紫色土小流域种植模式对土壤氮素流失的影响初探

种植模式变化是农业非点源污染流域治理最佳管理措施的主要内容之一,以紫色土区徐家湾和桑树土典型农业小流域为例,初步探讨了套种和单作模式下自然降雨侵蚀过程次降雨土壤氮素的流失特征。结果表明,土壤硝态氮流失表现为套种与单作模式下的差异不显著,而铵态氮的流失受流域种植模式变化的影响强烈,套种模式下的平均流失浓度(0.453mg/L)明显大于单种模式下的(0.169mg/L)。套种模式应与流域土壤-作物系统的科学管理有机结合才能在提高土地生产力的同时有效地减控流域土壤氮素的非点源流失。     

三峡库区典型农业小流域水体氮磷浓度动态变化

在三峡库区涪陵段选择以玉米/水稻—榨菜轮作为主的王家沟农业小流域,对流域内不同水体(包括沟渠径流 水和浅层地下水—井水)的氮、磷浓度进行了3年的连续监测,以了解农业生产活动对流域水体质量的影响.研究发 现,每季作物播种初期,由于施肥活动的影响,水体的总氮和总磷浓度明显上升,但在成熟收获期则趋于下降.沟渠 径流水与井水总氮在监测期间的平均浓度分别为6.28和12.0mg/L,总磷平均浓度分别为0.15和0.16mg/L.井水 总氮浓度显著高于沟渠径流水的浓度,但总磷浓度则没有明显差异.两种水体的总氮和总磷浓度间存在极显著的相关 性(p<0.001).硝态氮是水体中氮素的主要存在形态,其对水体总氮浓度的贡献率高达67%~89%.值得一提的是, 有一半以上(55%)的井水样品中硝态氮浓度超过生活饮用水卫生标准限值(10mg/L).流域内下部(末端)集中分布着 较多水田的子集水区的径流氮素浓度比水田零星分布的子集水区更低,这表明土地利用空间分布格局对流域氮素的 迁移和净化有重要影响.     

川中小流域地下水硝态氮的时空变化特征

通过2002年4月至2003年4月对川中丘陵区小流域地下水中氮素各种形态的监测分析,研究了该流域地下水硝态氮的时空变化特征。结果表明,川中小流域地下水硝态氮污染特征与流域降水的季节变化趋势基本一致,其污染强度约从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3个月(6月—8月)是地下水硝态氮污染的高发季节,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。小流域地下水硝态氮污染强度中以小流域上部为最高,明显高于该流域的中下部。小流域上部的塘边井样点地下水硝态氮浓度平均达11.26mg·L-1,最高值达14.23mg·L-1,超过WHO所规定的生活饮用水NO-3-N浓度上限的42.3%;小流域中下部地下水硝态氮的污染水平相对较小,以张飞井为最低,平均浓度仅为1.03mg·L-1。小流域地下水中氮素存在形态以NO3--N为主,平均占97.6%,最高达99.4%。     

基于HYDRUS-1D模型的平原河网区农田氮素迁移特征研究

为了探究平原河网区域氮素垂向迁移及流失情况,本研究基于平原河网区农业活动施用的氮素通过包气带发生纵向迁移的实际情况,利用HYDRUS-1D软件中的水分运动和溶质运移模块构建适用于平原河网区的水氮模型,结合野外监测和室内淋溶试验对模型参数率定和验证,利用校验过的模型对区域氮素垂向迁移及流失情况进行模拟。结果表明:尿素主要分布在0~5 cm土壤,并在表层土壤中大量水解;氨氮和硝态氮主要分布在0~15 cm和0~35 cm土壤,且随着土壤深度增加,浓度均呈现先增加后减少的趋势。土壤深度每增加10 cm,硝态氮浓度减小约10 mg·L^-1。相对而言,硝态氮更易流失进入深层土壤,氨氮流失则对灌溉量响应更为明显。当灌溉量高于400 mL时,氮素流失量呈指数增加趋势。在综合考虑自然降雨、外源污染输入和土壤背景值的条件下,平原河网区进入地下水的氮素将远超国家Ⅲ类水质标准。     

