删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

华北潮土冬小麦-夏玉米轮作包气带氮素淋溶机制

本站小编 Free考研考试/2022-01-23

摘要
摘要:合理水氮管理可以实现作物目标产量和品质、维持土壤肥力和降低环境污染。然而, 自20世纪90年代以来, 我国农田过量施氮和大水漫灌等问题突出, 引起农业面源污染日趋加重, 地下水硝酸盐污染成为一个普遍现象。本文以华北潮土区冬小麦-夏玉米体系为研究对象, 采用数据整合和文献分析的方法, 阐明了典型农田硝态氮淋溶的时空特征及影响因素, 研究了地表裂隙和土壤大孔隙对硝态氮淋溶的影响, 定量了氮素在地表-根层-深层包气带-地下水的垂直迁移通量及过程。结果表明, 农户常规管理的冬小麦-夏玉米轮作体系氮素盈余较高(299~358 kg·hm-2·a-1), 导致土壤根区和深层包气带累积了大量的硝态氮。冬小麦季硝态氮的迁移主要受灌溉影响, 以非饱和流为主, 且迁移距离较短; 春季单次灌溉量低于60 mm, 可以有效控制水和硝态氮淋溶出根区。冬小麦耕作和灌溉引起的地表裂隙对水氮运移的贡献不大。雨热同期的夏玉米季, 土壤水分经常处于饱和状态, 再降雨就可以导致硝态氮淋溶出根层进入深层包气带。夏玉米季极易发生硝态氮淋溶事件(占全年总淋溶事件的81%左右), 硝态氮淋溶量占全年总淋溶量的80%左右, 且单次淋溶事件的淋溶量较高。大孔隙优先流对夏玉米季根区硝态氮淋溶的贡献率在71%左右, 这些硝态氮脱离了作物根系吸收范围, 反硝化作用对硝态氮去除具有一定作用。在华北气候-土壤条件下, 特别应注意冬小麦收获后土壤不应残留过多硝态氮, 以避免夏玉米季降雨发生大量淋溶; 夏玉米季需要注意施氮与作物需氮的匹配。由于夏玉米追肥困难, 生产上提倡一次性施肥措施, 控释肥应该能够发挥更大作用。未来气候变化, 导致夏季极端高强度降雨事件的频率增加, 将会加剧包气带累积硝态氮通过饱和流或优先流向地下水的迁移。合理的水氮管理是从源头上减少硝态氮向深层包气带和地下水迁移的主要措施。
关键词:潮土/
冬小麦-夏玉米体系/
氮素淋溶/
硝态氮/
包气带/
裂隙/
大孔隙/
优先流
Abstract:Rationally managing nitrogen (N) and water results in high crop yield and quality, maintains (or improves) soil fertility, and reduces environmental pollution. However, since the 1990s, excessive use of N fertilizer and flood irrigation has created problems in Chinese croplands, causing agricultural nonpoint source pollution and groundwater nitrate contamination. Data integration and literature review of winter-wheat summer-maize farmlands in fluvo-aquic soil in the North China Plain was used to investigate the temporal and spatial variation of N leaching, the contribution of cracks and macropores to N leaching, and N movement through soil (along the surface to groundwater continuum). The results showed that the N surplus was very high (299-358 kg·hm-2·a-1) when conventional management was used, resulting in high nitrate accumulation in the root and deep vadose zones. Nitrate movement in the winter wheat season was primarily caused by unsaturated flow and affected by irrigation; the nitrate movement distance was short. Water and nitrate loss from the root zone was negligible if the irrigation amount was lower than 60 mm. In the winter wheat season, tillage- and irrigation-induced cracks contributed minimally to nitrate and water movement out of the root zone. In the wet and hot summer maize season, the soil was frequently water-saturated, and small precipitation amounts lead to nitrate leaching, accounting for 81% of the annual leaching events and 80% of the annual nitrate leaching. In the summer maize season, the leached nitrate amounts were much higher than in the winter wheat season, and 71% of the total nitrate leaching was preferential flow caused by macropores. Nitrate from the root zone could be partially removed by denitrification in the deep vadose zone. In the North China Plain, avoiding high nitrate accumulation after winter wheat harvest was effective at decreasing nitrate leaching in the summer maize season. Matching the N fertilizer supply with crop demand and controlled release fertilizer in summer maize season (to avoid costly topdressing N fertilizer) may also play important roles in leaching reduction. Frequent and heavy rainfall accelerates the movement of nitrate via saturated and preferential flow to groundwater. Therefore, rational water and N management is key to reducing nitrate movement to the deep vadose zone and groundwater.
Key words:Fluvo-aquic soil/
Winter wheat-summer maize rotation/
Nitrogen leaching/
Nitrate nitrogen/
Vadose zone/
Crack/
Macropore/
Preferential flow
?Equivalent contributors

注释:
1) ?共同第一作者:牛新胜, 研究方向为农业资源与环境科学研究, E-mail: xinshengniu@163.com张翀, 研究方向为农田氮素去向及管理, E-mail: zhangchong@hainanu.edu.cn



PDF全文下载地址:

http://www.ecoagri.ac.cn/article/exportPdf?id=d9ac2fbe-0bc1-4906-af45-78780baf5e05
相关话题/土壤 管理 作物 农田 污染

