090.农田氮素向水体的流失特征概述及其防控措施

土壤侵蚀分类分级标准

剧毒化学品： 剧毒化学品是指，按照国务院安全生产监督管理部门会同国务院公安、环保、卫生、质检、交通部门确定并公布的剧毒化学品目录中的化学品。一般是具有剧烈毒性危害的化学品，包括人工合成的化学品及其混合物和天然毒素，还包括具有急性毒性易造成公共安全危害的化学品。 释义： 根据2005年5月公安部公布的《剧毒化学品购买和公路运输许可证件管理办法》，“除个人购买农药、灭鼠药、灭虫药以外，在中华人民共和国境内购买和通过公路运输剧毒化学品的，应当遵守本办法。 本办法所称剧毒化学品，按照国务院安全生产监督管理部门会同国务院公安、环保、卫生、质检、交通部门确定并公布的剧毒化学品目录执行。”“国家对购买和通过公路运输剧毒化学品行为实行许可管理制度。购买和通过公路运输剧毒化学品，应当依照本办法申请取得《剧毒化学品购买凭证》《剧毒化学品准购证》和《剧毒化学品公路运输通行证》。未取得上述许可证件，任何单位和个人不得购买、通过公路运输剧毒化学品。 任何单位或者个人不得伪造、变造、买卖、出借或者以其他方式转让《剧毒化学品购买凭证》《剧毒化学品准购证》和《剧毒化学品公路运输通行证》，不得使用作废的上述许可证件。”

土壤侵蚀区划： 土壤侵蚀区划，亦称水土流失分区。是指根据土壤侵蚀成因、类型、强度及其影响因素的相似性和差异性，对某一地区进行的地域划分。土壤侵蚀区划反映土壤侵蚀的地域分异规律，为不同地区的侵蚀类型指出治理途径、方向和应采取的水土保持措施以及实施步骤，并为水土保持规划和分区治理提供科学依据。2008年颁布的《土壤侵蚀分类分级标准》中，全国分为水力、风力、冻融3个一级侵蚀类型区。其中，水力侵蚀类型区包括西北黄土高原区、东北黑土区、北方土石山区、南方红壤丘陵区和西南土石山区5个二级类型区；风力侵蚀类型区分为“三北”戈壁沙漠及沙地风沙区、沿河环湖滨海平原风沙区2个二级类型区；冻融侵蚀类型区分为北方冻融侵蚀区、青藏高原冰川冻土侵蚀区2个二级类型区。各大流域、各省（自治区、直辖市）可在全国二级分区的基础上再细分为三级类型区和亚区。 根据土壤侵蚀的成因、类型、强度等在一定的区域内相似性和区域间的差异性所做出的低于划分。土壤侵蚀区划反映土壤侵蚀的地域分异规律，为不同地区的侵蚀指出治理途径、方向和应采取的水土保持措施及其实施步骤，为水土保持规划和分区治理提供科学依据。 土壤侵蚀区划的基本内容为：拟定区划原则和分级系统；研究并查明各级分区的界限，编制土壤侵蚀区划图；按土壤侵蚀区域特征，探讨土壤侵蚀分区治理途径和关键性的水土保持措施；编写侵蚀区划报告。

三种氮素形态

1.硝态氮和铵态氮 如，栽培在淹水环境中的水稻或水生植物，以吸收还原态的铵态氮为主要氮源；生长在旱地上的玉米、小麦等旱作物，则较多利用氧化态的硝态氮。又如，对北方大多数呈碱性反应的石灰性土壤，以及保护地表层土壤，由铵转化成硝态氮的硝化作用旺盛，硝态氮是其优势氮源；即使对其施用铵态氮肥（铵盐、尿素以及有机氮），也都很易在土壤中转化成硝态氮，因而种植在其上的旱作物、喜硝作物等生长良好，并可用硝态氮的含量作为评价其速效氮水平的指标。而对南方酸性土壤，尤其是pH值＜5．0的土壤，硝化作用很弱，常态下能保持的硝态氮量较低，铵态氮是这类土壤的优势氮源，水稻等作物将生长较好；若种植喜硝态的旱作物，往往生育不理想，或需要在施用较多硝态氮源下才能更好生育，因而那些含有一定量硝态氮的复合肥的肥效常较好而更受欢迎，定价也较高。 2.硝态氮肥和铵态氮肥各有何优点？ 酰铵、氨基酸等不经过进一步分解，不能成为营养氮源。硝态氮和铵态氮能够被植物直接吸收利用，他们施入土壤后的行为以及进入植物体内的代谢是不同的，因此作为植物氮源也各有利弊。 首先，硝酸根带负电荷，不易被带负电荷为主的土壤胶体吸附；铵离子带正电荷，容易被土壤吸附，不仅吸附在土壤表面，还可进入粘土矿物的晶体中，成为固定态铵离子，因此，硝态氮主要存在于土壤溶液中，移动性大，容易被植物吸收利用，也容易随雨水流失。而安泰但主要被吸附和固定在土壤胶体表面和胶体晶格中，移动性较小，比较容易被土壤“包存”。其次，不同形态的氮在土壤中会相互转化。在适宜的温度、水分和通气条件下，在土壤微生物和酶的作用下，尿素水解为铵态氮，铵态氮氧化为硝态氮。因此，早春低温季节尿素和铵态氮的转化比较慢，夏季高温季节转化快。在旱地土壤中硝态氮往往多于铵态氮，而在水田土壤中硝态氮很少。第三，在土壤湿度过大。通气不良和有新鲜有机物存在的情况下，硝态氮在微生物作用下可还原成氧化亚氮，氧化氮和氮气，这种反硝化作用是硝态氮损失的主要途径之一。硝态氮从土壤中损失的主要途径是氨挥发。因此，硝态氮肥适宜于气候较冷凉的地区和季节，在旱地分次施用，肥效快而明显，但不宜在高温、多雨的水田地区使用；铵态氮肥适宜于水田，也适宜于旱地使用，但适用于土壤表面或撒施于水田，氨挥发的损失较大。 3.胺态氮肥、硝态氮肥、酰胺态氮肥的共性是什么? 一、铵态氮肥

