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| 1 | 中国北方农田氮磷淋溶损失污染与防控机制显示文摘突破厚包气带农田根层氮磷淋溶与地下水污染复杂定量关系和阻控机理是国际研究难点。本文系统梳理了重点研发专项'农田氮磷淋溶损失污染与防控机制'项目取得的主要进展,项目包括以下4方面研究内容:1)北方主要农区农田根层氮磷淋溶时空规律;2)根层-深层包气带氮磷淋溶机制和主控因子;3)黑土、潮土和褐土氮磷淋溶阻控机制及其效果;4)典型农区氮磷淋溶风险与区域消减途径。主要科学发现包括:1)受土地利用类型、地下水埋深、包气带岩性、水文地质条件等综合因素的影响,黑土区、潮土区和褐土区根层氮磷淋溶规律与地下水硝酸盐超标率体现出空间不一致和较大差异性。黑土区虽然根层淋溶较小,然而受地形地貌影响,地下水水质对淋溶响应更强烈,应该进一步研究黑土区地下水水质对淋溶的响应机制。华北潮土区和褐土区厚包气带具有明显氮阻控能力,应该进一步加强厚包气带对氮磷淋溶减排机理与途径研究。2)基于长期施肥定位试验和12 m深观测井对包气带农田土壤氮盈余累积特征和淋失规律的研究发现,华北平原区的环境安全施氮量约为200kg(N)·hm-2·a-1,超过环境安全阈值的多投入氮肥中有51%淋失到1m根层以下,不合理灌溉、强降水、大孔隙和裂隙是造成土壤硝酸盐淋溶的主要因素,对包气带累积硝态氮的淋失作用可影响至6m以下土层。3)利用深层取样和生物学方法结合,对厚包气带0~10.5m原位土壤微生物的反硝化活性和微生物区系组成的研究结果表明,表层土壤是微生物进行反硝化的主要场所,深层土壤中反硝化作用显著减弱,'碳饥饿'是限制底层土壤反硝化微生物丰度与活性的关键因素;室内培养试验证实添加碳源可有效激活土壤微生物的反硝化活性,为'根层截氮包气带脱氮'的淋溶阻控机理找到了突破口。4)利用黑土、潮土和褐土区氮磷淋溶阻控试验、全国农业面源污染国控监测网、北方农区地下水硝酸盐监测网和NUFER (NUtrient flows in Food chains, Environment and Resourcesuse)模型,提出了养分损失脆弱区区划和区域氮磷污染削减草案,可为农业绿色发展和面源污染阻控提供科学依据。 | 马林 王洪媛 刘刚 胡克林 梁超 杜连凤 郭胜利 柏兆海 王凤花 李晓欣 王仕琴 胡春胜 | 2021 | 中国生态农业学报(中英文)2021，29，1： | 9 |
| 2 | 华北平原农田关键带硝态氮存储与淋失量研究显示文摘更多证据表明,储存在深层包气带中的硝态氮在全球氮循环中具有重要作用。本研究在华北平原农田不同包气带深度(2~50 m)分别采集土柱,分析不同深度土层的硝态氮含量和分布;从资料与文献收集到华北平原不同省区及其县域的42年(1978—2019年)氮肥投入与农田面积变化数据,计算不同区域(地下水埋深区域和县域)的农田包气带硝态氮存储量。首次利用区县氮肥投入与对应区域包气带硝态氮存储量的比值,即存储率(NR),研究氮肥投入对包气带硝态氮存储的影响程度。结果表明:1)在2~50 m的地下水埋深范围内,随着包气带深度的增加,华北平原农田(粮田与菜地)的单位面积硝态氮存储量也随之增加;2)在2 m、3 m、6 m、10 m、16 m、25 m、40 m和50 m深包气带,粮田硝态氮存储量分别占42年(1978—2019年)氮肥总投入量的14%、18%、26%、30%、33%、35%、38%和39%,菜地硝态氮存储量分别占42年(1978—2019年)氮肥总投入量的15%、20%、28%、32%、34%、36%、40%和41%;3)进入2 m以下地下水的粮田与菜地硝态氮淋失总量分别为675.65万t和199.56万t,分别占粮田与菜地42年(1978—2019年)氮肥总投入的13%和14%。本研究表明,华北平原农业区高氮肥投入导致大量的硝态氮淋失进入包气带-地下含水层系统,厚包气带对硝态氮截留和存储具有重要作用,在地下水埋深较浅区,高氮肥投入提高了地下水硝酸盐污染的风险。 | 陈肖如 李晓欣 胡春胜 雷玉平 倪锐 马林 | 2021 | 中国生态农业学报(中英文)2021，29，9： | 8 |
