降雨条件下农田氮素地表径流流失特征研究

为探究沟施氮肥后,氮素随地表径流的流失规律,在野外降雨模拟试验条件下,研究了农田裸地氮素随地表径流流失规律。结果表明,在一定雨强范围内,土壤前期含水率对产流特征影响显著;在该裸地试验场地条件下,硝态氮质量浓度输出变化过程和总氮表现出良好的相关性,是氮素输出的主要形态;且硝态氮质量浓度随时间的变化曲线下降部分的下降速率具有一定规律性,用幂函数曲线拟合的结果最好,R2均在0.90以上;3次事件的地表径流累积量与累积氮素流失量成良好的正相关关系,可对观测值用幂函数和线性函数进行分段拟合。合理施肥,并尽量避免在强降雨来临前施肥,可以减缓施肥不当所造成的农业面源污染。     

不同毛沟布置方式下农田次降雨氮素流失特性分析

为了研究田间工程对农田氮素随径流流失的影响,该文通过设置不同排水毛沟布置方式下农田对比试验,观测研究了农田出口的降雨径流特征以及氮素流失特征,结果表明：与毛沟布置多的处理相比,毛沟布置少的处理径流对雨强变化敏感度相对较小,其径流峰值滞后,且高峰径流量持续时间长,但总氮输出负荷减少7.44%;2个处理之间铵态氮和硝态氮的流失量均差异显著;在径流初始及峰值阶段铵态氮占总氮的比例显著高于径流消减阶段,硝态氮的比例全过程变化不大;硝态氮、铵态氮、总氮的输出负荷与径流量呈线性正相关。研究表明：汇水面积小,毛沟布置多的处理减少农田涝渍效果明显,而汇水面积大,毛沟布置少的处理能有效降低总氮的输出负荷。     

稻田地表径流氮素流失量数值模拟及淋失规律

【目的】研究稻田氮素径流流失和淋失规律。【方法】在连续淹水条件下开展稻田野外试验,对氮素径流流失过程进行了数值模拟,同时分析了施肥前后土壤剖面氮素质量浓度分布。【结果】施肥当天径流试验中总氮、氨态氮和硝态氮以及施肥后第18天硝态氮的径流流失质量浓度随时间的下降过程可以用幂函数拟合,而施肥后第18天总氮和氨态氮用指数函数拟合。氮素径流流失过程前期,累积流失量与累积径流量的关系曲线可用抛物线函数拟合,径流后期用抛物线函数拟合效果略好于对数函数。在连续淹水下稻田中硝态氮量很低,主要以氨态氮形式流失。上层土壤(0~30 cm)氮素量大于下层,且上层的氮素量随时间的变化幅度高于下层。【结论】稻田氮素径流流失过程可通过初等函数拟合进行定量描述,提高根系对上层土壤氮素利用率有利于减小氮素淋失,且氮素量呈现高离散程度的上层土壤区是淋失过程定量描述的重点和难点。     

基于人工降雨的土壤水分入渗研究

以半干旱区农田水循环为出发点,以西辽河半干旱区建平县为代表,通过人工模拟降雨及三因素三水平正交试验设计,对不同农田下垫面处理方式对降雨入渗的影响进行研究。为全面了解情况,共选取雨强(10、20、30mm/h)、土壤初始含水率(田间持水率的50%、60%、70%)及农田下垫面处理方式(平整裸地、起垄不覆膜、起垄覆膜)3个降雨入渗影响因素。结果表明:农田下垫面处理方式变化对降雨入渗的影响受控于降雨强度,雨强为最大降雨累积入渗量的首要影响因素,土壤初始含水率的影响较小。起垄覆膜对降雨入渗的影响主要体现为加快湿润锋推移,缩短入渗时间,减少降雨累积入渗量。     