面源氮磷流失生态拦截工程

面源氮磷流失生态拦截工程 一、工程目的和意义 农业面源氮磷流失由农田排水和径流、乡村生活污水及农户畜禽养殖尾水等组成，其污水源具有面广、量大、分散、间歇的峰值和高无机沉淀物负荷的特点。采用生态湿地处理技术、生态隔离带技术及农区自然塘池缓冲与截留技术可以减少表土径流及氮磷污染物的流失。特别是生态沟渠塘改造是目前最为经济有效的生态湿地处理工程。 据实地勘察和初步估算，乡村面源氮磷流失的大部分淌入现有用于排水的沟渠塘流经入湖河道汇聚到太湖，许多沟渠塘成了农村固体废弃物的堆积场所，成为农业污染源的重要传播途径，必须尽快加以工程化技术改造，建立新型的沟渠塘生态湿地系统。 二、工程内容和特点 工程主要内容为先清除垃圾、清除淤泥、清除杂草，沟渠塘岸边种植垂柳、草被植物，侧面和底部搭配种植各类氮磷吸附能力强的半旱生植物和水生植物，减缓水速，促进流水携带颗粒物质的沉淀，有利于构建植物对沟壁、水体和沟底中逸出养分的立体式吸收和拦截，从而实现对农业面源污染排出养分的控制。整个植物系统最终达到“拦截污水、拦截泥沙、拦截漂浮物”的目的，不仅具有净化水质、绿化村庄、美化环境的效果，而且具有一定的经济价值。南京土壤所“863”科技计划最新研究成果显示,该系统对农田径流中总氮、总磷的去除效果分别达到48.36％和40.53％。 经工程化改造后，现有排水沟渠塘去污能力进一步提升，成本

大幅度降低。具有排水和湿地系统的双重功效，不仅可以吸附农田、漫溢水中氮、磷营养物质，而且能拦截蔬菜园地径流表层肥沃土壤进入河道，还可作为部分农村生活污水、畜禽养殖场尾水导流截污的排放通道之一。生态拦截工程与农村分散居住农户生活污水生物净化池、入湖河道控制性种养水生植物构成了农村面源氮磷流失的生态拦截和净化吸附的新型农业湿地系统，并且不占用耕地，符合太湖流域平原水网地区农田沟渠的实际，尤其适用于太湖、长荡湖、滆湖入湖河道两侧等周边水功能区域，具有巨大的推广应用潜力。 三、工程设计和管理维护 1、沟渠改造 充分利用现有排水沟渠，对其进行一定的工程改造，建设成生态拦截型沟渠塘系统。对淤积严重，连通度差或杂草丛生的区段，先进行清淤，拓宽沟渠容量。为保证水生植物正常生长，清理时要保留部分原有水生植物和一定量的淤泥。 2、渠体设计 渠体的断面为等腰梯形，沟壁和沟底均为土质，配置多种植物，并设置透水坝、拦截坝和节制闸等辅助性工程设施，使之在具有原有的排水功能基础上，增加对排水中氮、磷养分的拦截、吸附、沉积、转化和吸收利用。生态沟渠建设可以考虑适度增加沟渠的蜿蜒性，延长排水时间。建设密度应能满足排水和生态拦截的需要，分布在农田四周与农田区外的沟渠连接起来，并利用地形地貌将低洼地或者弃养渔塘改造成生态池塘，种植富集氮、磷的水生蔬菜，增加二次或三次净化，进一步提高系统的生态拦截能力。 3、植物配置

土壤中氮和磷的存在形态和特点

土壤养分含量以及存在形态和特点 土壤形态 一、根据在土壤中存在的化学形态分为 （1）水溶态养分：土壤溶液中溶解的离子和少量的低分子有机化合物。 （2）代换态养分：是水溶态养分的来源之一。 （3）矿物态养分：大多数是难溶性养分，有少量是弱酸溶性的（对植物有效）。 （4）有机态养分：矿质化过程的难易强度不同。 二、氮的形态与转化 1、氮的形态：（全氮含量0.02%——0.3%） （1）无机态氮：铵离子和硝酸根离子，在土壤中的数量变化很大，1—50mg/kg （2）有机态氮：A、腐殖质和核蛋白，大约占全氮的90%，植物不能利用； B、简单的蛋白质，容易发生矿质化过程； C、氨基酸和酰胺类，是无机态氮的主要来源。 （3）气态氮： 2、氮的转化： 有机态氮的矿质化过程：氨化作用、硝化作用和反硝化作用； 铵的固定：包括2：1型的粘土矿物（依利石、蒙脱石等）对铵离子的吸附；和 微生物吸收、同化为有机态氮两种形式。 土壤是作物氮素营养的主要来源，土壤中的氮素包括无机态氮和有机态氮两大类，其中95%以上为有机态氮，主要包括腐殖质、蛋白质、氨基酸等。小分 子的氨基酸可直接被植物吸收，有机态氮必须经过矿化作用转化为铵，才能被作物吸收，属于缓效氮。 土壤全氮中无机态氮含量不到 5%，主要是铵和硝酸盐，亚硝酸盐、氨、氮气和氮氧化物等很少。大部分铵态氮和硝态氮容易被作物直接吸收利用，属于速效氮。无机态氮包括存在于土壤溶液中的硝酸根和吸附在土壤颗粒上的铵离子，作物都能直接吸收。土壤对硝酸根的吸附很弱，所以硝酸根非常容易随水流失。在还原条件下，硝酸根在微生物的作用下可以还原为气态氮而逸出土壤，即反硝化脱氮。部分铵离子可以被粘土矿物固定而难以被作物吸收，而在碱性土壤中非常容易以氨的形式挥发掉。土壤腐殖质的合成过程中，也会利用大量无机氮素，由于腐殖质分解很慢，这些氮素的有效性很低。 三、磷的形态与转化 1、形态（土壤全磷0.01%——0.2%） （1）有机态磷：核蛋白、卵磷脂和植酸盐等，占全磷总量的15%——80%； （2）无机磷：（占全磷20%—85%） 根据溶解度分为三类 A、水溶性磷： 一般是碱金属的各种磷酸盐和碱土金属一代磷酸盐，数量仅为0.01—— 1mg/kg。在土壤中不稳定，易被植物吸收或变成难溶态。

