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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

作　者: 司春朝
导　师: 王萍
学　校: 兰州交通大学
专　业: 环境工程
关键词: 2,5-DCNB 氮素转化氮素淋溶水污染控制
分类号: X53
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-10
1 绪论  10-23
  1.1 引言  10
  1.2 氮素流失对水体生态环境的影响  10-11
  1.3 氮素向水体迁移的途径及作用机制  11-12
    1.3.1 土壤氮素径流损失  11-12
    1.3.2 土壤氮素淋溶损失  12
  1.4 土壤氮素流失的生化调控技术  12-20
    1.4.1 氮素迁移途径的生态工程控制  13
    1.4.2 生化调控剂的类别和作用方式  13-17
    1.4.3 生化调控剂的研究概况  17-19
    1.4.4 生化调控剂对环境影响的研究进展  19-20
    1.4.5 生化调控剂存在的问题  20
  1.5 生化调控剂 2，5-二氯硝基苯（2,5-DCNB）研究概况  20-21
    1.5.1 2,5-DCNB 的理化特性  20-21
  1.6 研究目的和意义  21-23
2 不同浓度 2,5-DCNB 对土壤氮素转化的影响  23-33
  2.1 引言  23
  2.2 材料与方法  23-27
    2.2.1 试验药品与仪器  23-24
    2.2.2 供试材料  24
    2.2.3 试验方法  24-27
  2.3 结果与分析  27-32
    2.3.1 2,5-DCNB 对土壤中 NH_4~+-N 浓度的影响  27-29
    2.3.2 2,5-DCNB 对土壤中 NO3--N 浓度的影响  29-31
    2.3.3 各处理对硝化抑制率的影响  31-32
  2.4 本章小结  32-33
3 2,5-DCNB 对不同土壤中氮素转化的影响  33-41
  3.1 引言  33
  3.2 材料与方法  33-34
    3.2.1 试验药品与仪器  33
    3.2.2 供试材料  33-34
    3.2.3 试验方法  34
  3.3 结果与分析  34-39
    3.3.1 2,5-DCNB 对土壤中 NH_4~+-N 浓度的影响  35-37
    3.3.2 2,5-DCNB 对土壤中 NO3--N 浓度的变化  37-39
    3.3.3 各处理对硝化抑制率的影响  39
  3.4 本章小结  39-41
4 2,5-DCNB 对菜地土壤氮素淋失的影响  41-51
  4.1 引言  41
  4.2 材料与方法  41-43
    4.2.1 试验药品与仪器  41
    4.2.2 试验时间、地点  41
    4.2.3 模拟渗漏桶装置  41
    4.2.4 供试材料  41-42
    4.2.5 试验方法  42-43
  4.3 结果与分析  43-50
    4.3.1 2,5-DCNB 对土壤氮素淋失的动态影响  43-46
    4.3.2 2,5-DCNB 对土壤氮素淋失量的动态影响  46-49
    4.3.3 2,5-DCNB 对土壤淋溶液 pH 的影响  49-50
  4.4 本章小结  50-51
结论  51-53
建议  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-61
攻读学位期间的研究成果  61

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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