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不同气候类型高原湖区浅层地下水中氮素来源及其贡献的差异

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环境科学 2024年第10期45卷 5790-5799页

作者：闵金恒陈安强李林叶远行张丹王蓉云南农业大学资源与环境学院云南省农业科学院农业环境资源研究所

明确不同气候类型高原湖区浅层地下水中氮的浓度、主要来源及其贡献差异可为区域地下水硝酸盐（NO3-）污染治理提供新的方向.以亚热带季风气候区的洱海和金沙江干热河谷区的程海湖区浅层地下水为研究对象,利用水化学指标和多同位素技术(... 详细信息

明确不同气候类型高原湖区浅层地下水中氮的浓度、主要来源及其贡献差异可为区域地下水硝酸盐（NO3-）污染治理提供新的方向.以亚热带季风气候区的洱海和金沙江干热河谷区的程海湖区浅层地下水为研究对象,利用水化学指标和多同位素技术(δ15N-NO3-、δ18O-NO3-、δ18O-H2O和δ2H-H2O),并结合稳定同位素（SIAR）模型,分析洱海和程海湖区浅层地下水氮浓度差异,识别NO3-来源并计算各污染源的贡献率.结果表明,洱海和程海湖区超过33%和5%的浅层地下水采样点硝态氮（NO3--N）浓度劣于地下水质量标准（GB/T 14848）Ⅲ类水质要求(20 mg·L-1).洱海和程海湖区浅层地下水的氢氧同位素(δ18O-H2O和δ2H-H2O)均平行于全球和中国的大气降水线,且存在较大截距,表明大气降水并不是两个区域地下水的主要补给源.洱海湖区浅层地下水中NO3-来源的贡献率为土壤有机氮（53.77%）最高,其次是氮肥（21.75%）和粪便及污水（21.55%）,大气沉降氮（2.93%）最低,地下水氮的转化过程中存在反硝化作用.程海湖区浅层地下水中NO3-来源的贡献率为:粪便和污水（44.88%）>土壤有机氮（37.03%）>氮肥（16.17%）>大气沉降氮（1.92%）,地下水氮的转化过程中存在硝化作用.气候类型显著影响着浅层地下水位,改变着氮素的迁移和转化过程,进而影响着地下水氮的浓度和NO3-主要来源贡献,但NO3-主要来源并不受气候类型的影响,更多受土地利用、农业活动和粪污处理方式等影响.

关键词：气候类型高原湖泊浅层地下水硝酸盐来源同位素

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秸秆和肥料管理措施对太湖流域水稻种植氮流失的影响

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环境科学 2024年第7期45卷 4023-4031页

作者：俞映倞钱聪杨梖杨林章何世颖薛利红江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业部长江下游平原农业环境重点实验室南京210014

稻田系统的氮流失是农业面源污染的重要组成部分.当前,氮肥投入量已得到有效控制,针对不同秸秆和肥料管理措施的多途径(径流、侧渗、下渗)氮流失特征研究还较为缺乏.对此,选取太湖流域种植时长超过20 a且持续秸秆还田超过5 a的稻田,研... 详细信息

稻田系统的氮流失是农业面源污染的重要组成部分.当前,氮肥投入量已得到有效控制,针对不同秸秆和肥料管理措施的多途径(径流、侧渗、下渗)氮流失特征研究还较为缺乏.对此,选取太湖流域种植时长超过20 a且持续秸秆还田超过5 a的稻田,研究秸秆和肥料管理措施对水稻全生育期不同途径氮流失的影响,并基于作物产量、氮利用效率及氮流失强度,对秸秆和肥料管理措施的生产适宜性和环境友好性进行研判.结果表明,秸秆离田会提升水稻植株对施氮的敏感度.稻季氮总流失量为9~17 kg·hm^(-2),占氮肥施用量的5%~7%.对秸秆管理而言,秸秆离田的泡田排水具有更高氮流失风险;秸秆还田可降低15%以上的下渗途径氮流失量,但是对侧渗途径的氮流失作用并不明确.对肥料管理而言,有机肥的适宜替代可较同施氮梯度下的化肥施用减少16%的种植期径流氮流失、26%的下渗氮流失,以及37%的侧渗氮流失.综合产量数据,实施秸秆还田和肥料类型优化能够有效降低生产单位重量稻米的氮流失量,切实实现对农业生产和环境友好的双向兼顾.