不同坡度下紫色土坡耕地径流与氮素流失特征

采用野外径流小区对紫色土丘陵区2013年4次典型降雨产流事件进行了监测,研究了不同坡度下地表径流和壤中流产流及氮素流失特征。结果表明：自然降雨条件下,地表径流与壤中流径流量随坡度的增加呈先增大后减小的趋势。径流方式对紫色土坡耕地径流氮素质量浓度和排放通量具有明显影响。壤中流中的总氮排放浓度与氮流失通量在不同降雨条件不同坡度下的变化趋势与壤中流径流量的变化一致。在不同坡度下,壤中流中的氮素浓度比地表径流低,但氮排放通量是地表径流的1.15～4.18倍,以壤中流形式形成的氮素损失是紫色土坡地氮素迁移的主要方式。紫色土坡地径流量和径流中流失的氮浓度及通量都存在一个临界坡度值。研究结果可为调控长江上游紫色土丘陵区氮素流失提供参考。     

农田地表径流总磷流失特性

为了阐明农田地表径流引起的磷流失的过程和特征,在上海市青浦区一试验田采用不同的施肥方式,通过模拟降雨试验研究地表径流不同阶段中总磷流失状况.结果表明,在降雨-径流-土壤系统中,随着稳定强降雨的持续,总磷在径流前期阶段迅速流失而后期阶段流失较慢,前者的流失强度约为后者的3倍;虽然径流前期总磷流失强度大,但由于其持续时间远小于后期阶段,故后期反而有更大的总磷流失量,约为前期的1.5倍.经计算总磷流失量与径流量相关性系数接近于1,可见二者相关性显著,总磷流失量受径流量影响较大.不同施肥方式下总磷流失状况不同,顺着径流方向施肥会使土壤中的磷素更易于流失,其径流中总磷的峰值浓度约为垂直径流方向施肥时的2.5倍.研究结果对有效控制农田磷流失及相应的水体面源污染具有重要的参考意义.     

农田地表径流总磷流失特性试验

为了阐明农田地表径流引起的磷流失的过程和特征,在上海市青浦区一试验田采用不同的施肥方式,通过模拟降雨试验研究地表径流不同阶段中总磷流失状况.结果表明,在降雨-径流-土壤系统中,随着稳定强降雨的持续,总磷在径流前期阶段迅速流失而后期阶段流失较慢,前者的流失强度约为后者的3倍;虽然径流前期总磷流失强度大,但由于其持续时间远小于后期阶段,故后期反而有更大的总磷流失量,约为前期的1.5倍.经计算总磷流失量与径流量相关性系数接近于1,可见二者相关性显著,总磷流失量受径流量影响较大.不同施肥方式下总磷流失状况不同,顺着径流方向施肥会使土壤中的磷素更易于流失,其径流中总磷的峰值浓度约为垂直径流方向施肥时的2.5倍.研究结果对有效控制农田磷流失及相应的水体面源污染具有重要的参考意义.     

农田地表径流氮素流失特性分析

为了了解不同的灌溉条件下水旱农田地表径流氮素流失特性,开展水旱作物节水与传统灌溉条件下农田地表径流氮素流失试验研究。结果表明,不同作物类型对氮素流失影响显著,旱地铵态氮质量浓度低于水田,而硝态氮则高于水田;灌溉方式对氮素流失有一定的影响,但并不显著。虽然节水灌溉农田地表径流氮素质量浓度较高,但由于排水总量大大减少,所以...     

