自然降雨条件下农田地表产流及氮磷流失规律研究

基于淮北平原自然降雨条件下2个连续汛期观测的降雨-径流试验数据,分析不同试验处理下农田地表产流规律和氮磷浓度及其构成,探讨地表径流氮磷浓度和流失量的时间变化过程及其分布差异。结果表明,当地农田地表径流氮磷浓度构成分别以颗粒态氮和可溶性磷为主,而可溶性氮中又以溶解性有机氮为主,且硝态氮是农田地表径流无机氮流失的主要成分。汛初7月不同土地利用方式下农田地表径流量及铵态氮、硝态氮、可溶性氮磷和颗粒态氮磷的浓度及流失量间的差异相对较小,但8月期间的差异却明显增加,低秆高密度作物种植模式下的相应流失量最低。在淮北平原夏季种植黄豆、棉花等矮秆高密度作物,可起到有效减少地表径流氮磷流失量的作用,减缓因农业非点源污染对地表水体富营养化产生的潜在威胁。     

冀南地区农田氮磷流失模拟降雨试验研究

农田氮磷养分流失是我国农业面源污染的主要污染源,为了研究冀南地区农田氮磷流失特征,本文采用人工模拟降雨大田试验的方法,测定施肥前后裸地农田地表径流与壤中流氮磷流失量,分析径流中不同形态氮磷的流失规律。结果表明:地表径流与壤中流的产流存在明显差异,地表径流产流过程波动明显,壤中流流量变化较为平缓并具有一定的滞后性,且在总径流量中的比例较小,两次试验分别占9.0%与13.1%;径流中氮素浓度在产流初期较高,随后迅速衰减,产流后0～35 min是累积氮流失量较快的时段;产流中可溶性氮的输出以硝氮为主,占累积流失量的71.0%～99.7%,且硝氮的流失极易受水文因素的影响;磷元素在径流中的含量较低,多以颗粒态存在,并且随着产流时间的延长,壤中流逐渐成为磷流失的主要途径;累积产流量与累积氮、磷流失量之间可分别用线性拟合与幂函数拟合,拟合优度分别在0.99与0.97以上,存在显著相关关系。研究结果表明,冀南地区农田在降雨之后氮磷流失量巨大且呈现一定规律性,适宜氮肥施用量与控制产流前期养分流失是防控当地农业非点源污染的有效途径。     

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4.77 kg·hm-2和2.08 kg·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,影响规律较氦素更为复杂,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.     

太湖地区稻麦轮作农田有机和常规种植模式下氮磷径流流失特征研究

为探究不同种植模式对氮磷流失的影响,采用田间径流池法,在太湖地区稻麦轮作系统中,通过连续两年田间试验,研究比较了等氮投入条件下常规种植和有机种植模式农田径流水中氮、磷浓度特征,以及径流氮、磷流失量、流失系数。结果表明,稻季和麦季农田径流中总氮、可溶性氮、铵态氮和硝态氮平均浓度和总氮流失量均表现为:常规种植有机种植对照。与常规种植相比,有机种植模式能够有效减少稻麦轮作农田中氮的径流流失,且对麦季氮素径流流失的减少效果优于稻季;尽管有机种植模式下磷流失系数低于常规种植,但有机肥投入携带的高磷量会增加农田磷素径流流失量。     

自然降雨条件下南方湿润平原农田氮磷流失初探

研究南方湿润平原露地蔬菜种植模式下氮磷流失特征。结果表明,农田直接流出的径流水样中总氮、总磷的浓度较高,远超过了GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中V类水质标准限值,且农田地表径流中总氮、总磷的流失量随着降雨量及施肥量的增加而增大。通过降低化肥用量可有效控制氮磷流失浓度,而作物产量降低并不明显。总氮径流流失率占输入总量的3%~5%,总磷只占1%左右。可溶态氮是天然降雨径流流失氮素的主要形态, 其中硝态氮又是可溶态氮素的主要形态,氨态氮所占比例较小。     

甘肃省农田土壤地下淋溶氮磷流失系数测算初报

对甘肃省8个农田土壤地下淋溶监测点淋溶水中氮磷含量进行了测定分析,初步得出了甘肃省农田土壤地下淋溶氮、磷流失系数,总氮流失系数为0.19%～153.3%,总磷流失系数为0.0011%～0.32%。氮素在土壤中淋失量相对较大,磷素淋失量相对较小。常规处理淋溶条件下,总氮流失主要以硝态氮为主。     