全国土壤侵蚀类型区划分

土壤侵蚀类型区的划分 2012-07-04 16:02 根据我国的地形特点和自然界某一外营力在一较大的区域里起主导作用的原则，水利水电部颁发了《关于土壤侵蚀类型区划分和强度分级标准的规定》，把全国区分为三大土壤侵蚀类型区。 (一) 水力侵蚀为主的类型区 这一类型区大体分布在我国大兴安岭—阴山—贺兰山—青藏高原东缘一线以东，包括西北黄土高原、东北的低山丘陵和漫岗丘陵、北方山地丘陵、南方山地丘陵、四川盆地及周围山地丘陵、云贵高原六个二级类型区。 1.西北黄土高原 这一高原区主要是指青海日月山以东，山西太行山以西，陕北长城以南，陕、甘秦岭以北的广大地区。绝大部分属黄河中游，是我国土壤侵蚀最严重的地区。 土壤条件：黄土在本区内分布很广、厚度很大的第四纪粉沙物质。分为新黄土和老黄土两种。前者覆盖在后者之上，总厚度由几十米至100多米，最厚处达200多米。黄土质地匀细，组织疏松，具有大孔隙构造，垂直节理发育，湿陷性和渗透性都较大。颗粒粒径0.05-0.002mm的占50%，渗透速度一般在0.8-1.3mm/min。黄土具有迅速分散的特性，在清水中1—4 min即可全部分散。 地貌条件：按形态、结构分，除大部分为丘陵沟壑、高原沟壑，还有风沙丘陵、涧地、河谷川地和土石山地。总的来看，沟壑纵横，地形破碎，沟深陡坡是黄土地貌的主要特征。

气候条件：属大陆型季风气候，冬寒夏热，气温变化剧烈，年平均降雨量在300—600mm,分布集中，7、8、9三个月，降雨量占全年的70%；多以暴雨形式出现，暴雨强度每分钟可达1mm，甚至2mm 以上，瞬时暴雨强度更大。一次大暴雨产沙量可占全年总产沙量的40%-86%。 植被条件：黄土高原自东南向西北大致可分为：山地森林、森林草原、草原和干旱草原四个带。山地植被带的植被以针、阔叶混交林和灌丛为主，开垦指数低，一般在10%以下，土壤侵蚀轻微；森林草原带植被类型以夏绿阔叶林及禾本科、菊科植物群落为主，开垦指数一般在40%-50%，部分人多地少地区高达60—70%，土壤侵蚀严重；干旱草原带的植被以藜科及旱生多刺的植物群落为主，开垦指数为10%—20%，土壤侵蚀严重，同时有较强烈的风蚀发生。 水土流失状况：除了溅蚀和层状面蚀普遍发生外，2度以上的坡耕地有细沟侵蚀发生；5度以上，则细沟侵蚀较强，并开始发生浅沟侵蚀。25度以上有切沟出现；35以上土壤泻溜；45度-75度陡坡地可发生滑坡；75度以上陡崖和岸壁可发生崩塌。年平均侵蚀模数一般为5000—10000t/km2，高的可达20000t/km2以上，黄河下游泥沙绝大部分来自于本区。 2.东北的低山丘陵和漫岗丘陵区 本类型区南界为吉林省南部，西、北、东三面为大、小兴安岭和长白山所围绕。在该区域内，除了大、小兴安岭林区以及三江平原外，其余地方都有不同程度的土壤侵蚀。可分为低山丘陵和漫岗丘陵。这

土壤氮素的形态及其转化过程

土壤氮素的形态及其转化 过程 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

土壤氮素的形态及其转化过程 摘要：氮是植物生长发育所必需的大量元素，对植物的产量和品质影响很大。土壤中氮素的形态及其转化过程和结果则直接决定了氮对植物生长的有效性的大小，了解土壤中氮素存在的形态和其转化过程，对于科学合理经济的肥料施用具有现实的启示作用。 关键词：氮素；形态；转化过程 土壤中氮素的含量受自然因素和人为因素的双重影响，较高的氮素含量表明土壤肥力也较高。自然条件下，土壤没有受到人为因素的影响，有机质日积月累，土壤中氮的含量也较高。耕地土壤氮素含量及转化过程则更强烈的受到人为耕作、施肥、不同作物等因素的影响，因而相对表现的复杂一些。 一、土壤中氮素的形态 1.无机态氮 无机态氮包括固定态NH4+、交换性NH4+、土壤溶液中的NH4+、硝态氮（NO3-）、亚硝态氮等，这其中以NH4+离子和NO3-离子最容易被植物吸收利用，农业生产中常常用到的碱解氮，也叫水解氮或速效氮，就属于无机态氮中的一部分。无机态氮并不是全部都能被植物所直接吸收利用，它们中的大部分是被粘土矿物晶层所固定了的固定态铵，不能作为速效氮存在。固定态铵只有在土壤中经过相

