紫色土区小流域不同土地利用类型非点源氮迁移特征

通过对紫色土区小流域旱地、居民点氮迁移过程的野外监测,研究紫色土区旱地、居民点氮流失特征.结果表明,地表径流是居民点氮迁移的主要途径,而旱地氮素主要通过壤中流迁移.次降雨事件中居民点氮迁移浓度、负荷变化显著,总氮(TN)、颗粒态氮(PN)、铵氮(AN)迁移呈现显著的“初始冲刷效应”,初期25.0％的径流量携带了37.0％的TN负荷、60.0％的PN负荷和36.0％的AN负荷,而旱地径流中氮浓度、负荷变化较小.居民点氮流失与降雨量密切相关,旱地氮流失则集中在施肥后初期降水事件.旱地、居民点是紫色土区小流域氮流失的主要“源”,其中旱地、居民点径流中TN年内浓度分别为16.43,14.68 mg/L,TN年内流失负荷分别为41.18,222.05 kg/hm2.     

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。     

典型山地丘陵区农业小流域氮素迁移特征

为探讨山地丘陵区农业小流域氮素迁移特征,对典型山地丘陵区农业小流域降雨—径流事件、水体氮素形态与浓度、时间变异特征及其迁移通量进行了全年观测研究。结果表明:(1)小流域水体氮素浓度存在显著季节变异特征,全年总氮(TN)平均浓度为2.14 mg/L,硝态氮(NO_3~-—N)平均浓度为0.77 mg/L,铵态氮(NH_4~+—N)平均浓度为0.25 mg/L,溶解性有机氮(DON)平均浓度为0.51 mg/L,其中NO_3~-—N是氮素迁移的主要形态;(2)小流域春季(3—5月)对全年氮素迁移通量贡献最高(43.56%),而秋季(9—11月)贡献率最低(3.70%);(3)降雨—径流事件和施肥等农事活动是小流域氮素迁移及其通量的重要驱动因子。     

黄土丘陵区岔口小流域暴雨条件下氮素随地表径流迁移特征

通过对岔口小流域流量和水质的同步监测,在流域尺度上研究暴雨条件下氮素随地表径流迁移特征。通过SMC取值分析流域4个季节氮素迁移浓度,结果表明,次降雨量介于16.8~51mm的暴雨过程中,流域出口处的径流过程曲线呈单峰状态,且峰值滞后于最大雨强,滞后时间因降雨强度的不同而不同;3场暴雨事件的综合径流系数达0.059;总氮迁移量为38.79~197.53g/hm2,铵态氮和硝态氮是氮素迁移的主要类型,而且硝态氮的平均迁移量大于铵态氮;结合态氮是氮素迁移的主要类型,占总氮输出的75.18%~98.01%;总氮、硝态氮和铵态氮平均浓度随时间呈现出夏季秋季春季冬季的规律。     

暴雨径流对流域不同土地利用土壤氮磷流失的影响

以广州流溪河流域内土地利用类型齐全、相对闭合的小流域——新田小流域为例,分析了不同暴雨径流过程与土地利用对氮、磷流失的影响,结果表明:(1)林地氮磷的流失较少,说明植被覆盖可以有效减少土壤侵蚀、总磷和总氮的流失;而坡耕地是氮磷流失的重要策源地,说明人类活动对土壤氮磷的干扰很大。(2)流域径流中氮、磷的流失形态分为可溶态和颗粒态,径流中流失是以颗粒态形式流失,即氮磷是以泥沙结合形式流失的;径流中氮素主要是以可溶态氮流失的。(3)氮磷浓度在降雨初期与末期最大。(4)降雨径流是引起土壤氮磷损失的重要原因,但不同的土地利用方式是造成土壤氮磷流失的本质因素,因此在降雨前应特别注意减少和避免那些会加剧土壤侵蚀和磷流失的农事活动。     

