摘要：硝酸盐是植物氮素营养的重要来源,低成本、微损的深层土壤硝态氮含量原位检测一直存在瓶颈。基于土壤光谱特性,设计了一款低成本、深层土壤硝态氮原位实时检测系统。该系统基于单光谱波段,可深层植入土壤中进行原位测量,利用钛烧结滤芯采集土壤溶液,通过220 nm波段的紫外光灯作为照射光源,根据吸光度原理和电压电流转换放大电路,检测采集到的土壤溶液中硝态氮的含量,同时采用LoRa无线传输模块将数据自主传输至上位机,无需人工干预,无需对土壤样本进行采集和处理,不仅降低了检测成本,而且降低了人力成本。土壤硝态氮预测模型的预测决定系数R^(2)、相关系数R、均方根误差RMSE分别为0.9822、0.9911、0.0092,满足实际应用测量的准确度。

摘要：为探讨不同控失尿素比例和秸秆还田对华北平原小麦产量及潮土化学性质的影响,本研究以华北潮土区小麦-玉米轮作体系为研究对象,采用裂区试验设计,以秸秆还田为主区,控失尿素比例为副区。秸秆还田模式设秸秆全量还田(S1)、秸秆不还田(S0)2种;控失尿素比例设不施肥(CK)以及控失尿素占总施氮量比例为0、40%、70%和100%(LCU0、LCU40、LCU70、LCU100)5个处理。在作物收割后进行产量测定,并采集0~20 cm耕层土壤进行常规土壤养分含量测定。结果表明:与S0处理相比,S1处理显著提高土壤有机质和速效钾含量。控失尿素显著提高土壤硝态氮含量,其他土壤养分含量无显著变化。秸秆不还田条件下,施用化肥显著降低了土壤pH值。控失尿素比例为70%时土壤养分含量最高。秸秆还田对小麦产量及吸氮量无显著影响,控失尿素对小麦产量及吸氮量增加具有极显著影响。在所有处理中,S1-LCU40处理的籽粒和秸秆产量最高,籽粒产量达7009.26 kg·hm^(-2),秸秆产量达11361.38 kg·hm^(-2)。秸秆还田对土壤氮素依存率具有显著影响,不同比例控失尿素对氮素收获指数具有显著影响,对氮肥表观利用率、土壤氮素依存率具有极显著影响。控失尿素比例为40%或70%时氮素吸收利用指标较优。综上,在华北平原潮土区,秸秆还田与40%控失尿素比例配施可以显著提升土壤供氮能力,提高小麦产量和氮素吸收与利用指标,是较为适宜的管理措施,但其机理及长期效应还需进一步研究。

摘要：总氮以硝态氮为主的污水目前大部分项目仍采用AO工艺处理,回流比大,投资运行成本高。采用脱氮型EGSB对高硝态氮污水进行处理,容积负荷1.0 kg/(m^(3)·d),循环回流比300%,上升流速4 m/h,硝态氮从712 mg/L可降低至150 mg/L。比同等水质条件下的AO工艺节省用地约7~9倍,投资成本节省3倍以上,运行药剂及电耗费用也更节省,具有良好的投资成本优势、生产运行优势。

摘要：针对现阶段土壤硝态氮测量成本较高、无法长期原位测量等问题,该研究提出了一种使用钛烧结滤芯收集土壤溶液,通过近红外光谱法检测土壤溶液中的硝酸根浓度进而得到土壤中硝态氮含量的方法,并设计了相应的检测装置。通过试验对比陶土头与钛烧结滤芯在不同土壤条件下的土壤溶液收集效果,选用钛烧结滤芯作为土壤溶液采集器收集土壤溶液,以近红外LED作为测量光源,采集人工配置土壤溶液的光谱数据,利用BP神经网络进行预训练建立硝态氮含量预测模型。建立的硝态氮含量预测模型其训练集皮尔逊相关系数、测试集皮尔逊相关系数、预测均方根误差分别达到0.997、0.995、3.43。实地测量土壤溶液并与硝酸根离子电极以及土壤养分速测仪进行对比,最大相对偏差为5.9%,可满足实际测量准确性要求。该套检测设备在深度为10~40cm、含水率为15%以上的土壤中有较好的土壤溶液采集效果;检测装置的长期测量标准差为0.006,动态响应时间为1.4 s,具有良好的检测特性。试验结果表明,使用溶液吸光度数据建立的硝态氮预测模型具有较好的预测效果,可以应用于土壤溶液硝态氮原位监测,为长期自动测量土壤硝态氮及水肥一体化系统的搭建提供了一种可行的方案。