应的转化，转化为铵离子或硝酸离子、硝酸盐类的含氮物，才能为作物利用。 2.有机态氮 有机态氮构成了土壤全氮的绝大部分。它们与有机质或粘土矿物相结合，或与多价阳离子形成复合体。有机态氮大都难以分解，并不能为作物所直接吸收利用。但有机态氮的含量高低依然是衡量土壤肥力高低的重要指标，有机态氮的含量高，可被转化的氮素水平也相应的高，其作为植物氮素营养‘库’的存在是有很大的作用的。 二、土壤中氮素的转化过程 1.氮素的矿化与生物固持作用 氮素的矿化作用，简单的说就是有机态的、不易分解的氮素及含氮化合物在土壤中微生物的参与下分解转化为无机态氮的过程，是一个氮的速效化的过程，也是一个可利用氮素增加的过程。氮的固持作用，就是土壤中的无机态氮在土壤微生物的作用下转化为细胞体中有机态氮的过程，其对于农业生产上的实质就是可利用的速效氮的减少过程。 2.铵离子的固定与释放 铵离子的固定，其实质就是土壤溶液中的能自由移动的、可交换的铵离子被土壤胶体所吸附，变成不可交换的铵离子的过程，固定了的铵离子不能再被交换到土壤溶液

农田氮_磷的流失与水体富营养化(精)

农田氮、磷的流失与水体富营养化① 司友斌王慎强陈怀满② (中国科学院南京土壤研究所南京210008 摘要农田氮、磷的流失,不仅造成化肥的利用率降低,农业生产成本上升,还对水环境造成污染,引起水体富营养化。本文讨论了农田氮磷流失对水体富营养化的贡献、农田氮磷流失途径及影响因素,提出了减少农田氮磷流失、控制水体富营养化的措施。 关键词农田氮素;农田磷素;淋溶作用;水体富营养化 肥料提供了植物生长必需的营养元素,对保持作物高产稳产起了重要的作用,但是由施肥不当或过量施肥带来的环境污染问题也越来越突出,其中农田氮磷流失引起的水体富营养化问题目前已受到人们的普遍关注。 1水体富营养化的表现及形成原因 水体富营养化通常是指湖泊、水库和海湾等封闭性或半封闭性的水体,以及某些滞留(流速<1米/分钟河流水体内的氮、磷和碳等营养元素的富集,导致某些特征性藻类(主要是蓝藻、绿藻等的异常增殖,致使水体透明度下降,溶解氧降低,水生生物随之大批死亡,水味变得腥臭难闻。引起水体富营养化起关键作用的元素是氮和磷。研究表明,对于湖泊、水库等封闭性水域,当水体内无机态总氮含量大于 0.2mg/L,PO3-4-P的浓度达到0.02mg/ L时,就有可能引起藻华(Algae Bloms现象的发生。 据对我国25个湖泊的调查,水体全氮无一例外超过了富营养化指标,全磷只有2个湖泊(大理洱海和新疆博斯腾湖低于0.02mg/L的临界指标,其余92%的湖泊皆超过了这个标准,比国际上一般标准高出10倍或10倍以上(表1。 表1我国25个湖泊中的全N全P浓度(mg/L及所占比例[1]

全N全P <0.2>1.0>2.0>5.0<0.02>0.1>0.2>0.5 湖泊数 %0 21 84 13 52 5 20 2 8 16 64 12 48 6 24

