崂山水库流域不同土地利用类型地表径流的氮磷流失特征

在崂山水库流域非点源污染发生区.于2009年7-8月5次天然降水条件下,选择林地、果园、耕地、村庄4种典型的土地利用类型进行降雨、径流水质同步监测,分析不同土地利用类型地衰径流中氮磷的流失情况.结果表明,村庄径流中铵态氮、溶解总磷的质量浓度高于其他地块的,最高值分别达4.51,1.337mg/L,耕地径流中硝态氦浓度最高,可达15.52 mg/L.基于SCS模型估算不同土地利用类型的氮磷年径流负荷和年径流流失量,总体来看,硝态氮的输出负荷明显高于铵态氮和溶解总磷的,耕地中硝态氮径流负荷最大,可达40.61 kg/(hm2·a),耕地中化肥的大量施用是硝态氮流失负荷高的主要原因.     

饮用水源区小流域氮素污染负荷估算方法比较

采用输出系数法、通用土壤流失方程估算法、径流试验场法和相关关系法4种方法对密云土门西沟小流域非点源氮污染负荷进行估算。结果表明：输出系数法中的Johnes模型和考虑降雨影响的输出系数模型计算值相对误差比较大,考虑流域损失的输出系数模型计算结果与实测结果相对误差仅为5%;输出系数方法适用于资料比较缺乏的地区,输出系数的确定是提高估算精度的关键。对流域非点源污染发生类型区和类型单元进行详细划分,并将对各类型采用径流试验场法的监测结果推算到小流域就能减小估算相对误差;采用径流试验场法推算密云土门西沟小流域非点源氮污染负荷相对误差仅为8%;相关关系法通过建立降雨和污染负荷的关系,其估算值相对误差达到4%,此方法需要长期的降雨-水质监测数据;通用土壤流失方程估算法主要估算流域土壤侵蚀量,没有考虑径流对污染物输移过程中的沉积、起动和交换等问题,估算值会偏大。     

紫色土丘陵区农业小流域暴雨事件磷素多尺度流失特征

为了揭示自然小流域尺度降雨、地形、土地利用结构等对泥沙和磷素输出的影响,根据丘陵区农业小流域自然地貌与土地利用特征,设计了不同尺度的小流域监测点,分别为苏荣、截流、大兴、万安,监测面积分别为3.0,34.6,480.3,1 236.4hm~2,并选择了降雨侵蚀力(R)分别为1 411.5,595.7,391.4 MJ·mm/(hm~2·h)的3场降雨事件监测小流域内磷素流失过程特征。结果表明:(1)以居民点集镇和耕地为主的苏荣和截流小流域水文响应速度较快,暴雨事件中径流峰值出现在降雨峰值后的5~10min,较大尺度大兴和万安小流域泥沙浓度峰值与径流峰值滞后于降雨峰值0.5~3h。(2)3场暴雨径流中泥沙与全磷、颗粒态磷均存在较一致的显著相关关系(R0.6,P0.01),泥沙、全磷流失负荷在源头小流域(苏荣、截流)最高,3场暴雨苏荣全磷平均流失负荷达到0.36kg/hm~2,万安小流域泥沙、全磷流失负荷最低,全磷平均流失负荷为0.009kg/hm~2。(3)小流域径流中颗粒态磷占全磷流失量50%以上。(4)多元回归分析结果表明,径流量和泥沙含量可用于进行磷素流失通量预测。坡耕地、林地与水田带状组合结构可显著降低小流域泥沙和磷素流失负荷。研究结果为计算丘陵区农业小流域暴雨过程中磷素多尺度流失负荷提供参考。     

