珠江三角洲典型流域颗粒态氮磷负荷估算研究

珠江三角洲地区菜果花农业发达,农业化学物质投入量大,区域N、P等养分流失迅速,水环境问题尤为突出.选取广州流溪河为研究对象,应用GIS和USLE模型结合土壤污染实测数据,采用源类型法估算流溪河流域的颗粒态N、P污染负荷.结果表明:(1)流溪河流域的颗粒态N、P总流失量分别为582.49 t·a-1和424.74t·a-1,其中N流失量中水田贡献最大占40.02%,其次为林地占26.31%;P流失量中旱地贡献最大占28.75%,其次为水田占26.94%.(2)流域不同源类型单位面积颗粒态N、P流火量差异显著,旱地的N、P单位面积流失量均为最高,分别是7.72 kg·hm-2和9.50 kg·hm-2;其次为果园,N、P分别是7.20 kg·hm-2和6.56 kg·hm-2.(3)流域颗粒态N、P流失总量及其单位负荷受农业施肥影响,农业生产过程产生的过量N、P物质是流溪河流域重要的N、P负荷污染来源.     

桐乡市畜禽养殖粪便产生量估算及农田承载力分析

在确定畜禽粪便年排放量的估算方法和畜禽粪便排泄系数的基础上,根据2015—2016年桐乡市畜禽养殖数据,估算桐乡市畜禽粪便年产生量及其氮、磷养分含量,并对畜禽粪便农田负荷进行评估。结果显示,2016年桐乡市各类畜禽产生粪便总量36.86万t,总氮3 035.1 t,总磷761.5 t;因畜禽粪便中氮、磷在转移、运输过程中的损失,实际进入农田的氮、磷总量分别为1 172.6和646 t;畜禽粪便及其氮、磷养分农田承载力分别为9.48、30.19和16.64 kg·hm~(-2),均未超过相关标准。     

氮掺杂碳纳米子施用对稻田氮素径流和渗漏损失的影响

为明确氮掺杂碳纳米粒子(N-CNPs)在田间条件下对单季稻田氮素径流和渗漏损失的影响,采用田间小区实验,对不同用量N-CNPs和双氰胺(DCD)配施尿素时稻田径流液和渗漏液中总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO-3-N)的动态和损失总量进行研究。结果表明:与单独施用尿素(Urea)处理相比,N-CNPs配施尿素能降低稻田径流NH_4~+-N浓度和渗漏液中NO-3-N浓度;基肥后第1次自然降雨产流时,15‰N-CNPs处理径流液中NH_4~+-N浓度较Urea处理降低30.33%,基肥后第7 d渗漏液中NO-3-N浓度较Urea处理降低了27.22%。在水稻全生育期内,15‰N-CNPs处理径流总氮损失量为8.15 kg·hm~(-2),占该处理总施氮量的4.08%,较Urea处理减少2.04 kg·hm~(-2),降幅达到20.02%;TN渗漏总量为16.59 kg·hm~(-2),占施氮总量的8.30%,较Urea处理减少8.83 kg·hm~(-2),降幅达到34.73%,其径流和渗漏TN损失量较5%DCD处理分别降低5.67%和15.70%。研究表明,尿素配施N-CNPs能显著减少稻田氮素径流和渗漏损失,达到提高氮肥利用效率、控制农田非点源污染范围和强度的目的。     

亚热带低丘区氮磷流失浓度和化学形态的季节性变化特点

为了解不同利用方式土地氮磷流失的规律,对位于亚热带低丘区的3种不同土地利用方式小沟谷中不同季节的溪流水样进行了动态分析。结果表明,地表径流中氮磷的化学形态和浓度因流域土地利用方式、地表径流强度和季节的不同有较大的变化。总磷(TP)浓度一般是旱地>水田>林地,非雨期地表径流磷主要以溶解态排出,雨期磷主要以颗粒态(PP)排出;地表径流中TP浓度雨期>非雨期,夏季>秋季>春季>冬季,TP的流失具冲刷型特征;可溶性总磷(DTP)水田>旱地>林地,雨期略高于非雨期,夏、秋季>春季>冬季;PP/TP雨期>非雨期。可溶性全氮(DTN)浓度水田>旱地>林地,夏、秋季>春季>冬季,非雨期>雨期;有机氮(OM-N)浓度水田>林地>旱地;NH_4-N占DTN的比例水田>旱地>林地;NO_3-N占DTN的比例旱地>林地>水田。     

