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.     

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     

麦季农田流失养分植物拦截技术体系研究

本研究在农田排水沟渠末端增设农田生态塘,对麦季农田流失水体进行贮留,并通过在生态塘配置养分拦截植物进行养分富集研究,旨在为减轻我国农业面源污染提供技术支撑。小麦季农田设置农民习惯施肥(NN)和优化施肥(EN)2个施肥水平;生态塘种植水芹菜和黑麦草2种拦截植物。结果表明:试验年度麦季农田共发生8次地表径流,麦季农田总地表径流水量为1 119.0 m~3·hm~(-2)。NN处理农田地表径流水体总N、总P、总K流失量分别为4.5、0.5、4.0 kg·hm~(-2),采用优化施肥能够减少农田地表径流养分流失量,EN处理总N、总P、总K流失量分别为3.9、0.4、3.8 kg·hm~(-2)。本研究灌排单元农田面积为5.2 hm~2,小麦季其农田地表径流水体总N、总P、总K流失量分别为23.3、2.4、20.8 kg,生态塘中水芹菜和黑麦草拦截农田N、P、K流失量分别为18.0、1.9、22.0 kg,植物养分拦截量占本灌排单元农田地表径流水体养分流失的77.3%、79.2%、105.8%。经折算,生态塘与农田的面积比例以1∶43～50为宜。研究表明,在太湖地区小麦田排水沟渠末端设置生态塘,并配置水芹菜和黑麦草2种养分富集植物,可拦截麦田地表径流氮磷养分超75%,有效减轻农业面源污染。     

太湖水网地区原位模拟降雨条件下不同农田类型氮素流失特征研究

为探索太湖流域水网地区农田土壤氮素通过地表径流与耕层渗漏的流失特征及其影响因素,在浙江省嘉兴市、上海市的松江县和青浦县,选择稻田、种植年限短的菜地、种植年限长的菜地3种类型农田,采用原位模拟降雨,研究渗漏与地表径流方式下的农田氮素流失量、流失形态特征,以及土壤养分含量对氮素流失的影响。结果表明,3种农田在地表径流方式下农田总氮流失量差异不显著;渗漏方式下种植年限长的菜地和种植年限短的菜地总氮流失量差异也不显著。渗漏方式下总氮流失量显著高于地表径流方式。农田0—5、0—20 cm土壤硝态氮含量分别为31.24~72.9和33.21~71.1 mg/kg时,与渗漏液硝态氮、水溶性总氮、总氮的流失量、流失浓度呈极显著正相关。     

红壤丘陵岗地区坡地地表径流氮磷流失特征研究

农业非点源污染是水质恶化的主要贡献者,研究坡地农田生态系统N、P流失特征及其影响因素对提高土壤生产力和水环境质量具有重要意义。本研究基于2011年3月至2013年12月花生地(158场)和橘园地(152场)降雨–产流事件中N、P流失的监测数据,探讨南方红壤坡地农田生态系统N、P流失特征及其与降水特征、径流量的关系。结果表明:花生地N、P流失量明显大于橘园地,N流失浓度则是花生地小于橘园地。N、P流失量的季节变化和年际变化均与地表径流量的变化规律一致,养分流失量与地表径流量呈显著正相关关系(P0.01),流失高峰出现在每年的雨季4—6月。两种土地利用方式,P素流失显著低于N素流失,NO3–-N是可溶性养分流失的主要形态。降雨强度(I60)和径流量是影响养分流失的两个主要因素,均与养分流失量呈显著的幂函数关系(P0.01)。红壤坡地果园比坡耕花生地的水土和养分保持效果好,但在降雨产流高峰期仍需加强肥料施用管理和相关阻控措施的实施。     

