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生化调控剂2,5-二氯硝基苯对土壤氮素转化及淋失的影响研究

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目录

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摘要

1 绪论

1.1 引言

1.2 氮素流失对水体生态环境的影响

1.3 氮素向水体迁移的途径及作用机制

1.3.1 土壤氮素径流损失

1.3.2 土壤氮素淋溶损失

1.4 土壤氮素流失的生化调控技术

1.4.1 氮素迁移途径的生态工程控制

1.4.2 生化调控剂的类别和作用方式

1.4.3 生化调控剂的研究概况

1.4.4 生化调控剂对环境影响的研究进展

1.4.5 生化调控剂存在的问题

1.5 生化调控剂2,5-二氯硝基苯(2,5-DCNB)研究概况

1.5.1 2,5-DCNB的理化特性

1.6 研究目的和意义

2 不同浓度2,5-DCNB对土壤氮素转化的影响

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 试验药品与仪器

2.2.2 供试材料

2.2.3 试验方法

2.3 结果与分析

2.3.1 2,5-DCNB对土壤中NH4+-N浓度的影响

2.3.2 2,5-DCNB对土壤中NO3--N浓度的影响

2.3.3 各处理对硝化抑制率的影响

2.4 本章小结

3 2,5-DCNB对不同土壤中氮素转化的影响

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 试验药品与仪器

3.2.2 供试材料

3.2.3 试验方法

3.3 结果与分析

3.3.1 2,5-DCNB对土壤中NH4+-N浓度的影响

3.3.2 2,5-DCNB对土壤中NO3ˉ-N浓度的变化

3.3.3 各处理对硝化抑制率的影响

3.4 本章小结

4 2,5-DCNB对菜地土壤氮素淋失的影响

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.2.1 试验药品与仪器

4.2.2 试验时间、地点

4.2.3 模拟渗漏桶装置

4.2.4 供试材料

4.2.5 试验方法

4.3 结果与分析

4.3.1 2,5-DCNB对土壤氮素淋失的动态影响

4.3.2 2,5-DCNB对土壤氮素淋失量的动态影响

4.3.3 2,5-DCNB对土壤淋溶液pH的影响

4.4 本章小结

结论

建议

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果

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摘要

当今水环境污染日益严重,其中农田中氮素大量浪费流失导致的水体中氮磷含量超标,已成为当前亟待解决的环境问题之一。如何减轻由农田面源污染引起的水环境问题?利用生化调控剂对土壤微生物的作用,来调控土壤氮素的迁移转化,进而降低土壤氮素流失,是一项非常有意义的探索。作为一种从固体废弃物氯化苯焦油中提取的化工副产品2,5-二氯硝基苯(2,5-DCNB),其产量已相当高,并亟待开拓新的合理利用途径。2,5-DCNB作为生化调控剂,国内已在农学领域验证其有固氮增肥效果,而在环境学领域的相关研究甚少。
  论文在总结国内外治理面源氮素水污染应用的基础上,筛选出的生化调控剂2,5-DCNB有固氮保肥的作用,能抑制土壤中硝化细菌和反硝化细菌的活动,并对脲酶有一定的抑制作用,提高氮肥的利用率。因此本研究利用生化调控剂2,5-DCNB,开展其对土壤氮素流失及水环境影响的生态学研究,为控制水环境的污染和2,5-DCNB的开发应用提供理论依据。
  试验选取我国两种物理化学性质差别较大的土壤,研究尿素在添加不同浓度2,5-DCNB条件下30天室内培养周期内土壤中氮的动态变化特征,以期确定2,5-DCNB的硝化抑制性能及最佳浓度添加量。试验结果表明在潮土和乌栅土中添加2,5-DCNB都能对NH4+-N的释放和硝化进程有显著的抑制作用。不同浓度的2,5-DCNB的处理之间差异显著,土壤不淹水条件下,各处理,在6~21天之内抑制效果最好。其中尿素量8%的2,5-DCNB的处理在21天依然有较好的抑制作用,乌栅土和封丘土壤中NO3--N浓度分别降低了20%和16%,浓度为尿素量5%的2,5-DCNB的处理效果也较好;添加不同浓度2,5-DCNB乌栅土在淹水条件下,NH4+-N高于不淹水处理,并且长时间处于高浓度;不同浓度的2,5-DCNB的处理的硝化抑制率随添加量的增大而增高,抑制效果随之增强。在考虑到性价比,实际应用中,可采用浓度为尿素量5%的2,5-DCNB为最佳用量。
  为了验证生化调控剂2,5-DCNB在不同地域不同土壤理化性质条件下是否具有高效硝化抑制性能,试验采用全国范围9种理化性质各不相同的土样在分别在好气与淹水处理条件下,研究浓度为尿素量5%的2,5-DCNB培养21天后土壤中氮的动态变化特征,试验结果表明,2,5-DCNB的硝化抑制性能对土壤类型具有选择性,由于土壤环境条件的不同,水分条件的不同,在全国不同地区的不同土壤类型下2,5-DCNB对土壤铵硝化的抑制程度也不同;培养时间为21天时,湖北蕲春的水稻土和湖南望城的红黄泥土样在2,5-DCNB作用下抑制铵硝化效果并不好;不淹水处理条件下2,5-DCNB对山东莱阳和安徽芜湖的土样中硝化抑制率最高,分别可达50.37%和43.49%,能有效的降低土壤中硝态氮的浓度,从而达到减少硝态氮经地表径流和淋洗损失而污染地表水和地下水,降低水环境污染的目的,为2,5-DCNB的在不同地区的田间试验和推广应用提供依据。
  农田中的氮和磷通过各种途径向水体的迁移,是造成地下水污染的重要因素之一,而淋失是土壤氮素损失的基本途径之一,硝态氮是进入地下水的主要形态。显而易见,控制或延缓铵态氮向硝态氮的转化,是减少土壤氮素向水体流失的重要方式。本研究以封丘潮土与常熟水稻土为材料种植小白菜,进行土壤中施入尿素和2,5-DCNB进行土壤氮淋失的试验,观察氮淋失的动态变化,结果表明,在40天内4次人工模拟降水淋溶下,与只施尿素处理相比,使用2,5-DCNB后,有效的降低了土壤氮素的淋失损失,地下水硝态氮的含量相似于不施肥处理;因为土壤对铵态氮有较强的吸附特性,虽然土壤中铵态氮的淋失在前期比较多,但迁移总量相当低,无法有效的造成对地下水污染;最高可减少60%左右的无机氮进入地下水体,同时显著减缓土壤酸化速率,有效减少蔬菜地氮素淋失和减轻水环境污染。

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