不同配比的蔬菜与玉米间套作削减农田径流污染的研究

2011年7月到9月采用田间试验,在自然降雨条件下,对滇池流域不同比例蔬菜与玉米间套作蔬菜种植模式下农田地表径流产生量与地表径流、TN、TP、COD、SS的流失量进行分析,寻求控制农田径流污染的蔬菜与玉米适宜比例种植模式.结果表明:蔬菜单作地表径流流失量为73.78 m3·hm-2,TN、TP、COD和SS流失量分别为0.79、0.195、2.86、44.46 kg·hm-2.1∶2玉米//青花-西葫芦间套作地表径流流失量为41.06 m3·hm-2,TN、Tp、COD和SS流失量分别为0.41、0.112、1.08、13.06 kg·hm-2.1∶3和1∶4玉米//青花-西葫芦间套作地表径流和TN、TP、COD、SS流失量均高于1:2模式.与蔬菜单作相比,1:2玉米∥青花-西葫芦间套作能削减44.35％的地表径流量、48.46％的TN、42.38％的TP、62.13％的COD、72.92％的SS.因此,1∶2玉米//青花-西葫芦间套作种植模式削减农田地表径流和径流污染的效果最好.     

模拟降雨条件下黄棕壤坡耕地磷素流失规律研究

为揭示暴雨条件下磷素的流失规律,在湖北省香溪河流域选择具有代表性的黄棕壤坡耕地进行原位人工模拟降雨试验,研究磷素随地表径流和壤中流的流失特征.结果显示:次暴雨过程中产生两种径流形式(地表径流和壤中流),地表径流约占总径流的68.4％,壤中流约占31.6％;地表径流和壤中流磷素输出过程差异明显,地表径流中总磷(rP)和颗粒态磷(PP)变化过程较为一致,呈波浪式起伏无明显降低趋势,溶解态总磷(DP)和溶解态无机磷(DIP)在降雨初期浓度较高,之后随降雨持续迅速减小并逐步趋于稳定.壤中流中TP和PP在初期出现浓度峰值(6.44 mg·L-1 、5.87 mg·L-1),之后迅速减小并趋于稳定,DP和DIP则在降雨过程中均无明显变化,各形态磷素的平均浓度均超出水体富营养化的阈值;TP随径流的流失量为0.262 kg· hm-2,不同形态的磷素流失均以地表径流为主,贡献率均达72.7％以上,可见土壤对磷素具有较强的滤减作用.地表径流TP流失形态以PP为主,占总量的92.8％,壤中流中PP和DP所占的比例相当,无论在地表径流还是壤中流中,DIP的输出负荷均占DP的78.3％以上.降雨后总磷和速效磷沿剖面的养分含量均明显低于降雨前,表层养分含量的损失量最大,速效磷养分的损失比例比全量损失比例大.     

河北省不同养殖模式的畜禽粪尿资源及污染风险分析

利用统计数据和实地调研数据,借鉴国内外研究方法,系统地估算了河北省各地区规模化养殖和农户散养模式下的畜禽粪尿资源数量与粪尿农田负荷量.研究结果表明,2004年,河北省的畜禽规模养殖粪尿量比例达到49.6%,基本接近农户散养比例.廊坊和石家庄的规模养殖产生的粪尿比例在河北省位于前列,分别为72%和59%;河北省畜禽养殖对于农田的污染风险主要以规模养殖为主,规模养殖下农田负荷量为114.1 t·hm-2,该模式下单位面积农田氮负荷量为0.56 t·hm-2,磷为0.17 t·hm-2,高于全国平均水平.     