关键词：氮流失水稻秸秆肥料径流下渗侧渗

长期施用有机肥对土壤微塑料赋存及迁移特征的影响

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环境科学 2024年第4期45卷 2304-2312页

作者：王长远马啸驰郭德杰刘新红马艳罗佳江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 国家农业环境六合观测实验站南京210014 江苏大学环境与安全工程学院镇江212013

为探明设施土壤中微塑料的赋存特征与施肥模式、种植年限及土壤深度之间的响应关系,通过现场采样、显微镜观察、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法,对长期施用有机肥土壤中微塑料丰度、形状、粒径、颜色、种类和表... 详细信息

为探明设施土壤中微塑料的赋存特征与施肥模式、种植年限及土壤深度之间的响应关系,通过现场采样、显微镜观察、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法,对长期施用有机肥土壤中微塑料丰度、形状、粒径、颜色、种类和表面形貌特征及有机肥中微塑料的丰度、粒径和种类进行分析.结果表明,设施土壤中不同种植年限下(2016~2021年)表层土壤中微塑料的平均丰度随着种植年限的升高而升高,化肥(CF)、有机肥(OF)和生物炭+有机肥(BOF)处理中微塑料丰度不同,其中每年OF处理微塑料的丰度最高,2021年长期施用OF的表层土壤微塑料丰度最高,为543.33 n·kg^(-1).3种施肥处理土壤中微塑料平均年增长速率分别为11.16%、12.61%和9.17%.微塑料丰度在不同深度土层中表现为随土层深度的增加而显著降低,且BOF处理中微塑料向深层土壤迁移效率最高.微塑料形状主要为纤维状、碎片状、颗粒状和薄膜状,在0~40 cm深度土壤中,纤维状微塑料在3种施肥类型土壤中均占主导地位.在40~60 cm土壤中CF处理无纤维状和薄膜状微塑料,颗粒状微塑料占比最高(57.14%);OF处理无薄膜状微塑料,颗粒状微塑料和纤维状微塑料占比最高(36.00%);BOF处理中占比最高的为颗粒状微塑料(41.18%),占比最少的为薄膜状微塑料(5.88%). 3种施肥处理土壤中小尺寸(<0.5 mm)微塑料占比最高,在CF、OF和BOF这3种处理土壤中PE为主要微塑料种类,且在微塑料表面均呈现多孔、撕裂、裂痕和磨损等特点.有机肥中微塑料平均丰度高达577.78 n·kg^(-1).长期施用有机肥的设施土壤中微塑料丰度与有机肥密切相关,且微塑料迁移也与施用肥料种类密切相关.研究对于明晰不同长期施肥模式下设施土壤中微塑料的分布特征和迁移具有重要意义.

关键词：微塑料有机肥土壤深度设施农田迁移

休耕对抚仙湖周边农田土壤剖面和浅层地下水中氮累积的影响

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环境科学 2024年第6期45卷 3225-3233页

作者：叶远行陈安强李林闵金恒王炽闫辉张丹云南农业大学资源与环境学院昆明650201 云南省农业科学院农业环境资源研究所昆明650201

减少外源氮投入能有效降低农田土壤氮累积和地下水氮污染,休耕是减少外源氮投入的重要措施之一.为探讨农田休耕对土壤剖面和浅层地下水中氮累积的影响,以抚仙湖周边农田土壤剖面和浅层地下水为研究对象,分析了休耕前(2017年12月)和休耕... 详细信息

减少外源氮投入能有效降低农田土壤氮累积和地下水氮污染,休耕是减少外源氮投入的重要措施之一.为探讨农田休耕对土壤剖面和浅层地下水中氮累积的影响,以抚仙湖周边农田土壤剖面和浅层地下水为研究对象,分析了休耕前(2017年12月)和休耕后(2020年8月和2021年4月)农田0~100 cm土壤剖面氮累积和浅层地下水中氮浓度的变化及其两者的关系.结果表明:休耕显著降低了土壤剖面氮含量和储量,休耕后0~30、30~60和60~100 cm土壤剖面TN、ON、DTN、NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N含量分别降低18.4%~36.5%、16.1%~26.8%、54.0%~130.2%、59.5%~90.8%和60.1%~110.6%.休耕前0~100 cm土壤TN、ON、DTN、NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N储量分别为(17.20±0.97)t·hm^(-2)、(15.50±1.23)t·hm^(-2)、(0.68±0.06)t·hm^(-2)、(266.8±31.17)kg·hm^(-2)和(18.7±3.04)kg·hm^(-2),休耕后各形态氮储量分别下降了25.5%、23.3%、44.7%、80.1%和59.9%.休耕也改变了浅层地下水中氮浓度和形态构成,休耕后地下水中TN、ON、NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N浓度分别下降了88.4%、82.7%、92.1%、65.8%,ON/TN和NH_(4)^(+)-N/TN从休耕前的26%和6%升高至休耕后的39%和17%,而NO_(3)^(-)-N/TN从休耕前的61%降至休耕后的41%.地下水氮浓度和形态变化与休耕前后土壤中DTN、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和地下水中p H、ORP、DO等因素密切相关.可见,休耕有效降低了农田土壤剖面氮累积,缓解了浅层地下水氮污染,有利于防止高原湖泊的水质恶化.