| 3 | 基于文献分析的氮肥用量对小麦玉米轮作体系硝态氮淋溶的影响显示文摘氮淋溶是氮素损失的主要途径之一,土壤硝态氮通过淋溶进入水体会造成人体中毒和水体富营养化,对人体健康和生态环境产生严重危害。为探明我国冬小麦-夏玉米轮作体系化肥施氮量、作物种类和监测方法等因素对硝态氮淋溶量的影响,利用中国知网期刊全文数据库(CNKI)和Web of Science核心合集英文数据库(WoS),收集1980—2020年冬小麦-夏玉米轮作体系硝态氮淋溶领域的相关文献,采用回归方程和T检验等统计学方法分析不同施氮水平、作物种类和监测方法对冬小麦-夏玉米轮作体系硝态氮淋溶的影响。结果表明,随着化肥施氮量的增加,小麦季和玉米季硝态氮淋溶量均呈指数增长趋势。小麦季和玉米季平均施氮量差异不显著,但小麦季硝态氮淋溶量和淋溶率显著低于玉米季(P<0.01)。在施氮量接近的条件下,采用渗漏计法和溶液提取器法测得的硝态氮淋溶量和淋溶率没有显著差异,两种方法均可作为监测硝态氮淋溶的可靠方法在田间应用。回归方程对施氮量和硝态氮淋溶量的拟合在施氮量低于300 kg∙hm^(−2)时较好,随着施氮量的增加拟合精确度降低。玉米季硝态氮淋溶风险大于小麦季,冬小麦-夏玉米轮作体系中玉米季的硝态氮淋溶现象需要引起重视。 | 肖广敏 茹淑华 孙世友 赵欧亚 侯利敏 王策 王凌 刘蕾 张国印 | 2022 | 中国生态农业学报(中英文)2022，30，1： | 5 |
| 4 | 地下水浅埋区层状土壤结构对包气带硝态氮累积和淋失的影响显示文摘农业过量施肥造成包气带硝态氮(NO_(3)^(-)-N)累积与地下水NO_(3)^(-)-N污染加剧,明确非均质层状土壤结构对NO_(3)^(-)-N迁移过程的影响对防止地下水硝酸盐污染具有重要意义。华北低平原区非均质层状土壤结构分布广泛,地下水埋藏浅,NO_(3)^(-)-N淋滤路径短,是地下水污染的敏感区域。本研究选择位于河北省沧州市南皮县的3个非均质层状土壤结构剖面(P1:含多个薄黏壤土夹层的无施肥草地;P2:含多个薄黏壤土夹层的农田;P3:含140 cm厚黏壤土夹层的农田)和1个对照剖面(P4:相对均质的粉壤土农田),研究层状土壤结构以及农业施肥对包气带NO_(3)^(-)-N累积与淋失规律的影响。结果表明,NO_(3)^(-)-N累积分布层位与黏壤土层深度和厚度相关,3个非均质层状土壤剖面NO_(3)^(-)-N含量均高于相对均质粉壤土剖面,且非均质农田中P3剖面NO_(3)^(-)-N含量峰值(238 mg∙L^(-1))和累积层厚度(100~250 cm)均最大。2018年雨季8—9月含黏壤土夹层剖面NO_(3)^(-)-N淋失量:P3(319.2 kg∙hm^(-2)) | 王士军 田路遥 刘丙霞 | 2023 | 中国生态农业学报(中英文)2023，31，1： | 1 |
| 5 | 华北平原农田关键带分类研究显示文摘地球关键带是大气圈、水圈、生物圈、岩石圈、土壤圈相互作用并发生物质迁移转化的区域,也是决定人类社会生存和发展的关键区域。我国学者根据土地利用的差异对地球关键带开展了分类,其中农田关键带是人类活动影响最为强烈的一类。但已有研究更多考虑的是地表要素,包含包气带和含水层方面的要素较少,对关键带地下部分的属性关注不够。华北平原作为我国重要粮食高产区,地下水超采严重,农业生产引起的环境污染风险日益引发关注。开展农田关键带分类研究可以为该区域地下水水量/水质演化及保护提供基础科学支撑。本研究综合考虑华北平原的第四纪沉积物特征、浅层地下水埋深、地下水矿化度以及农业土地利用类型等要素,在遵循综合性原则和主导因素原则的基础上,制定了华北平原农田关键带三级分类方案。通过使用叠置法对分类要素进行叠加和合并,提出了华北平原农田关键带的分类方案,将华北平原分为38个农田关键带类型。本研究对于深入认识农业活动对地下水环境的影响具有重要意义。 | 马婉君 闵雷雷 齐永青 刘美英 吴林 沈彦俊 | 2022 | 中国生态农业学报(中英文)2022，30，5： | 1 |
