四川盆地紫色土N,P损失载体及其影响因子

农业面源污染对环境的压力越来越大,已引起国内外广泛重视。利用人工降雨装置模拟3种不同强度的降雨,采用模拟径流小区研究了雨强及耕作措施对紫色土N,P损失量及载体的影响。结果表明:在耕作方式相同时,雨强越大,地表径流量越大,地下径流量减少,总径流量增加,不利于土壤保蓄雨水和含水量的提高。在相同雨强条件下,平作的地表径流量最大,土壤侵蚀也最剧烈。横坡垄作在中小雨强条件下控制地表径流和侵蚀的效果非常明显,但在大雨强条件下,控制径流和泥沙的效果减弱;横坡垄作有增加地下径流和N流失量的趋势。在本试验条件下,有约1%的化肥N(速效N)被雨水淋洗出土体并排放到环境中;而速效P的流失量只占化肥P的3/10000~10/10000,流失量很微小。紫色土坡耕地P流失载体是泥沙,流失量更易受雨强的影响,要控制P流失,首先应防止土壤侵蚀;横坡垄作能有效控制土壤侵蚀,因此,也能较好控制P流失。紫色土坡耕地N流失载体在雨强较小时是径流,径流中又以壤中流为主,要控制N流失,首先必须控制壤中流;传统横坡垄作会加大壤中流量,也就加大了N流失。全面控制紫色土的N,P损失,必须采用控蚀耕作、增厚土层、提升土壤有机质等措施。     

三峡库区坡耕地氮磷径流特征

在三峡库区不同土壤类型(石灰土、紫色土)、坡度(5°、15°、25°)、种植模式(柑桔-牧草、蔬菜-马铃薯、玉米-小麦))上建立径流小区,旨在研究自然环境条件下土壤氮磷径流特点。结果表明不同条件下的土壤参数(pH、有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷)、径流水参数(pH、总氮、总磷)、流失泥沙参数(pH、有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷)的含量差异较大,各参数间的相关性差异也较大。径流水的pH和总磷在石灰土和紫色土间达显著性差异,紫色土径流水总磷浓度的变化幅度和平均值均大于石灰土。紫色土径流水pH同总氮协同作用明显,同总磷拮抗作用明显。土壤有机质同径流水和流失泥沙中多个参数间有直线关系,控制土壤氮、磷输入能防止水体酸化的危险。氮径流率平均值为紫色土石灰土,磷径流率平均值为石灰土紫色土。土壤氮平均流失量在15°坡度时最大(1.428 kg hm-2),土壤磷平均流失量在25°坡度时最大(0.565kg hm-2)。4个月(5～8月)库区坡耕地土壤氮和磷平均流失量分别为1.038 kg hm-2、0.509 kg hm-2。     

长江三角洲地区竹林经营中的氮磷流失负荷概算

通过分析长江三角洲地区竹林集约经营面积、竹林施肥情况及氮(N)、磷(P)流失率,对该区竹林经营中因施肥产生的N、P流失量进行了概算.结果表明,长江三角洲地区竹林中每年N、P流失量分别为3795～6067t、828～1104t.其中,浙江省竹林地的N、P流失量分别为3573～5713 t、779～1039 t,均占总流失量的94%.从单位面积上的流失量来看,浙江省竹林地N流失负荷(9.8～15.6kg/hm2)显著低于该省农田N流失负荷(57.4 kg,hm2),而P流失负荷(2.1～2.8 kg/hm2)稍高于农田(1.7 kg/hm2) .在部分高度集约经营地区,竹林地每年的N、P流失更高.这些竹林地主要位于水源上游或河湖两岸,流失的N、P进入水体后,将对水体造成污染,降低水质,加速下游水体的富营养化.     