太湖旱地非点源污染定量化研究

采用田间试验方法,研究了太湖地区旱地氮磷向水体排放的年负荷。结果表明,太湖流域典型旱地氮磷向水体迁移的年负荷分别为12.66,4.05 kg/hm2,分别约占年施肥量的5.6%和4.1%。示范区内旱地氮磷向水体迁移的年总量为3.86 t和1.24 t。NO3-—N和PN是氮流失的主要形式,应重点控制NO3-—N和PN的流失;而PP是磷流失的主要形式,占总磷的76%,是控制的重点。氮磷向水体迁移具有明显的季节特征,夏季和秋季为氮磷高负荷季节,6—11月占全年氮磷输出总量的83.4%和79.8%。在当前的非点源污染治理中,应采取有力措施控制农田养分流失。     

农田径流氮磷污染负荷的田间施肥控制效应

由施肥不当造成的农田N、P污染物径流输出是农业非点源污染的主要问题。采用模拟实验的方法，研究了不同施肥方法、不同肥料配方对土壤地表径流N、P流失的影响。结果表明，合理而有效的施肥方法可以作为农田地表径流N、P污染的田间控制技术。合理的基肥比例及追肥次数，适当的种植密度及适量的N肥、P肥，既可提高白菜产量，同时又降低径流中N、P的流失量；不同改性肥料配方可以调控农田径流N、P的污染负荷。     

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。     

珠海正坑小流域土壤与氮、磷养分流失估算

土壤及土壤养分流失是农业非点源污染的主要形式。选择珠江三角洲地区典型小流域——正坑小流域为研究区,在GIS技术支持下,建立流域数字高程模型并获取下垫面相关参数,采用通用土壤流失方程、固态污染物负荷方程,进行小流域农业非点源污染负荷估算与分析。结果表明,正坑小流域年土壤流失量为455061.60kg,旱坡地和果园两类土地利用景观类型具有相对较高的侵蚀模数;土壤N、P养分流失年负荷量分别为6335.32,1150.35kg,不同土地利用类型对非点源污染负荷的贡献率不同,水田中氮、磷流失对非点源污染负荷有重要影响。     

紫色土丘陵区非耕作季节不同种植模式下N P流失模型

为了解长江上游紫色土丘陵区非耕作季节N、P的流失特征,以长江上游紫色土丘陵区4种典型种植模式为研究对象,采用野外调查、室内分析和模型模拟相结合的方法,于2008年11月1日至12月31日研究了耕作季节后不同种植模式在每次降雨后的N、P流失特征及不完全混合模型的综合应用效果。结果表明,非耕作季节,紫色农耕地均表现出较大的N、P流失量,最大分别达到（0.491±0.079）kg·hm-2和（12.604±13.173）×10-3kg·hm-2。N的流失量均大于P的流失量,并且N、P主要通过地表径流流失。不同种植模式间N、P流失量有较大的差异,其中生姜种植模式的N、P流失量最大,大豆种植模式最小。不完全混合模型可很好应用于研究区域农耕地N、P流失。模型的有效系数均达到0.6以上,其中模拟N流失的有效系数高达0.958。这表明,非耕作季节农耕地N、P流失是区域农业面源污染的重要来源,不完全混合模型可成为该区域N、P流失预报和面源污染控制的重要手段。     

论“稻田圈”在保护城乡生态环境中的功能Ⅰ.稻田土壤磷素径流迁移流失的特征

太湖流域最近5年的研究表明:单位面积上径流迁移的土壤磷素是桑园>>菜园≥大田麦季>大田稻季;稻麦轮作田每年向水体排放的磷量为P 0.84 kg hm-2,占当年磷肥用量的2.5%,而菜园地5个月内土壤磷素流失量就达P 0.6 kg hm-2,桑园在4个月内高达P 1.1 kg hm-2。径流迁移的土壤磷素形态主要是颗粒态磷(PP),占总流失磷的70%-80%,可溶性磷(DP)仅占20%-30%。在径流携出的可溶性磷总量中,可溶性无机磷(DIP)占30%-40%,可溶性有机磷(DOP)占60%-70%。径流产生的机制与土地利用方式有关:稻田产生的是“机会径流”,蔬菜地等旱地是“开放径流”,而桑园等则是“强化径流”,不同的产流机制决定径流的次数、流量和强度并导致不同的磷素迁移量。太湖流域水稻土磷素向水体排放的警戒值(Break point)为有效磷(P)25-30 mg kg-1,目前该地区水稻土平均的土壤有效磷水平为12-15 mg kg-1;因此常规条件下,未来5-10a内稻田不会形成严重的磷素面源污染威胁。故在城镇郊区、桑园和蔬菜基地周边建立“稻田圈”是防治磷索面源污染有效的生态措施。     