人工降雨条件下不同坡长和覆盖度对氮素流失的影响

用植被覆盖度(20%,45%,60%,90%)和坡长(1,2,3,4,5m)作为可变因素,设定固定雨强2.0mm/min进行室内模拟降雨,研究氮素的流失特征,探索坡长、覆盖度和径流对氮素流失的影响。通过对试验数据的分析,结论为:(1)相同覆盖度,不同坡长全氮(TN)流失量随时间延长而逐渐增加,并且随着坡长的增加,流失量逐渐增大,但径流中总氮的浓度变化差异不明显。硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)流失量的变化与TN较为相似,流失浓度随着时间变化主要表现为径流前期浓度较高,随着降雨时间的延长,浓度逐步降低并最终趋于稳定。(2)降雨过程中,径流中的氮流失主要以溶解态的氮为主,并以NO3--N比NH4+-N含量高,但是随着降雨时间的延长,不溶性氮的比例也会有所增加。(3)径流量对各形态氮的流失影响十分明显,植被覆盖度和坡长分别与TN、NO3--N的流失量呈显著负相关和显著正相关。     

雨季喀斯特小流域氮输出特征及其受降雨的影响

以黔中典型喀斯特农业小流域后寨河流域为研究区域,探讨喀斯特小流域氮素输出形态特征及降雨对氮素输出的影响。通过对流域内落水洞、地表水和地下水水样各形态氮素的浓度进行监测,估算雨季氮素输出量,结合降雨量数据分析氮输出受降雨的影响。结果表明:(1)后寨河喀斯特小流域水体氮含量明显高于我国主要河流,流域地下水出口溶解性总氮(TDN)浓度均值为6.5mg/L;地表水出口TDN浓度均值为7.3mg/L。(2)氮素输出的主要形态为硝态氮(NO_3~--N),铵态氮(NH_4~+-N)、亚硝态氮(NO2--N)以及有机态氮(DON)输出占比极低。(3)流域内TDN,NO_3~--N,NH_4~+-N,NO2--N,DON雨季输出量估算值分别为55.13,52.12,0.40,0.01,2.61t。(4)持续性的多日降雨加速了水体氮素流失强度,流域上游水体硝态氮浓度在降雨事件发生后呈上升趋势,随着降雨事件的停止而呈下降趋势;流域总出口因降雨而产生的硝态氮浓度变化具有一定的滞后性。     

沂蒙山区不同强降雨下土壤的氮素流失特征分析

为探讨不同自然强降雨氮素流失特征,实地观测沂蒙山区孟良崮小流域2010年汛期的降雨与径流过程,选取暴雨(汛期首场强降雨)、大雨(土壤水分相对饱和强降雨)和大暴雨(年最大雨强降雨)3场不同典型强降雨,分析降雨径流及氮素流失特征。结果表明,在首场暴雨条件下,除颗粒态氮外,其他形态氮含量在整个降雨过程中均呈现增加趋势;在大雨过程中,总氮含量在径流峰值前达到峰值,溶解态氮和硝态氮含量在径流峰值后达到峰值,并趋于稳定;在大暴雨条件下,总氮和颗粒态氮含量在径流峰值前浓度陡增到最大后迅速降低。总氮与颗粒态氮的流量加权质量浓度表现为大雨<暴雨<大暴雨,溶解态氮流失浓度百分比介于49.9265%～85.292%,且硝态氮在溶解态氮中占主导地位。不同形态氮和泥沙的平均流失率随着降雨强度的增强而增加,均表现为大暴雨>暴雨>大雨。该研究为沂蒙山区小流域水环境保护和非点源污染治理提供依据。     

模拟降雨条件下丹江鹦鹉沟小流域坡面径流氮素流失特征

通过野外人工模拟降雨,研究丹江鹦鹉沟小流域不同土地利用类型的坡面地表径流和壤中流中氮素的流失特征,结果表明:径流小区降雨—地表径流过程总氮浓度平均值超过10mg/L,随着降雨历时的增加,全氮流失浓度大体呈现较平稳的状态,总体变化幅度不大。硝态氮浓度输出变化过程和总氮变化表现出良好的相关性,是氮素流失的主要形态;在大雨强条件下,农田小区壤中流氮素流失浓度均小于裸坡,其中农田全氮的流失量是裸地的1/2。在其他2种雨强条件下,农田小区壤中流除全氮外流失浓度均小于裸坡;壤中流中的氮素养分流失量占径流中比例较大,其中NO3--N表现最为明显,壤中流中NO3--N含量为9.09～11.42mg/L,最大比例为61.4%。     