滇池流域典型城郊氮磷污染负荷定量研究

通过野外实地监测和室内分析相结合.系统分析了滇池流域典型城郊排放污水氮磷营养盐排放通量和污染负荷,并采用城市降雨径流污染负荷的计算方法,估算了降雨径流氮磷营养盐污染负荷.结果表明:滇池流域城郊排放污水人均通量总氮为1.33～1.39 kg/a.氮态氮为0.69～0.91 kg/a,硝态氮为0.04 kg/a,总磷为0.11kg/a;年均负荷总氮为987.83～1 400.35 kg/hm~2·a,氨态氮为649.43～731.00 kg/hm~2·a,硝态氮为29.50～41.23 kg/hm~2·a,总磷为80.17～112.96 kg/hm~2·a;滇池流域城郊降雨径流污染负荷总氮为59.85～101.03kg/hm~2·a,总磷为6.45～9.55 kg/hm~2·a.全年由降雨地表径流引起的总氮、氨态氮、硝态氮、总磷污染负荷分别占全年集水区总排放污染负荷的6.05%～6.40%,3.54%～6.93%,7.68%～10.03%,7.17%～7.98%.在当前的滇池流域城郊结合部,生活、生产排污引起的污染更严重.     

三峡库区湖北段非点源污染氮磷排放时空分布特征

[目的]了解三峡库区湖北段非点源污染情况,找到主要污染源和重点控制区,为该区生态环境的建设和治理提供科学支持。[方法]运用输出系数模型结合降雨侵蚀力影响系数和入河系数模拟计算研究区1990,2000,2005和2010年的非点源污染氮磷排放总量、各污染源氮磷污染排放量及贡献率以及各地区氮磷排放的时空分布特征。[结果]三峡库区湖北段1990,2000,2005和2010年的TN排放量在2 500t以上、TP排放量在250t以上,2000年达到最高,TN,TP年均排放量分别为3 612.78和393.75t/a,年均排放强度为3.10和0.34kg/(hm~2·a),研究区非点源污染以氮污染为主。水田和旱地是造成氮污染的主要原因,其次是农村人口;水田和旱地也是磷污染排放的主要贡献源,其次是猪的养殖。[结论]研究区非点源污染总体呈现两侧高中间低的区域性分布。巴东县为氮磷排放的重点控制区域。     

施肥对北京山区农田地表氮磷流失的影响——以密云水库流域为例

农田非点源污染是最普遍的非点源污染类型之一,直接威胁北京市密云水库的水质状况;施用化肥是农田非点源污染物的主要来源.以北京市山区的农田化肥施用现状为基础,紧邻密云水库布设径流试验小区,种植当地的主要作物——夏玉米,设置常规(施肥)和对照(不施肥)2种处理,分析天然降雨条件下,施肥对农田地表氮和磷流失的影响.结果表明:施肥显著提高地表径流中氨态氮的浓度,但对径流硝态氮、总氮、可溶磷和总磷的影响有限;附着于泥沙上的颗粒态磷质量分数因施肥显著增加,但颗粒态氮质量分数仅在底肥施用后的首次产流中,表现出较大差异;泥沙是地表径流中氮和磷流失的主要载体,试验期间常规和对照小区,氮随泥沙流失负荷分别占氮流失总量的58.6％和53.6％,磷随泥沙流失负荷占比分别为97.2％和96.5％.研究结果可为密云水库流域农业生产管理和非点源污染治理提供参考.     

施肥对浙北平原桑园地表径流中氮磷流失的影响

为了研究浙北平原区桑园氮磷径流流失负荷与肥料流失系数,开展了典型桑园原位定位试验,设置了常规施肥区和不施肥区对照处理,通过一个施肥周期(2年)内的径流氮磷流失量监测分析,研究了桑园氮磷养分的径流流失负荷与肥料氮磷流失率。结果表明,桑园年平均降雨径流系数约为0.253,一次施肥周期内常规施肥区TN和TP累积流失总负荷达到36.13 kg·hm~(-2)和3.49kg·hm~(-2),其中由施肥引起的N、P养分径流流失量分别达到6.415 kg·hm~(-2)和1.090 kg·hm~(-2),肥料N、P径流流失系数分别为0.744%和3.047%。常规施肥区径流氮流失以可溶态为主,其中NO_3-N和NH_4-N分别占比约38.3%和14.4%;而常规施肥区径流液磷的流失以颗粒态为主,占比约为68.9%。施肥后前期的肥料氮磷养分流失较为严重,且磷流失风险比氮更大,施肥周期内桑园由降雨地表径流引起的氮、磷养分累计流失量与产流次数呈幂函数增加(R~20.95)。     