长期施磷稻田土壤磷素累积及其潜在环境风险

应用常规化学分析法和数学统计方法,基于太湖地区13年的长期定位试验,研究长期不同施磷水平下[0(不施磷)、30 kg.hm 2.a 1(低磷)、60 kg.hm 2.a 1(适磷)、90 kg.hm 2.a 1(高磷)]稻麦轮作系统稻田土壤磷素累积规律及磷素流失引发的环境风险。在本试验区土壤环境条件下,可能发生稻田磷素淋溶及径流的土壤耕层(0~15 cm)Olsen-P临界值分别为26.0 mg.kg 1和24.8 mg.kg 1。连续13年适磷、高磷施肥,土壤耕层Olsen-P含量分别达到26.9 mg.kg 1和33.2 mg.kg 1,均高于临界值浓度,且已导致稻田田面水与30 cm渗漏水中总磷浓度显著升高,大大提高了稻田磷素淋溶及径流的风险。低磷施肥土壤Olsen-P长期稳定在(10.1±2.0)mg.kg 1水平,并且每年的稻麦产量与高磷、适磷处理相比并无显著差异,而长期低磷施肥土壤磷的流失风险也较小。因此,在太湖地区稻麦轮作体系下,磷肥不宜以常规适磷水平长期施用,建议以低磷水平(30 kg.hm 2.a 1)长期施用或以适磷水平(60 kg.hm 2.a 1)间歇式施用。     

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。     

太湖地区主要土壤上水稻氮素吸收利用的研究

通过在太湖地区两种主要水稻土(黄泥土和乌栅土)上的田间小区试验,研究了水稻在不同N水平下对N吸收变化规律、N素表观利用率以及N肥的增产效果和经济效益。研究结果表明:水稻在两种土壤上的吸N速率均在分蘖结束后到开始孕穗即孕穗期最快,施N处理的吸N速率大约在N2.2~4.2kg/(hm2·d)。两种土壤不同施肥处理下化肥N利用率的变化范围在31.6%~46.2%之间,平均为37.6%。N肥最佳施用量黄泥土为N227kg/hm2,乌栅土为N255kg/hm2。     

平衡减量施肥和行间配植对白茶园氮磷流失的影响

安吉白茶经济效益高,施肥量大,茶园氮磷流失已成为西苕溪流域农业面源污染的主要来源之一。通过2个生长周期的野外径流小区试验连续观测了减量施肥和行间配植乔木控制白茶园氮磷径流损失的效应。试验设置习惯施肥处理(CK)、减氮减磷处理(T1)、减磷+配植合欢处理(T2)和减氮减磷+配植合欢处理(T3)4个处理,各处理重复2次。结果表明:行间配植合欢处理(T2、T3)2个观测周期的径流水量、泥沙量显著小于无行间配植处理(CK、T1)(P0.05)。CK处理2个观测周期径流总氮及各形态氮的累积流失量均显著大于其他3个处理,泥沙氮素累积携出量显著大于T3处理(P0.05);CK处理2个观测周期径流总磷及无机磷的累积流失量均显著大于其他3个处理,泥沙磷素累积携出量显著大于T2和T3处理(P0.05)。白茶园氮素流失以径流水为主,磷素流失以径流泥沙为主。减施氮磷、行间配植和两者结合均能有效削减白茶园氮磷流失,减氮减磷与行间配植的组合措施效果更好,推荐的施肥和植被管理技术为N 270 kg/hm~2,P_2O_5 90 kg/hm~2,行间配植合欢密度200株/hm~2。     

