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。     

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。     

种植和施肥方式对云南坡耕地氮素流失的影响

通过野外坡度为14.6°的径流小区进行实地观测,研究种植和施肥方式对云南坡耕地氮素流失的影响.结果表明,在等高种植+平衡施肥+等高植物篱条带组合农艺措施条件下,玉米吸收氮素达到流失总量的99.42%,土壤侵蚀流失氮为流失总量的0.48%,径流流失氮为流失总量的0.10%;顺坡种植+农民习惯施肥玉米吸收氮为流失总量的79.36%,而土壤侵蚀流失氮占到流失总量的20.22%,径流流失氮占流失总量的0.42%.等高种植比顺坡种植增加玉米吸收氮7.86%,减少土壤侵蚀流失氮74.30%,减少径流流失氮29.31%.等高种植+平衡施肥条件下,等高植物篱条带减少玉米吸收氮3.32%,减少土壤侵蚀流失氮86.61%,减少径流流失氮达56.10%;顺坡种植+习惯施肥条件下,等高植物篱条带减少玉米吸收氮4.48%,减少土壤侵蚀流失氮96.51%,减少径流流失氮60.94%.平衡施肥比习惯施肥增加玉米吸收氮41.28%,减少土壤侵蚀流失氮19.38%;减少径流流失氮9.38%.     

种植和施肥方式对云南坡耕地氮素流失的影响*

 通过野外坡度为146°的径流小区进行实地观测,研究种植和施肥方式对云南坡耕地氮素流失的影响。结果表明,在等高种植+平衡施肥+等高植物篱条带组合农艺措施条件下,玉米吸收氮素达到流失总量的9942%,土壤侵蚀流失氮为流失总量的048%,径流流失氮为流失总量的010%;顺坡种植+农民习惯施肥玉米吸收氮为流失总量的7936%,而土壤侵蚀流失氮占到流失总量的2022%,径流流失氮占流失总量的042%。等高种植比顺坡种植增加玉米吸收氮786%,减少土壤侵蚀流失氮7430%,减少径流流失氮2931%。等高种植+平衡施肥条件下,等高植物篱条带减少玉米吸收氮332%,减少土壤侵蚀流失氮8661%,减少径流流失氮达5610%;顺坡种植+习惯施肥条件下,等高植物篱条带减少玉米吸收氮448%,减少土壤侵蚀流失氮9651%,减少径流流失氮6094%。平衡施肥比习惯施肥增加玉米吸收氮4128%,减少土壤侵蚀流失氮1938%;减少径流流失氮938%。     

非粮化整治农田施肥推荐系统开发及应用

【目的】 数字化技术促进了农业信息化的快速发展，农田非粮化现象日益普遍，对于非粮化整治后的农田，合适的施肥推荐系统可为种植大户提供便捷、可视化及轻简化的施肥推荐，有利于因地制宜地开展精准施肥推荐。【方法】 文章以数字技术为支撑，结合空间、土壤要素等信息，构建了非粮化农田的施肥分区和施肥推荐方案，结合非粮化农田土壤养分的基础状况和水稻种植的养分需求，定制研发了面向镇村筛选和高清影像的非粮化农田施肥咨询服务系统。【结果】 该系统主要功能为地图操作浏览、非粮化地块可视化、施肥推荐三部分。该研究区施肥分区可以分为“控氮—控磷—控钾”“控氮—控磷—稳钾”“控氮—稳磷—控钾”“控氮—稳磷—稳钾”和“稳氮—控磷—控钾”五大类。施肥推荐功能可以根据施肥分区提供非粮化地块水稻（单季稻、早稻和连作晚稻）施肥方案，并进行田块点触式施肥咨询服务。【结论】 该施肥推荐系统，是一个通用性和适用性好的智慧施肥移动应用平台，极大便利了非粮化农田种植用户的施肥推荐应用技术的落地应用。这种施肥系统模式可以推广到其他地区和类型农田开展精细化施肥推荐应用。     