长湖流域农田地表径流氮磷流失特征分析——以荆州市沙市区为例

为明确长湖流域农田地表径流氮磷流失特征,了解高风险种植模式,以荆州市沙市区为例,采用流失系数法和遥感数据分析相结合进行了研究。结果表明,研究区7个乡镇农场农田地表径流氮、磷总流失量分别为539 023、19 850 kg,其中岑河镇最高,分别占沙市区氮、磷流失总量的45%、43%;沙市农场氮流失强度最高,立新乡磷流失强度最高。全区当季施肥造成的氮、磷流失分别占农田流失总量的28%、23%。15种种植模式中,氮、磷流失最大的模式分别为平地-旱地-大田、平地-水田,分别占农田流失总量的44%、46%。3种坡度中,平地的农田地表径流氮、磷流失量最大,分别占农田流失总量的91%、89%,陡坡地最小。4种土地利用类型中,旱地的农田地表径流氮、磷流失量分别占农田流失总量的49%、36%,水田分别占农田氮、磷流失总量的44%、53%。沙市农场和立新乡分别是氮、磷流失高风险区,平地-旱地-大田、平地-水田分别是氮、磷流失高风险种植模式。     

香溪河流域土地利用变化过程对非点源氮磷输出的影响

选取三峡库区香溪河流域(3150 km~2),根据1990、2000、2010年Landsat TM/ETM遥感影像,在Arc GIS支持下,应用景观特征分析和氮磷输出系数模型方法,在分析流域景观格局转变过程的基础上,研究了土地利用变化对非点源氮磷输出的影响。结果表明:1990—2000年土地利用变化较为缓和,2000—2010年土地利用转变较为剧烈,变化面积占到总面积的4.3%,为前10年变化量占比的3倍之多。1990—2000年和2000—2010年,土地利用转变量最为明显的均为林地转旱地和旱地转林地;从单位时间土地利用变化率来看,1990—2000年旱地变化最为剧烈,2000—2010年居民地变化最为剧烈;从土地利用相对动态度来看,1990—2000年和2000—2010年旱地均最高。1990—2000年土地利用的变化对非点源总氮(TN)和总磷(TP)输出影响较小,TN增加1.57 t·a~(-1),TP减少0.073 t·a~(-1);2000—2010年土地利用的变化显著降低了TN、TP的输出量,净值分别为78.5、6.1 t·a~(-1)。土地利用转变方式对TN、TP的负荷影响不同,旱地转变为林地时TN负荷表现为消减,林地转变为旱地时TN负荷增加;水田转变为林地时TP负荷减少,旱地转变为水田时TP负荷增加。在输出系数与各土地利用类型面积关系的建立中,使用土地利用状态量变化面积不能真实计算出其对非点源氮磷负荷输出量的影响,通过土地利用过程量面积的变增才能真实反映土地利用变化导致的非点源氮磷负荷输出量。     

基于清单分析的江苏省农业面源污染时空特征及源解析

通过清单分析方法,估算了江苏省总体的及其13个城市的农田化肥、畜禽养殖、水产养殖、农田固体废弃物以及农村生活等5类主要农业面源污染来源化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)的排放总量、排放浓度及其贡献率,从时间和空间的角度分析了江苏省在1990 ～2009年间农业面源污染变化程度及各市分布差异.结果表明,江苏省农业面源污染COD、TN和TP的排放总量从1990年的6420、54.29和4.78万t增加到2009年的96.88、72.87和8.33万t,排放浓度从1990年的20.978、17.740和1.560 mg·L-1增加到31.654、23.810和2.721mg·L-1.2009年江苏省13个城市的农业面源污染差异较大,COD、TN、TP的排放总量分别在2.459 ～ 17.263、1.619～14.403、0.177～ 1.757万t,排放浓度分别在11.261 ～ 105.597、6.135 ～ 90.005、0.813 ～ 9.239 mg·L-1.农业面源污染COD和TP的主要来源是畜禽养殖,而TN的主要来源是农田化肥.     

