不同农艺措施对巢湖沿岸坡耕地水土及径流氮输出的控制效果

基于巢湖沿岸坡耕地水土和养分流失监测的定位试验,于2014—2015年连续2a进行观测,研究小麦—芝麻模式下,植物篱(黄花菜)(PH)、植物篱+秸秆覆盖(PHS)和等高垄作(CR)3种农艺措施对水土和径流氮输出的控制效果。结果表明,植物篱、植物篱+秸秆覆盖和等高垄作能有效减少地表径流量和土壤流失量,3种农艺措施的降低效果依次为PHSPHCR。与CK(当地常规耕作)相比,PH、PHS和CR处理平均分别减少24.5%,36.5%和19.7%的径流流失和31.0%,45.6%和25.4%的土壤流失,表现出显著的水土保持作用,且减沙效果大于减流效果。3种农艺措施显著降低了径流液颗粒态氮(PN)的浓度,提高了溶解态总氮(DTN)、硝态氮(NO~-_3—N)和溶解态有机氮(DON)的浓度,但对总氮(TN)和铵态氮(NH~+_4—N)浓度无显著影响。CK处理径流液中PN和DTN所占TN的比例基本相当,而在其3种农艺措施下,DTN是N随着径流迁移的主要形态。在DTN中,NO~-_3—N占较大比例,DON次之,NH~+_4—N所占比例最小。CK处理N随地表径流平均年度累积流失量为9.35kg/hm~2,占当年施N量的2.83%。与CK相比,PH、PHS和CR处理的N素年度累积流失量平均分别降低了28.3%,40.7%和21.2%,其对N素输出的控制效应主要是通过减流减沙来实现的。该研究可为巢湖流域坡耕地水土流失和面源污染防治提供科学依据。     

深松筑挡对黑土顺坡耕地不同形态磷流失的阻控效果

通过在黑土顺坡耕地应用深松筑挡措施,研究了深松筑挡技术对黑土顺坡耕地不同形态磷流失的阻控效果。结果表明:深松筑挡有拦截径流泥沙,减少坡耕地水土流失的作用。与CK相比,深松筑挡处理最高可以降低坡耕地径流中总磷、可溶性总磷和颗粒态磷浓度的58.19%,64.19%和55.02%;最高可以降低坡耕地总磷、可溶性总磷和颗粒态磷累积流失量的89.32%,90.74%和88.48%。相对来讲,深松筑挡降低径流中可溶性总磷浓度效果较好,颗粒态磷是黑土坡耕地径流中磷流失的主要形态。深松筑挡措施对坡耕地径流中不同形态磷流失均有一定的阻控作用。     

三峡库区不同坡度石灰土坡耕地磷素流失特征

[目的]研究石灰土坡耕地在不同坡度下的磷素流失规律,以期为三峡库区农业面源污染的防治和水资源保护提供基础数据。[方法]在三峡库区香溪河流域坡耕地修建径流小区进行原位人工降雨试验,在雨强1.5mm/min时,分析10°,15°和20°这3种坡度下坡耕地的径流量、泥沙浓度,以及地表径流中总磷、颗粒态磷,泥沙中总磷、速效磷浓度的变化趋势,并对径流泥沙进行无机磷分级试验。[结果]坡度越大,地表径流量、径流总量、泥沙流失量越大,初始产流时间越短,但坡度对径流中泥沙流失浓度的影响不显著;不同坡度下径流中总磷(TP)、颗粒态磷(PP)浓度都随着产流时间逐渐变小最后趋于平衡,其中径流中TP主要以PP形式流失,达到80%以上;泥沙中磷素流失主要以无机态磷为主,无机磷分级试验表明被植物高效利用的有效态磷和缓效态磷占无机磷总量的54.1%~57.8%。[结论]坡度主要通过影响地表径流总量和径流携带的泥沙总量而影响磷素流失总量,石灰土坡耕地磷素流失主要以径流泥沙携带为主。     