不同质量浓度铵态氮浇灌下城市森林土壤淋滤液无机氮及土壤氮素变化

目的探明不同质量浓度铵态氮浇灌下城市森林土壤淋滤液铵态氮与硝态氮及土壤氮素的变化。方法本文选择哈尔滨市城市林业示范基地内代表性的3种人工林（蒙古栎、黄檗、水曲柳）的土壤作为研究对象，以其邻近的裸地土壤作为对照，通过野外采集土柱和室内土柱模拟法，使用硫酸铵配制不同质量浓度铵态氮溶液（100、50、25、0 mg/L）进行室内模拟浇灌，对土柱淋滤液中铵态氮和硝态氮及处理后的土柱土壤氮素进行测定与分析。结果3个林型和对照原状土柱对铵态氮去除效果显著，去除率均达到95%以上；不同质量浓度铵态氮负荷下各林型土壤对其去除效果差异不显著；3个林型及对照原状土柱淋滤液硝态氮质量浓度较高，均为4.41 ~ 5.53 mg/L；进水铵态氮质量浓度为100 mg/L时，除对照外，3个林型土柱中铵态氮含量均增加；低于100 mg/L时，除蒙古栎人工林外，其他两个林型土柱土壤中铵态氮含量降低；各林型和对照的土柱土壤硝态氮含量显著增加，而全氮含量差异不显著；利用不同质量浓度铵态氮浇灌后，土柱淋滤液中铵态氮的变化受林型和进水铵态氮质量浓度及其两者的交互影响不显著，但对硝态氮的影响达到显著水平，以上3者对浇灌后土柱土壤中氮素的影响均达到显著水平。结论在3个林型及裸地原状土柱中，蒙古栎人工林土壤对铵态氮的去除效果及硝态氮淋失最显著，其次为黄檗人工林土壤、水曲柳人工林土壤和裸地土壤。      

不同质量浓度铵态氮浇灌下城市森林土壤淋滤液无机氮及土壤氮素变化——以哈尔滨市为例

【目的】探明不同质量浓度铵态氮浇灌下城市森林土壤淋滤液铵态氮与硝态氮及土壤氮素的变化。【方法】本文选择哈尔滨市城市林业示范基地内代表性的3种人工林(蒙古栎、黄檗、水曲柳)的土壤作为研究对象,以其邻近的裸地土壤作为对照,通过野外采集土柱和室内土柱模拟法,使用硫酸铵配制不同质量浓度铵态氮溶液(100、50、25、0 mg/L)进行室内模拟浇灌,对土柱淋滤液中铵态氮和硝态氮及处理后的土柱土壤氮素进行测定与分析。【结果】3个林型和对照原状土柱对铵态氮去除效果显著,去除率均达到95%以上;不同质量浓度铵态氮负荷下各林型土壤对其去除效果差异不显著;3个林型及对照原状土柱淋滤液硝态氮质量浓度较高,均为4.41～5.53 mg/L;进水铵态氮质量浓度为100 mg/L时,除对照外,3个林型土柱中铵态氮含量均增加;低于100 mg/L时,除蒙古栎人工林外,其他两个林型土柱土壤中铵态氮含量降低;各林型和对照的土柱土壤硝态氮含量显著增加,而全氮含量差异不显著;利用不同质量浓度铵态氮浇灌后,土柱淋滤液中铵态氮的变化受林型和进水铵态氮质量浓度及其两者的交互影响不显著,但对硝态氮的影响达到显著水平,以上3者对浇灌后土柱土壤中氮素的影响均达到显著水平。【结论】在3个林型及裸地原状土柱中,蒙古栎人工林土壤对铵态氮的去除效果及硝态氮淋失最显著,其次为黄檗人工林土壤、水曲柳人工林土壤和裸地土壤。     

太湖地区小流域水文过程对氮素迁移的影响

分析了太湖地区农业小流域逐日降雨径流和暴雨事件对氮素营养物输出的影响规律。结果表明：总氮、铵态氮和硝态氮流失日平均浓度随降雨量和径流量的增大而增大,总氮最大,硝态氮次之,铵态氮最小。暴雨事件中,径流起涨初期氮素浓度迅速升高,之后逐渐降低,在退水时期会有所反弹。暴雨事件中的瞬时流量与氮素输出浓度关系按流量大小可分为3段：在小流量段,氯素浓度低且数量平稳;中流量段,各态氮素流失浓度变化大;高流量段,总氮和铵态氮流失浓度显著降低并逐渐平稳,硝态氮浓度略为降低但变化较大。     

郑州郊区菜地氮磷在酸雨影响下流失特征研究

采用实验室人工模拟酸性降雨方法,以普通农田土壤作对比,研究郑州市惠济区常规菜地和大棚菜地土壤氮磷在酸雨影响下的流失特征。结果表明,径流中磷素浓度随着降雨时间的延长逐渐减小,氮素浓度随降雨时间变化不明显;氮素主要以颗粒态氮和硝态氯形态流失,磷素主要以颗粒态流失;大棚菜地的氮磷流失量明显大于常规菜地,常规菜地和普通农田的氮磷流失量比较接近。     