黑河水库非点源污染时空分布研究

[目的]对黑河水库上游流域进行非点源污染模拟与分析,为水库水环境质量改善提供科学支撑。[方法]采用非点源污染—SWAT模型对流域内水文站2002—2008年的实测降雨、逐月径流以及泥沙及水质数据进行率定与验证,并对流域的非点源污染进行分析。[结果](1)非点源污染的产出主要集中在汛期(6—10月)且与降雨成正相关关系;(2)流域内降雨量分布从南向北、从山区向平原递减,径流深与降雨量成正相关,泥沙、非点源负荷的空间分布与降雨量相反;(3)不同土地利用类型单位面积的非点源污染产出不同,耕地最大,草地次之,林地最小;(4)面积耕地减少,污染负荷显著减少,耕地转换为林地的效果优于耕地转换为灌木林,退耕还林还草可有效减少流域内非点源污染负荷。[结论]黑河水库非点源污染主要发生在下游汛期6—10月,退耕还林、减少施肥可有效控制区域非点源污染。     

汉江中下游土壤侵蚀及颗粒态非点源磷负荷研究

以汉江中下游为研究区,考虑流域内部地理要素和时空过程的异质性,划分子流域作为基本的响应单元,利用2007年Landsat TM影像、DEM、土壤、气象和社会经济数据等,建立了流域基础数据库.在此基础上运用ArcGIS 9.2和Erdas 9.2计算得到流域降雨侵蚀力因子R,土壤可蚀性因子K,坡度坡长因子LS,经营管理因子C,水土保持因子P等.采用USLE和颗粒态非点源负荷经验方程,分别探讨了汉江中下游土壤侵蚀及非点源磷负荷的空间分布特征.结果表明:汉江中下游土壤的侵蚀模数为867.55 t/(km2·a),属于轻度侵蚀,但依然有5.69%的区域侵蚀模数大于2 500 t/(km2·a).流域内由于土壤侵蚀导致的颗粒态非点源磷负荷流失量达8 496.79 t/a,其中南河、唐白河、蛮河等支流的非点源流失状况最为严重,最高单位负荷量可达8.42 kg/(hm2·a).非点源负荷产生的关键源区主要分布在神农架林区、房县、保康等山地丘陵以及南阳盆地等农业生产区,因此增加植被郁闭度,控制坡地耕作,科学施肥,防止水土流失对于控制非点源污染有着重要意义.     

晋江流域非点源氮磷负荷及污染源解析

计算流域非点源氮磷负荷并以此开展源解析对于水体污染控制具有重要意义。基于DEM数据,运用GIS工具划分子流域,提取土地利用和土壤类型等空间相关资料,通过调查及小区试验获取模型参数,建立晋江流域非点源氮磷污染负荷模型;利用SLURP模型和输出系数模型分别核算流域内不同景观类型土地输出径流和农村污染溶解态氮磷负荷,利用修正的USLE土壤侵蚀通用方程核算吸附态氮磷负荷,并进行污染源解析。结果表明:晋江流域非点源氮负荷为12298.95t/a,大部分为溶解态氮,占到了94.13%,主要来自畜禽养殖、农田径流和农村生活污水,其源贡献率分别为31.72%、26.38%和17.44%;非点源磷负荷为667.04t/a,溶解态磷和吸附态磷对流域总磷负荷贡献比例相当,分别为56.73%和43.27%,主要来自土壤侵蚀、农田径流和农村生活污水,其贡献率分别为43.27%、21.10%和12.25%。总体分析表明,土壤侵蚀、农田径流和畜禽养殖是影响晋江流域非点源氮磷负荷的主要污染源,亟待优先控制。     