施磷对太湖流域水稻田磷素径流流失形态的影响

基于整个水稻生长期内天然降雨径流的田间试验,研究不同施磷水平(0,30,75,150kg/hm2)对水稻田径流磷素的组成形态及损失量的影响。结果表明,不同施磷量在水稻生长初期,对径流中不同形态磷浓度的影响较大,且随着施磷量的增加,不同形态磷的浓度都在增加,但增加幅度最大的是溶解态总磷(DP)和溶解态无机磷(DIP)浓度,即DP/TP从27.9%增加到43.7%,表明施磷肥能促进水稻田磷素径流DP的流失;DIP/DP从46.2%上升到64.2%,而DOP/DP从51.8%下降到35.8%,说明磷肥能增加水稻田磷素径流DIP浓度;颗粒态总磷(PP)占总磷(TP)56.3%～72.1%,表明所有施磷处理中径流携带的磷均以PP为主。在整个植稻期内,产生了6次径流,但水田径流磷素的流失主要发生在第一次,即施肥后不久,可见施肥与径流发生的时间间隔是决定径流磷素损失的重要因素。     

云南红壤坡耕地的水土流失及其综合治理

在云南19.5°红壤坡耕地上设置水土流失综合治理试验样方,观测水土流失控制效果。结果表明,各观测样方的地表径流量、土壤流失和养分流失按照裸地(CK1)>传统单作玉米区(CK2)>植物篱玉米秸秆覆盖区>植物篱麻袋覆盖区>植物篱牧草活覆盖区依次降低。2004年较2003年降雨和径流明显增加,各处理土壤养分流失的增幅显著低于土壤流失的增幅;土壤养分流失与施肥量显著正相关;植物篱 覆盖区的养分利用率比传统单作玉米区极显著提高,养分利用率与施肥量负相关。植物篱麻袋覆盖区和植物篱牧草活覆盖区,地表径流减少22.7%~34.0%,土壤流失减少27.1%~67.6%,养分流失减少36.8%~77.8%,养分利用率提高27.9%~45.2%;保持水、土、肥和提高养分利用率的效果都优于植物篱秸秆覆盖区。     

巢湖流域不同耕作和施肥方式下农田养分径流流失特征

采用野外定位观测试验,研究巢湖流域不同耕作和施肥方式下农田养分径流流失特征,探索降低养分流失、提高湖区水质的有效耕作和施肥措施。2009-2010年结果表明,冬季麦田径流液总氮(TN)的浓度范围是2.12～4.34mg/L,溶解态氮(DN)约占TN的72%～92%,DN中又以硝态氮(NO3--N)为主,溶解态有机氮(DON)次之,铵态氮(NH4+-N)所占比例极小。径流液总磷(TP)浓度范围是0.095～0.360mg/L,颗粒态磷(PP)约占TP的51%～69%。DN和PP是农田氮磷径流流失的主要形态。长期的保护性耕作可提高径流液TN、DN、NO3--N、DON和DP的浓度,降低PN和PP的浓度,但对NH4+-N和TP浓度无明显影响;氮肥后移一定程度上易增加追肥后短期内降雨径流液各形态N的浓度,但可降低小麦整个生育期内径流液各形态P的浓度。在当地常规耕作条件下(处理CT),麦田TN和TP径流流失量分别为1.065,0.079kg/hm2,占当季施N量的0.71%,施P量的0.24%。与处理CT相比,处理CTS(常规+覆盖)、NFP(氮肥后移)和NTS+NFP(少免耕覆盖+氮肥后移)TN流失量分别减少了14%、21%和24%,TP流失量分别减少了20%、21%和24%。因此,保护性耕作和氮肥后移在保证小麦产量的前提下,可作为巢湖流域源头控制农田养分流失的主要措施。     