  • 领限时大额优惠券,享本站正版考研考试资料!
    大额优惠券
    优惠券领取后72小时内有效,10万种最新考研考试考证类电子打印资料任你选。涵盖全国500余所院校考研专业课、200多种职业资格考试、1100多种经典教材,产品类型包含电子书、题库、全套资料以及视频,无论您是考研复习、考证刷题,还是考前冲刺等,不同类型的产品可满足您学习上的不同需求。 ...
    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 华北平原农田裂缝对硝态氮淋溶的影响
    摘要摘要:土壤干缩开裂是常见的自然现象。目前关于土壤干缩开裂的研究主要集中于裂缝的最终形态特征,并且以室内试验为主。本研究通过室外大田试验,结合动态计算机图像分析及水氮运移模拟软件WHCNS,研究土壤干缩开裂的动力学过程、特征及其对农田水氮运移的影响。利用原位熔化石蜡浇筑得到了裂缝三维结构形态,借助 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 华北平原大孔隙优先流对农田氮素淋溶的影响
    摘要摘要:优先流是土壤水分入渗的一个重要途径,大孔隙是产生优先流的关键因素。研究优先流对于土壤水分和溶质运移研究及生态环境保护、制定合理的田间管理措施等具有重要意义。本研究将田间亮蓝染色示踪试验和WHCNS(soilwaterheatcarbonnitrogensimulator)模型模拟相结合,研 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 华北平原农田厚包气带及含水层反硝化细菌的分离鉴定及作用机制研究
    摘要摘要:华北平原农田由于长期过量施用氮肥,造成了土壤硝酸盐累积,导致地下水硝酸盐污染日趋严重。微生物的反硝化作用可将土壤中累积的硝酸盐或亚硝酸盐还原为气态产物,是消减厚包气带土壤累积的硝酸盐的重要途径。因此筛选高效反硝化微生物资源,对人工强化厚包气带土壤反硝化脱氮,阻控地下水硝酸盐污染具有重要作用 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 黑土区农田氮磷淋溶消减措施
    摘要摘要:黑土是我国重要的土壤资源,承载了全国50%以上的玉米产量。但过量的化肥施入和不合理的农业管理造成黑土土壤氮磷大量残留,氮磷淋溶风险增强。相关研究表明,尽管黑土区旱地农田氮磷淋溶损失相对较低,肥料残留效应仍致使其潜在淋溶风险增强。因此,本研究综合分析了环境因子和农业管理措施对黑土区农田氮磷淋 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 冻融交替对农田氮磷淋溶影响的研究进展
    摘要摘要:农田施肥过量导致氮磷养分淋溶引发的水体污染问题日益突出,冻融交替是中高纬度、高海拔和部分温带地区的自然现象,对冻土区农田生态系统的土壤生物地球化学过程有重要影响。了解冻融交替如何影响土壤氮磷养分淋溶,对建立阻控养分淋溶的措施至关重要。本文对国内外已有的研究结果进行归纳和梳理,从土壤物理、化 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 褐土区农田土壤氮磷淋溶特征及其管理措施
    摘要摘要:自20世纪90年代以来,持续过量氮磷化肥投入导致农业面源污染日益严重,了解农田土壤氮磷淋溶特征是降低地下水污染的基础。基于田间调查、长期定位肥料试验和田间试验,分析褐土区氮磷的盈余状况,阐明该区农田土壤氮磷的盈余变化、淋溶特征;评价田间管理措施对农田土壤氮磷淋溶的影响。结果表明,典型褐土区 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 地下水位波动对不同施氮量农田土壤硝态氮运移影响
    摘要摘要:明确地下水位波动对农田土壤剖面和地下水NO3--N运移的影响,可为减少土壤氮素淋失、降低地下水硝酸盐污染风险提供依据。本研究采用大型土柱温室种植甘蓝,研究2种水位波动(水位不变、水位每隔10d波动20cm)和3种施氮量[0kg(N)·hm-2、225kg(N)·hm-2、450kg(N)· ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 水肥管理及生物炭施用对作物产量和磷效率及磷淋失的影响
    摘要摘要:为探讨中国北方褐土区典型种植模式——冬小麦-夏玉米体系水分优化、养分优化以及生物炭施用对作物产量、磷效率和磷素淋失的影响,2016—2019年于陕西杨凌土(黄土母质,自然褐土发育)区进行田间渗漏池试验,设计习惯水肥(CP1、CP2,CP1处理渗漏池深为120~150cm,CP2处理渗漏池深 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 褐土区氮磷在土壤发生层中淋溶的差异性
    摘要摘要:农业氮磷淋溶已经成为地下水污染最普遍和突出的问题。为揭示氮磷在包气带不同土层的淋溶特征,以典型褐土的5个土壤发生层(耕层、淋溶层、钙积层、黏化层和母质层)为研究对象,采用室内土柱模拟淋溶试验,在施肥量相同的条件下分析不同形态氮磷淋溶量,研究氮磷在不同土壤发生层中的迁移特征及其影响因素。结果 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23
  • 农田防护林对田间地表节肢动物分布的影响——以昌图县为例
    摘要摘要:提升农田生物多样性是当前生态农业研究的热点问题。为探讨农田防护林的生物多样性保护功能,本研究在辽宁省昌图县金家镇选取8个农田-防护林单元(每个单元即为1个田块),使用陷阱法调查了不同类型林带(完整型、残缺型、消亡型)相邻的农田中,距林带不同距离处(0m、50m、100m、150m、200m ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-23