土壤中氮磷流失试验研究

为了探讨农田土壤中氮磷对水环境的污染,开展室内模拟降雨试验,通过对比分析不同试验条件下氮磷在地表径流和地下排水溶液中的流失质量分数和流失速率,研究了土壤中氮磷的流失规律。结果表明,同时存在地表径流与地下排水时,地下排水流失的氮占氮流失总量的主要部分,而磷则主要通过地表径流途径流失。总体上来说,土壤中氮磷溶质从地下排水途径中流失比重大,故通过控制流失途径来减少流失时,需优先采取降低地下排水量的措施。当地下排水条件越差、地表最大积水深度越大时,氮磷的流失总量越少;土壤初始含水率越大,土壤中氮磷溶质在地表径流途径中的流失量越大。     

不同毛沟布置方式下农田次降雨氮素流失特性分析

为了研究田间工程对农田氮素随径流流失的影响,该文通过设置不同排水毛沟布置方式下农田对比试验,观测研究了农田出口的降雨径流特征以及氮素流失特征,结果表明：与毛沟布置多的处理相比,毛沟布置少的处理径流对雨强变化敏感度相对较小,其径流峰值滞后,且高峰径流量持续时间长,但总氮输出负荷减少7.44%;2个处理之间铵态氮和硝态氮的流失量均差异显著;在径流初始及峰值阶段铵态氮占总氮的比例显著高于径流消减阶段,硝态氮的比例全过程变化不大;硝态氮、铵态氮、总氮的输出负荷与径流量呈线性正相关。研究表明：汇水面积小,毛沟布置多的处理减少农田涝渍效果明显,而汇水面积大,毛沟布置少的处理能有效降低总氮的输出负荷。     

不同施肥制度下水稻灌区面源污染排放的数值模拟

以我国南方典型水稻种植区漳河灌区的杨树垱小流域作为研究区域,基于改进的SWAT模型,应用研究区2005-2009年径流监测资料和2009年氮磷污染负荷实测数据对主要参数进行率定和验证,表明改进后的模型在研究区的适用性.模拟分析了不同施肥制度下的氮磷负荷排放规律,结果表明,减少水稻田的施肥量和增加施肥次数,可以有效的降低...     

不同氮肥对不同种植方式稻田径流氮流失与氨挥发的影响

【目的】减少稻田氮径流流失和氨挥发。【方法】设置当地常规施肥(FFP)、缓控肥与尿素配施(CRF)、海藻多糖氮肥替代(HTN)及不施氮对照(CK)共4个氮肥管理措施,观察不同种植方式(机插稻、直播稻)下稻田径流水中氮的流失量及氨挥发特征。【结果】直播稻稻田径流氮素损失以铵态氮(NH4⁺-N)为主,播种前排水导致的氮素径流流失占总氮径流损失量的52%左右;不同氮肥方案下径流氮总流失量呈现为FFP处理>HTN处理>CRF处理,机插稻、直播稻全生育期氨挥发损失量、损失率和氨挥发强度也有同样趋势;与FFP处理相比,CRF处理和HTN处理的机插稻全生育期氨挥发损失率分别降低了12.5%和4.3%,氨挥发强度分别降低了43.1%和17.8%,直播稻氨挥发损失率分别降低了23.2%和12.2%,氨挥发强度分别降低了53.3%和26.8%;与FFP相比,在CRF、HTN处理下机插稻分别增产9.31%和4.70%,直播稻分别增产9.25%和4.91%。【结论】在水稻全生育期内,直播稻的氨挥发通量、损失率和氨挥发强度均大于机插稻,在施肥总量控制和磷、钾肥施用相同的情况下,选择适当种类的氮肥进行基肥、分蘖肥合理配施,既能减少氮素田间损失、提高氮素利用率,还可以增加水稻产量。     