太湖地区稻田氨挥发及影响因素的研究

应用微气象学方法研究太湖地区水稻三个不同施肥期施用尿素后的氨挥发损失 ,并对其影响因素 (气候、田面水中NH 4 N浓度和作物覆盖等 )的作用进行了分析研究。结果表明 ,水稻施用尿素后的氨挥发损失为各时期施氮量的 18 6 %～ 38 7% ,其中以分蘖肥时期损失最大 ,其次为基肥 ,穗肥氨挥发损失最小。氨挥发损失主要时期是在施肥后 7d内。在水稻不同生长期 ,各因素对氨挥发的影响能力大小并不一样 ,三个施肥期的氨挥发损失通量与施肥后田面水中铵态氮浓度呈显著正相关。     

冬季作物-双季稻轮作种植模式氮、磷、钾养分循环与产量可持续性特征

研究分析农业生态系统NPK养分循环和产量的可持续性,对实现养分资源优化管理和农业可持续发展具有重要意义。基于长期冬季作物-双季稻轮作种植定位试验,分析了2004—2017年冬闲-双季稻、马铃薯-双季稻、紫云英-双季稻、黑麦草-双季稻、油菜-双季稻等轮作种植模式早、晚稻产量的可持续性与稳定性;采用投入产出法（Input-Output Analysis）分析不同轮作种植模式NPK养分循环与平衡状况。结果表明：1）黑麦草-双季稻模式早稻产量变异系数与可持续性指数分别为0.09和0.81,说明稻田冬种黑麦草有利于促进早稻产量稳定性和可持续性的提高;油菜-双季稻模式晚稻产量变异系数与可持续性指数分别为0.07和0.82,说明稻田冬种油菜有益于晚稻产量稳定性和可持续性的提高;2）长期冬季作物-双季稻轮作种植未影响水稻产量和糙米NPK养分含量（P>0.05）;3）在稻田轮作种植周年内目前的NPK投入水平下,黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻、马铃薯-双季稻等模式均存在严重的K亏缺现象,K亏缺量分别为375.70 kg（K）·hm^-2、279.98 kg（K）·hm^-2、363.71 kg（K）·hm^-2、93.74 kg（K）·hm^-2;黑麦草-双季稻、紫云英-双季稻、油菜-双季稻等模式均在冬季作物种植季存在严重的K亏缺现象,K亏缺量分别为240.07 kg（K）·hm^-2、89.57 kg（K）·hm^-2、140.08 kg（K）·hm^-2,但马铃薯-双季稻模式在马铃薯种植季K盈余为255.21 kg（K）·hm^-2;同时黑麦草-双季稻模式和紫云英-双季稻模式均存在冬季作物种植季存在N亏缺,N亏缺量分别为59.47 kg（N）·hm^-2和89.17 kg（N）·hm^-2;油菜-双季稻模式和马铃薯-双季稻模式在晚稻种植季均存在严重的K亏缺现象,K亏缺量分别为45.93 kg（K）·hm^-2、124.33 kg（K）·hm^-2。冬季作物-双季稻轮作种植模式的养分循环是冬季作物和外部投入的NPK肥料共同驱动的养分循环,建议科学管理冬季作物和3季的NPK养分投入。     