秸秆覆盖与平衡施肥对巢湖流域农田磷素流失的影响研究

通过野外径流小区观测试验,研究了巢湖流域旱地秸秆覆盖与平衡施肥条件下的径流、泥沙和磷素流失特征.结果表明,相对于当地传统耕作区,秸秆覆盖区和平衡施肥区能分别减少30.47%和21.61%的径流量,减少22.88%和20.59%的泥沙量,表现出显著的水土保持作用.当地传统耕作区磷向水体迁移的负荷量为0.47 kg·hm-2,流失系数为0.52,其中颗粒态磷是磷迁移的主要形式,其浓度占总磷流失浓度的74.45%～90.85%.秸秆覆盖与平衡施肥均能有效地降低径流磷流失量,可分别降低32.29%和29.81%,但其对径流磷浓度的影响却不明显.因此,秸秆覆盖和平衡施肥是作为源头控制农田养分流失的较好措施.     

三峡库区坡耕地免耕秸秆覆盖下氮磷流失特征

为有效防治三峡库区坡耕地氮磷流失,在三峡库区长坪小流域连续进行两年野外径流小区监测试验。在自然降雨条件下进行免耕秸秆覆盖(SM)和对照(CK)两个处理的田间试验,研究了免耕秸秆覆盖措施对地表径流和氮磷养分流失的影响。结果表明：(1)降雨量与径流量极显著正相关,径流主要由几次暴雨事件造成,需要重点防范玉米季暴雨造成的水土流失。免耕秸秆覆盖能减少地表产流产沙,相比对照处理,免耕秸秆覆盖减少19.1%的径流流失,减少63.6%的泥沙流失。(2)免耕秸秆覆盖分别降低了21.3%,25.8%的总氮和总磷流失量,径流量和氮磷流失量呈极显著正相关,免耕秸秆覆盖主要通过减少径流量来减少氮磷流失。(3)坡耕地油菜—玉米种植制的氮磷流失风险期为6—7月初,该时期CK处理41.3%的径流量贡献了81.4%,52.1%的总氮和总磷流失,SM处理38.4%的径流量贡献了75.2%,48.2%的总氮和总磷流失,在该时期通过免耕秸秆覆盖可分别减少17.5%,31.7%的总氮和总磷流失。研究表明,免耕秸秆覆盖是控制三峡库区坡耕地氮磷养分流失的良好水土保持措施。     

秸秆覆盖红壤径流养分流失效益及径流剪切力影响研究

采用模拟降雨试验的方法,研究秸秆覆盖条件下红壤侵蚀效益及动力影响因素。模拟降雨强度2.0mm/min,坡度20°,径流小区(长1.5m,宽0.5m,深0.3m)条件下,供试土壤为赤红壤。结果表明:(1)秸秆覆盖减流效益达到69.3%,减沙效益达到99.2%;明显提高土壤的入渗速率,渗透效益达到了32%,秸秆覆盖有较好的水土保持效益。(2)秸秆覆盖有效减少径流总氮、径流溶解态氮、径流颗粒态氮、径流总磷、径流溶解态磷、径流颗粒态磷的流失,减少径流中氮流失效益均达到74%以上,减少径流中磷流失效益均达到78%以上,径流中元素流失均以溶解态氮磷元素大于颗粒态氮磷元素,秸秆覆盖减少径流中磷养分流失的效益大于氮养分的流失效益。(3)建立单位面积单位时间径流剪切力和产沙率、径流总氮、径流溶解态氮、径流颗粒态氮和径流总磷、径流溶解态磷、径流颗粒态磷流失速率的模型,初步推断径流剪切力是土壤侵蚀的主要动力因素。(4)秸秆覆盖和未覆盖的临界启动径流剪切力分别为2.8N/m2和1.5N/m2。     