水稻种植模式对氮和磷流失特征的影响

[目的]研究3种水稻种植模式对氮、磷流失特征的影响。[方法]比较有机蛙稻、绿色蛙稻和常规种植3种水稻种植模式下稻田的田面水氮、磷含量特征,以及径流、渗漏和流失特征。[结果]3种水稻种植模式下田面水中总氮和总磷含量的变化特征大体是一致的,总氮的平均含量大小顺序为常规种植模式绿色蛙稻模式有机蛙稻模式;总磷的平均含量大小顺序为有机蛙稻模式绿色蛙稻模式常规种植模式。总氮径流流失负荷大小顺序为绿色蛙稻模式常规种植模式有机蛙稻模式,以铵态氮为主;总氮渗漏流失负荷大小顺序为常规种植模式有机蛙稻模式绿色蛙稻模式,以硝态氮为主。总磷径流流失负荷大小顺序为有机蛙稻模式绿色蛙稻模式常规种植模式,总磷渗透流失负荷大小顺序为有机蛙稻模式绿色蛙稻模式常规种植模式,以溶解性磷为主。[结论]有机蛙稻模式和绿色蛙稻模式可以有效控制稻田中氮、磷流失。     

湖北省三峡库区不同种植模式下农田地表径流氮磷流失特征

为了识别湖北省三峡库区氮磷流失的高风险种植模式和高风险区,以种植模式为单元研究区域农田地表径流氮磷流失特征,采用流失系数法,分析了湖北省三峡库区4个县（区）18种主要种植模式农田地表径流途径土壤本底、肥料氮磷流失情况。结果表明：库区农田氮磷流失量分别为2 035.0 t和213.2 t,其中夷陵区最高,分别占库区总量的53.8%和50.5%,该区氮磷流失强度也最高。当季施肥造成的氮磷流失量分别占农田流失总量29.6%和26.3%。18种模式中,平地-露地蔬菜和平地-园地是氮流失量最大的两种种植模式,占库区农田总流失量53.2%;平地-露地蔬菜是磷流失量最大的种植模式,占库区农田总流失量的43.3%。平地、缓坡地、陡坡地三类坡度农田中,平地农业集约程度高,氮磷流失量最高,分别占库区氮磷流失量56.1%和57.1%,缓坡地次之,陡坡地的种植强度低,氮磷流失量最低。几种土地利用方式中,平原旱地利用方式氮磷流失量分别占库区氮磷流失量的38.5%和48.5%,流失强度为17.1、2.3 kg·hm^-2,远高于园地、坡耕地、水田。研究表明,夷陵区是氮磷流失高风险区,平地-露地蔬菜和平地-园地是氮磷流失的高风险种植模式。     

东北地区农田土壤氮、磷平衡及其对面源污染的贡献分析

采用农田生态系统氮、磷平衡计算方法,对东北地区土壤氮、磷养分平衡状况及其对面源污染的贡献进行了研究。结果表明,东北三省农田化肥用量随时间的增加而增大,但不同种植区间化肥投入差异较大;氮、磷肥用量是造成农田土壤氮、磷平衡空间差异的直接因素,两者呈极显著相关关系;由于化肥投入量的增加,东北三省农田土壤氮、磷平衡均由建国初期的亏缺转为盈余,赢余量呈现随时间增加而增大的趋势,但区域间差异较大。与80年代相比,2002年由东北三省农田土壤总氮平衡和总磷平衡进入水体环境的氮、磷负荷均有所增加,各省农田进入水体环境氮、磷负荷的升高幅度分别为:辽宁,氮负荷29%,磷负荷3%;吉林,氮负荷93%,磷负荷229%;黑龙江,氮负荷39%,磷负荷125%。果树蔬菜种植面积比例的增加是造成农田土壤氮素盈余增加的原因之一,两者呈极显著相关关系。随着辽河流域果树、蔬菜种植面积的逐年增加,果树和蔬菜农田土壤养分过度累积对辽河水体面源污染的贡献不容忽视。     