施肥条件下坡面菜地径流携氮流失模拟降雨试验

借助室内人工模拟降雨试验研究手段,以强降雨过程中红壤丘陵区坡菜地随径流、泥沙迁移的氮流失状况和规律为研究目的,分别在不同坡长(2 m,4 m)、不同植被覆盖度(0,30%,60%)和不同施肥处理(空白(CK),无机复合肥(CF))条件下进行有效模拟降雨试验共计12场次,每场次降雨试验的产流历时设计为30min,固定雨强为120mm/h。试验结果表明:(1)径流中全氮(TN)流失以硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)为主要形式,两者(NO3--N、NH4+-N)之和占TN流失量及流失浓度的54.16%~91.41%,其中又以NO3--N流失为主要流失形态。坡长对径流中NO3--N和NH4+-N流失量的影响大于植被覆盖度。(2)通过比较CK和CF两施肥处理条件下全氮(TN)流失量,CF为CK的2.29~2.32倍,说明施肥可明显增加坡面径流和泥沙中各形式氮的流失量,其中径流中坡长的增加可降低氮流失强度。(3)侵蚀泥沙中氮流失主要受到植被覆盖度的影响,土壤侵蚀模数(Ms)与全氮在泥沙富集值(ERTN)可建立对数方程。(4)坡面TN流失主要以径流携带为主,径流是坡面TN流失的主要途径。     

嘉陵江上游不同植被类型小流域典型降雨产流特征分析

降水-径流关系研究是了解流域生态系统水文过程的一个重要途径,分析了典型降雨对嘉陵江上游不同小流域的影响。结果表明:在典型降雨条件下,不同小流域的产流量除受降雨和流域面积的影响外,流域下垫面特征特别是植被因子影响产流的主要原因,植被恢复能有效提高侵蚀性降雨等级,降低大到暴雨的地表径流量;植被因素对较小面积的小流域具有较强的拦截降水的作用,但随着小流域面积的增大和土地利用类型的复杂化,这种作用会逐渐减弱;森林覆盖率高的流域能有效阻缓地表径流,洪峰出现的时间,延长产流历时,表现出明显的产流滞后效应和延长效应。     

控释氮肥减量施用对春玉米土壤地表径流氮素动态及其损失的影响

在自然降雨条件下的南方丘陵山地典型区域田间径流小区进行定点观测,比较了不施肥处理(T1)、普通尿素处理(T2)、控释氮肥处理(T3~T6)的TN、DN、NO_3~--N和NH_4~+-N的流失浓度变化及其损失负荷特征,为有效控制旱地氮素径流损失从施肥管理角度提供借鉴。结果表明,在168~240kg/hm~2施氮水平变化内,施肥量的增加或减少对径流量的影响不显著(P0.05);与施用普通尿素处理(T2)相比,等氮量的控释氮肥处理(T3)的TN、DN、NO_3~--N和NH_4~+-N的平均流失浓度及损失负荷变化无显著差异(P0.05),当控释氮肥施氮量减少20%时,TN平均流失浓度降低达极显著水平(P0.01)和损失负荷减少达显著水平(P0.05),DN平均流失浓度降低达显著水平(P0.05),损失负荷却始终差异不显著(P0.05);控释肥处理减氮30%的TN损失较T2、T3分别下降39.86%(P0.01)和32.50%(P0.05),较减氮20%处理的效果更好。旱地春玉米种植控释氮肥的施氮量控制在168~192kg/hm~2能够有效减少氮素径流损失,降低环境污染风险。     

聚丙烯酰胺施用对铵态氮地表径流迁移的影响及解析模拟

地表氮素迁移至径流的水平对氮素流失有重要影响。该研究在人工模拟降雨条件下,主要考察高分子有机化合物聚丙烯酰胺（PAM）施用对铵态氮地表径流迁移效应。试验结果表明,PAM的施用降低了径流运移氮素的能力,表现为铵态氮初始流失浓度极大降低,且氮素流失过程更趋平稳。基于土壤混合层理论和氮素平衡原理建立了PAM施用下铵态氮地表迁移不完全混合模型,并求得了解析解,证实了地表铵态氮径流迁移符合指数型衰减过程,模拟结果与实测值拟合较好。     