广东稻田氮素径流流失特征

2008—2012年间,对分布于粤中、粤北和粤西的增城、清远和高州三个稻田试验点进行了连续5年的径流养分定点监测试验,研究当地农户常规施肥模式下稻田氮素养分的径流流失特征及其潜在环境风险。径流监测结果表明,三个试验点的稻田径流事件主要发生在早稻季节。增城、清远和高州试验点施肥处理铵态氮浓度分别为0.05~25.05、0.02~19.83 mg·L-1和0.02~55.4 mg·L-1,总氮浓度分别为0.33~36.51、0.46~21.01 mg·L-1和0.49~61.96 mg·L-1。结果显示,施肥明显增加径流水铵态氮和总氮含量,施氮后10 d内径流水铵态氮和总氮浓度均高于地表水Ⅴ类水标准(2.0 mg·L-1),具有一定的环境污染风险;施氮对径流水硝态氮浓度具有一定影响,三个试验点径流水硝态氮浓度均在10 mg·L-1的地表水标准限值内;稻田氮年流失负荷表现出时空差异性大的特点,增城、清远和高州试验点施肥处理总氮年流失负荷分别为24.31~53.68 kg·hm-2、8.71~23.76 kg·hm-2和13.32~88.16 kg·hm-2,相应氮流失系数为1.4%~3.9%、0.1%~5.5%和0.9%~21.6%。不同稻季总氮流失分析显示,53%~86%的总氮流失负荷发生在早稻季,与本地区降雨时间分布有直接关系。     

内蒙古河套灌区主要作物农田氮素平衡及潜在污染状况分析

为从氮素平衡的角度研究河套灌区氮素潜在污染风险,本文以河套灌区主要种植作物玉米和向日葵为研究对象,分析了传统种植模式下玉米和向日葵收获期农田土壤无机氮残留现状,并从氮素平衡角度利用氮素盈余、氮素潜在损失对玉米和向日葵种植的环境污染风险进行了分析。结果表明：河套灌区农田土壤残留无机氮随着施氮量的增加而增加,玉米田和向日葵田0~90 cm土壤无机氮（以N计）平均残留量分别为66.11 kg·hm^-2和45.53 kg·hm^-2。灌区中部的五原县玉米田土壤无机氮残留量最高,可达336.93 kg·hm^-2,向日葵田以东部乌拉特前旗最高,残留量达273.66 kg·hm^-2。玉米田和向日葵田平均氮素年输入总量分别为514.81 kg·hm^-2和314.73 kg·hm^-2,以化肥氮为主,占总氮素输入的85%以上。氮素输出主要是作物吸收带走,玉米和向日葵平均氮素年输出总量为362.10 kg·hm^-2和209.65 kg·hm^-2。过高的氮素输入导致玉米和向日葵年平均氮素盈余分别高达235.71 kg·hm^-2和168.08 kg·hm^-2,并伴随着每年169.60 kg·hm^-2和122.55 kg·hm^-2潜在损失的氮素。通过氮素平衡的综合分析得出,内蒙古河套灌区保持现有产量水平的玉米氮肥推荐用量约为280 kg·hm^-2,向日葵为150 kg·hm^-2,与目前河套灌区玉米和向日葵氮肥投入相比,分别节约198 kg·hm^-2和128 kg·hm^-2,同时该施用量也可以显著降低潜在损失的氮,降低环境压力。     

化肥配施生物炭对稻田田面水氮磷流失风险影响

在控制外源氮输入相同的前提下,通过大田试验研究生物炭部分替代化肥作为底肥,不同生物炭施用量(5、10、20 t·hm~(-2))对水稻生长期内稻田田面水氮磷迁移转化特征的影响。研究结果表明:各处理的田面水总氮、硝氮、铵氮浓度在施肥后第3 d达到最高,然后迅速下降,并逐渐稳定;田面水总磷浓度在施肥后2~4 d内增幅较小,而后迅速下降至稳定,施加生物炭对田面水总磷的影响不大;可溶性磷浓度在施肥后2~4 d内处于平稳下降的状态,之后迅速下降至稳定。稻田施肥后10 d内是控制氮磷流失的最佳时段。采用生物炭代替部分化肥的施肥方式,在一定范围内能降低稻田田面水的氮磷浓度,稻田退水氮、磷的输出负荷分别减少了39%~50%和38%~50%,显著提高了水稻生态效益。通过综合效益评估可知,施加5 t生物炭代替化肥是综合效益最高的施肥方法,该施肥方式下氮、磷的年输出负荷分别为16.83、1.89 kg·hm~(-2)。     