紫色土壤氮素不同流失形式的比较研究

土壤氮素流失形式及其量化研究是农业小流域氮素管理及流失过程模拟的核心内容之一,以紫色土区3个具有不同地形和土地利用方式的典型农业小流域为研究对象,比较研究了区域土壤氮素在降雨侵蚀过程中流失的主要形式。结果表明,紫色土区土壤氮素以硝态氮为主要流失形式,其流失浓度一般占硝态氮和铵态氮总浓度的80%以上,农田利用为主流域的则高达90%以上。氮素流失的平均浓度因流域土地利用类型的差异而显著不同,农田的一般为(5.36±2.13)mg/L,而非农田利用的变化在1.70~3.15mg/L之间。农田硝态氮的精确管理应作为减控流域土壤氮素非点源流失的关键措施。     

水稻生长期间氮磷流失形态的研究

通过对水稻田施肥与不施肥的对比试验,研究水稻生长期间氮磷流失形态及其规律。结果表明,随机性大雨产生的氮磷径流流失占整个水稻生长季节氮磷流失的1／3～1／2,6月梅雨期是对农田面源污染贡献最大的阶段,氮流失主要以水溶性氮为主,磷流失则以颗粒态磷为主,控制氮素要针对水溶性的铵氦,磷素则主要需控制颗粒态磷。不施肥可减少53％的氮流失和34％的磷流失,而产量仅下降20％左右,其环境学意义远大于农业上的意义。     

西湖名胜区茶园地表径流水的氮磷流失研究

在西湖风景名胜区代表性茶园地设置径流小区,研究常规施肥条件下茶园生态系统地表径流及其氮磷流失状况。结果表明,1年的观察期内(2010年7月-2011年6月),自然降雨条件下常规施肥茶园地表径流总氮平均浓度为5.5 mg.L-1,总磷平均浓度为0.5 mg.L-1,地表径流流入水体存在水体富营养化的风险。可溶性氮是茶园土壤氮素流失的主要形态;氮磷流失量、径流量与降雨量均呈极显著的正相关关系,各种氮素形态之间也呈极显著的相关性。研究结果表明,要避免下雨前施肥、少施肥料和挖沟施肥来减少氮磷的流失。     

农业非点源氮磷流失规律研究

以北京密云县高岭乡石匣实验小区为研究对象，通过监测分析降雨后的径流样研究实验小区氮磷流失特征，结果表明：土地利用方式的差异对径流中氮磷的浓度有径流中总磷浓度变化趋势：果园〉标准小区〉农地〉荒草坡〉林地；总氮浓度变化趋势：林果地〉荒草坡〉农地〉标准小区〉林地。这表明果园由于施肥的影响造成径流中氮磷浓度偏高；免耕种植、梯田种植、鱼鳞坑造林等耕作方式会明显减少农田土壤的侵蚀。植被覆盖明显减少径流量和泥沙量，从而有效地控制农田氮磷污染物的流失；径流中氮、磷主要以颗粒态存在。     

模拟降雨下重庆喀斯特槽谷区径流氮磷元素流失特征

为揭示降雨强度和岩层倾向对喀斯特槽谷区耕层土壤氮磷流失的影响,利用人工降雨装置和可变坡钢槽进行模拟试验,设计坡面坡度为25°,岩石裸露率为15%,岩层倾角为30°,地下孔裂隙度为3%,降雨强度分别为30、60和90mm/h,模拟降雨持续时间为1h。结果表明:1)产流量随着降雨强度的增大而增大,地表产流量表现为裸坡顺层坡逆层坡;地下产流量表现为逆层坡顺层坡裸坡。2)在30mm/h降雨强度条件下径流全氮浓度最高;在60mm/h降雨强度条件下铵态氮浓度和硝态氮浓度最高;磷浓度随着降雨强度的增大而降低;逆层坡的径流氮磷浓度最高。3)氮磷流失量随降雨强度增大而增大,且地下流失量高于地上流失量;不同岩层倾向条件下,氮磷流失量地上表现为裸坡顺层坡逆层坡,地下表现为逆层坡顺层坡裸坡;氮在逆层坡的流失量最多,磷在顺层坡的流失量最多。本研究可为在喀斯特槽谷区布设保水保土措施以及改善土壤质量上针对不同岩层倾向坡方案提供依据。     