| 6 | 氧气浓度对小麦-玉米轮作农田土壤剖面N_(2)和N_(2)O产生的影响显示文摘反硝化过程是集约化农田土壤剖面硝态氮(NO_(3)^(-)-N)去除的重要途径。但对土壤剖面反硝化氮气(N_(2))产生速率的准确定量很难,尤其不同深度的土壤氧气(O_(2))浓度状况如何影响土壤N_(2)的产生仍不清楚。本研究依托集约化管理的冬小麦-夏玉米轮作田间长期定位试验(始于2006年),采集传统施肥处理0~2.5 m剖面的原状土柱,并基于在玉米生长季田间原位观测的不同深度土壤O_(2)浓度和温度状况,设置不同O_(2)浓度水平(15.0%、12.0%、2.5%和0)和培养温度(26℃和20℃),采用氦培养-直接测定N_(2)法测定3个不同深度(0~0.2、0.5~0.7 m和2.0~2.2 m)土壤N_(2)O和N_(2)产生速率。结果显示:无论是有氧还是无氧条件,土壤剖面N_(2)和N_(2)O的产生均表现为表层高于深层;有氧条件下(2.5%~15.0%O_(2))土壤N_(2)产生速率(以N计)为5.3~7.1μg·h^(-1)·kg^(-1)(0.2m)和0.5~2.3μg·h^(-1)·kg^(-1)(0.5 m和2.0 m),显著低于无氧下速率的93.0%~93.7%。同样地,有氧条件下N_(2)O产生速率(以N计)为1.1μg·h^(-1)·kg^(-1)(0.2 m)和<0.2μg·h^(-1)·kg^(-1)(0.5 m和2.0 m),显著低于无氧条件下速率的84.0%~99.1%。原位观测的土壤O_(2)浓度>2.5%(0.2 m和0.5 m)和>14.0%(2m),表明在无氧条件下的观测会高估土壤真实条件下的N_(2)和N_(2)O产生速率。无氧显著增加深层土壤的N_(2)O/(N_(2)O+N_(2))值,这可能是由于深层土壤的碳更加缺乏,不利于N_(2)O被进一步还原。基于有氧条件下观测的N_(2)和N_(2)O产生速率,估算得到玉米生长季(按120d计)剖面0~2.0 m土体的反硝化(N_(2)+N_(2)O)损失量可达219 kg·hm^(-2),表明土壤对其剖面累积的NO_(3)^(-)-N具有很强的脱氮能力,从而极大地减少了包气带累积NO_(3)^(-)-N进一步向地下水迁移的风险。 | 高永欣 潘占磊 王睿 王琳 姚志生 郑循华 梅宝玲 张翀 巨晓棠 | 2023 | 农业环境科学学报2023，42，1： | 0 |
| 7 | 包衣尿素对土壤氮素供应量及辣椒氮素利用率的影响显示文摘以制干红辣椒为试材,采用田间试验法,研究了硫包尿素、炭包尿素和普通尿素对土壤氮素供应量、辣椒产量及氮素利用效率等的影响,以期为包膜尿素的一次性施用提供参考依据。结果表明:与普通尿素处理相比,硫包尿素、炭包尿素处理的产量分别提高17.58%和11.77%,氮素利用率分别提高9.00%、6.26%、氮素农学效率分别提高2.58 kg·kg^(-1)和1.73 kg·kg^(-1),氮素偏生产力分别提高17.58%和9.78%。在一次性基施下,包衣尿素处理保证辣椒全生育期充足的土壤氮素供应量。在0~20 cm土层,与普通尿素处理相比,包膜尿素处理的土壤全氮供应量在收获期提高22.89%~24.68%;在开花期土壤硝态氮供应量提高39.13%~59.84%;在盛果期土壤铵态氮供应量提高14.04%~17.86%。同时,包衣尿素处理可以提高辣椒各生育期干物质积累量,收获期辣椒干物质积累量提高12.06%~18.86%。一次性基施包衣尿素能有效提高土壤的氮素供应量,可以促进干物质向辣椒果实的积累和转运,以硫包尿素处理的施用效果最佳。 | 王军霞 韩国君 王龙天 杨文苑 | 2023 | 北方园艺2023，，13： | 0 |
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