次暴雨下灌区排水河道氮素迁移转化试验研究

以江苏溧水县岔河为研究对象,比较了在降雨条件下农田排水口与近农田河道中氮素浓度的差异,分析了TN、NH4+-N和NO3--N在不同生态护坡河道中时空变化规律。结果表明,产流初期农田排水出口氮素浓度较高,此后呈下降趋势,而河道中不同形态氮素浓度大多先于径流达到峰值,TN、NH4+-N浓度均呈现随降雨径流先增大后减小的趋势,NO3--N变化趋势比较平缓。且可溶性氮是氮素流失主要形态。TN、NH4+-N和NO3--N浓度在空间上也有其变化规律,由于河道生态系统的净化功能使得河道断面浓度明显低于农田排水出口,并且经过生态整治的河道在降雨径流条件下对氮素有较好的截留作用。而不同治理模式的河段对氮素的截留效果有明显差异,采用自然生态治理模式和植生型抛石护岸的河段对氮的截留效果要优于采用浆砌石护坡的河段。     

土壤中氮磷流失试验研究

为了探讨农田土壤中氮磷对水环境的污染,开展室内模拟降雨试验,通过对比分析不同试验条件下氮磷在地表径流和地下排水溶液中的流失质量分数和流失速率,研究了土壤中氮磷的流失规律。结果表明,同时存在地表径流与地下排水时,地下排水流失的氮占氮流失总量的主要部分,而磷则主要通过地表径流途径流失。总体上来说,土壤中氮磷溶质从地下排水途径中流失比重大,故通过控制流失途径来减少流失时,需优先采取降低地下排水量的措施。当地下排水条件越差、地表最大积水深度越大时,氮磷的流失总量越少;土壤初始含水率越大,土壤中氮磷溶质在地表径流途径中的流失量越大。     

平原河网地区稻麦轮作农田排水与氮素流失特征研究

长江下游稻麦轮作区农田排水是区域面源污染的主要来源,明确农田排水与氮素流失特征对于区域农业生产可持续发展与生态环境保护具有重要意义。现有稻麦轮作农田排水与氮素流失研究中,一般采用农田测筒观测地表径流与深层渗漏量来估算农田氮素流失量,这与农田土壤水分与氮素主要通过侧向径流进入农田排水系统的实际情况存在偏差。本文基于4年的大田监测数据,运用田间水文水质模型DRAINMOD-NⅡ,模拟研究了不同气象条件下稻麦轮作农田排水与氮素流失规律。结果表明,稻麦轮作周年内,由排水造成的氮素流失量多年平均值为28.4 kg/hm²,占施肥量的6.0%,其中大部分集中在稻季,平均为25.6 kg/hm²,麦季氮素流失量仅为2.8 kg/hm²。与现有文献报道值相比,本文模拟得出的排水总量高35.4%,氮素流失总量则低44.6%;差异主要来自麦作期,文献报道平均值(31.8 kg/hm²)是本文的11倍,估算方法不同可能是造成这一差异大的主要原因。结合降雨规律分析发现,农田排水量和氮素流失量与降雨变化关系显著(决定系数R<...     

模拟降雨下PAM对砂黄土养分迁移影响实验研究

利用室内人工模拟降雨试验,研究了砂黄土施用不同量PAM在降雨条件下入渗-径流、土壤侵蚀和养分迁移特征。研究结果表明,砂黄土在不同PAM用量下均较对照表现出降低入渗增加径流,并能有效减少土壤侵蚀,其侵蚀量随PAM用量增加而减少。径流的增加造成硝态氮,水溶性磷和水溶性钾累积流失量增加,通过径流和泥沙流失的养分很少,硝态氮主要通过淋溶损失,磷和钾移动性弱,土壤固定性强,损失不大。PAM适宜用量在1~3 g/m2之间。     