不同梯度氮沉降对亚热带甜槠林凋落物及养分的影响

[目的]分析不同梯度氮沉降作用下亚热带常绿阔叶甜槠(Castanopsis eyrei)林凋落物量及养分变化规律,从而为亚热带地区氮沉降研究提供数据参考与理论依据。[方法]对安徽省仙寓山地区设置不同梯度施氮对照试验,长期实地监测甜槠林凋落物量及其养分的响应状况。[结果]凋落物量大小顺序为:高氮加磷(HN+P)低氮(LN)高氮(HN)对照CK,不同处理间的差异未达到显著水平;但是落叶量LN与CK之间差异显著(p=0.023)。各处理凋落物量的月变化模式均呈双峰型,分别在4和11月达到峰值;凋落物中各组分所占比例从大到小均为:叶果枝碎屑花皮;施肥处理不同程度上改变了落果量的比重:HN+P(27%)HN(25%)CK=LN(23%)。甜槠林C,N,P,K,Ca,Mg这6种大量元素的养分年归还量共计:HN+P 4.62t/(hm2·a)CK 4.44t/(hm2·a)HN 4.17t/(hm2·a)LN 3.96t/(hm2·a);不同处理各养分(K除外)归还量均表现为上述关系,且HN+P与CK之间的N,P的养分归还量差异显著(p=0.047;0.023)。对于各组分而言,落叶的养分归还量占年养分归还量的52%~58%。[结论]模拟不同梯度的氮沉降处理在一定程度上改变了甜槠林凋落物总量的大小及其组成比例,且影响到其他养分的吸收及归还量。     

基于RUSLE模型的云南省土壤侵蚀和养分流失特征分析

准确评估区域土壤侵蚀和养分流失空间分布特征,是开展区域水土保持规划和生态治理的基础。基于GIS空间分析技术和RUSLE模型,对云南省土壤侵蚀和养分流失特征进行定量化分析。结果表明：云南省土壤侵蚀面积为1 835.91×10⁴ hm²,占总面积的48.07%,平均侵蚀模数为15.65 t/（hm²·a）,土壤侵蚀以微度侵蚀、轻度侵蚀为主,但极强烈侵蚀、剧烈侵蚀是区域侵蚀产沙的主要来源。滇西南区土壤侵蚀强度较大,而滇西北区土壤侵蚀强度较小。区域土壤侵蚀主要发生在夏季,旱地是区域侵蚀产沙的主要策源地。流失土层厚度集中分布在0~2 mm/a,平均土层流失厚度为1.19 mm/a。土壤有机质（SOM）、全氮（TN）、速效钾（AK）、有效磷（AP）的平均流失模数分别为820.00,55.19,3.32,0.32 kg/（hm²·a）,4种养分流失量空间分布均存在一定的聚集特征,总体表现为滇西区等西部区域大于东部区域。研究结果可为云南省水土保持规划和水土流失生态环境建设提供科学依据。     

赣江上游平江流域降雨侵蚀力的时空分布特征

[目的]研究赣江上游平江流域降雨侵蚀力的时空变化规律,为流域治理措施的制定提供参考。[方法]利用平江流域内10个雨量站点1989—2018年共30 a的日降雨量数据,采用降雨侵蚀力日降雨简易计算模型和Mann-Kendall趋势检验等方法,对平江流域降雨侵蚀力的时间分布规律进行研究;借助ArcGIS 10.1中的克里金插值法对平江流域的降雨侵蚀力进行空间分析。[结果]平江流域降雨侵蚀力在1989—2018年间平均值为4 233 MJ·mm/(hm~2·h·a),最大值为6 766.5 MJ·mm/(hm~2·h)(2015年),最小值为2 191 MJ·mm/(hm~2·h)(2003年);流域内30 a降雨侵蚀力变化较为平稳,年际间呈现出不显著的增加趋势,年内分布同降水量一致,表现为双峰型,分别在6月和8月。降雨侵蚀力在空间上表现为由东北向中南方向递减,而后向西南方向递增,最大值出现在北部城冈站附近,最小值出现在中南部龙口站附近。[结论]平江流域降雨侵蚀力的时空分布特征与流域内降水时空分布基本一致。对流域水土流失防治工作而言,春季应尤其注意降雨侵蚀力较大且出现上升趋势的流域北部地区,夏季和冬季应更加注意流域西南部。     