不同土地利用方式土壤温室气体排放对碳氮添加的响应

揭示不同土地利用方式下土壤N2O产生机制及其CO2和CH4的排放,有助于土壤温室气体减排措施的制定。本研究以长沙金井河流域酸性红壤上菜地、稻田、茶园和林地土壤为研究对象,控制温度和土壤含水量,采用静态培养-气相色谱法,研究4种利用方式土壤N2O、CO2和CH4的排放对不同碳氮和硝化抑制剂添加的响应。结果表明,由于土壤pH较低,酸性红壤外加氮源后仅有较小的N2O排放。葡萄糖能够促进尿素添加后N2O的排放及土壤反硝化作用N2O的排放。异养硝化作用可能是酸性红壤N2O产生的主要途径。硝化抑制剂双氰胺（DCD）对酸性红壤N2O减排无明显效果。碳氮添加后土壤N2O的总排放量表现为茶园 > 菜地 > 稻田 > 林地。外源有机碳能够显著促进4种利用方式土壤CO2的排放,表现为茶园、稻田 > 菜地、林地。但除稻田土壤CH4排放增加外,菜地、茶园和林地土壤CH4排放对外源有机碳无明显响应。     

Nitrogen Loss from Paddy Field with Different Water and Nitrogen Managements in Taihu Lake Region of China

High rates of nitrogen (N) fertilizer were applied to a paddy field in the Taihu Lake region of China to maximize crop production. Excessive N input has resulted in serious agricultural nonpoint pollution. Water and N management are two important approaches to regulating N loss from paddy fields. This study aimed to determine N losses through ammonia volatilization, runoff, and leaching from a paddy field during the rice-growing season in Taihu Lake region. Field experiments with two water and two N managements were conducted. The N exported to the environment through ammonia volatilization, runoff, and leaching from the paddy field was 37.2 kg N ha^?1 to 102 kg N ha^?1, with ammonia volatilization accounting for 69.6% to 83.5% of N loss. Ammonium and dissolved organic N significantly contributed to N loss through runoff and leaching. Controlled irrigation and site-specific N management (CS) significantly decreased N losses through ammonia volatilization, runoff, and leaching. Compared with the N and irrigation water inputs in traditional water and N management, those generated by controlled irrigation and site-specific N management were reduced by 34.6% to 43.0% and 59.2% to 63.3%, respectively. Moreover, the reduction in N and water input in the CS paddy field enabled the maintenance of high rice yield; it significantly increased N use efficiency by 15.1% to 34.9% and decreased the N exported to the environment by ammonia volatilization, runoff, and leaching by 53.1% to 56.1%. Therefore, the joint application of controlled irrigation and site-specific N management efficiently reduces agricultural nonpoint pollution through N loss from paddy fields.     

“稻鸭共生”养分归还特征及水稻植株对氮、磷的吸收

"稻鸭共生"是对我国传统农业稻田养鸭的继承与发展。在长江流域双季稻主产区湖南布置了稻田养鸭田间试验,以常规稻作为对照,研究早、晚稻两季"稻鸭共生"养分归还特征及对水稻植株氮、磷吸收的影响。结果表明:两季"稻鸭共生"后,稻田可增加鸭粪碳229.87 kg.hm 2、鸭粪氮18.22 kg.hm 2、鸭粪磷17.75 kg.hm 2。"稻鸭共生"归还稻田土壤的碳、氮、磷量分别为1 491.21 kg.hm 2、66.02 kg.hm 2、25.14 kg.hm 2,比常规稻作分别提高20.43%(P>0.05)、55.81%(P<0.05)、379.00%(P<0.05)。"稻鸭共生"归还稻田土壤的碳、氮、磷量表现为碳>氮>磷,归还的碳、氮量以水稻根碳、氮占明显优势,归还的磷量以鸭粪磷占明显优势。与常规稻作相比,土壤全氮含量提高5.73%,全磷含量显著提高6.25%;"稻鸭共生"提高了早、晚稻根和秸秆的全氮、全磷含量及早、晚稻籽粒的全磷含量,增加了早、晚稻秸秆的氮、磷吸收量和早、晚稻根的磷吸收量,降低了双季稻产量及籽粒的氮、磷积累量。"稻鸭共生"对水稻植株磷的影响效果好于氮。