摘要：【目的】研究毛竹幼苗在不同硝态氮条件下的响应,探究硝态氮对毛竹幼苗生长的抑制效应。【方法】以毛竹幼苗为试材,通过室内盆栽控制试验,分别研究不同形态氮(铵态氮、硝态氮、铵硝混合氮)、不同部位(根部供氮、叶面喷施)以及不同硝态氮处理时间(2个月、4个月、6个月)对毛竹幼苗的影响。【结果】(1)铵态氮(NH4+/NO3-为4/0)条件下,毛竹幼苗各部位生物量随氮浓度的提升呈现不断上升的趋势;硝态氮(NH4+/NO3-为0/4)条件下,各部位生物量均处于较低水平且未随浓度的改变而发生规律性变化。(2)根部供给硝态氮试验中,除根尖数外,毛竹地上部分生物量、叶面积、叶片数、叶绿素含量以及根系构型指标(根长、根体积、根表面积、根平均直径)、根系生物量在低水平(≤8 mmol/L)硝态氮处理下均处于相对较高水平;当浓度超过24 mmol/L时,毛竹所有指标均呈现显著降低,地上地下部呈现同步受抑制;叶面喷施氮试验中,毛竹各生长指标由高到低依次为铵态氮、铵硝混合氮、CK和硝态氮的规律,8 mmol/L硝态氮处理下毛竹幼苗地上地下部分各形态指标均显著低于对照(CK)以及铵态氮处理(P<0.05)组。(3)在8 mmol/L硝态氮处理条件下,随着处理时间的延长,毛竹幼苗逐渐发生叶片卷曲发黄、失绿、干枯、植株萎缩等现象,最终于6个月时完全死亡。【结论】硝态氮的施加会严重抑制毛竹幼苗地上地下部的生长,并最终导致其死亡。施加硝态氮可作为有效抑制毛竹幼苗生长的手段。

摘要：水资源短缺和土壤环境污染严重是制约农业可持续健康发展的瓶颈,迫使农民开发和采用可持续的农业生产技术。水分运动机理和氮肥残留行为是评价干旱地区农业水肥管理水平的依据,提高水氮利用效率是降低环境污染这一重要科学问题的重要途径。本研究采用裂区试验设计,以灌溉量为主区,设2250(低灌溉量,W1)、3450(传统灌溉量,W2)和4650 m^(3) hm^(-2) (高灌溉量,W3) 3个灌溉量;设0 (空白,N1)、300 (传统施肥量,N2)和600 kg hm^(-2) (高施氮量,N3) 3个纯氮投入量,在干旱的中国西北内陆棉区开展2年的田间试验,评估灌溉和施氮策略对水氮运移、籽棉产量、水氮生产效率的影响。结果表明,灌溉量及水氮耦合效应是影响籽棉产量及灌溉水生产力的影响因素,其中灌溉量是主效应。2年均值表明,灌溉量为W1时,施肥量由N1增加至N3,生育期0~80 cm平均土壤含水量呈先显著上升后显著下降的趋势,N2和N3处理较N1处理籽棉产量分别提高13.8%和7.6%,水分利用效率分别提高13.6%和6.8%;灌溉量为W2和W3时,施肥量由N1增加至N3,生育期0~80 cm土层平均含水量无显著差异。N2和N3处理较N1处理籽棉产量分别提高11.6%和12.4%,水分利用效率分别提高11.4%和11.5%;随着灌溉量的增加,0~80 cm土层全生育期含水率总平均值逐渐增大。灌溉量是影响硝态氮在0~40 cm土层积累的主导因素,而水氮耦合效应是导致硝态氮向下淋溶的主效应。W1灌溉量下,随着施氮量的增加,硝态氮在0~40 cm土层大量积累,而W3灌溉量下,随着施氮量的增加,40~60 cm土层硝态氮含量逐渐增加。总的来说,灌溉量高于3450 m^(3) hm^(–2)、施肥高于300 kg hm^(–2)后继续增加水氮投入未能额外增产,反而可能造成资源浪费和对环境的潜在污染。因此我们建议,通过水氮优化策略提高资源利用效率,降低环境污染,促进农业可持续发展。