农业耕作措施对非点源污染的影响

美国1987年的国土资源调查提供了伊利诺斯州100块随机抽取的玉米和大豆作物样地,在传统耕作和免耕耕作方式下分别实行了玉米连续种植和玉米—大豆轮作种植。结果表明,每种作物产量均接近水土保持局所估算的产量,但免耕法可大大减少土壤侵蚀速率和营养物质N、P的流失。作物根系周围的渗透流中的硝酸盐N的含量较高,超过了饮用水标准值(10mg/1),因此这里亦是地下水污染区。玉米—大豆轮作种植样地的地表径流、亚地表径流和渗透流中与玉米连续种植样地的相比能减少10%~30%的可溶性氮肥流失。因免耕法撒播到土壤表面的磷肥不能立即与土壤混合,其地表径流中磷肥的流失量较大,但从淤积泥沙中流失的磷肥,传统耕作法高于免耕法。     

滇池流域农田土壤氮磷流失影响因素探析

对滇池流域沿湖15个乡镇农田地表径流N、P流失状况及其影响因素研究结果表明,该区农田地表径流N、P污染负荷很高,年均流失量差异较大,总N为5 .0 7～113.16kg/ hm2 ,总P为0 .15～10 .14kg/ hm2 。高强度施用化肥是造成农田径流N、P流失量大的主要原因,同时也与土地利用和水肥管理方式及种植制度有关;不同坡度农田径流N、P输出量不同,6°～12°坡度N、P流失急剧增大,12°坡度以后流失量增加减缓;1次降雨或作物生长周期内径流N、P流失速率均表现出随时间参数递减的趋势;不同施肥处理N、P流失量存在一定差异,其中尿素与普钙配施可减少N、P流失,并获得较高白菜产量     

河南省淮河流域不同土地利用类型氮磷流失的特征分析

为了解河南省淮河流域农业面源污染特征,根据河南省淮河流域的地形地貌、降雨量、土地利用类型等因素,选择区域内有代表性的土地类型和试验点位,建立径流小区,通过测试连续2年的氮磷流失,分析不同土地利用类型径流水中氮磷浓度差异、氮磷流失量差异,并分析氮磷流失量与径流量和径流泥沙量的相关性。结果表明:土地利用类型不同氮磷流失存在明显差异,5种土地类型中种植蔬菜的土地氮的流失量最大,达10.21kg/hm2,种植花卉的土地磷的流失量最大,达3.98kg/hm2;地表径流中氮流失以溶解态氮为主要形式,磷的流失以吸附态磷为主要形式;氮磷流失量与径流量和径流泥沙量存在明显相关性。     

加拿大马尼托巴州小流域养分管理措施的经济评价

研究最佳管理措施(养分管理和少耕)对养分流失、经济成本及收入的影响,评估养分对作物产量的影响,建立作物产量回归模型.利用调查资料,建立了STC小流域N与主要作物产量的二次线性方程.在试验期间,随着养分增加,小麦、油菜、大麦、燕麦产量增加.在农田中,N流失量与施用量之间关系不显著,P流失量与施用量和水土保持耕作措施之间关系显著;在Steppler流域,径流量、P施用量明显影响P流失量,径流量影响N流失量,N施用量不影响N流失量;在STC小流域,N施用量不影响N流失量,耕作措施可增加P流失量.试验二级流域(210hm2)每年养分流失的损失可达5.50加元/hm2,对照二级流域每年养分流失的损失可达4.50加元/hm2,少耕试验地养分流失的损失为2.75加元/hm2.在STC小流域,每年养分流失的损失可达6.80加元/hm2,相当于7％的化肥.猪粪和牛粪经济效益显著,应大力推广有机肥.如果化肥价格变化,有机肥的效益也变化.     