关键词：休耕氮储量浅层地下水土壤剖面抚仙湖

基于靶向测序技术的菜豆SNP液相芯片开发及验证

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园艺学报 2024年第5期51卷 1017-1032页

作者：袁娜徐勤圆徐照龙周玲刘晓庆陈新杜建厂江苏省农业科学院种质资源与生物技术研究所南京210014 江苏省农业科学院经济作物研究所江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验南京210014

根据公开发表的菜豆基因组和重测序数据,利用生物信息学的方法筛选出61950个高质量SNP位点,通过对目标位点进行探针设计评估,最终设计开发出分别包含40352、20855和10486个SNP位点的40K、20K和10K液相芯片。利用10K液相芯片,对89份菜豆... 详细信息

根据公开发表的菜豆基因组和重测序数据,利用生物信息学的方法筛选出61950个高质量SNP位点,通过对目标位点进行探针设计评估,最终设计开发出分别包含40352、20855和10486个SNP位点的40K、20K和10K液相芯片。利用10K液相芯片,对89份菜豆品种进行靶向测序基因分型检测,结果显示菜豆的平均多态性信息含量值和基因多样性值分别为0.35和0.29。STRUCTURE和聚类分析将89份菜豆划分为2个品种群,该分类结果显示同一地域的菜豆品种遗传背景和果实性状大都较为相似。基于选择信号分析,共鉴定到103个处于强烈选择状态的区域,这些区域中的位点可为后续功能基因研究提供候选。

关键词：菜豆单核苷酸多态性靶向测序遗传多样性

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基于根区温度和肥料浓度耦合的草莓生长调控

农业工程学报 2024年第12期40卷 109-116页

作者：樊小雪陈晓东金晶蔡伟建王庆莲赵密珍毛晓娟任妮江苏省农业科学院农业信息研究所农业农村部长三角智慧农业技术重点实验室南京210014 江苏省农业科学院果树研究所江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室南京210014

为探索草莓根区加热的最适温度及施肥浓度,该研究设置3个根区温度水平(不加温(8℃)、16、22℃)和3个肥料浓度水平(0.5、1.5、2.5 g/L),共计9个处理。分析了根区温度和肥料浓度协同作用对草莓产量、品质、肥料偏生产力、水分利用率的影... 详细信息

为探索草莓根区加热的最适温度及施肥浓度,该研究设置3个根区温度水平(不加温(8℃)、16、22℃)和3个肥料浓度水平(0.5、1.5、2.5 g/L),共计9个处理。分析了根区温度和肥料浓度协同作用对草莓产量、品质、肥料偏生产力、水分利用率的影响。结合层次分析法和CRITIC客观赋权法,运用优劣解距离法对各处理进行基于草莓产量、品质、肥料偏生产力、水分利用率的综合评价。结果表明:1)采用根区加温对设施草莓生长有促进作用。在采摘第3茬果实时,加温到16℃和22℃的处理下可以采摘的草莓植株数量相较于不加温处理明显增加。2)肥料浓度对草莓生长综合评分的影响大于根区温度。高肥料浓度(2.5 g/L)会降低草莓产量,中肥料浓度(1.5 g/L)不仅能增加单果质量,还能提高肥料偏生产力和水分利用率,具有更好的经济效益。3)基于TOPSIS综合评价建立了设施草莓生长综合评价体系,得出评分最高的处理为T5处理(16℃,1.5 g/L)。通过寻找最优区间,结果发现根区温度在13.10~18.47℃,肥料浓度在1.43~1.87g/L时,设施草莓生长效果较好。该研究结果可为设施草莓冬季及早春的温度和肥水管理提供理论依据。