秸秆覆盖和绿肥种植对丘陵茶园氮磷流失的影响

采用野外天然降水径流监测试验，研究以千岛湖库区为代表的南方丘陵茶园的氮磷养分流失特征，以及覆盖秸秆和种植绿肥(鼠茅草，Vulpia myuros)对土壤氮磷养分流失的影响。结果表明，试验区茶园的降水径流主要产生在1—9月，其中，3—7月产流量较大，6月氮磷流失量最高。与常规种植处理相比，茶园覆盖秸秆和种植绿肥处理的径流水量分别显著(P<0.05)减少51.4%和62.0%,泥沙流失量分别显著(P<0.05)减少63.6%和75.8%。硝态氮是茶园土壤无机氮流失的主要形态，总氮的流失量高于总磷。茶园覆盖秸秆和种植绿肥的处理下，土壤氮磷径流流失量较常规种植处理大幅减少，铵态氮流失总量分别显著(P<0.05)下降68.6%和79.4%,硝态氮流失总量分别显著(P<0.05)下降66.2%和75.8%,总氮流失总量分别显著(P<0.05)下降63.4%和75.9%,总磷流失总量分别显著(P<0.05)下降60.7%和72.2%。此外，采用覆盖秸秆和种植绿肥的措施还可提高土壤养分含量，增加茶叶产量，是适于南方丘陵茶园的生态环境友好型耕作模式。     

连续施用猪粪有机肥的高产稻田氮磷钾径流流失特征

采用大田小区试验,以南粳44为供试材料,设计不施肥(CK)、常规化肥(氮磷钾,NPK)、高量猪粪有机肥(150%PM)共3个处理,研究连续施用高量猪粪有机肥对水稻产量及农田养分地表径流流失的影响。结果表明,150%PM处理水稻产量最高,较常规化肥处理提高6. 28%;稻田地表径流水总量为1 708 m3/hm~2;常规化肥处理稻田氮、磷、钾地表径流流失总量分别为10. 07、0. 30、3. 10 kg/hm~2,流失率分别为2. 93%、0. 18%、0. 28%;虽然150%PM处理降低了稻田氮素地表径流流失总量和流失率,但极显著增加了磷、钾地表径流流失总量和流失率,分别达到常规化肥处理的14. 4、8. 3倍和4. 4、29. 3倍。表明在本研究条件下,施用猪粪有机肥氮达到常规化肥1. 5倍可实现有机水稻高产,但会大量增加稻田地表径流流失磷钾总量。     

冀南地区农田氮磷流失模拟降雨试验研究

农田氮磷养分流失是我国农业面源污染的主要污染源,为了研究冀南地区农田氮磷流失特征,本文采用人工模拟降雨大田试验的方法,测定施肥前后裸地农田地表径流与壤中流氮磷流失量,分析径流中不同形态氮磷的流失规律。结果表明:地表径流与壤中流的产流存在明显差异,地表径流产流过程波动明显,壤中流流量变化较为平缓并具有一定的滞后性,且在总径流量中的比例较小,两次试验分别占9.0%与13.1%;径流中氮素浓度在产流初期较高,随后迅速衰减,产流后0～35 min是累积氮流失量较快的时段;产流中可溶性氮的输出以硝氮为主,占累积流失量的71.0%～99.7%,且硝氮的流失极易受水文因素的影响;磷元素在径流中的含量较低,多以颗粒态存在,并且随着产流时间的延长,壤中流逐渐成为磷流失的主要途径;累积产流量与累积氮、磷流失量之间可分别用线性拟合与幂函数拟合,拟合优度分别在0.99与0.97以上,存在显著相关关系。研究结果表明,冀南地区农田在降雨之后氮磷流失量巨大且呈现一定规律性,适宜氮肥施用量与控制产流前期养分流失是防控当地农业非点源污染的有效途径。     

云南高原湖泊流域种植业面源污染物的流失特征分析

种植业面源污染己经成为我国水环境质量安全的重大影响因素,近些年来的研究表明,农药化肥中的氮、磷元素的流失使种植业面源污染更加严重。本文通过流失系数法和空间叠加分析,对2015年云南三大高原湖泊（抚仙湖、星云湖和杞麓湖）流域种植业总氮、总磷、铵态氮、硝态氮的流失量和流失强度及其空间分布特征进行分析研究。结果表明：三大流域内种植业总氮流失量最大,其次为铵态氮、硝态氮、总磷,流失强度分别为2.73~22.07、0.003~3.52、0.01~2.25、0.05~1.36 kg·hm^-2;总氮、总磷流失范围主要集中在杞麓湖的西南部,星云湖西部和南部。铵态氮、硝态氮流失主要集中在杞麓湖的南部,星云湖南部和北部;氮磷元素的流失主要来源于经济作物和水稻。本研究根据研究结果分别制定分区、分级、分阶段防治计划,以期为控制研究区种植业面源污染提供科学依据。     