有机无机肥配施对紫色土旱坡地土壤无机磷迁移的影响

为探索长江上游紫色土旱坡地麦玉轮作系统减少农田磷素流失的最佳施肥模式,降低磷对水体富营养化的影响。2011—2015年,以紫色土旱坡地典型农作冬小麦和夏玉米为材料,在西南大学试验农场进行田间定点试验。试验采用随机区组设计,共设置7个田间小区试验,分别为倍量施磷肥(2P)、优化施肥(P)、优化施肥+猪粪有机肥(MP)、优化施肥+秸秆还田(SP)、优化施肥量磷减20%+猪粪有机肥(MDP)、优化施肥量磷减20%+秸秆还田(SDP)、不施磷肥(P0)。测定了各农田土壤基础性质,以及0—20,20—40,40—60cm土层土壤全磷和有效磷含量,并对不同施磷水平以及磷肥减量配施不同有机肥条件下紫色土旱坡地土壤磷素迁移流失进行了原位定点研究。结果表明:不同施肥条件下紫色土旱坡地总磷(TP)和总可溶性磷(TDP)迁移流失量有明显的差异。TP流失量大小依次为2PPMPSPMDPSDPP0。2P处理总磷流失量最高,P处理是SDP和MDP处理的1.5~2倍。TDP流失量大小依次为2PMPPMDPSPSDPP0。坡上除了P0和P处理全磷含量有所减少外,其他各处理全磷含量都呈增加趋势,坡中、坡下的增长幅度要大于坡上,其中坡下处理MP比种植季前增加了0.400g/kg。除了P0处理土壤有效磷含量降低外,其他各个小区处理坡上、坡中、坡下土壤中有效磷含量都呈增加趋势。猪粪有机肥和秸秆还田对土壤中磷素有一定的活化作用,促进了磷素在土壤中的迁移,且猪粪有机肥对土壤磷素活化作用更强。化学磷肥减量并配施有机肥是应对农业面源污染"控源节流"的较好措施。     

我国北方立体种养殖稻田氮素利用率研究

针对目前我国北方地区农业面源污染严重、氮肥利用率低的现象,选择北方典型稻区——天津市宝坻水稻种植区为研究区,以整个稻田生态系统为基本研究单元,建立氮素输入和输出模型,并以水稻普通种植模式(CK,水稻单作)为对照进行田间试验,研究水稻立体种养殖模式(RF,水稻-鱼-虾-蟹共作+田埂+沟渠)氮素的吸收利用率。结果表明,两种水稻种植模式氮素的输入主要来自灌溉、施肥和降雨,其中RF输入氮肥128.25 kg(N)·hm-2,与CK相比减少11.75 kg(N)·hm-2,与南方种植水稻地区相比,氮肥施用量减少14%~52%,RF从源头减少氮素输入,降低了营养元素流失风险。CK氮素的输出主要包括土壤固定、氨挥发、侧渗流失和水稻吸收,RF与CK相比,氮素的输出还包括鱼虾蟹的吸收,由于RF特殊的田埂-沟渠生态净化系统,通过侧渗损失的氮素(以NO3--N为主)较CK减少9.33 kg(N)·hm-2。试验期间,RF和CK氨累积挥发量分别为8.91kg(N)·hm-2和21.54 kg(N)·hm-2,RF氨挥发速率为6.9%,比CK低8.5%,比全国平均水平低10.3%;收获期,RF与CK相比,水稻产量增加6.65%,表明稻田养殖鱼虾蟹不会降低水稻产量。RF氮素利用率为64.3%,比CK高19.7%,既实现了水稻丰产,又减少了氮素流失。因此,在满足水稻灌溉需求的北方地区,可以开展水稻立体种养殖模式,以控制北方地区农业面源污染。     