北方城市海绵社区生态效益分析

[目的]分析海绵社区建设带来的经济效益、生态效益,为中国海绵城市建设提供技术参考。[方法]以北京市通州区某建筑小区为研究对象,通过增设屋顶绿化、下凹式绿地、雨水调蓄池等雨水渗蓄措施,对比增设设施前后外排量、节水量、回补地下水量、消除污染而减少的社会损失量、节电量、固碳释氧量的变化。[结果]研究区增设雨水调蓄设施后,年单位面积总效益增加量为38 566元/(hm~2·a),年单位面积节约中水量为208m3/(hm~2·a),年单位面积节电量为145(kW·h)/(hm~2·a),年单位面积回补地下水增加量为281m3/(hm~2·a),年固碳增加量为0.02t/(hm~2·a),年固氧增加量为0.01t/(hm~2·a)。[结论]采用雨水调蓄设施,在节水、节能、截污等方面均可产生具有明显的经济效益和生态效益,值得大力推广和提倡。     

小麦/玉米套作条件下氮、磷配施的肥料效应研究

针对内蒙古河套灌区农业面源污染的现状,本研究以内蒙古河套灌区常规作物小麦和玉米为供试材料,采取"3414"部分实施方案,对氮、磷肥的施用效应及养分交互作用进行了研究,探讨进一步削减当地农业生产过程中的肥料用量的施肥技术。结果表明:小麦/玉米套作条件下,作物产量与氮、磷肥施用量之间满足二次型回归模型,氮肥、磷肥及氮磷交互效应对产量产生显著影响,氮磷交互作用氮磷。在施肥水平较低时,氮、磷肥表现出较好的协同促进作用,在达到产量的极限值后,则表现为无效及拮抗作用;中氮中磷处理能够较好地满足作物生长发育过程中对氮和磷的需求,提高作物对氮、磷的利用率。但随着施肥量的进一步增加,作物植株吸肥量也随之增加,施肥效益降低,肥料利用率持续下降。通过对氮、磷单因素及二因素肥料效应的分析,对施肥水平做进一步优化,得出小麦最佳施氮量为167.67~196.61 kg·hm-2,最佳施磷量为130.43~186.64 kg·hm-2;玉米最佳施氮量为222.10~299.14 kg·hm-2,最佳施磷量为156.14~188.00 kg·hm-2。这将为进一步削减氮、磷配施量,改善当地土壤养分平衡,减轻农业面源污染提供一定的指导作用。     

基于养分损失脆弱区的氮磷淋溶分区消减策略

农业面源污染研究多聚焦于田块尺度,缺少对区域尺度氮磷损失风险和消减途径的探索。因此,本研究提出在区域尺度依据养分损失风险制定管理策略,以期在现有技术条件下充分发挥减排措施潜力、全面提升面源污染区域阻控效力。本文利用水质监测数据、文献数据、地理要素空间数据和基于NUFER（NUtrient flows in Food chains,Environment and Resources use）模型模拟的养分损失结果,划定了我国养分损失脆弱区;在此基础上,按照我国农业生态区划和养分损失脆弱区级别确定了各区养分管控程度,并结合各区自然和社会经济条件选取可行、高效的养分管理技术,形成了我国氮磷淋溶区域消减策略和技术列单;最后通过模型再次评估了分区氮磷消减策略的效果。结果表明：养分损失脆弱区和潜在脆弱区覆盖了全国耕地面积的52%,广泛分布于主要农产品产区,呈现显著的空间聚集特征;分区养分管理可以消减51%的潜在脆弱区面积,消减潜力较大的区域集中在东北、长江中下游和西南地区;氮淋溶强度超过22.6 kg·hm^-2的区域覆盖耕地面积3.1×10⁷ hm²,通过实施基于养分损失脆弱区的分区氮磷消减措施,氮淋溶超标区内耕地面积减少至1.9×10⁷ hm²,消减比例约为40%。上述养分损失脆弱性区划和区域氮磷消减草案可为农业绿色发展和面源污染控制提供科学依据。     