国家尺度种植业面源污染负荷估算方法研究

空间尺度上,种植业面源污染负荷估算可用分为田块尺度、流域尺度和区域尺度。国家尺度属于区域尺度范畴,是掌握整个国家种植业源污染负荷概况、检验种植业面源污染防治措施成效、预测面源污染发展趋势的重要尺度。本文综述了国家尺度上种植业面源污染负荷估算的研究方法,主要包括输出系数法、改进输出系数法、多元回归法、贝叶斯递归回归树模型、过程模型模拟法等,并利用以上方法对我国种植业面源污染负荷进行估算。其中氮素径流损失估算结果在0.30～2.40 Tg之间,氮素淋洗损失为0.36～2.03 Tg,磷素径流损失为3.5～6.37 Mg。指出了我国国家尺度种植业面源污染流失量估算方法存在以下主要问题:源头排放未区分背景排放和肥料排放,也未考虑南方一年多熟制排放差异,过程削减未充分考虑沿程消纳。为此,提出我国国家尺度种植业面源污染负荷估算方法应进一步明细各土地利用输出系数、区分背景排放和肥料排放,考虑我国熟制的区域差异、考虑田块到流域出口的沿程削减。     

柘林湖非点源入湖负荷估算及对策研究

在开展柘林湖污染源现状调查的基础上,参照国内外相关湖泊污染负荷估算研究方法,采取调查系数法估算柘林湖非点源氮磷的入湖负荷。结果表明,水产养殖、农业种植业流失、农村生活和畜禽养殖污染是柘林湖流域非点源污染入湖氮的主要来源,分别占入湖氮总量的48%、30%、16%和6%;水产养殖污染是入湖磷的主要来源,占64%,其次为畜禽养殖、农村生活和农业种植业流失,分别占17%、10%和9%。     

持续性秸秆还田配施化肥对油菜-水稻轮作周年氮磷径流损失的影响

【目的】探究秸秆还田对巢湖地区油菜-水稻两熟制农田径流氮磷流失的影响,为源头控制巢湖流域面源污染提供科学依据。【方法】开展连续3年（2017—2019年）的田间小区实验,设置无秸秆+无施肥（CK）、常规施肥（F）、秸秆还田+常规施肥（SF）和秸秆还田+常规施肥减15%（SDF）4个处理。通过测定油菜-水稻轮作下农田地表径流中氮磷浓度和流失量,油菜水稻作物收获时土壤养分、作物氮磷养分吸收和产量,探讨秸秆还田对农田径流养分流失规律及土壤养分含量的影响。【结果】秸秆还田配施化肥降低了农田径流中氮的质量浓度,增加了磷的质量浓度。SF较F处理油菜和水稻季总氮（TN）平均质量浓度减少15.6%和26.0%,总磷（TP）增加12.5%和8.1%。SF、SDF处理降低了油菜-水稻轮作农田氮磷流失量。2017—2019年F处理的油菜和水稻径流TN、TP的流失量分别为11.9—26.7、1.3—2.8和15.6—27.0和0.8—2.0 kg·hm^-2,较F相比,SF处理的油菜和水稻季TN显著降低18.4%—29.7%和21.9%—28.1%,TP流失量则降低1.3%—4.0%和1.0%—6.6%。秸秆还田能够增加土壤有机质等养分含量,短期内均能够降低土壤pH值,与F相比,SF处理的油菜和水稻季有机质、全氮、全磷、速效磷、碱解氮平均含量增幅分别6.2%、8.4%、27.3%、19.5%、5.0%和7.0%、10.9%、17.7%、7.5%、5.1%。秸秆还田配施化肥能够提高作物地上部氮磷累积量。F处理的油菜和水稻地上部作物氮素、磷素累积量均值分别为105.0、20.4和134.3、36.7 kg·hm^-2,SF较F处理油菜和水稻季氮素累积量增加28.9%和7.8%,磷素增加12.1%和5.9%。秸秆还田提高了油菜-水稻轮作的周年产量,其中SF较F处理显著提高7.8%（2017年）和6.4%（2019年）。【结论】油菜-水稻轮作模式下秸秆还田配施化肥能够在保证作物产量的同时提高土壤养分含量,降低氮磷流失负荷。     