关键词：作物肥料根区温度草莓综合评价生长调控

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低磷有机肥对土壤磷淋失及空心菜产量的影响

土壤通报 2024年第4期55卷 992-999页

作者：刘新红黑若楠姚怡罗佳马艳江苏省农业科学院农业资源与环境研究所国家农业环境六合观测实验站江苏省南京210014

【目的】有机肥减磷对于调控菜地土壤磷素的淋溶风险具有重要意义,然而其阻控磷淋失和稳定蔬菜产量的潜力还不清楚。【方法】以不施肥和菜地常用高磷含量有机肥(TP 2.03%,HP)为对照,设置总磷含量为1.75%(MHP)、1.32%(MP)和1.06%(LP)3种... 详细信息

【目的】有机肥减磷对于调控菜地土壤磷素的淋溶风险具有重要意义,然而其阻控磷淋失和稳定蔬菜产量的潜力还不清楚。【方法】以不施肥和菜地常用高磷含量有机肥(TP 2.03%,HP)为对照,设置总磷含量为1.75%(MHP)、1.32%(MP)和1.06%(LP)3种低磷有机肥处理,进行空心菜设施栽培试验,考察不同处理对于土壤磷素淋溶、土壤磷含量及蔬菜产量的影响。【结果】空心菜生育前期(第一、二茬)是磷素淋失的关键时期,相比HP处理,低磷有机肥(MHP、MP、LP)处理土壤磷淋失强度第一茬分别降低4%、21%和31%(P<0.05),第二茬分别显著降低24%、34%和45%;土壤总磷含量第一茬分别下降6.8%、21.2%和19.2%(P<0.05),土壤有效磷含量分别下降0%、21.6%和20.0%(P<0.05);空心菜产量不显著降低,第一茬MP和LP处理植株磷含量显著降低。表观分析表明,低磷有机肥处理显著降低了有机肥磷在土壤中的遗存。以土壤总磷和淋溶水总磷浓度进行分段回归分析显示,本实验背景土壤磷淋失阈值为土壤总磷1.19 g kg^(-1)。【结论】低磷有机肥可以有效降低土壤磷淋失强度,显著降低土壤磷遗存,不显著降低蔬菜产量。以实验区土壤为参照,建议在土壤磷高于1.19 g kg^(-1)的土壤中使用磷含量小于1.75%的有机肥,在低于此值的土壤中使用磷含量大于等于1.75%的有机肥。

关键词：有机肥减磷淋溶空心菜产量

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四川盆地不同农作监测点氮磷湿沉降特征

环境科学学报 2024年第3期44卷 399-408页

作者：王宏姚莉张奇林超文刘海涛陈红琳翟丽梅四川省农业科学院农业资源与环境研究所成都610066 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

大气氮、磷湿沉降会对水环境造成严重污染,但是到目前为止四川盆地湿沉降同时监测氮、磷的研究还比较少.因此,为了探明四川盆地氮、磷湿沉降的时间和空间分布特征,本研究根据种植模式和地形设置了5个采样点:平原区的眉山和广汉,丘陵区... 详细信息

大气氮、磷湿沉降会对水环境造成严重污染,但是到目前为止四川盆地湿沉降同时监测氮、磷的研究还比较少.因此,为了探明四川盆地氮、磷湿沉降的时间和空间分布特征,本研究根据种植模式和地形设置了5个采样点:平原区的眉山和广汉,丘陵区的资阳、仓山和犍为,于2019年1月—2020年12月采集降雨样品,估算氮、磷湿沉降浓度以及沉降量.结果表明,在空间上,2019年和2020年总氮湿沉降年平均浓度最大的监测点分别为犍为和眉山,分别为6.19 mg·L^(-1)和5.18 mg·L^(-1);总磷年平均浓度最大的为广汉监测点,为0.31 mg·L^(-1).在时间上,5个监测点湿沉降中的总氮、硝态氮、铵态氮和总磷在1—4月沉降时浓度比较大,沉降浓度与降雨量呈反比.2019年和2020年湿沉降中总氮年输入最多的监测点分别为仓山和犍为,分别为28.39 kg·hm^(-2)和30.72 kg·hm^(-2),而且输入形式主要为硝态氮;2019年和2020年总磷湿沉降年沉降量最大的监测点都为广汉,沉降量分别为1.56 kg·hm^(-2)和1.33 kg·hm^(-2),沉降形式都为可溶性总磷.此外,湿沉降中总氮输入主要发生在5—9月,占全年总氮沉降量的比例为67.80%~96.24%;总磷沉降量主要发生在6—8月,占全年的比例为44.45%~79.07%.总体而言,5个监测点氮、磷沉降浓度都超过了水体富营养化阈值,特别是眉山、仓山和犍为监测点存在较大的水体富营养化趋势,因此氮、磷湿沉降对四川盆地水环境的影响应格外引起关注.