稻田地表径流氮素流失量数值模拟及淋失规律

【目的】研究稻田氮素径流流失和淋失规律。【方法】在连续淹水条件下开展稻田野外试验,对氮素径流流失过程进行了数值模拟,同时分析了施肥前后土壤剖面氮素质量浓度分布。【结果】施肥当天径流试验中总氮、氨态氮和硝态氮以及施肥后第18天硝态氮的径流流失质量浓度随时间的下降过程可以用幂函数拟合,而施肥后第18天总氮和氨态氮用指数函数拟合。氮素径流流失过程前期,累积流失量与累积径流量的关系曲线可用抛物线函数拟合,径流后期用抛物线函数拟合效果略好于对数函数。在连续淹水下稻田中硝态氮量很低,主要以氨态氮形式流失。上层土壤(0~30 cm)氮素量大于下层,且上层的氮素量随时间的变化幅度高于下层。【结论】稻田氮素径流流失过程可通过初等函数拟合进行定量描述,提高根系对上层土壤氮素利用率有利于减小氮素淋失,且氮素量呈现高离散程度的上层土壤区是淋失过程定量描述的重点和难点。     

水稻再生水灌溉下的节水减排效果

为探明水稻再生水灌溉下的节水减排效果,在国家农业环境大理观测实验站开展了水稻再生水灌溉试验研究.试验设淹水灌溉(Flooding Irrigation,FI)及间歇灌溉(Alternate Wetting and Drying,AWD)两种灌溉模式,F1(全生育期清水灌溉+施全部化肥)、F2(分蘖期、拔节孕穗期再生水灌溉+施部分化肥)及F3(返青期、分蘖期、拔节孕穗期再生水灌溉+施部分化肥)3种施肥模式.分析了再生水灌溉下稻田田面水、不同深度地下水氮磷及化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)浓度变化及其流失负荷量,并研究了稻田的氮磷消纳能力及再生水对清水、肥料替代率.结果表明,再生水灌溉下田面水氮素浓度峰值出现次数多但峰值均较小,氮、磷径流损失负荷量平均值分别为2.65及0.62 kg/hm2,比清水灌溉增加了26％及28.6％.地下水氮、磷浓度整体上呈随深度的增加而减小趋势,再生水灌溉下氮素淋溶损失比清水灌溉少11％.AWD下氮、磷径流、淋溶负荷较FI均减少,返青期灌再生水在淋溶损失方面与其他再生水灌溉处理相比没有明显差异.稻田对所灌的再生水中氮、磷的消纳能力分别为92％及81％;灌再生水后4～5 d,COD的去除率可达78.2％.采用再生水灌溉几乎不会对环境造成负面影响.再生水灌溉替代清水效率可达75％左右,FI模式下再生水带入肥量较AWD大,75％水平年氮素替代化肥效率达35.8％,而磷素的带入量和替代率均较小.     

聚丙烯酰胺(PAM)对不同土壤坡地水分养分迁移过程的影响

采用室内人工降雨模拟试验,分析了小降雨强度下聚丙烯酰胺(PAM)对塿土和砂黄土坡面土壤水分养分迁移过程的影响。试验结果表明,与对照相比较,PAM处理降低坡地入渗速率,增大了地表径流量,砂黄土表现更显著,其径流系数提高了约113%;PAM对土壤硝态氮流失过程影响甚微,但对径流磷和钾的流失特征影响显著;施加PAM分别增加塿土坡地径流磷和径流钾流失量近55%和100%,分别提高了砂黄土坡地径流磷和径流钾流失量1.4倍和4.8倍。因此,水蚀环境不严重的黄土坡地,采用地表施加PAM方式来降低土壤养分流失的途径是不适宜的。     

降雨对灌区农业面源污染影响规律的分布式模拟

以漳河灌区典型小流域为研究区域,基于改进的SWAT模型,针对不同水文年型,模拟灌区氮磷面源负荷的流失规律。结果表明:降雨是氮磷负荷流失的主要驱动因子,降雨的大小与年氮磷流失量的相关关系十分密切。在年内,氮磷流失量也随降雨的波动而变化,并与降雨同步达到峰值,同时,氮磷流失还受到施肥措施的影响。因此,在灌区,需加强汛期田间水肥管理,以减少氮磷的流失,提高肥料的利用率,减轻氮磷面源污染的危害。     