中国东北黑土区土壤侵蚀环境 Ξ

第18卷第2期2004年4月 水土保持学报 Journal of S oil and Water C onservation V ol.18N o.2 Apr.,2004 　中国东北黑土区土壤侵蚀环境Ξ 范昊明1,2,蔡强国1,王红闪3 (1.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101;2.沈阳农业大学水利学院,辽宁沈阳110161; 3.中国科学院水利部水土保持研究所,陕西杨陵712100) 摘要:分析了黑土腐殖质、黑土母质、黑土区气候、地貌、植被及人类开垦等活动与黑土侵蚀之间的关系,指出了 黑土区农业开垦与耕作是导致黑土流失的主要原因,同时,在人类干预条件下,某些自然因素对黑土加速侵蚀的 影响就会明显地凸现出来。实际上,黑土区独特的自然环境与人类活动方式已经使其成为目前中国土壤侵蚀潜 在危险性最大的地区之一。目前,黑土流失速度相当快,不少地区已经出现了成土母质露于地表的现象,土壤侵 蚀严重。如果我们现在还不能正确认识黑土地治理的紧迫性,黑土区很快就将变为名副其实的“不毛之地”了。 关键词:东北黑土区;　自然地理环境;　人类活动;　土壤侵蚀 中图分类号:S157.1 文献标识码:A 文章编号:100922242(2004)022******* Condition of Soil Erosion in Phaeozem R egion of N ortheast China FAN Hao2ming1,2,C AI Qiang2guo1,W ANG H ong2shan3 (1.Institute o f G eographical Sciences&Natural Resources Research,C AS,Beijing,100101; 2.College o f Water Conservancy,Shenyang Agriculture Univer sity,Shenyang110161; 3.Institute o f soil and water conservation,C AS&Ministry o f Water Resource,Yangling Shaanxi712100) Abstract:The relationships between the s oil erosion of phaeozem in the northeast region of china and humus,s oil parent material,climatic condition,land feature,vegetation and man′s activity in this area have been analyzed.It has been point2 ed out that the reclamation on a large scale in the phaeozem region is the primary reas on causing s oil erosion in this place, and at the same time,several natural factors that are the potential factors to affect s oil erosion have played m ore significance role in accelerated erosion after human broke into the phaeozem region.In fact,the phaeozem region of northeast China has became the m ost hazard region of potential erosion now for it′s unique physical geography environment and man′s activity. At present,the phaeozem region is subjected to severely s oil erosion and at s omewhere the loess m other material is exposing to the air.S o we must action now to explore the law of s oil erosion and to cure the s oil erosion using this law,or else,the phaeozem region of northeast China will became the real barren land. K ey w ords:phaeozem region of northeast China;　physical geography environment;　manπs activity;　s oil erosion 中国东北地区土壤普遍呈暗色,发育有肥力高、性状良好的黑土、黑钙土、草甸土等。实践中,人们对黑土区的概念通常并不仅局限于土壤分类中的黑土,而是一个包括更多东北地区土壤类型的广泛的概念。松辽水利委员会在关于东北黑土区水土流失情况的报告中将黑土区的土壤类型定义为包括黑土、黑钙土、暗棕壤、草甸土、白浆土、棕壤、棕色针叶林土、风沙土和沼泽土等。根据全国农业土壤普查结果确定黑土区总面积为101.85万km2(含大小兴安岭、长白山),其中典型黑土区面积为11.78万km2。东北黑土区分布于黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古四省(区),其中黑龙江省45.25万km2,吉林省18.7万km2,辽宁省12.29万km2,内蒙古自治区25.41万km2。黑土区地处温带大陆性季风气候区,大部分地区的年降水量为500～600mm左右,地貌类型多样,分异规律性强,自南而北跨越了暖温带-中温带-寒温带3个不同的自然地带,从东到西横穿湿润-亚湿润-亚干旱3个不同的自然地区。黑土区是我国的重要工业和商品粮基地,然而,长期以来该区的发展却是以牺牲生态环境为代价的,由于自然因素影响及人为不合理生产活动的破坏,导致土壤侵蚀比较严重。该区土壤侵蚀类型包括水力侵蚀、风力侵蚀、冻融侵蚀和重力侵蚀。据松辽委2002年统计报告,区内现有水土流失面积27.59万km2,占黑土区总土地面积的27%,其中黑龙江省9.55万km2(水力侵蚀8.53万km2,风力侵蚀1.02万km2),吉林省3.11万km2(水力侵蚀1.72万km2,风力侵蚀1.39万km2),辽宁省3.41万km2(水力侵蚀3.08万km2,风力侵蚀0.33万km2),内蒙古自治区11.52万km2(水力侵蚀10.9万km2,风力侵蚀0.62万km2)。黑 Ξ收稿日期:2003205222 基金项目:国家自然科学基金委员会重点基金支持研究项目(编号:40235056) 作者简介:范昊明,男,生于1972年,讲师,在读博士。从事土壤侵蚀模拟与水土保持规划方面的研究。

森林土壤氮素养分研究进展

森林土壤氮素研究进展 摘要氮素是林木生长所必需的大量营养元素之一，也是林木生长最重要的养分限制因子。土壤氮素是林木吸取氮素的主要来源。文章从氮素的化学结构、空间变异特征、氮沉降以及氮素矿化特征等方面土对土壤氮素的研究进展进行了综述。并展望了今后土壤氮素的研究方向。 关键词化学机构；有机氮；变异特征；矿化；氮沉降 1土壤中氮的含量和氮的形态 土壤中氮的含量范围为0.02％—0.05％，表层土壤和心底土壤的含氮量相差很大。心底土含氮量一般在0.1％以下，甚至只有0.02％；而表土的含氮量比较高，耕地土壤表层含氮量一般为0.05—0.3％，少数肥沃的耕地、草原、林地的表层土壤甚至可以达到0.5—0.6％以上，而冲刷严重、贫瘠的荒地表层土则可低至0.05％以下。有机质土壤的含氮量较矿质土高，如腐泥土、泥炭土等的含氮量可以高达1—3.5％，当然，也有一些高位泥炭土含氮量在1％以下。但是总的情况是含有机质高的土壤，其含氮量也比较高，两者有着密切的关系[1]。 在陆地生态系统中的氮以不同的形态存在于大气圈、岩石圈、生物圈、和水圈，并在各圈层之间相互转换，大气中氮以分子态氮（N2）和各种氮氧化物（NO2、N2O、NO等）形式存在。其中生物不能吸收利用的惰性氮气（N2）占大气体积的78％，它们在微生物作用下通过同化作用或物理、化学作用进入土壤，转换为土壤和水体的生物有效氮—铵态氮（NH4-N）和硝态氮（NO3-N)[2]。 氮在土壤中以无机氮和有机氮形态存在，有机氮是土壤氮素的主要组成成分，占土壤总氮的90％左右[3]。氮素的化学机构与供氮能力有关，我国研究学者通过先进化学仪器，初步查明，腐殖物质中氮素约70％以上以酰胺态氮存在，脂肪和杂环态氮均各占15％以下，杂环态氮主要是吲哚和吡咯类，吡啶类没有或者数量甚少。非酸解氮中，部分可能为抗酸解的酰胺[4—5]。 传统上，人们一直认为植物只能吸收无机态氮素，而不能吸收有机态氮，土壤中的有机态氮必须经土壤微生物矿化为无机态氮后才能被植物吸收。然而研究发现，在高寒苔原及北方森林生态系统中，无机氮含量少，既植物氮摄取量远高于土壤无机氮，这表明其他氮源为植物营养也很重要[20]。报道称生长在苔草的莎草科(Cyperaceae)植物白毛羊胡子草(Eriophorum vaginatum)可以迅速吸收游离氨基酸，它吸收的氮至少60％来自氨基酸[3]。 2土壤中氮的空间变异特征 森林生态系统中,在垂直尺度上，全氮和碱解氮在不同层次土壤中，存在明显差异性。一般而言，自表层至下层，含量依次下降。就碱解氮，A层土壤变异系数明显高于B、C层[6-7]。 由于森林演替和植被类型植被干扰程度及地形等多重因素的影响，森林土壤全氮及碳氮比在空间的分布有着明显的变异特征。演替过程中，有机氮，全氮其平均值随生态系统由人工林、次生演替早起林、次生演替中后期林顺向演替，平均值先增加后减少[8]。 人工林土壤全氮异质性相对较低，空间分布较次生林更趋于均匀化。次生林则表现出较强的空间自相关变异性[8]。 不同森林类型土壤全氮，有效氮质量分数均表现出阔叶林中明显高于针叶林。土壤全氮在针阔混交林中变异强度最大，但变异的空间相关性较差，而在阔叶和针叶纯林中变异强度有所下降，但是变异的空间相关性较好[9]。土壤氮素空间异质性的产生受多个环境因子的影响[10]。当然土壤资源的异质性特征也可导致森林空间分布异质性及格局产生，同时，树木的