太湖地区种植结构及农田氮磷流失负荷变化

太湖地区是我国农业最发达区域,近年来随着经济利益的驱动,太湖地区稻田改为果园、菜地、茶园现象突出,该地区种植结构的变化趋势和分布特征以及种植结构改变前后的氮(N)、磷(P)肥投入量、径流流失负荷量尚缺乏研究。本研究基于农业统计年鉴和文献调研数据,通过2002—2017年太湖地区主要城市(常州、无锡、苏州、湖州)果菜茶和水稻种植面积、N和P养分投入量、农田N和P流失负荷研究分析,为该地区农业面源污染防治和治理提供科学依据。得出如下结论:2002—2017年太湖地区果菜茶种植面积显著增加,尤其是果园(增加2.852×104hm2)和茶园(增加1.892×104hm2),而稻田种植面积下降显著(下降1.985×105hm2);2002—2010年间种植结构变化速率远高于2010—2017年,且果菜茶种植面积增加主要集中在武进、南浔、宜兴、苏州市区、长兴等临湖地区。2002—2017年太湖地区N、P肥投入量分别降低25.26%和9.59%, N流失量显著下降34.66%, P流失量仅下降1.84%。现今太湖地区稻田、果园、菜园和茶园的N流失负荷分别为10 200t、670 t和10 100 t、250 t, P流失负荷估算量分别为290 t、400 t、3 000 t和50 t。随着种植结构的改变,太湖地区稻田种植体系已不是农田N、P流失的最大来源,果菜茶来源的N、P流失总和已排在第一位,成为了目前农田N、P流失的优先控制对象。建议下一阶段太湖地区农业面源污染防治应侧重于优化果菜茶与水稻种植结构,同时强化P污染防治技术研究,最终实现太湖地区种植业的清洁可持续发展。     

保护性耕作与平衡施肥对巢湖流域稻田氮素径流损失及水稻产量的影响研究

采用田间小区试验,连续2年研究了巢湖流域保护性耕作与平衡施肥对稻田氮素径流流失特征和水稻产量的影响。结果表明,巢湖流域水稻田在传统耕作条件下径流液中TN的浓度范围是0.73～15.33mg·L-1,DN是氮素径流流失的主要形态,约占TN的74%～92%,NH4＋-N和NO3--N所占比例差异比较大,主要与径流-施肥时间间隔以及作物的不同生育期有关。氮素径流损失量年际差异比较大,2008年和2009年分别是2.91kg·hm-2和6.23kg·hm-2,分别占施氮量的1.62%和3.46%。由于降雨事件的偶然性,平衡施肥对氮素径流损失量的影响具有很大不确定性,径流流失风险仍难以控制;保护性耕作能有效地降低氮素径流流失负荷,使得氮素流失潜能大大减小。与T（传统耕作）处理相比,TS（传统耕作＋秸秆还田）处理、BF（平衡施肥）处理和NTS＋BF（少免耕＋秸秆还田＋平衡施肥）处理水稻产量平均增产幅度分别为9.97%、13.60%和23.18%,产量差异达到显著水平。因此,保护性耕作可以作为源头控制稻田氮素流失的较好措施之一加以推广。     

闽西北烟-稻轮作系统地表氮、磷流失特征研究

为了明确福建省高温多雨气候条件下烟-稻轮作系统中地表氮、磷流失情况,在连续3a定位试验条件下研究了不同施肥措施对烟-稻轮作系统中地表氮、磷流失的影响。研究结果表明,福建省烟-稻轮作系统中氮、磷流失主要集中在上半年（烟季）,而且氮、磷流失总量主要受降水量的影响,与产流降雨量呈显著或极显著相关关系。当地习惯施肥条件下,烟-稻轮作系统中氮、磷的流失量分别为4.71～14.86kg·hm-·2a-1和0.93～2.20kg·hm-·2a-1,流失系数分别为0.76%～1.27%和0.47%～1.71%。与习惯施肥相比,优化施肥处理氮、磷的流失量分别减少了1.25%～13.82%和8.82%～14.99%,流失系数分别为0.76%～1.43%和0.41%～1.54%。增施50%氮肥和增施50%磷肥的氮和磷流失量分别比优化施肥处理提高7.6%～37.6%和21.5%～27.4%。此外,同等施肥量条件下,稻草还田的氮、磷流失量分别提高6.4%～16.4%和-3.4%～14.0%,流失系数分别达到0.86%～1.91%和0.36%～2.00%。综上所述,优化施肥处理可以减少氮、磷的流失量,而增量施肥明显增加肥料流失量,稻草还田也提高了氮、磷流失的风险。     