添加竹炭对设施菜地土壤氮磷流失和微生物群落结构的影响

借助Miseq高通量测序分析技术,研究竹炭添加对设施菜地土壤氮磷流失和微生物群落结构的影响。结果表明,与空白对照相比,竹炭处理下蔬菜产量显著(P<0.05)增加21.5%,沟渠水总氮(TN)平均浓度降低5.5%,总磷(TP)平均浓度显著(P<0.05)下降48.3%。通过Chao、ACE、Shannon、Simpson指数可以发现,添加竹炭增加了土壤中细菌的多样性,促进了土壤优势微生物群落的富集,但影响均不显著。     

不同原料来源生物质炭对蔬菜种植土壤氮磷流失的影响

选择由竹子、水稻秸秆和烟草杆制成的生物质炭,研究不同原料来源生物质炭在不同添加量条件下对蔬菜生长和土壤氮磷流失的影响。结果表明,生物质炭种类和添加量对蔬菜生长和下渗水量产生了影响,且各处理均降低了氮磷流失,但各处理间规律不明显。对总氮和总磷流失,竹炭分别降低2.6%~19.4%和9.1%~30.3%,秸秆炭分别降低5.5%~20.4%和13.9%~19.0%,烟草杆炭分别降低4.1%~17.9%和17.6%~28.7%,生物质炭添加对降低总磷流失效果优于总氮。当竹炭和烟草杆炭添加量为5%时,对总氮总磷流失降低效果较佳,可作为实际应用参考添加量。     

生物炭对土壤氮磷流失和油菜产量的影响

明确生物炭对土壤氮磷流失和作物产量的影响是生物炭应用技术中的关键问题。采用测筒试验,在20 cm土壤中添加不同比例(0.5%、1.0%、1.5%)的生物炭,并模拟降雨淋溶后收集测筒淋溶液分析氮磷含量,研究生物炭对土壤氮磷淋溶流失和油菜产量的影响。结果表明:(1)与不施用生物炭处理相比,1.5%生物炭处理极显著降低了TN淋溶损失量、TN淋溶浓度比率、NO~-_3-N淋溶损失量、NO~-_3-N淋溶浓度比率、TP淋溶损失量和TP淋溶浓度比率;各处理间NH~(+2)_4-N和PO~-_4-P淋溶损失量差异不显著。(2)油菜生长期间,TN、NO~-_3-N的淋溶损失量随生物炭施用量增加而减少,且以NO~-_3-N的淋溶流失为主;受施肥和作物生长吸收利用的影响,NH~+_4-N、TP和PO~(2-)_4-P的淋溶流失规律不明显。(3)施用生物炭增加了油菜的产量,主要表现为油菜一次有效分支数、单株有效角果数和每果粒数的增加。     

柘皋河流域农田土壤氮磷迁移过程的模拟研究

[目的]研究土壤表层氮、磷迁移变化机理。[方法]选取柘皋河流域为试验区,以流域3种主要土地利用类型为研究对象,采用人工模拟降雨方法,在不同施肥量、降雨强度条件下研究了氮、磷在壤中流、渗漏液的迁移规律。[结果]氨氮在土壤中具有很强的吸附和转化能力,迁移深度较小,主要集中在表面;硝氮在土壤中迁移转化的过程与土壤特性及水力条件有着密切的关系。菜地土壤中流中总磷含量平均为0.52 mg/L,远远超出相邻水体（巢湖）中磷含量的控制要求。壤中流、渗漏液中氨氮、硝氮、总氮、有效磷及总磷含量同降雨强度、施肥量密切相关。[结论]除了控制地表径流传输,如何有效抑制壤中流中的氮磷迁移对该区域水环境污染的治理十分关键。     