不同降雨强度对农田土壤氮素淋失的影响及LEACHM模型验证

云南抚仙湖北岸农田平原区地下水埋深较浅,约0.6m,农田土壤氮素的淋失易对地下水和湖泊造成污染.采自抚仙湖北岸典型农田-蔬菜地土壤,应用3组不同降雨强度作用下室内土柱实验方法,通过测定土壤中铵态氮、硝态氮的含量以及渗漏液流量及其氮索浓度来探讨氮在土壤中的淋失规律.选用土壤营养物淋失模型(LEACHM模型),模拟了实验条件下水分运移和铵念氮、硝态氮浓度变化过程,并对实验数据作了拟合分析.结果表明,在不出现地表径流的情况下,降雨强度越大,水分下渗速率、铵态氮和硝态氮淋失速率也越快,总氮的淋失量也越大.实验中渗漏液铵态氮、硝态氮含量分别达10和120 mg·L-1,说明地下径流是营养盐损失的途径之一,硝态氮是氮素淋失的主要形态.营养盐淋失是地下水氮素污染的原因之一.模拟结果与实验数据较为吻合,表明该模型适用于研究区农田氮素淋失的模拟,为评估氮素淋失提供有效工具,同时也为现场模拟工作提供研究基础.     

镉污染对菜地土壤氮素转化的影响

为探讨镉污染对武汉城郊菜地土壤氮素转化和流失的影响特征,以硝酸盐高、低积累小白菜品种(L45和H64)为试验材料,研究了镉污染下小白菜中镉、硝态氮、全氮含量,土壤中镉、硝态氮、全氮含量,以及淋失液中硝态氮含量和土壤中氧化亚氮排放量。结果表明,小白菜具有一定的耐镉性,L45比H64地上部镉含量高27.7%,说明L45比H64更敏感。随着镉浓度的升高,小白菜体内硝态氮含量呈先增后降的趋势,说明低浓度的镉促进了小白菜体内硝酸盐的积累;低浓度的镉还增加了土壤硝态氮的淋失。镉浓度的升高对土壤和植物体内全氮含量则无显著影响,说明镉污染对土壤中氮肥的主要利用形式硝态氮影响更显著。随着镉浓度的增加,土壤氧化亚氮的日排放量显著增加。     

黄绵土坡面土壤矿质氮素径流流失与入渗特征研究

采用人工模拟降雨的研究方法，研究了黄绵土坡面土壤矿质氮素径流损失与人渗规律。结果表明，径流损失是土壤矿质氮素流失的主要形式，土壤硝态氮是氮素径流损失的主要形态；土壤矿质氮素在地表流失过程中，随时间的延长累积流失量均不断增大，可用幂函数和对数函数方程进行模拟；降雨16h后，硝态氮发生深层渗漏现象比较明显；坡中部硝态氮发生向下迁移的现象相对严重，而铵态氮径流或泥沙损失主要集中在坡上和坡中部。     

湖北省稻田地表径流氮磷养分流失规律初探

在湖北省水稻主要种植区设置3个田间原位监测点,采用径流池收集地表径流的方法,研究水稻田地表径流产生和氮磷养分流失的规律.结果表明,2010年,全省稻田平均产生地表径流8次,产流量平均为304.5 mm,产流系数为34.7％,径流主要发生在4～8月降雨比较集中的时段;施肥后全省稻田年平均总氮的流失量为4.90-10.67 kg/hm2,总磷流失量为0.63～1.44 kg/hm2;径流水中总氮平均浓度为1.83～3.83 mg/L,总磷浓度为0.16～0.49 mg/L;可溶态氮是地表径流氮素流失的主要形态,约占总氮的70.2％～86.7％,其中尤以硝态氮的流失量最大,占总氮的51.8％～69.5％,铵态氮流失量较小,约占总氮的7.4％～34.9％;磷素的流失以颗粒态磷为主,占总磷的60.4％～87.7％;肥料氮、磷养分流失量平均分别为当季施肥量的0.46％和0.37％.施肥和径流量是影响地表径流氮、磷流失的主要因素,施肥导致氮、磷养分流失量增加,径流产生量大的时段,其氮、磷的流失量也增加.     

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。     

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。     

山核桃林闭合区内径流氮磷流失特征

为研究自然降雨条件下整个水文年中山核桃Carya cathayensis林闭合区内径流-土壤-泥沙氮磷流失特征,以杭州市临安区山核桃林闭合区作为研究对象,测定总氮、总磷和水解氮等指标。结果表明:降雨是影响径流的重要因子,径流量和降雨量存在显著正相关（P < 0.05）;在2016年6月至2017年5月的观测期间,山核桃林径流水中氮素平均质量浓度较高（2.86 mg·L-1）,水解氮是氮素流失的主要形式,占总氮的60.7%;径流水中磷素平均质量浓度较低（0.01 mg·L-1）。径流氮质量浓度与土壤碱解氮之间不存在显著的相关性（P>0.05）,而径流磷质量浓度与土壤有效磷质量分数之间呈显著相关（P < 0.05）;径流中总氮和总磷的年累积流失量分别为11.01 kg·hm-2·a-1和133.70 g·hm-2·a-1,泥沙中全氮和全磷的年累积流失量分别为11.49和1.12 g·hm-2·a-1,山核桃林氮磷流失严重。     