控释肥对农田氮磷流失的影响研究(英文)

[目的]研究控释肥对农田氮磷流失的影响。[方法]通过选取巢湖流域水田作物水稻和旱地作物玉米进行大田试验,分别研究了施用普通复合肥、控释复合肥和减量20%控释复合肥对农田氮磷径流流失与淋溶流失的影响。[结果]水稻和玉米氮磷的径流与淋溶流失主要发生在施肥初期,其中径流流失量均占总流失量的98%以上,而淋溶流失部分所占比例均不到2%,说明水稻和玉米营养盐的流失主要通过径流流失。相对于普通复合肥处理组,减量20%控释复合肥处理组水稻田氮磷的总流失量分别降低了60%和63%,玉米地分别降低了27.8%和34%,表明施用控释复合肥能维持作物生长后期较高的土壤养分,提高氮磷的利用效率,有效地减少雨季水稻和玉米的氮磷流失,降低农业面源污染。[结论]该研究结果表明控释肥对农田作物养分流失具有减缓作用,为控释肥的大面积推广及减轻农业面源污染等提供了科学依据和技术支撑。     

控释肥对农田氮磷流失的影响研究

[目的]研究控释肥对农田氮磷流失的影响。[方法]通过选取巢湖流域水田作物水稻和旱地作物玉米进行大田试验,分别研究了施用普通复合肥、控释复合肥和减量20%控释复合肥对农田氮磷径流流失与淋溶流失的影响。[结果]水稻和玉米氮磷的径流与淋溶流失主要发生在施肥初期,其中径流流失量均占总流失量的98%以上,而淋溶流失部分所占比例均不到2%,说明水稻和玉米营养盐的流失主要通过径流流失。相对于普通复合肥处理组,减量20%控释复合肥处理组水稻田氮磷的总流失量分别降低了60%和63%,玉米地分别降低了27.8%和34%,表明施用控释复合肥能维持作物生长后期较高的土壤养分,提高氮磷的利用效率,有效地减少雨季水稻和玉米的氮磷流失,降低农业面源污染。[结论]该研究结果表明控释肥对农田作物养分流失具有减缓作用,为控释肥的大面积推广及减轻农业面源污染等提供了科学依据和技术支撑。     

中国农业面源污染形势估计及控制对策 Ⅱ.欧美国家农业面源污染状况及控制

 在全球范围内,农业面源污染正在成为水体污染的主要原因,对农业面源污染的控制不但逐步成为水污染治理的重中之重,也逐步成为现代农业和社会可持续发展的重大课题。20年来,发达国家在农业面源污染治理上主要通过源头控制,对农田面源、畜禽场面源进行分类控制。其核心特征为在扎实的试验研究基础上,发展环境友好的农业生产技术替代原有技术,在各主要水域和水源保护区研究和制定限定性农业生产技术标准。通过技术层面与政策层面的结合,在全流域范围内广泛推行农田最佳养分管理,限制水源保护区农田作物类型、轮作类型、施肥量、施肥时期、肥料品     

亚热带区域农业面源污染流域源头防控机理与技术示范

日益剧增的农业面源污染使得亚热带流域环境可持续管理面临巨大挑战。亚热带红壤丘陵地区的丰富降水、复杂多样土地利用方式和高强度氮磷投入,导致了该地区水文过程、氮磷元素生物地球化学过程、以及氮磷污染物迁移转化规律的复杂性。从"十一五"至今,我们以亚热带丘陵区典型金井小流域为对象,研究建立流域多尺度环境监测系统,准确定量流域氮磷平衡特征,精确解析流域氮磷迁移规律与输出通量;构建以水文和氮磷过程为主要对象的分布式栅格流域生源要素管理模型(CNMM),制定流域氮磷环境安全控制标准,开发流域环境安全评价和污染源头防控决策支持系统;研发针对农田养分流失、分散型农村生活污水和养殖业废水的绿狐尾藻生态湿地消纳技术,探索农业氮磷减控关键途径,构建流域面源污染源头防控技术体系,并进行了大规模的推广应用与示范。这些结果将巩固和加强亚热带区域农业面源污染流域源头防控的应用基础研究,为实现流域环境的生态管理、质量恢复和生态系统服务功能提升提供理论依据。