川中紫色土区旱坡地非点源氮输出特征与污染负荷

通过在中国科学院盐亭农业生态站进行定位监测研究,探讨了川中紫色土区旱坡地氮素的农业非点源输出规律。研究表明:紫色土早坡地非点源氮输出以无机氮和颗粒态为主,全氮输出量不高。川中丘陵农田生态系统的旱地径流中,颗粒态氮占比例最大,达到35%,硝态氮和氨态氮的输出水平相反,各径流场的NH4 -N浓度略高于NO3--N的浓度。旱地径流全年总氮污染输出为0.95 kg/(hm2.a),全年通过径流输出的氮素占化肥施用量的0.56%。旱地地表径流中总氮平均浓度顺坡种植>平板种植>聚土垄作。小流域非点源氮污染负荷的季节变化与流域降水的季节变化基本一致,非点源氮污染约从6月开始上升,一直持续到10月,集中在降雨丰富的时段。夏季2个月(7~8月)是非点源污染的高发季节,非点源氮污染负荷的绝大部分发生于该时期,这与年雨量的60%集中于该季节而降水多以暴雨形式出现有关。通过土地利用类型的优化配置,合理采用水土保持耕作法,控制施肥量和适宜的农田耕作方式,可减少地表径流和地下淋洗中氮的含量,减轻农业非点源物质对环境的压力,保护农业生态环境。     

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.     

海河流域水稻田氮磷地表径流流失特征初探

选取海河流域水稻田作为研究对象,在自然降雨条件下通过田间实测方法研究其氮磷元素地表径流流失特征。结果表明,氮磷元素流失率分别为0.7%和0.6%,流失负荷分别为4.77kg.hm-2和2.08kg.hm-2。在详细分析试验结果后,找出影响氮磷地表径流流失量的因素,其中颗粒态氮是农田径流流失的主要形式,并与径流量成明显正向相关,而磷素流失量则受施肥量和径流量双重影响,影响规律较氮素更为复杂,尚需进一步研究。进而得出结论：在北方干旱少雨的气候影响下,地表径流并非海河流域农田种植作物氮磷元素流失的首要途径。     

翻耕除草对不同坡长下紫色土氮磷流失的影响

为揭示自然降雨下翻耕除草和坡长对紫色土氮、磷流失的影响,通过野外设置径流小区(2个坡面:翻耕除草与自然恢复;3种坡长:20,40,60 m,共9个小区),定位监测研究不同处理下产流产沙及氮、磷流失特征。结果表明,同一坡面不同坡长间产流产沙差异不显著(P0.05);同一坡长不同坡面处理小区的径流量、产沙量差异极显著(P0.01)。与翻耕除草相比,自然恢复坡面20,40,60 m坡长小区径流量分别减少77.55%,62.62%,79.56%,产沙量分别减少85.21%,94.97%,96.25%。仅在40 m坡长下,不同坡面处理径流中DN、DP流失量差异不显著(P0.05),其他坡长DN、DP流失量差异显著(P0.05);各坡长不同坡面处理下泥沙中TN、TP流失量差异极显著(P0.01)。与翻耕除草相比,自然恢复坡面处理径流中DN、DP流失量分别减少75.13%,80.22%,泥沙中TN、TP流失量分别减少96.07%,96.38%。在翻耕除草坡面处理下,降雨强度与径流量、产沙量及泥沙中的TN和TP流失量呈极显著幂函数关系;在自然恢复坡面处理下,上述关系均不显著。研究结果可为紫色土氮、磷流失及面源污染防治等提供理论参考依据。     

不同土地利用方式对长三角水源地氮磷流失的影响

太湖流域是我国长江三角洲地区最重要的水源地之一,受到水源地土地利用方式的影响,面源污染依然严重。为了控制氮磷流失,研究以长三角重要水源地安吉赋石水库集水区为研究区,通过野外径流观测探究了不同立地下的氮磷流失特征。结果表明：(1)该地区经济林TN平均流失浓度最大,为3.21 mg/L。TP平均流失浓度表现为经济林(0.13 mg/L)>白茶(0.09 mg/L)>自然地(0.07 mg/L)=次生林(0.07 mg/L)。次生林地能够有效减少氮磷流失。(2)降雨强度和降雨量是影响该地区氮素流失的主要降雨因素。(3)硝态氮和溶解态磷分别是该区氮磷流失的主要形态。(4)氮素污染是影响水质的关键因素,因此在面源污染治理过程中要加强对氮素流失的控制。综上,通过优化水源地土地利用方式,营建结构合理的水源防护林,有助于改善水源地环境,保障饮用水安全。     

