碳含量对再生水灌溉土壤氮素迁移转化规律的影响.pdf

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1、第28卷2012生第14期7月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofA鲥culturalEngineering、，01．28NO．14Jul．201285碳含量对再生水灌溉土壤氮素迁移转化规律的影响程先军1，一，许迪1，2(1．中国水利水电科学研究院水利研究所，北京100048；2．国家节水灌溉工程技术(北京)研究中心，北京100048)摘要：为深入了解碳含量对再生水灌溉系统中氮索迁移转化的影响，该研究进行了碳含量影响下的再生水灌溉系统氮素迁移转化规律试验。利用不同碳含量的再生水灌溉种植在土柱中的黑麦草，测定各试验周期内

2、灌溉水、土壤溶液和排水中不同形态氮的含量，分析4i问生育期作物干物质产量和氮含鼍。结果表明，随灌溉水进入系统的氮素约有34％町被作物吸收利用，620叮通过反硝化作用去除或调节土壤氮库中的氮最，随水分下渗到根系层以下并随排水排出系统的氮量仅占灌溉水中氮量的3％～4％。从作物长势、干物质量和氮的利用量看。高碳处理优于低碳处理。试验条件下，再生水中碳含昔较高时有利于氮索的转化、作物吸收利用以及氮的反硝化作用。研究结果对于以灌溉利用为目的的污水处理，具有一定的指导意义。关键词：灌溉，氮，碳，再生水，黑麦草，碳舍量，氮素迁移，氮素转化doi：10．3969／j．issn

3、．1002—6819．2012．14．014中图分类号：$275．9；s3文献标志码：A文章编号：1002-6819(2012卜14—0085-06程先军，许迪．碳含量对再生水灌溉土壤氮素迁移转化规律的影响[J】．农业工程学报．2012，28(14)：85—90．ChengⅪa面巩XuDLEffedsofcm七oncontentoN的mpoahad乜翟魑白嗍的ndis部tineof面ID咿insoilw甜l狮或ew砷胃商g商mm．Tramp．softheaI．峭eSocietyofAgma】lnltalEngineering(TrmsactionsoftheC

4、SAE)，20I2，28(14)：85—90．(inChinesewithDl—isIIabmad)0引言在以农业灌溉为目标的冉生水灌溉系统中，氮在土壤中的迁移转化及作物利用率是评价该系统的主要指标，很多研究都有所涉及。研究重点有的在于再生水灌溉对作物产量的影响¨翻、有的在于再生水灌溉对土壤质地的影响删以及再生水灌溉可能对土壤和地下水造成的污染胪叫等方面。关于一般情况下农业土壤中的氮循环，已有大量研究成果【‘”。针对再牛水灌溉条件F系统中氮素的迁移，Cheng等t”、杨金忠等19]进行了田间试验研究，陆垂裕等【1o】对其进行了数值模拟研究。Huang等I“J以

5、及黄冠华等Il2J则对再生水灌溉条件下农作物的氮索利用效率进行了试验研究。但是，再生水灌溉系统中，作为影响土壤氮素迁移转化的主要冈素，氮和碳的供应显著有别于一般的农业灌溉系统，而现有研究未能考虑这一主要影响凶素。在以污染物去除为目标的各种污水处理系统中，碳含量对氮的转化和去除效率的影响问题，已有大量研究成果。一是污水生化处理领域，相关研究已很深入，生物反硝化过程需有足够数量的有机物(有机碳源)参与才能顺利完成113-141。在土壤一植物系统中，硝化和反硝化作用仍是氮索去除的霞要机制。高碳氮比(C／N)的土壤有利于提高总氮(TN)去除率【15】，反硝化潜力随可溶

6、性有机碳的增加而增加，并且可矿化碳或水溶性碳含量收稿日期：2011．08．25修订日期：2012-06—28基金项目：自然科学基金项目(50679089)；国家科技支撑计划项目(201IBAD25801)。作者简介：程先军，(1964-)，男，山东莒南人。教攫，主要研究方向为农业灌溉与农村供水水质问题。北京中国水利水电科学研究院水利研究所：国家节水灌溉工程技术<北京)研究中心．100048。Emaihcheng，司@iwhr．com可作为土壤反硝化能力的适宜指标D6]。地下渗滤系统中，保证反硝化菌有充足碳源及合适COD(化学需氧量)／TN是高效脱氮的关键所在【

7、17】。在人工湿地厌氧环境中，若反硝化所需的碳源得到及时补充，可以使反硝化反应更为彻底【l引。本研究通过利用不同碳含量的再生水灌溉．对有作物生长的再生水灌溉系统中碳含量对氮素迁移转化规律的影响进行了试验。研究结果对以灌溉利用为目的的污水处理，具有一定的指导意义。1材料与方法1．1试验装置试验红装有扰动十壤的6个有机玻璃土柱(高120cm、直径30cm)中进行。用阿间地表F30～60cm土层的士壤按田间土壤体积质量装填土柱，并在其中种植黑麦草。土柱放置在顶棚町移动的塑料大棚内。降雨时用龌料大棚遮挡雨水，气温较低时用以保温，其他时间将顶棚移去。1．2试验设计土柱试

8、验共布置2个处理，每个处理3个重复。2