淡水沼泽湿地碳循环过程的影响。结果表明，氮素的输入能够提高沼泽湿地碳的生物累积，但过多的氮素输入则引起植物生产力的降低，并对常年积水沼泽湿地有机物质的分解有抑制作用。在非淹水条件下，氮素输入后有机物质的分解速率明显大于淹水条件，说明水文条件和氮素输入对枯落物的分解过程都有重要的影响，只是在不同环境条件下的响应存在一定的差异。氮素输入后，植物—土壤系统CO2排放量增大；但是，过多氮素输入后植物—土壤系统呼吸速率降低，这说明一定量的氮素输入可促进植物的生长和根的发育，对微生物的活性也有一定的影响，但过多的氮素输入则会对这些过程产生一定的抑制作用。氮素输入对土壤溶解有机碳（DOC）有明显的影响。氮素输入后，根层土壤DOC含量明显降低（P<0.05），不同土壤深度DOC的变化有一定的差异。     

河岸带表土层氮素非饱和入渗运移规律模拟

自制土槽装置,室内模拟氮素在河岸带表土层中非饱和入渗的过程.通过观测土槽中不同点位渗流水体出流时间的先后顺序以及各点水体中TN、NH₄+-N浓度随入渗时间的变化,探讨氮素在河岸带表土层中非饱和入渗的运移规律.试验结果表明:在河岸带表土层非饱和入渗过程中,水分水平运移速度小于垂直运移速度,NH₄+-N的运移滞后于水分的运移;在土壤"干"-"湿"-"干"过程中,各点TN、NH₄+-N浓度值随时间先急剧增加再缓慢减少然后趋于稳定.另外,河岸带表土层对非饱和入渗氮素的截留效果较好,试验11 h时,在1.08m的坡长距离上,距土表面12 cm深度TN、NH₄+-N浓度比进水分别下降74.23%和68.02%.     

包气带土层对氮素污染地下水的防护能力试验研究

包气带土层能够有效滞留和吸附污染物,是阻隔污染物进入地下水的重要屏障。通过对北京市典型地区包气带土体进行土柱淋溶试验,研究包气带土层对氮素污染地下水的防护能力,实验结果显示,包气带土层对氮素的截污性能具有明显的分段性。粘质粉土对氮素污染地下水具有较强的截留和防护能力,粉砂截留和防护能力相对较差。经计算粘质粉土和粉砂对再生水的净化能力分别为83.3%、29.1%。包气带土层颗粒粒径愈大,污染物浓度高,水动力条件好,包气带土层的防护能力愈差。