紫色土区不同植物篱模式控制坡耕地氮素流失效应

为优选紫色土区控制农田氮磷等养分流失的复合农林模式,利用野外径流小区试验,结合室内分析与数理统计法研究了植物篱模式控制紫色土区坡耕地氮素流失效应。结果表明,植物篱模式减少了坡耕地总氮及各形态氮流失负荷,就总氮而言,20°坡耕地紫穗槐与香根草模式下年均总氮流失负荷分别比横坡农作模式降低92.4%、90.0%;13°坡耕地紫花苜蓿与蓑草模式的年均总氮流失负荷分别比横坡农作模式降低88.7%、83.9%。径流与泥沙流失量的减少与径流氮浓度的降低是植物篱控制坡耕地氮素流失的主要机制。紫穗槐、香根草、紫花苜蓿与蓑草植物篱模式可作为西南紫色丘陵区农业非点源氮素污染的源头控制技术,特别是20°以上坡耕地推广与实施灌木类植物篱模式,能长期有效地控制农田盈余氮素流失。     

自然降雨条件下秸秆还田对巢湖流域旱地氮磷流失的影响

本文通过野外径流小区观测试验,开展了自然降雨条件下秸秆覆盖对巢湖流域旱地地表径流、泥沙和氮磷流失影响的研究。试验结果表明,秸秆覆盖能有效减少地表径流量、侵蚀产沙量以及因地表径流引起的土壤氮磷流失。在整个玉米生长期间,秸秆覆盖小区的总产流量与产沙量比传统耕作小区分别减少30.47%和22.88%,表现出显著的水土保持作用。与传统耕作小区相比,秸秆覆盖小区随地表径流迁移的氮、磷流失总量分别降低27.42%和32.29%,但秸秆覆盖对径流中氮磷浓度的影响却不明显。溶解态氮是氮素流失的主要形态,颗粒态磷是磷素流失的主要形态。秸秆覆盖可以作为源头控制农业面源污染的较好措施之一加以推广。     

巢湖沉积物磷的形态及其与间隙水磷的关系

采用磷形态的连续提取法,研究了巢湖沉积物中磷的地球化学形态及间隙水中总溶解性磷（DTP）、可溶性磷酸盐（DIP）、可溶性有机磷（DOP）含量的垂向分布特征。结果表明,西湖区的沉积物总磷含量明显高于东湖区。表层沉积物中活性磷含量占总磷的44％-81％,金属氧化物结合态磷（NaOH—P）作为活性磷的主要存在形式,在西湖区含量比例达到47％-60％,对磷释放起重要贡献;磷形态剖面表明,西湖区的金属氧化物结合态磷、可还原态磷（BD—P）含量高于东湖区。金属氧化物结合态磷、可还原态磷、钙结合态磷（HCl-P）受人类活动影响较大,有机磷（Org—P）受外源磷污染影响很小;BD—P、NaOH—P随深度增加而减小,说明巢湖近期磷负荷有增加的趋势;DTP、DIP、DOP在水-沉积物界面的浓度梯度反映它们有自间隙水向上覆水扩散的趋势;巢湖间隙水不同形态磷与BD—P、NaOH—P显著相关（α=0．01）。这项研究可为巢湖内源污染和富营养化的控制与治理提供理论参考。     