土壤中的氮素及其转化

土壤中的氮素及其转化 1.土壤中氮素的来源和含量 1.1 来源 ①施入土壤中的化学氮肥和有机肥料；②动植物残体的归还；③生物固氮； ④雷电降雨带来的NO3—N。 1.2 含量 我国耕地土壤全氮含量为0.04%~0.35%之间，与土壤有机质含量呈正相关。 2. 土壤中氮素的形态 3. 土壤中氮素的转化 3.1 有机氮的矿化作用 定义：在微生物作用下，土壤中的含氮有机质分解形成氨的过程。 过程：有机氮氨基酸NH4＋-N＋有机酸 结果：生成NH4＋-N（使土壤中有机态的氮有效化）

3.2 土壤粘土矿物对NH4＋的固定 定义：①吸附固定（土壤胶体吸附）：由于土壤粘土矿物表面所带负电荷而引起的对NH4＋的吸附作用 ②晶格固定（粘土矿物固定）：NH4＋进入2:1型膨胀性粘土矿物的晶层间而被固定的作用 过程： 结果：减缓NH4＋的供应程度（优点？缺点？） 3.3氨的挥发 定义：在中性或碱性条件下，土壤中的NH4＋转化为NH3而挥发的过程 过程： 结果：造成氮素损失 3.4硝化作用 定义：通气良好条件下，土壤中的NH4＋在微生物的作用下氧化成硝酸盐的现象 过程： 结果：形成NO3--N 利：为喜硝植物提供氮素 弊：易随水流失和发生反硝化作用 3.5无机氮的生物固定 定义：土壤中的铵态氮和硝态氮被植物体或者微生物同化为其躯体的组成成分而被暂时固定的现象。 过程： 结果：减缓氮的供应，可减少氮素的损失 3.6反硝化作用

定义：嫌气条件下，土壤中的硝态氮在反硝化细菌作用下还原为气态氮从土壤中逸失的现象 过程： 结果：造成氮素的气态挥发损失，并污染大气 3.7硝酸盐的淋洗损失 NO3-不能被土壤胶体吸附，过多的硝态氮容易随降水或灌溉水流失。 结果：氮素损失，并污染水体 4. 小结：土壤有效氮增加和减少的途径 增加途径：①施肥(有机肥、化肥)；②氨化作用；③硝化作用(喜硝作物)；④生物固氮；⑤雷电降雨 降低途径：①植物吸收带走；②氨的挥发损失；③硝化作用(喜铵作物)；④反硝化作用；⑤硝酸盐淋失；⑥生物和吸附固定(暂时) 氮肥的种类、性质和施用 氮肥的种类很多，根据氮肥中氮素的形态，常用的氮肥一般可分为三大类。 ①铵态氮肥，如氨水、硫酸铵、碳酸氢铵、氯化铵等；②硝态氮肥，如硝酸钠、硝酸钙、硝酸钾等；③酰胺态氮肥，如尿素。另外还有一类不同于以上的是长效氮肥（缓释/控释氮肥），如合成有机肥料（脲甲醛，脲乙醛等）和包膜肥料等。 1.铵态氮肥 共同性质：①易溶于水，易被作物吸收；②易被土壤胶体吸附和固定；③可发生硝化作用；④碱性环境中氨易挥发。

湖北省稻田地表径流氮磷养分流失规律初探

湖北省稻田地表径流氮磷养分流失规律初探 摘要：在湖北省水稻主要种植区设置３个田间原位监测点，采用径流池收集地表径流的方法，研究水稻田地表径流产生和氮磷养分流失的规律。结果表明，２０１０年，全省稻田平均产生地表径流８次，产流量平均为３０４．５ｍｍ，产流系数为３４．７％，径流主要发生在４～８月降雨比较集中的时段；施肥后全省稻田年平均总氮的流失量为４．90～１０．６７ｋｇ／ｈｍ２，总磷流失量为０．63～１．４４ｋｇ／ｈｍ２；径流水中总氮平均浓度为１．８３～３．８３ｍｇ／ｌ，总磷浓度为０．１６～０．４９ｍｇ／ｌ；可溶态氮是地表径流氮素流失的主要形态，约占总氮的７０．２％～８６．７％，其中尤以硝态氮的流失量最大，占总氮的５１．８％～６９．５％，铵态氮流失量较小，约占总氮的７．４％～３４．９％；磷素的流失以颗粒态磷为主，占总磷的６０．４％～８７．７％；肥料氮、磷养分流失量平均分别为当季施肥量的０．４６％和０．３７％。施肥和径流量是影响地表径流氮、磷流失的主要因素，施肥导致氮、磷养分流失量增加，径流产生量大的时段，其氮、磷的流失量也增加。 关键词：氮磷养分流失；地表径流；稻田；养分形态；湖北省 ａｂｓｔｒａｃｔ：ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌｏｔｓ ｉｎｓｉｔｕｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｉｎｔｈｅｍ ａｉｎｒｉｃｅｐｌａｎｔｉｎｇｒｅｇｉｏｎｓｏｆｈｕ