麦季农田流失养分植物拦截技术体系研究

本研究在农田排水沟渠末端增设农田生态塘,对麦季农田流失水体进行贮留,并通过在生态塘配置养分拦截植物进行养分富集研究,旨在为减轻我国农业面源污染提供技术支撑。小麦季农田设置农民习惯施肥（NN）和优化施肥（EN） 2个施肥水平;生态塘种植水芹菜和黑麦草2种拦截植物。结果表明：试验年度麦季农田共发生8次地表径流,麦季农田总地表径流水量为1 119.0 m³·hm^-2。NN处理农田地表径流水体总N、总P、总K流失量分别为4.5、0.5、4.0 kg·hm^-2,采用优化施肥能够减少农田地表径流养分流失量,EN处理总N、总P、总K流失量分别为3.9、0.4、3.8 kg·hm^-2。本研究灌排单元农田面积为5.2 hm²,小麦季其农田地表径流水体总N、总P、总K流失量分别为23.3、2.4、20.8 kg,生态塘中水芹菜和黑麦草拦截农田N、P、K流失量分别为18.0、1.9、22.0 kg,植物养分拦截量占本灌排单元农田地表径流水体养分流失的77.3%、79.2%、105.8%。经折算,生态塘与农田的面积比例以1∶43~50为宜。研究表明,在太湖地区小麦田排水沟渠末端设置生态塘,并配置水芹菜和黑麦草2种养分富集植物,可拦截麦田地表径流氮磷养分超75%,有效减轻农业面源污染。     

太湖地区稻麦轮作农田有机和常规种植模式下氮磷径流流失特征研究

为探究不同种植模式对氮磷流失的影响,采用田间径流池法,在太湖地区稻麦轮作系统中,通过连续两年田间试验,研究比较了等氮投入条件下常规种植和有机种植模式农田径流水中氮、磷浓度特征,以及径流氮、磷流失量、流失系数。结果表明,稻季和麦季农田径流中总氮、可溶性氮、铵态氮和硝态氮平均浓度和总氮流失量均表现为:常规种植有机种植对照。与常规种植相比,有机种植模式能够有效减少稻麦轮作农田中氮的径流流失,且对麦季氮素径流流失的减少效果优于稻季;尽管有机种植模式下磷流失系数低于常规种植,但有机肥投入携带的高磷量会增加农田磷素径流流失量。     

太湖流域直播水稻田水量平衡分析与径流污染负荷研究

为准确、方便地分析水稻田水量平衡关系及研究水稻田非点源污染负荷,本文采用基于降雨-水位原位观测方法(方法一)和基于降雨-水位的灌溉、产流识别方法(方法二)对太湖流域直播试验水稻田进行水量平衡分析和径流污染负荷计算。通过水稻田水位变化数据计算得到水稻田生长季总蒸散发和渗漏损失为1 087.2 mm。根据水量平衡原理,方法一、方法二计算的水量亏损值分别为18.1、81.8 mm,分别占入流总量的1.4%和6.0%,方法一在试验点水稻田水量平衡分析中更准确。应用方法一计算得到水稻田灌溉水量为866.9 mm,入流总量为1 330.6 mm,径流总量为303.2 mm。两种方法计算的灌溉水量相近,方法二可用于灌溉水量的对比分析。水稻田径流污染负荷计算中,应用方法一计算得到TN、TP输出系数为9.18、0.45 kg·hm~(-2),在合理的范围内。应用方法一进行水稻田水量平衡分析和非点源污染负荷核算具有较好的准确性和适应性。     