保护性耕作与氮肥后移对巢湖流域麦田磷素流失的影响

农田磷素随地表径流向水体迁移可导致磷肥利用率降低、生产成本上升和环境污染风险增加,源头控制农田磷素流失对于治理巢湖水体富营养化具有重要意义。采用野外定位观测结合室内分析的研究方法,对2009—2010年冬小麦生长期间的径流、泥沙和磷素进行了监测与测定分析,研究了保护性耕作和氮肥后移对巢湖流域麦田P素径流损失及其对环境的影响。结果表明,相对于传统耕作处理（T）,传统耕作＋秸秆还田处理（TS）、氮肥后移处理（NFP）和少免耕＋秸秆还田＋氮肥后移（NTS＋NFP）径流量分别减少了20%、10%和22%,泥沙量分别减少了30%、14%和38%,表现出显著的水土保持作用。各处理径流液总磷（TP）浓度范围是0.095～0.360mg·L-1,其中,颗粒态磷（PP）是磷素随地表径流迁移的主要形式,约占TP的51%～69%。长期的保护性耕作提高径流液中溶解态磷（DP）的浓度,降低了PP的浓度,但TP浓度难以看出明显的变化规律,而氮肥后移降低了径流液中各形态磷的浓度。各处理TP流失量在0.060～0.079kg·hm-2之间,约占当季施磷量的0.2%。处理TS、NFP和NTS＋NFP与处理T相比,TP流失量分别减少了20%、21%和24%。作物生长情况显著影响土壤磷素的流失,地上部分生物量、地上部分吸磷量与径流TP的迁移量呈负相关关系。因此保护性耕作和氮肥后移可以作为源头控制农田磷素流失的较好措施加以推广。     

太湖地区渗育性水稻土径流中磷组分的研究

本试验于 2 0 0 2年在太湖地区渗育性水稻土上进行 ,研究不同施磷水平下 (P 0、30、70、15 0和30 0kghm-2 )麦稻轮作中土壤径流磷的损失。研究结果表明 :在麦稻轮作期间 ,除最高施磷处理P 30 0kghm-2的径流磷损失达到P 0 75kghm-2 外 ,其余各施肥处理与对照无显著差异。虽然径流损失的磷最多也不足施磷量的 0 1% ;但径流中溶解磷浓度均已超过水体富营养化磷浓度的阈值 ( 0 0 2mgL-1) ,故农田径流携带的磷长期进入水体也会加重水体富营养化。径流携带的磷以产生第一次径流时为最多 ;径流磷中以颗粒磷为主占总磷的 6 0 %以上 ;溶解磷则在 4 0 %以下 ,而溶解磷中以有机磷为主 ,除P 30 0kghm-2 处理外 ,其余处理的径流中溶解有机磷占总溶解磷的 5 2 0 %～ 76 2 %之间。因此 ,仅测定溶解的无机磷作为溶解磷组分 ,必将低估径流溶解磷的数量及其贡献 ;施肥未增加当季径流中溶解有机磷的浓度     

施用鸡粪土壤中磷的径流损失特征研究

研究了施用鸡粪土壤中磷养分在自然降雨过程中随地表径流流失的变化规律.结果表明:颗粒附着态磷(PP)占总磷(TP)的61.1%～79.5%,是土壤中磷索在自然降雨过程中随地表径流流失的主要形态.基于作物需磷量计算鸡粪用置较基于作物需氮量能有效降低地表径流中不同形态磷浓度,其中TP降幅为8.0%～46.3%.PP降幅为6.0%～48.2%.TDP降幅为15.1%～46.0%,DIP降幅为29.4%～55.5%.表明基于作物需磷量计算鸡粪施用量能有效降低土壤中磷索在自然降雨过程中随地表径流的流失风险.添加沸石或铁盐可有效降低地表径流中TP和PP浓度,从而有效降低磷随地表径流损失的风险.     

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。     

习惯施肥对菜地氮磷径流流失的影响

对菜地进行连续3年的定位监测试验。结果表明:与不施肥对照相比,菜农习惯施肥处理显著提高降雨径流中的总氮(TN)和硝态氮(NO3--N)流失质量浓度及流失量,3年监测期内总氮(TN)径流流失负荷为321kg/hm2,总磷(TP)流失负荷为134kg/hm2,分别占氮、磷养分投入总量的13.6%和13.2%,氮肥的流失系数约为5.6%。菜地氮素流失以硝态氮(NO3--N)形式为主,磷素流失以颗粒态磷(PP)形式为主。菜地氮、磷养分径流流失与径流量呈显著线性关系,菜地每流失1kg的总磷(TP),可溶性总磷(TDP)、总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)所需要的径流量分别为77.5,322,52.5,67.5,404m3。