自然红壤坡地氮素在地表径流-土壤水系统迁移转化规律试验研究

目前对红壤坡地氮素流失的试验研究主要集中在人工土槽装置中监测径流和壤中流氮素,缺乏在野外自然坡情况下氮素在径流-壤中流及土壤中迁移转化过程的整体研究。为了探究天然红壤坡地氮素在地表径流-土壤水系统中的迁移转化规律,在江西水土保持生态科技园开展了3次坡地人工降雨氮素流失试验,对不同坡面及土壤初始条件下人工降雨过程中地表径流、壤中流及土壤水分状况与氮素（硝态氮和铵态氮）浓度进行了监测和分析。结果表明,初始坡面粗糙截流能力强,能减少地表径流产流量,但会导致硝态氮大量渗入土壤,造成硝态氮随土壤水的下移。自然坡地土壤中的大孔隙和土壤空间变异性是导致壤中流的主要原因,壤中流硝态氮浓度显著高于地表径流硝态氮浓度,导致壤中流硝态氮流失占比较高,第一次试验中硝态氮壤中流流失占比超过50%。相比较而言,壤中流与地表径流铵态氮浓度均较小,与铵态氮在土壤中较强的吸附能力有关。历次试验中,土壤硝态氮和铵态氮沿顺坡方向空间变异性较大,随时间变化无一致性规律,除受到坡面水力特征影响外,还受到土壤温度的影响。     

聚丙烯酰胺(PAM)对不同土壤坡地水分养分迁移过程的影响

采用室内人工降雨模拟试验,分析了小降雨强度下聚丙烯酰胺(PAM)对塿土和砂黄土坡面土壤水分养分迁移过程的影响。试验结果表明,与对照相比较,PAM处理降低坡地入渗速率,增大了地表径流量,砂黄土表现更显著,其径流系数提高了约113%;PAM对土壤硝态氮流失过程影响甚微,但对径流磷和钾的流失特征影响显著;施加PAM分别增加塿土坡地径流磷和径流钾流失量近55%和100%,分别提高了砂黄土坡地径流磷和径流钾流失量1.4倍和4.8倍。因此,水蚀环境不严重的黄土坡地,采用地表施加PAM方式来降低土壤养分流失的途径是不适宜的。     

降雨强度和秸秆还田对淮河流域褐土非点源氮输出影响研究

[目的]研究降雨强度和秸秆还田对氮输出的影响,为淮河流域农田非点源污染控制与管理等提供依据.[方法]以河南淮河流域典型土壤(褐土)为对象,人工模拟0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm/min降雨强度下径流、泥沙、氮输出负荷.[结果]降雨强度越大,相同时间段内的累积径流量、泥沙量、全氮输出量以及三者的产生...     

保水材料对河套灌区土壤硝态氮和铵态氮动态变化的影响

为了研究内蒙古河套灌区农业化肥面源污染检测和治理措施,采用大田土壤淋溶试验,分析了河套灌区农田在保水材料处理下,玉米生育期内土壤硝态氮、铵态氮累积量及动态变化特征。结果表明,与CK相比,保水材料处理玉米苗期土壤NO_3~--N累积量平均提高20.49%,收获期平均降低13.98%;苗期土壤NH_4~+-N累积量平均提高35.21%,收获期平均降低28.93%。保水材料有效地抑制了氮素的淋溶损失,提高了氮素利用率,同时保证了玉米生育后期有效氮的供应,避免短时间内氮素的大量累积,在一定程度上减少了化肥面源污染,为农业面源污染治理提供有力措施。     