ｂｅｉｐｒｏｖｉｎｃｅｉｎ２０１０，ｔｈｅｒｕｎｏｆｆｗａｔｅｒｉｎｅａｃｈｐｌｏｔ was ｃｏｌｌｅｃｔｅｄａｎｄｔｅｓｔｅｄ，ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｒｅｇｕｌａｒｐａｔｔｅｒｎｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｕｎｏｆｆｅｖｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｌｏｓｓｅｓｏｆｔｈｅ ｒｉｃｅｆｉｅｌｄ．ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｕｎｏｆｆｅｖｅｎｔｓｕｓｕａｌｌｙｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎｒａｉｎｉｎｇｓｅａｓｏｎｆｒｏｍａｐｒｉｌｔｏａｕｇｕｓｔ．ｏｎａｖｅｒａｇｅ，８ｔｉｍｅｓｏｆｒｕｎｏｆｆｅｖｅｎｔｓｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎａｙｅａｒ，ｔｈｅａｎｎｕａｌａｍｏｕｎｔｏｆｒｕｎｏｆｆｗａｓ３０４．５ｍｍａｎｄｔｈｅｒｕｎｏｆｆｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｓ３４．７％； tｈｅａｎｎｕａｌａｍｏｕｎｔｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｌｏｓｓｅｓｆｒｏｍｒｉｃｅｆｉｅｌｄｗａｓ４．90～１０．６７ｋｇ／ｈｍ２，ｔｈｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｌｏｓｓｅｓｗａｓ０．63～１．４４ｋｇ／ｈｍ２．ｔｈｅｍｅａｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｌｏｓｓｅｓｗａｓ１．８３～３．８３ｍｇ／ｌａｎｄ０．１６～０．４９ｍｇ／ｌｆｏｒｔｈｅ

土壤侵蚀模数

2．1．2 土壤侵蚀强度分级 (1)土壤侵蚀容许量标准 土壤侵蚀容许量是指在长时期内能保持土壤肥力和维持土地生产力基本稳定的最大土壤流失量。 因为我国地域辽阔，自然条件千差万别，各地区的成土速度也不相同，该标准规定了我国主要侵蚀类型区的土壤容许流失量： 侵蚀类型区土壤容许流失量 Et／(km ·a)] 西北黄土高原区1 ooo 东北黑土区200 北方土石山区200 南方红壤丘陵区500 西南土石山区500 (2)水力侵蚀强度分级 强度分级平均侵蚀模数[t／(km ·a)] 微度侵蚀<2O0，500，1 000 轻度侵蚀200，500，1 000~2 500 中度侵蚀2 500~5 000 强度侵蚀5 000~8 000 极强度侵蚀8 000～1 5 000 剧烈侵蚀>1 5 000 (3)风蚀强度分级 风蚀强度分级按地表植被覆盖度、年肼蚀厚度和侵蚀模数三项指标划分。 强度分级植被覆盖度年风蚀厚度侵蚀模数 ( ) (ram) [t／(km。·a)] 微度>70 <2 <200 轻度70~50 2～1O 200~2 500 中度5O～30 1O～25 2 5OO～5 000 强度3O～10 25～50 5 000~8 000 极强度<10 50~100 8 000~15000 剧烈<1O >100 >1 5 000 除此外，还有面蚀、沟蚀、重力侵蚀等分级标 准，此处不一一赘述。 土壤侵蚀强度划分标准： “水”和“土”是水土流失的两个漉失主体，水土流失归根结底是土地表屡的侵蚀和水的流失。而评价水土流失程度的量化指标，即水土流失强度分级标准应同时包括两个流失主体的强度指标。我国目前采用的土壤侵蚀强度分级标准做为水土流失强度分级标准，不仅混淆丁水土

稻田土壤氮素流失机制研究

稻田土壤氮素流失机制研究 摘要：本文通过查阅大量文献，总结了稻田土壤中氮素流失的过程机制和影响因素，并进一步探究了抑制或减缓稻田土壤氮素流失的方法，为稻田氮素流失的相关研究提供基础资料。 关键词：稻田；氮素流失；机制 Study on the mechanism of soil nitrogen losing in paddy field Abstract:Through consulting a large number of documents, this article summarizes the process of soil nitrogen losing mechanism and the influencing factors in the paddy fields, then explore the methods to inhibit or slow the nitrogen losing in the paddy fields; the goal is to providing a basic material for related research. Key words: paddy field; nitrogen losing; mechanism 氮素是动植物生长所需的主要元素。土壤中氮素的丰缺及供给状况直接影响着农作物的生长水平[1]。随着世界人口的日益增加, 对粮食的需求量也越来越大, 该元素在维持农业系统的可持续性和经济活力中扮演着重要的角色。由于其易于以气体形式挥发, 易于淋失和迁移, 因此氮素会大量流失, 进而影响水和空气的质量[2]。 为提高土壤的氮素水平，人们在农业生产中广泛使用大量的氮素化肥。目前中国已成为世界上氮肥年用量最多的国家之一[3]，单位面积的施用量也高于世界平均水平。由于施肥方法或农业管理措施不当，导致氮素损失加剧[4]，严重影响了氮肥利用率，中国氮肥利用率仅为30% ～50%[5]。研究表明，农田中氮素损失的途径主要包括：氨的挥发、反硝化脱氮、铵的固定、径流冲刷和硝态氮的淋失等。其中，硝态氮的淋失是损失的重要方面[6]，淋失量可达5%～41.9%[7]。 水稻是我国南方的主要粮食作物之一, 同时也是消耗氮素较多, 流失