不同施肥管理对东北黑土区氮损失的影响

为了明确不同施肥管理的肥料利用率及其氮损失对环境的影响,采用自然降雨条件下土槽模拟试验方法,系统研究了在东北黑土玉米单作体系下不同施肥管理(尿素、秸秆还田和缓控释肥)在一次性施用条件下的农田氨挥发、氮径流淋溶损失及土壤硝态氮累积特性。结果表明:农民习惯施肥、秸秆还田施肥及控释肥氨挥发总量分别为26.1、24.2、23.9 kg N·hm-2,占化肥施用量的10.9%、10.1%、10.0%;氮径流淋溶损失分别占化肥施用量的1.4%、1.5%、0.9%,且以氮径流损失为主;土壤0~50 cm土层氮残留分别为42.2、42.3、54.6 kg N·hm-2。秸秆还田处理可以在保证产量的前提下,减少土壤氮残留、提高肥料利用率;控释肥在降雨量少的条件下氮残留相对较高,应适当降低施氮量。     

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。     

暴雨条件下紫色土区玉米季坡耕地氮素流失特征

【目的】研究暴雨条件下,川中丘陵紫色土区坡耕地玉米全生育期土壤侵蚀及氮素流失规律,为研究区氮素流失预测和有效防控提供科学依据。【方法】采用人工模拟降雨与径流小区相结合的方法,在玉米苗期（5月1日）,拔节期（5月26日）,抽雄期（6月27日）和成熟期（8月4日）进行模拟降雨,结合川中丘陵紫色土区夏季暴雨多的特点,开展降雨强度为1.5 mm·min^-1,坡度为15°条件下地表径流、壤中流和侵蚀泥沙中氮素流失特征的研究。【结果】（1）玉米各生育时期地表径流产流率和产沙率总体表现为随降雨时间延长而呈增加的变化趋势,地表径流产流率和产沙率均表现苗期最高,抽雄期最低;壤中流产流率则表现为抽雄期最高,成熟期最低。（2）玉米各生育时期地表径流中总氮流失率随降雨时间延长而呈增加,在降雨36 min后基本趋于稳定,总氮和可溶性总氮流失率均在玉米苗期最大,平均值分别为5.24和4.74 mg·m^-2·min^-1;玉米全生育期地表径流中硝态氮流失率则在降雨30 min后基本稳定,铵态氮流失率呈现波动性,硝态氮和铵态氮流失率均在玉米拔节期最大,平均值分别为3.90和0.14 mg·m^-2·min^-1。在玉米全生育期地表径流中总氮,可溶性总氮和硝态氮流失量与地表径流量呈现极显著线性关系。（3）壤中流中总氮流失率在玉米各生育时期随降雨时间延长缓慢增加,壤中流中可溶性总氮和硝态氮流失率在玉米苗期、拔节期和成熟期变化趋势与总氮一致,而铵态氮流失率在玉米全生育期呈现波动性;总氮,可溶性总氮,硝态氮和铵态氮流失率均在玉米拔节期最大,平均值分别为25.04、20.34、16.20和0.22 mg·m^-2·min^-1。在玉米全生育期壤中流中总氮,可溶性总氮和硝态氮流失量与壤中流量呈现显著线性关系,且均在玉米拔节期表现为斜率最大。（4）玉米各生育时期侵蚀泥沙中氮素流失率均随降雨时间延长而增加,但在玉米苗期表现为增幅最大,平均值为0.92 mg·m^-2·min^-1。在玉米全生育期,侵蚀泥沙中氮素流失量与侵蚀泥沙量呈现极显著线性关系。（5）地表径流中不同形态氮素流失量均在玉米苗期和拔节期最大,壤中流中总氮流失量则在玉米拔节期和抽雄期最大,侵蚀泥沙中氮素流失量在玉米苗期最大。壤中流为研究区坡耕地氮素流失的主要途径,占氮素流失总量的64.07%-83.39%。可溶性总氮为径流中氮素流失主要形态,以硝态氮为主要形态。【结论】1.5 mm·min^-1降雨强度下,地表径流和壤中流中总氮流失量分别在玉米苗期和拔节期最高,可溶性总氮和硝态氮流失量均在拔节期最高,存在水体富营养化潜在风险,控制苗期地表径流量和拔节期壤中流量可减少该区域氮素流失量。     

控失氮肥控制氮素径流损失效果研究

本文通过斜面坡地径流实验,研究了控失氮肥(尿素)在控制土壤氮素径流损失上的作用效果.结果表明:在等氮量施肥情况下,控失尿素对普通尿素氮素在径流损失上的控失率为57.50%;控失剂对照对本底对照的径流损失控失率为8.94%.