Migration and Transformation Pathways of Nitrogen in Simulated Paddy Field System with Deep Application of Urea

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-1017

Abstract

Abstract:

To explore the migration and transformation pathways of nitrogen in soil and water system after urea was deeply applied to soil, the self-made device was used to simulate paddy field, and the subsequent experiments were carried out by measuring the changes of nitrogen concentration and related indicators in soil and surface water. The results showed that ammonia volatilization and nitrification were the main reactions in surface water, while denitrification was the main reaction in soil. After urea was deeply applied to soil for 15 days, the proportion of nitrogen loss in the system reached 14.86% of the total fertilization, and the loss came from ammonia volatilization and biological denitrification, which accounted for 68.95% and 31.05% of the total loss, respectively. The migration and transformation pathways of nitrogen in urea-treated paddy field are complicated, and the study could offer technical reference for rational fertilization and coping with farmland non-point source pollution by analyzing the reactions and migration pathways of nitrogen in soil and water system.

Key words: soil and water system, urea deep application, biochemical reaction, migration and transformation, nitrogen loss

CLC Number:

ZHU Jingping, DENG Qiuhong. Migration and Transformation Pathways of Nitrogen in Simulated Paddy Field System with Deep Application of Urea[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(27): 66-73.

Figures/Tables 8

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土壤类型	土层深度/ cm	全氮/ (g/kg)	全磷/ (g/kg)	铵态氮/ (mg/kg)	硝态氮/ (mg/kg)	亚硝态氮/ (mg/kg)	有机质/ (g/kg)	容重/ (g/cm³)	pH
紫色土	0~20	1.04	0.69	18.23	13.18	1.37	24.50	1.31	5.86
紫色土	20~40	0.84	0.54	15.25	20.62	1.42	15.39	1.35	6.13

土壤类型	土层深度/ cm	全氮/ (g/kg)	全磷/ (g/kg)	铵态氮/ (mg/kg)	硝态氮/ (mg/kg)	亚硝态氮/ (mg/kg)	有机质/ (g/kg)	容重/ (g/cm³)	pH
紫色土	0~20	1.04	0.69	18.23	13.18	1.37	24.50	1.31	5.86
紫色土	20~40	0.84	0.54	15.25	20.62	1.42	15.39	1.35	6.13

施肥后天数/d	土层深度/cm	pH	填土质量/kg	全氮/(g/kg)	铵态氮/(mg/kg)	硝态氮/(mg/kg)	亚硝态氮/(mg/kg)
0	0~20	5.86	39	1.04	18.23	13.18	1.37
0	20~40	6.13	42	0.84	15.25	18.62	1.42
15	0~20	8.47	39	1.09	37.93	13.92	0.83
15	20~40	8.22	42	0.85	35.07	19.41	0.65

施肥后天数/d	土层深度/cm	pH	填土质量/kg	全氮/(g/kg)	铵态氮/(mg/kg)	硝态氮/(mg/kg)	亚硝态氮/(mg/kg)
0	0~20	5.86	39	1.04	18.23	13.18	1.37
0	20~40	6.13	42	0.84	15.25	18.62	1.42
15	0~20	8.47	39	1.09	37.93	13.92	0.83
15	20~40	8.22	42	0.85	35.07	19.41	0.65

系统	氮素形态	变化量/mg	变化量中含N元素含量/mg
表层水	NH₄⁺-N	184.08	143.17
	NO₃^--N	28.22	6.37
	NO₂^--N	0	0
	有机氮（尿素分子）	18.56	8.67
土壤	NH₄⁺-N	1600.74	1245.02
	NO₃^--N	62.04	14.01
	NO₂^--N	-53.40	-16.24
	有机氮（尿素分子）	760.62	354.90
合计	—	—	1755.90