摘要：为正确认识坡地氮素流失过程,同时为降水产流非线性驱动下流域污染负荷模型的构建提供理论依据,研发自动化程度高、接近天然降雨的人工模拟降雨产流产污试验装置,试验研究不同降雨强度和前期土壤含水率条件对产流及近地表土壤中硝态氮溶出过程的影响,利用演绎推理法探讨近地表土壤中硝态氮溶出系数与降雨产流及土壤含水率的关系。结果表明:降雨强度越大,前期土壤含水率越高,产流量、累积产流量越大;产流量以幂函数形式随时间不断增加趋于稳定,同时,降雨初期地表产流中硝态氮负荷及累计负荷量也越大;后期随着产流量的增加而呈幂函数形式衰减,最终又随着产流量的稳定而趋于稳定;近地表土壤中硝态氮的溶出系数受控于降雨产流,同时与土壤湿度存在指数函数关系。探讨的降雨产流-溶出系数-土壤含水率的数值关系对模拟高时间分辨率降雨产流非线性驱动下坡地硝态氮产污过程具有一定的参考价值。

摘要：为研究硝态氮含量对调制后烟叶高温贮藏过程中TSNA形成的影响,设计白肋烟田间施氮肥量试验、室内对烤烟烟叶添加不同浓度硝酸盐试验,并对白肋烟和烤烟的叶片和烟梗分别取样,得到硝态氮含量差异较大样品。将样品在高温(45℃)条件下贮藏15 d,以在低温(10℃)条件下贮藏作为对照,测定所有样品的硝态氮和TSNA含量。结果表明:烟叶中硝态氮含量与施氮量呈正相关;新调制的烟叶硝态氮含量与TSNAs相关性较小,在高温贮藏15 d后,其相关性显著增加,烟叶硝态氮含量与高温贮藏期间TSNAs的增加量呈显著正相关;白肋烟和烤烟均表现出烟叶主脉中的硝态氮含量远高于叶片,高温贮藏15 d后,主脉TSNA增加量显著高于叶片;在人工添加硝酸盐的试验中,随添加硝酸盐量的增加,烤烟烟叶硝态氮含量及高温贮藏后TSNA含量显著增加。以上说明硝态氮含量与高温贮藏过程中TSNAs的形成有密切关系,通过农业措施降低烟叶硝态氮积累是减少贮藏过程中TSNA形成的有效途径。

摘要：通过种植两茬油菜,设置7种施肥模式:有机肥施氮量600 kg/hm2;有机肥施氮量300 kg/hm2;无机肥施氮量767 kg/hm2;无机肥施氮量383 kg/hm2;有机肥施氮量450 kg/hm2,无机肥施氮量153 kg/hm2;有机肥施氮量300 kg/hm2,无机肥施氮量383 kg/hm2;有机肥施氮量150 kg/hm2,无机肥施氮量191 kg/hm2,研究了日光温室0～200 cm土壤中NH4+-N和NO3--N的迁移累积。结果表明,不同施肥模式主要影响0～40 cm土壤中NH4+-N的平均累积量和平均质量比,单施无机肥的相应值大于单施有机肥;不同施肥模式主要影响0～40 cm土壤中NO3--N的平均累积量和平均质量比,当施氮量小于383 kg/hm2时,相应值从大到小依次为:单施无机肥、单施有机肥、有机肥和无机肥配施,不同施肥模式也影响40～160 cm土壤中NO3--N的迁移累积。从地下水污染风险和产量考虑,北京农业种植区日光温室油菜种植可按照有机肥150 kg/hm2、无机肥191 kg/hm2的施肥模式进行施肥。

摘要：为研究宽垄沟灌肥液(硝酸铵)入渗过程中水氮运移特性,利用HYDRUS-2D模型对不同肥液浓度条件下土壤水力特性参数和溶质运移参数进行数值反演,模拟不同含水率、肥液浓度条件下的水氮运移.结果表明:运用数值反演方法得出的参数具有较高的准确性,可以使用HYDRUS-2D模型模拟沟灌水氮运移;硝态氮易随水分运动、铵态氮更易被土壤吸附;累积入渗量、湿润锋运移距离在肥液浓度为600mg·L^(-1)时相较于300mg·L^(-1)时分别增加了7.51%和3.98%,在肥液浓度为900mg·L^(-1)时相较于300mg·L^(-1)时分别增加了14.36%和9.6%;硝态氮、铵态氮质量分数在肥液浓度为600mg·L^(-1)时相较于300mg·L^(-1)时分别增加了101.6%和84.62%,在肥液浓度为900mg·L^(-1)时相较于300mg·L^(-1)时分别增加了224.7%和176.71%;土壤中硝态氮、铵态氮经过5d再分布后,浅层土壤中的硝态氮、铵态氮质量分数呈递减趋势,铵态氮的硝化速率低于硝态氮随水分向深层土壤运移的速率.