不同耕作方式对紫色土侵蚀及磷素流失的影响

【目的】研究川中丘陵区紫色土零散坡耕地在玉米成熟期由降雨引发的水土流失及磷素流失特征,为该区坡耕地养分流失预测评价、防治以及协调区域土地管理,改善生态环境提供理论依据。【方法】采用人工模拟降雨和微小区试验相结合的方法,在玉米成熟期,对平作、顺坡垄作及横坡垄作3种耕作方式的地块进行人工降雨,降雨强度为1.7 mm•min-1,历时40 min。研究人工降雨对地表侵蚀、壤中流量及其磷素流失的影响。【结果】顺坡垄作地表侵蚀量及磷素流失量均最大,其壤中流及磷素流失最小;横坡垄作地表侵蚀量及磷素流失量最小,而壤中流损失较大。不同耕作方式下壤中流总量虽然较地表径流少,但是其磷素含量却很高,总磷浓度均达到了0.2 mg•L-1,约为地表径流的1.3倍。【结论】紫色土零散坡耕地不易采用顺坡垄作,横坡垄作能很好的控制土壤侵蚀,但在日常耕作管理中需注意对垄的修复保护。在整个侵蚀过程中3种耕作方式的径流损失及磷素流失均以地表损失为主,径流中磷素以可溶性磷流失为主。     

不同土地利用对流域土壤侵蚀和氮、磷流失的影响

水土流失是非点源污染主要的发生形式,而不同土地利用(植被覆盖)对土壤侵蚀及其氮、磷的流失起着决定性的作用。本文通过在福建省九龙江流域内选取典型小流域来研究不同植被类型与土壤侵蚀和氮、磷流失的关系。结果表明,不同植被覆盖的典型小流域降雨径流中悬浮泥沙、氮、磷的流失依次为:坡地果园>水稻田>半人工果林>天然次生林;典型小流域降雨径流流失的悬浮泥沙量、氮、磷流失量与植被覆盖度和降雨量成反比;而且氮的主要流失形态为溶解态,磷的流失形态主要为泥沙结合态。     

鄱阳湖区赣北棉田地表径流氮磷流失特征研究

为明确鄱阳湖生态区赣北棉田地表径流氮磷流失特征,探究氮肥减施和部分有机肥替代化肥对氮磷流失的影响,采用田间径流池法,在自然降雨条件下,连续4年进行定位监测。结果表明,试验区域暴雨主要出现在5～7月,该时期为径流发生的高风险期;棉田总氮和总磷年度累积流失量分别为7.59～22.49 kg·hm^-2和0.43～1.61 kg·hm^-2,地表径流以颗粒态氮和可溶性磷为主,硝态氮是无机氮流失的主要成分。地表径流、养分流失时间、流失量与降雨量之间具有显著的相关性;在常规施肥处理下,径流量和氮、磷流失量呈极显著的幂函数相关。与常规施肥相比,减氮20%基础上配施部分（10%）有机肥的施肥措施有利于减少地表径流、降低径流系数、减少氮流失,且对磷的流失和棉花产量无显著影响。     

Phosphorus Status and Risk of Phosphate Leaching Loss From Vegetable Soils of Different Planting Years in Suburbs of Changsha,China

The aim of the study was to develop an index to assess the environmental risk of P loss potential in vegetable soils with chronic difference of plantation in the suburbs of Changsha, Hunan Province, China. Chemical methodology was used to study soil phosphorus status and the relationships between available P in soil and potential soil leaching P. The results showed that there was a significant linear relationship between Olsen P and CaC12-P or P concentration in soil solution. Olsen P increased sharply when either CaCI2-P or P concentration in soil solution reached a certain level. It was confirmed that 80 mg kg-t of Olsen P was the critical value of soil P leaching in the vegetable soils. P leaching probability over the critical was assessed by GIS and indicator Kriging and four secondary risks of phosphorus leaching loss were defined. In the area with vegetable cropping for over 30 yr （Chenjiadu） and 10-15 planting years （Huangxingzhen）, the indices of phosphorus leaching loss risk were 3 and 2.93, respectively. These two areas belonged to strong secondary of risk of phosphate leaching loss. In the new vegetable planting field less than 2 yr （Ningxiang）, the index was 0.06, which had almost no risk of phosphorus leaching. In vegetable soils in the suburban region of Changsha, the phosphorus leaching peotential is high and the phosphorus leaching loss is related to chronic length of vegetable cropping.