不同土壤管理对茶园氮磷径流损失的影响

为掌握不同土壤管理对茶园氮磷径流损失的影响，为茶园管理提供基础，在千岛湖地区的茶园中分别设置了常规施肥（CF）、50%有机肥替代化肥（COF）、在CF基础上施用调理剂（CFC）、在CF基础上覆盖稻草（CFM）等 4个处理3次重复的试验，在自然降雨条件下动态监测了不同处理的径流量、径流水中氮、磷浓度并计算氮、磷流失量。结果表明，茶园地表径流量介于1 049.3～1 417.3 m³·hm^-2，稻草覆盖显著降低了茶园地表径流量的25.4%～26.0%（P < 0.05）；茶园地表氮、磷径流损失量介于1.48～2.23 kg·hm^-2，0.39～0.54 kg·hm^-2，与CF相比，COF、CFC和CFM处理的氮流失量分别减少了24.8%、11.1%和33.9%，磷流失量分别降低了26.5%、24.8%和29.8%；径流水中不同形态氮、磷浓度与地表径流量呈现极显著负相关（P < 0.01），相关系数介于﹣0.55～﹣0.75。为降低茶园氮磷面源污染流失风险，今后在茶园土壤管理中可优先推广稻草覆盖措施。     

控释氮肥对洋葱-棉花套作体系产量及土壤氮含量的影响

2012—2013年在济宁市鱼台县,通过大田试验研究了速效氮肥和控释氮肥在0、100、200、300 kg·hm-2 4个氮素水平下对洋葱-棉花套作体系产量及土壤氮素含量变化的影响。结果表明:氮素用量200、300 kg·hm-2时,速效氮肥和控释氮肥处理棉花产量显著高于氮素用量100 kg·hm-2处理;氮素用量100、200 kg·hm-2时,控释氮肥棉花产量较速效氮肥处理分别显著增加17.3%和7.7%;施氮200 kg·hm-2的控释氮肥处理较氮素用量100 kg·hm-2的控释氮肥处理的籽棉显著增产14.5%,但与施氮300 kg·hm-2的控释氮肥处理相比差异不显著。控释氮肥较速效氮肥更能提高0~20 cm土层NO-3-N的含量,但对土壤中NH+4-N含量无显著影响。施用控释氮肥能够提高洋葱和棉花产量,施氮量为200 kg·hm-2的控释氮肥处理为本试验条件下的最优施肥处理。     

亚热带低丘区氮磷流失浓度和形态的季节性变化特点*

为了解不同利用方式土地氮磷流失的规律,对位于亚热带低丘区的3种不同土地利用方式小沟谷中不同季节的溪流水样进行了动态分析。结果表明,地表径流中氮磷的化学形态和浓度因流域土地利用方式、地表径流强度和季节的不同有较大的变化。总磷(TP)浓度一般是旱地>水田>林地,非雨期(地表径流强度较低)地表径流磷主要以溶解态排出,雨期(地表径流强度较高)磷主要以颗粒态(PP)排出；地表径流中TP浓度：雨期>>非雨期,夏季>秋季>春季>冬季,TP的流失具冲刷型特征；可溶性总磷(DTP)：水田>旱地>林地,雨期略高于非雨期,夏、秋季>春季>冬季；PP／TP：雨期>非雨期。可溶性全氮(DTN)浓度：水田>旱地>林地,夏、秋季>春季>冬季,非雨期>雨期；有机氮(OM－N)浓度：水田>林地>旱地；NH₄－N占DTN的比例：水田>旱地>林地；NO₃－N占DTN的比例：旱地>林地>水田。     

不同施肥方式下稻田氮磷流失特征

采用大田小区试验,研究3种不同施肥方式下稻田系统氮(N)、磷(P)流失特征。实验结果表明,施用尿素和缓释肥的混施处理(MT)田面水中总氮(TN)和总磷(TP)平均浓度均为最高,分别为24.01和3.78mg/L,降雨产生径流时的N、P流失风险最大。整个水稻季,MT处理的N、P径流流失负荷分别为23.91和2.67kg/hm2,均为3种施肥处理中最高;MT处理的N、P渗漏流失负荷也为最高,分别为9.19和1.79kg/hm2。相对于MT处理,施用尿素和BB肥的无机处理(CT)及施用有机肥的有机处理(OT)能分别减少14.69%和29.18%的N总流失负荷及61.85%和68.97%的P总流失负荷。N、P的径流流失是稻田N、P流失的主要途径。