黄土高原人工油松林土壤碳氮对短期氮添加的响应

为了更好地理解土壤碳氮元素对氮添加的响应,通过短期原位模拟氮沉降试验,揭示黄土高原子午岭人工油松(Pinus tabulaeformis Carrière)林土壤碳氮对外源氮添加的响应过程和机制。从2015—2016年设置4个氮添加水平,分别为对照(0kg/(hm~2·a),N0)、低氮(50kg/(hm~2·a),N50)、中氮(100kg/(hm~2·a),N100)和高氮(200kg/(hm~2·a),N200),研究人工油松林地不同深度土层土壤有机碳和全氮以及土壤碳氮储量对模拟氮添加的响应。结果表明:土层对土壤有机碳、全氮和碳氮储量有显著影响,上层土壤有机碳、全氮和碳氮储量显著高于下层土壤;氮添加水平对土壤有机碳、土壤碳储量影响不显著,但可显著影响土壤全氮和氮储量。此外,土壤有机碳、全氮和碳氮储量和土壤碳氮储量比受地下生物量碳氮比的影响显著。因此,短期氮添加对人工油松林地土壤碳的影响不显著,但可显著影响土壤氮,地下生物量碳氮比是影响土壤碳氮的重要因素。     

不同造林抚育干扰下桉树幼林地水土流失特征

[目的]探讨不同造林抚育措施对桉树幼林地水土流失及其养分损耗的影响,为桉树人工林的科学栽培和可持续经营提供理论依据。[方法]建立8个地表径流小区,以桉树采伐地灌草坡做对照(CK),研究人工割灌割草清理林地和除草、只施基肥不追肥的植苗更新2代林地(A处理),火烧清理林地、化学除草、施基肥和追肥的植苗更新2代林地(B处理)和人工割灌割草清理林地和除草、施基肥和追肥的萌芽更新2代林地(C处理)的水土流失特征。[结果]B处理林地的地表径流量、泥沙流失量和N,P,K养分流失总量年均值分别为129.35 mm,642.52kg/(hm2·a)和32.923kg/(hm2.a),比A处理的分别高出7.93%,90.03%和46.89%,比C处理的分别高出4.95%,70.82%和49.17%,比CK(对照)的分别高出4.98%,109.93%和50.91%;各试验林地的地表径流量和泥沙流失量与降水量之间均呈极显著线性正相关(R=0.717~0.853)。[结论]火烧清理林地、化学除草、频繁施肥等人为干扰活动及大量级降水驱动是桉树幼林林地水土流失及其养分损耗较为强烈的主要原因。     

制种玉米连作恒量施磷对灌漠土与潮土中磷素利用的影响

[目的]研究恒量外源磷施用对玉米种子生产的影响,为合理施磷提供依据。[方法]通过大田定位与实验室分析相结合,选用河西走廊石灰性潮土及灌漠土定位施肥。[结果]制种玉米连作8a,恒量磷二铵525kg/(hm^2·a)施用,除无机态二钙磷(Ca_2-P)外,2种不同土类总磷(T-P)、速效性磷(Av-P)、总无机磷(T-IP)、总有机磷(T-OP),以及其他各分级无机、有机磷组分均显著增加。无机磷占全磷总量65.2%~70.2%,有机磷占全磷总量6.5%~11.4%。无机磷中十钙磷(Ca₁₀-P)>八钙磷(Ca8-P)>铝磷(Al-P)>铁磷(Fe-P)>闭蓄态磷(O-P)。有机磷中活性有机磷(MLO-P)>高稳性(HRO-P)>中稳性有机磷(MROP)>活性有机磷(LO-P)。随连作年限增加,灌漠土Ca₁₀-P在连作第5a达到最大,Al-P,O-P均持续增加;潮土Ca₁₀-P持续增加,Fe-P,O-P在连作第5a达到最大,磷增加量为3.94%~37.28%。0—60cm土层,两种土类无机磷各组分含量均呈现由表层至下层递减特点,但不同分级磷在不同土层所占比例不同,Ca₁₀-P,Al-P,O-P,MRO-P底聚,Ca_2-P,HRO-P表聚,制种玉米连作生产8a,磷肥最大表观利用率为4.89%,磷素活化系数<2%,外源磷肥以174.3kg/(hm^2·a)残余在土壤中。[结论]制种玉米连作,总磷转化率低,磷素移动缓慢,大部分以溶解性较低的磷素形态在土壤表层积累,但随连作年限增加,土壤对磷素的固持及转化率下降,表现底聚趋势,对生态环境健康存在极大风险,应减量或停止施磷。潮土磷肥施用应采取更加合理措施。