太湖流域丘陵地区暴雨条件下农田氮素随地表径流迁移特征

通过流量和水质的同步监测,在流域尺度上研究了暴雨对农田氮素随地表径流迁移的影响。结果表明,次降雨量介于69.85～110.8 mm及降雨历时持续7.5 h以上的暴雨过程,流域出口处径流过程线一般呈单峰形态,径流峰值滞后于最大降雨强度,但滞后时间受降雨条件影响存在较大差异;流域3次暴雨事件的综合径流系数达0.305;总氮迁移量介于651.5～858.4 g·hm^-2,其中硝氮与氨氮是氮素迁移的主要类型,平均输出负荷分别为303.7和270.0 g·hm^-2,占总氮的41.9%和37.2%,亚硝态氮迁移量最小,仅占总氮的3.3%;溶解态氮是氮素迁移的主要形态,其迁移量介于579.1～582.2 g·hm^-2,与悬浮态氮输出比为3.2∶1。氨氮以悬浮态迁移为主,但受施肥状况影响较大。     

自然降雨下玉米秸秆堆沤还田对滇中小流域坡耕地氮素流失的影响

为探究自然降雨下不同堆沤方式秸秆还田对小流域坡耕地径流泥沙及氮素流失的影响,以滇中二龙潭流域坡耕地为研究对象,设置9种不同玉米秸秆堆沤方式,分别为CK及8种处理,各处理包括2种秸秆还田量(0.75,1.5 kg/m^2)、2种秸秆粒度(1,5 cm)、2种秸秆堆沤方式(水或水与尿素堆沤),研究烤烟坡耕地产流产沙及氮素流失特征。结果表明:(1)在4场具有典型产流的降雨中,施用较高秸秆还田量(1.5 kg/m^2)和粗颗粒秸秆(5 cm),均可有效减少坡耕地产流产沙量(10.06%~38.60%和10.07%~38.60%);(2)施用较低秸秆还田量(0.75 kg/m^2)、粗颗粒秸秆(5 cm)及未添加尿素堆沤的秸秆径流TN、NO3--N浓度低于施用高秸秆还田量(1.5 kg/m^2)、细颗粒秸秆(1 cm)及添加尿素堆沤的处理(1.96%~32.79%和3.97%~40.89%);(3)各处理下NO3--N/TN、NH4+-N/TN、PN/TN分别为63.64%~86.18%,5.31%~13.86%和5.33%~25.80%,表明坡耕地地表径流氮素主要流失形式为NO3--N,溶解态氮是径流中的主要氮素污染物;(4)施用较低秸秆还田量(0.75 kg/m^2)、粗颗粒(5 cm)秸秆、未加尿素堆沤的秸秆,泥沙TN流失浓度降低(16.87%~48.15%);(5)施用较高秸秆还田量、粗颗粒秸秆及未添加尿素堆沤可有效降低滇中坡耕地氮素的流失风险(0.32%~35.05%和54.52%~77.23%)。TN径流和泥沙流失中,以径流输出为主,占TN流失量的50.09%~71.67%。为了减少该流域氮素流失量,可选择施用较高秸秆还田量(1.5 kg/m^2)和粗颗粒(5 cm)秸秆,并依据烤烟不同生长期的吸收情况和土壤养分情况等选择少量或不添加尿素堆沤进行秸秆还田。     

西苕溪流域土地利用对氮素径流流失过程的影响

采用野外实验地人工模拟降雨方法，研究了浙江省西苕溪流域不同土地利用类型的土壤氮素径流流失过程。研究结果表明，土地利用类型深刻地影响着径流及其氮流失的过程，各种土地利用类型的产流时间、径流增长率积累径流量和氮的流失过程无有明显差异：相同降雨条件下，产流所需时间菜地最长，其余依次为稻田、竹林、草地和桑园；径流增加及积累径流量最大的是稻田，其它依次为桑园、竹林、草地和菜地；各种土地利用类型径流中有效态氮浓度与降雨时间具有很好的相关性，可以用不同的方程式进行模拟。     