不同施氮方式对向日葵氮肥利用效率的影响

传统撒施肥料方式氮素易于挥发,肥料利用效率不高。【目的】提高河套灌区肥料利用效率。【方法】设置了不施肥(CK1)、仅撒施基肥(CK2)、撒施肥(SF)、穴施肥(XF)和沟施肥(GF)共5个田间试验处理,探索不同施肥方式下土壤硝态氮、铵态氮在不同生育期的变化特征以及不同施肥方式对向日葵产量、水肥利用效率的影响。【结果】不同施氮方式下,土壤中硝态氮和铵态氮量均随土壤深度的增加而降低。撒施处理的硝态氮和铵态氮主要集中在0~20 cm土层,而穴施和沟施处理下的硝态氮和铵态氮主要分布在0~40 cm土层。在施肥后20 d内,穴施和沟施处理下硝态氮和铵态氮量峰值早于撒施处理,其中穴施处理硝态氮和铵态氮量分别在施氮后第10 d和第5 d达到最大值(93.85 mg/kg和47.6 mg/kg);沟施处理硝态氮和铵态氮量均于施氮后第10天达到最大值(103.95 mg/kg和48.4mg/kg),而撒施处理硝态氮和铵态氮量则在第20 d和第10 d达到最大值(78.5 mg/kg和36.9 mg/kg)。穴施和沟施处理植株吸氮量、籽粒吸氮量、氮肥利用率和氮收获指数显著高于撒施处理,其中穴施处理氮收获指数较撒施处理高11.5%,比不施肥和仅施基肥氮收获指数高33.2%和27.2%。穴施处理向日葵产量和增产率明显高于撒施处理,同时,穴施处理和沟施处理的水分利用效率较高,与撒施处理差异显著。【结论】综合氮肥利用率、氮收获指数、氮肥偏生产力和氮肥农学效率等指标,在河套地区采用穴施肥处理有利于提高向日葵产量和氮肥利用效率。     

表施尿素下引黄畦灌水流中氮素迁移转化规律试验研究

为了研究引黄灌溉条件下氮素在地表水流中的特点,促进表施肥料下田间灌溉系统设计和管理的改进,基于引黄畦灌撒施和液施尿素试验资料,分析了地表水流中尿素沿畦长的迁移转化过程,水流水力、水质的影响,以及氮素浓度的时空变异特征。结果表明,水流中氮素主要以有机氮的形式存在,尿素的水解需要一个过程;悬浮颗粒物不是引起不同氮素沿程变化的主要原因。撒施在流速等作用下,氮素存在明显的畦首流失,畦尾累积,且总氮、有机氮、氨氮和硝氮与距离的相关系数都大于0.8,为高度相关。施肥方式对地表水流中氮素分布有显著的影响,液施较撒施可以提高地表水流中氮素时空分布的均匀性,总氮在撒施30 min时的变异系数比开始大0.38。不同氮素的性质不同,在迁移转化过程中不完全同步。     

博斯腾湖流域典型农田与排渠氮磷的变化特征分析

为研究博斯腾湖流域农田非点源污染问题,选取流域典型农田作为研究对象,通过野外实地调查、现场监测与实验室分析相结合的方法,研究农田与排渠氮磷营养物的变化特征。结果表明,在当地典型农田灌排条件下,田间施肥利用率较低,对土壤中氮、磷浓度影响较大,以硝态氮(NO-3-N)为主的氮、磷流失较严重,沿程浓度累积明显;在排渠中,总氮(TN)浓度变化较为明显,氨态氮(NH+4-N)、NO-3-N、总磷(TP)沿程浓度变化呈微弱上升趋势。大量污染物随排水汇入博斯腾湖,导致博斯腾湖水质日益恶化。     

上方汇水对紫色土坡耕地侵蚀及养分流失的影响

通过模拟坡面上方汇水与人工降雨相结合的装置,研究了不同上方汇水量(400、600、800和1 000mL/min)下紫色土坡地产流、产沙和养分流失的特性。结果表明,上方汇水量增大,径流量显著增加,而壤中流产流变化与坡面水流均匀度有关;上方汇水量较小时,坡面均匀度较高,产流量增加显著,而上方汇水量较大时易形成股沟流,壤中流产流反而减少;随着上方汇水量的增加,坡面土壤侵蚀方式演变加快,土壤侵蚀加剧;上方汇水对坡面养分流失有促进和抑制双重作用,汇水量较小时,减弱了雨滴滴溅效应,抑制了养分的流失,在降雨前中期表现明显,但汇水量增大后,养分流失因坡面冲刷加剧而显著增加。此外,坡面氮、磷养分流失因其迁移特性不同有所差别,径流中氮素流失量占流失总量的23.7%~92.1%,壤中流占7.3%~43.3%。而磷主要通过径流流失(占流失总量的91.7%~98.7%)。