关键词：四川盆地湿沉降氮磷沉降通量

不同年限紫云英配施减量化肥对土壤磷吸附解吸特征的影响

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草业学报 2024年第7期33卷 41-52页

作者：张成兰刘春增吕玉虎李本银张琳丁丽杜光辉张香凝郑春风张济世李敏曹卫东河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所河南郑州450002 信阳市农业科学院河南信阳464000 安徽省农业科学院土壤肥料研究所安徽合肥230031 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

为明确不同年限紫云英配施减量化肥对土壤磷吸附解吸特征的动态影响。本研究依托于河南省信阳市长期定位试验,设不施肥(CK)、单施化肥(CF)、22500 kg·hm^(-2)紫云英+80%化肥(G+80%CF)、22500 kg·hm^(-2)紫云英+60%化肥(G+60%CF)、2250... 详细信息

为明确不同年限紫云英配施减量化肥对土壤磷吸附解吸特征的动态影响。本研究依托于河南省信阳市长期定位试验,设不施肥(CK)、单施化肥(CF)、22500 kg·hm^(-2)紫云英+80%化肥(G+80%CF)、22500 kg·hm^(-2)紫云英+60%化肥(G+60%CF)、22500 kg·hm^(-2)紫云英+40%化肥(G+40%CF)共5个处理,分析2011、2016、2020年土壤磷吸附解吸特征变化趋势及其与土壤理化性质之间的关系。结果表明:Langmuir等温吸附方程能较好地拟合土壤磷的吸附特征(R2为0.9804~0.9949,P<0.01)。随种植年限的增加,不同处理各参数变化并不相同。G+80%CF、G+60%CF、G+40%CF处理土壤磷最大吸附量(Q_(max))随种植年限的增加呈降低趋势,磷吸附常数(K)和磷最大缓冲容量(MBC)随种植年限的增加呈增加趋势,其中2020年较2011年,Q_(max)分别降低了11.30%、12.95%、15.47%,K分别增加了20.73%、22.50%、27.27%,MBC分别增加了8.63%、6.43%、6.28%;CF处理与之相反,土壤磷的Q_(max)随年限的增加呈增加趋势,K和MBC随年限的增加呈降低趋势,与2011年相比,2020年土壤磷的Q_(max)增加了8.80%,K降低了12.20%,MBC降低了2.97%;各处理土壤磷吸附饱和度(DPS)随种植年限的增加无规律性变化。CK和CF处理土壤磷的平均解吸率随年限的增加呈降低趋势,G+80%CF和G+40%CF呈先降低后增加趋势,G+60%CF处理呈降低趋势。相同年份,紫云英配施减量化肥较CK降低了土壤磷的Q_(max)、增加了土壤磷的K、MBC、DPS及平均解吸率。相关性分析表明,Q_(max)与土壤阳离子交换量(CEC)呈极显著正相关,MBC与CEC呈极显著负相关,DPS与碱解氮(AN)、有效磷(AP)呈极显著正相关,解吸率(DR)与速效钾(AK)呈极显著负相关,与p H呈显著负相关。冗余分析结果表明,CEC、AP、AK是影响土壤磷吸附解吸特征的主要因素,贡献率分别为26.7%、18.5%、16.2%(P<0.05)。综上,土壤对磷的吸附解吸主要受土壤阳离子交换量、有效磷、速效钾的影响。长期紫云英配施减量化肥可降低土壤对磷的吸附,增加土壤对磷的解吸,长期单施化肥效果则相反。综合考虑土壤磷吸附解吸特性及土壤理化性质,以减量20%~40%化肥配施22500 kg·hm^(-2)紫云英效果较好。本研究为豫南稻区合理施肥提供了理论依据。

关键词：土壤磷吸附解吸特征参数冗余分析