模拟降雨条件下农田裸地氮素随地表径流流失特征

为了研究模拟降雨条件下农田裸地的氮素随地表径流流失的规律,在室外模拟降雨条件下,采用表面撒施和沟施两种施肥方式,设置不同的降雨强度,研究初始含水率及雨强对径流流量的影响,以及农田裸地的氮素随地表径流流失的规律。结果表明,在产流过程及径流量上的差异,主要是土壤初始含水率和雨强这两个因素共同作用的结果。对于初始含水率和雨强这两个影响因素而言,氨态氮(NH_4~+-N)更易受到初始含水率的影响,而硝态氮(NO_3~--N)更易受到雨强的影响。农田氮素随地表径流累积流失量与农田累积径流量呈现正相关关系,两者之间的关系曲线拟合的结果较好,R2均在0.96以上,表明降雨径流是影响氮素流失量的重要因子。在较大的雨强条件下,农田裸地径流流失氮素的主要形态为颗粒态氮,而水溶性氮素的流失形态以NH_4~+-N为主。在两种不同的施肥方式下,在撒施情况下随径流流失的氮素流失量要显著高于沟施。     

农田地表径流总磷流失特性

为了阐明农田地表径流引起的磷流失的过程和特征,在上海市青浦区一试验田采用不同的施肥方式,通过模拟降雨试验研究地表径流不同阶段中总磷流失状况.结果表明,在降雨-径流-土壤系统中,随着稳定强降雨的持续,总磷在径流前期阶段迅速流失而后期阶段流失较慢,前者的流失强度约为后者的3倍;虽然径流前期总磷流失强度大,但由于其持续时间远小于后期阶段,故后期反而有更大的总磷流失量,约为前期的1.5倍.经计算总磷流失量与径流量相关性系数接近于1,可见二者相关性显著,总磷流失量受径流量影响较大.不同施肥方式下总磷流失状况不同,顺着径流方向施肥会使土壤中的磷素更易于流失,其径流中总磷的峰值浓度约为垂直径流方向施肥时的2.5倍.研究结果对有效控制农田磷流失及相应的水体面源污染具有重要的参考意义.     

基于SWAT模型的农业面源污染尺度效应研究

基于SWAT模型建立适用于莲塘口流域的面源污染分布式模型,以子流域嵌套方式从上游至下游构建7个尺度,模拟分析了现状条件及不同情景下总氮、总磷排放负荷随尺度的变化规律。结果表明:随着尺度的增大,单位面积总氮、总磷排放负荷总体呈现逐渐增大的变化规律。原因是稻田是整个研究区域流失氮、磷的主要来源,尺度增大后稻田面积占比增加。当稻田面积比相同时,氮磷排放负荷随尺度的增大而减小,原因是随尺度的增大排水被重复利用以及氮磷被净化使浓度减少。不同水文年型及不同施肥制度下的模拟结果有着相同的尺度变化特征,而且同一尺度上枯水年氮磷排放负荷最少,随施肥量减少氮磷排放负荷减少。     

农田地表径流总磷流失特性试验

为了阐明农田地表径流引起的磷流失的过程和特征,在上海市青浦区一试验田采用不同的施肥方式,通过模拟降雨试验研究地表径流不同阶段中总磷流失状况.结果表明,在降雨-径流-土壤系统中,随着稳定强降雨的持续,总磷在径流前期阶段迅速流失而后期阶段流失较慢,前者的流失强度约为后者的3倍;虽然径流前期总磷流失强度大,但由于其持续时间远小于后期阶段,故后期反而有更大的总磷流失量,约为前期的1.5倍.经计算总磷流失量与径流量相关性系数接近于1,可见二者相关性显著,总磷流失量受径流量影响较大.不同施肥方式下总磷流失状况不同,顺着径流方向施肥会使土壤中的磷素更易于流失,其径流中总磷的峰值浓度约为垂直径流方向施肥时的2.5倍.研究结果对有效控制农田磷流失及相应的水体面源污染具有重要的参考意义.     

降雨条件下农田氮素地表径流流失特征研究

为探究沟施氮肥后,氮素随地表径流的流失规律,在野外降雨模拟试验条件下,研究了农田裸地氮素随地表径流流失规律。结果表明,在一定雨强范围内,土壤前期含水率对产流特征影响显著;在该裸地试验场地条件下,硝态氮质量浓度输出变化过程和总氮表现出良好的相关性,是氮素输出的主要形态;且硝态氮质量浓度随时间的变化曲线下降部分的下降速率具有一定规律性,用幂函数曲线拟合的结果最好,R2均在0.90以上;3次事件的地表径流累积量与累积氮素流失量成良好的正相关关系,可对观测值用幂函数和线性函数进行分段拟合。合理施肥,并尽量避免在强降雨来临前施肥,可以减缓施肥不当所造成的农业面源污染。     