土壤氮素循环及其模拟研究进展

土壤氮素循环模型及其模拟研究进展 * 唐国勇 1,2 黄道友1 童成立 1** 张文菊 1,3 吴金水 1 (1中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态重点实验室,长沙410125;2中国科学院研究生院,北京100039;3 华中农业大学资源环境学院,武汉430070) 摘要 N 既是植物必需的营养元素,又是造成环境污染的重要元素.正确模拟土壤中N 循环已经成为科学家共同关注的热点问题.简述了土壤N 循环的基本过程,重点介绍了13种土壤N 循环模型和6个土壤N 循环过程的模拟,并讨论了模拟中存在的参数化问题. 关键词 土壤N N 循环 模型 模拟 文章编号 1001-9332(2005)11-2208-05 中图分类号 S153.6 文献标识码 A Research advances in soil nitrogen cycling models and their simulation.T AN G Guo yong 1,2,HU AN G Daoyou 1,T ON G Cheng li 1,ZHA NG Wenju 1,3,WU Jinshui 1(1Key L abor ator y of S ubtr op ical A gro ecology ,I nstitute of Subtrop ical A gr icultur e,Chinese A cademy of Sciences,Changsha 410125,China;2Gr aduate School of Chinese A cademy of Sciences ,Beij ing 100039,China;3College of Resources and Env ironment,H uaz hong A gricultural Univer sity ,W uhan 430070,China). Chin.J.A p pl.Ecol .,2005,16(11):2208~2212. N itrogen is one of the necessary nutrients for plant,and also a pr imar y element leading to environmental pollu tion.M any researches hav e been concerned about t he contr ibution of agr icultur al act ivities to env ironmental pollu tion by nitrogenous compounds,and the focus is how to simulate soil nitrog en cycling pr ocesses correctly.In this paper,the pr imary soil nitro gen cycling processes were rev iewed in brief,w ith 13cycling models and 6simulated cycling processes introduced,and t he parameterization o f models discussed.Key words Soil nitro gen,Nitro gen cycle,M odel,Simulation. *中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX3 S W 426)、国家 自然科学基金重点项目(40235057)和国家重点基础研究发展资助项目(2002CB412503).**通讯联系人. 2005-01-10收稿,2005-05-08接受. 1 引 言 N 是植物必需的营养元素,也是评价土壤质量和土地生产力的重要指标.为了获得高产,需要施用大量的氮肥.据统计[32],仅1996年全世界氮肥(折纯N)使用总量就高达8 50!107t,但N 累积利用率不高.据估计,施入土壤中的N 大约有35%通过各种途径损失掉[6,32].此外,氮肥的使用还可能造成环境污染,诸如温室气体(主要是氮氧化物)和致酸雨气体(氨气)的排放、地下水硝酸盐超标、水体富营养化等[20].如2000年,比利时80%的饮用水中硝酸盐含量超标[10].目前,土壤N 循环的研究已经成为土壤学家、环境学家、农学家等共同关注的热点问题之一. 土壤N 循环是N 生物地球化学循环中的重要环节,其模拟是作物估产、环境评价、农田管理、决策制定和长期预测的重要依据,对提高氮肥利用率、防止或减轻环境污染具有重要的理论和实践意义.20世纪60年代,就有基于单个过程的土壤N 循环方面的报道[25,28].40多年来,北美和欧洲一些国家建立了大量的土壤N 循环模型.我国在这方面研究还比较薄弱[3,15,24].本文拟通过简要概述土壤N 循环过程,重点介绍13种土壤N 循环模型和6个土壤N 循环过程的模拟,并讨论模型模拟中的参数化问题,以期为深入研究土壤N 循环及其模拟提供一定的参考和借鉴. 2 土壤N 循环的基本过程 土壤中含N 化合物种类多,理化、生物学性质各异.一般可将土壤中N 划分为有机氮和无机氮,以有机氮为主.在土壤微生物等因子的作用下,N 在土壤中发生一系列复杂的循环.主要循环过程有:有机氮矿化、腐殖化、硝化、反硝化、氨挥发、N 沉降、硝酸盐淋失、生物固氮、铵离子晶格固定和释放、土壤粘粒吸附和解吸、植物吸收等过程.土壤N 循环过程的研究是建立土壤N 循环模型以及N 生物地球化学循环模型的基础. 3 土壤N 循环模型的研究概况 目前,农业中数学模型并无统一的分类,可从不同角度进行划分.根据建模的方法可分为经验模型和机理模型;从土壤有机氮角度可分为单组分和多组分模型;从模拟循环过程的数目方面可分为单过程和多过程模型;此外,根据模型模拟的元素也可分为独立N 模型和综合模型的N 子模型. 经验模型通常依据实验测定或调查的N 循环分量与气 应用生态学报 2005年11月 第16卷 第11期 CHIN ESE JO UR NAL OF A PPL IED ECOLO GY,Nov.2005,16(11)?2208~2212