三峡库区退耕还林土壤侵蚀及养分流失控制——以兰陵溪小流域为例

以秭归县兰陵溪小流域为研究对象,基于2016年5—9月自然降雨条件下,对三峡库区内典型退耕还林模式(茶园、板栗林、柑橘园)及原有农耕地(对照)径流小区的土壤侵蚀及养分流失情况进行了监测和分析,评估退耕还林工程实施后对小流域土壤侵蚀及氮磷养分流失的影响。结果表明:(1)退耕还林后土壤侵蚀量和总氮、总磷流失量明显减少,与农耕地相比,板栗林、柑橘园和茶园地表径流流失减少幅度分别为41.95%,22.78%,6.11%,土壤侵蚀减少幅度分别为87.91%,75.26%,58.94%,总氮流失量减少幅度分别为52.42%,44.08%,31.26%,总磷流失量减少幅度为72.87%,70.45%,43.24%。(2)相较农耕地,退耕还林模式速效氮流失量明显减少,硝态氮流失量顺序为农耕地332.09g/hm~2茶园243.42g/hm~2板栗林124.76g/hm~2柑橘园123.18g/hm~2,铵态氮流失量顺序为农耕地184.22g/hm~2茶园132.18g/hm~2柑橘园117.62g/hm~2板栗林91.42g/hm~2,且硝态氮流失量占总氮流失量比率高于铵态氮。(3)总氮、总磷主要通过侵蚀泥沙途径流失,速效氮流失的主要途径是地表径流。流域内主要污染物为随侵蚀泥沙流失的总氮。     

土石山区不同农作方式下坡面径流氮素流失过程

采用人工模拟降雨方法研究裸地(BL)、花生(PL)、50%裸地+50%花生(BP)、50%玉米+50%花生(CP)和秸秆覆盖(SC)5种农作方式下,丹江鹦鹉沟小流域坡面小区径流氮素流失规律。结果表明:地表径流总量表现为裸地BLSCCPBPPL;随降雨时间延续,地表径流均呈不同程度增加趋势,其中BL小区增长速度最快,BP措施下出流时间最长(降雨后第6min),花生立地条件下每5min地表径流变化稳定在0.30~3.46L之间。径流中氮素流失浓度表现为BPCPPLBLSC,随时间呈波动增加趋势,沿坡面由上至下表现为先减小后增加。受农作方式的影响,氮素流失在时间、空间上变化规律不同;总氮、硝态氮流失浓度最大增幅分别可达45.54%和55.79%,流失量分别在15.90~110.81mg/m2和15.58~90.33mg/m2之间;径流中氮素浓度的变异性略大于对应的地表径流。农作方式与硝态氮呈正相关,与总氮相关性不显著。在鹦鹉沟小流域农田养分流失不容忽视,需进一步采取有效的水土保持措施。秸秆覆盖措施既能有效保持土壤养分,又可保证入河径流量,是值得推荐的水保措施。     

滇池流域农田土壤氮素流失影响因子研究

本试验采用田间原位模拟降雨并结合多元线性回归(逐步)的统计分析方法,分别在滇池流域的6个点位研究了旱季和雨季农田土壤的理化性质与氮素流失的关系。结果表明:各点位进行的模拟降雨的产流起始时间、产流历时和平均出水速度,在径流和渗漏两种流失方式下差异显著;两次径流试验中,质地为砂质黏壤土的C-2点(大渔乡元宝村)的初始产流强度和平均产流强度均最大。渗漏是氮素流失的主要方式,流失的形态主要是与NO3--N为主。土壤的孔隙度与降雨平均入渗率呈显著正相关,与径流中总氮(TN)和铵态氮(NH4+-N)的流失量呈负相关。0～20 cm的土壤硝态氮含量与地表径流和渗漏中总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)的流失量呈极显著的正相关,是影响氮素流失的最重要因子,且0～20 cm土壤有机质含量与氮素的流失量呈正相关,土壤pH、5～20 cm的土壤含水量均与TN及NO3--N的流失量呈负相关。0～5 cm土壤铵态氮与NH4+-N的流失量呈正相关。     

不同施用方式下酸性土坡地污泥氮素随径流迁移的研究

研究了以撒施和穴施方式施用于酸性赤红壤坡地上的污泥氮素在人工降雨条件下随径流的迁移情况。试验结果表明,污泥撒施后24 h径流中TN、TDN、TPN和NH4 -N的浓度和流失量最高,其中TN浓度为57.0 mg/L,TN流失量为1 086.5 mg/m2,占撒施TN累积流失量的70.6%,分别是穴施对应峰值的6.0倍和2.4倍,此后浓度和流失量均逐渐降低。穴施径流中氮素及撒施NO3--N浓度与流失量则呈先上升后逐渐下降趋势。撒施和穴施TDN/TN累积流失量分别为38.7%和65.0%,NH4 -N是TDN流失的主要形式(≥55.7%)。控制颗粒物流失是防止氮流失的重要内容,此外,污泥氮素在土壤中的转化及污泥对坡地土壤理化性状的改变均影响着径流中氮的迁移。