地下水位调控对冬小麦排水中氮磷浓度的影响

为了寻找减少氮磷流失的最优控水方式,采用田间试验研究不同地下水位控制对冬小麦地氮磷流失的影响.研究结果表明,不同控水方式对冬小麦地排水中氮磷浓度影响明显.经地下水位控制,冬小麦各生育期地下排水中的氨态氮(NH⁺₄-N)质量浓度降低,而硝态氮(NO^-₃-N)质量浓度则有所增加;拔节孕穗期保持水位100 mm处理排水总磷(TP)质量浓度增加,抽穗开花期排水TP质量浓度降低;拔节孕穗期保持水位-200 mm处理TP质量浓度降低,抽穗开花期则有所增加.冬小麦地土壤速效氮质量比在拔节孕穗期有所减少,抽穗开花期保持高水位有利于速效氮质量比降低,拔节孕穗期土壤中的速效磷质量比都有一定幅度的降低,抽穗开花期保持高水位有利于速效磷质量比降低,在水位较低的情况下,控水时间越长,速效磷质量比越大.     

基于SWAT模型的复新河流域非点源污染研究

【目的】研究复新河流域氮磷营养物流失及入河负荷与用地类型的关系。【方法】利用1996—2009年河道径流、水质资料,率定和验证SWAT模型在复新河流域应用的适用性,研究了用地类型变化对流域氮、磷流失和入河负荷的影响。【结果】(1)复新河流域TN单位流失量是水浇地旱地养殖场,范围在13.8~15.1 kg/(hm2·a);TP单位流失量是城市水浇地旱地,范围在0.32~0.51 kg/(hm2·a);(2)养殖场的面积仅为水浇地的1/33,对流域TN、TP流失的贡献率却与水浇地相当;(3)复新河流域TN、TP的入河系数为3%和19%,天然林的存在可使氮、磷入河系数减少16.9%和0.59%,与旱地和水浇地的氮、磷入河系数相比,减少有限。【结论】单纯从景观格局控制流域非点源污染的效果是有限的,严格的氮、磷输入控制才是改善流域水环境的关键。     

池塘养殖废水灌溉与减量施肥对水稻产量及土壤氮磷迁移的影响

采用大田试验,以常规施肥量下普通水源灌溉为对照(CK),研究了减量施肥条件下,池塘养殖废水灌溉后对水稻产量、养分吸收和0~60 cm土壤剖面中氮磷分布的影响。结果表明,池塘养殖废水灌溉条件下,水稻产量以常规施肥量下处理最高,较CK处理增产2.3%,氮磷吸收量分别增加了4.4和2.0 kg/hm~2,80%常规施肥时其产量和氮磷吸收量与CK处理相似,而60%常规施肥量下产量和氮吸收量较CK处理显著降低;在水稻生长期内,100%常规施肥(100%CF)、80%CF和60%CF处理耕层土壤全氮含量分别平均增加3.8%、-2.3%和-10.1%,全磷含量分别平均增加3.3%、-4.2%和-10.7%;土壤全氮、碱解氮、全磷和速效磷含量在0~60 cm土层深度随着土壤深度的增加而呈现降低的趋势,在同一土层深度下,会随着施肥量的减少而减少,因此,减量施肥下池塘养殖废水灌溉不会导致土壤剖面中氮磷量的增加。综合考虑作物的产量效应和土壤氮磷素累积的环境风险,水稻全生育期池塘养殖废水灌溉,可节约化肥20%和清水灌溉量5 700 m3/hm2。     

农田地表径流氮素流失特性分析

为了了解不同的灌溉条件下水旱农田地表径流氮素流失特性,开展水旱作物节水与传统灌溉条件下农田地表径流氮素流失试验研究。结果表明,不同作物类型对氮素流失影响显著,旱地铵态氮质量浓度低于水田,而硝态氮则高于水田;灌溉方式对氮素流失有一定的影响,但并不显著。虽然节水灌溉农田地表径流氮素质量浓度较高,但由于排水总量大大减少,所以...     