菌根与间作对紫色土-水界面氮流失的削减效应

揭示土著丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与间作对紫色土-水界面各形态氮流失的削减效应,可为保护水环境、减缓紫色土坡耕地氮流失带来的农业面源污染提供理论依据。通过自然降雨条件下的径流模拟试验,设置不同种植模式(单作玉米、玉米/大豆间作、单作大豆)和不同菌根处理(抑菌、未抑菌),在雨季不同时间采集7次径流和侧渗水样,分析比较各不同处理下径流及侧渗各氮形态变化迁移特征。研究结果表明,侧渗即壤中流为紫色土-水界面氮素流失的主要途径,硝态氮为紫色土-水界面氮素流失的主要形态。随取样时间后延,径流总氮、硝态氮浓度均呈现出波浪式上升的趋势,而铵态氮浓度整体表现出先上升再下降的趋势;侧渗总氮浓度趋势则呈现先下降后上升再下降的趋势,硝态氮浓度整体表现出下降后趋于平缓的趋势,铵态氮浓度则表现出先上升后下降并趋于平缓的趋势。所有复合处理中,未抑菌—间作处理的径流、侧渗及总流失量中总氮、铵态氮浓度均最低,且其径流、总流失量中硝态氮浓度也明显低于其他处理。在未抑菌处理下,与单作玉米、单作大豆处理相比,间作处理使径流和侧渗总氮浓度分别下降约13.4%、20.3%和56.5%、48.7%,总流失量中总氮浓度分别下降约50.1%和43.5%;使径流和总流失量中的硝态氮浓度分别降低约10.0%、16.7%和51.3%、42.9%;并使径流和总流失量中铵态氮浓度分别显著降低约10.5%、26.0%和21.7%、30.2%,侧渗铵态氮浓度也相应降低约29.6%和33.7%。可见土著菌根真菌与玉米/大豆间作体系对协同削减紫色土-水界面氮素的流失表现出了较大的潜力。     

典型黑土区非点源污染控制途径研究

利用SWAT模型,以东北典型黑土区农业小流域为研究对象,探索流域农业非点源污染的控制途径。根据吴家屯小流域地形和生产力的空间异质性规律,采用流域内施肥空间调整、深松机械除草、修建草地缓冲带等措施的情景模拟分析,并将其与农田粗放管理模式进行对比,结果表明:施肥空间调整和田间管理优化可以有效地降低产流、产沙和N、P养分的流失,是控制流域内农业非点源污染的重要途径。     

三峡库区农桑配置对地表氮磷流失的影响

为优化三峡库区紫色土旱坡地农桑配置方式,提高库区水土保持效果和生态环境效益,本试验通过采用三带等高桑+等高耕作、三带等高桑+交叉耕作、两带等高桑+等高耕作、两带等高桑+交叉耕作、传统等高耕作等5种处理研究了不同农桑配置方式对旱坡地地表氮磷流失的阻抗效果。结果表明,农桑配置方式能够显著阻抗地表径流和氮磷流失,但不同配置方式间存在显著性差异;三带等高桑+交叉耕作方式较其他方式能更显著地降低地表径流中全氮(磷)、可溶性氮(磷)、颗粒态氮(磷)的流失和氮(磷)年流失负荷量,地表径流中氮、磷流失分别以可溶性氮(约50.1%~60.2%)和颗粒态磷(约54.9%~59.6%)为主,并且硝态氮的年流失负荷(约0.19~0.27kg hm-2 a-1)高于铵态氮(约0.12~0.17 kg hm-2 a-1)。综上可知,三带等高桑+交叉耕作对地表径流和氮、磷流失的阻抗效果更显著,最符合三峡库区旱坡地开发利用的生态保护理念。