洱海流域大蒜水肥综合调控模式及其节水减排效应

为了探究洱海流域大蒜田适宜的水肥综合调控模式及其节水减排效应,在农业农村部环境保护科研监测所大理综合实验站开展了大蒜水肥调控模式试验。试验设常规灌溉（W0）、节水灌溉（W1）2种灌水水平;常规施肥（N0）、减少15%氮肥（N1）、减少30%氮肥（N2）3种施氮肥水平,共计6个处理。结果表明：与W0相比,W1处理在不对大蒜产量造成大幅减产的前提下平均节水31.09%,总氮流失量减少51.15%、总磷流失量44.25%,作物水分利用效率提高3.07%;同一灌溉模式下N1处理的大蒜产量较N0处理减少4.31%,差异不显著,总氮流失量减少35.73%,总磷流失量减少2.68%,作物水分利用效率减少3.23%,差异不显著;N2处理下大蒜产量显著降低,较N0处理减少30.59%,总氮流失量减少42.89%,总磷流失量减少2.71%,作物水分利用效率减少28.93%。总氮、总磷流失中通过地表径流流失分别占6.68%、12.51%,淋溶流失分别占93.32%、87.49%,即总氮、总磷流失均以淋溶流失为主。综合考虑节水、产量以及减排效应,N1施氮量并以田间持水率的70%为灌水下限,灌水上限为田间持水率...     

施肥对免耕旱作燕麦田土壤温室气体排放的影响

采用静态箱-气相色谱法,研究了不施肥(CK)、施氮肥(N)、施磷肥(P)、施钾肥(K)、氮磷肥配施(NP)和氮磷钾肥配施(NPK)5种施肥处理对免耕旱作燕麦田土壤温室气体排放的影响,以期为当地农田生态实现可持续发展提供科学依据。结果表明,各处理土壤CO_2排放通量随燕麦生育期均呈先增加后减小的趋势,拔节期出现峰值;不同施肥处理CO_2平均排放通量均高于不施肥处理,其中氮磷钾配施、氮磷配施和施氮处理与不施肥处理间差异显著;各处理土壤CH_4排放通量在全生育期内均表现为吸收特征,呈"反S型"变化,全生育期氮磷钾、氮磷和施氮处理CH_4平均吸收通量显著高于不施肥处理,分别是不施肥处理的1.30、1.25、1.15倍,三者之间差异不显著;各处理N_2O排放通量全生育期内均表现为排放源,呈先增后减的趋势,各处理N_2O平均排放通量表现为施氮氮磷配施氮磷钾配施施磷施钾不施肥,其中施氮、氮磷配施、氮磷钾配施与不施肥处理差异显著,施磷、施钾与不施肥处理差异不显著;氮磷钾配施、氮磷配施、施氮、施磷、施钾处理综合温室效应分别比不施肥处理高22.3%、15.6%、12.8%、10.1%和4.7%,除施钾处理外,其他施肥处理均与不施肥处理差异显著。     

不同类型肥料对东北地区稻田氮磷损失和水稻产量的影响

【目的】减少东北地区稻田氮肥施用量,提高养分利用效率。【方法】利用田间小区试验研究了不同类型缓/控释肥料对稻田退水氮磷径流损失、水稻产量和氮素吸收利用效率的影响。【结果】与常规施肥处理比较,缓/控释肥料做基肥一次施用可以显著降低稻田退水中氮素质量浓度和径流损失量,缓/控释肥料CRF-3处理(中化牌控释掺混肥料,N、P_2O_5、K_2O养分质量比为19∶14∶22)磷素量较高,易造成磷素的淋洗和径流损失,CRF-1处理(宁夏农林科学院自主研制的控释掺混肥料,N、P_2O_5、K_2O养分质量比为26∶10∶12)总氮和总磷径流损失量均最低,分别比常规施肥处理降低了38.04%和46.87%。受田面追施氮肥的影响,常规施肥处理田面水总氮质量浓度最高达到9.43 mg/L,缓/控释肥料处理田面水总氮质量浓度在水稻插秧15 d后才达到峰值,显著低于常规施肥处理。与常规施肥比较,CRF-1和CRF-3处理水稻籽粒产量没有降低,其中CRF-1处理氮肥回收率提高9.84%,氮肥农学利用效率增加了10.83 kg/kg。【结论】综合考虑稻田氮磷养分径流损失和水稻产量因素,CRF-1处理水稻养分配比合理,是较适宜东北地区水稻种植的控释肥料。