广州郊区菜地氮磷养分径流流失特征初步研究

通过对广州市白云区某菜地在天然降雨条件下氮磷养分随地表径流输出的定位动态研究,结果表明:径流量与氮、磷流失量呈显著线性相关。菜地径流流失的氮素以硝态氮为主,雨季期间(4月—7月)其他形态N流失量占总N流失量的比例上升,铵态氮含量一直很低;整个试验期间,TN与NO3--N呈极显著正相关;磷素径流迁移以颗粒态为主。与未施肥对照组相比,菜地常规施肥显著增加N径流流失量,对P未造成显著影响;因而菜地常规施肥对径流水体N富营养化具有较高风险。     

南四湖过水区不同施肥模式下农田养分径流特征的初步研究

以南四湖过水区农田为研究对象,在麦玉轮作夏玉米季内设置地表径流水收集装置,探索减少养分径流损失、提高湖区水质的有效施肥模式。结果表明,有机物料覆盖和与土壤混合可有效降低地表水径流量,泥沙径流损失量与径流水量无直接关系;试验区降水的分布和强度特点使农田径流水无机态氮、总氮、可溶性磷和总磷浓度在玉米不同生育阶段内无显著规律,但其浓度在不同处理间受施肥量、品种及类型的影响差异显著;无机氮径流损失以硝态氮（NO3--N）形式为主（NO3--N占无机氮径流总量的82.9%～90.8%）;可溶性磷和颗粒磷基本各占流失总磷一半的比例,地表径流水NO3--N浓度对水质产生潜在威胁;玉米生育季内农民习惯施肥处理总氮径流损失量可达11.89kg/hm2,氮磷钾平衡施用、控释氮肥应用、有机肥替代部分化肥以及秸秆还田等处理径流水无机氮和总氮损失量（率）以及磷素地表径流量均显著低于农民习惯施肥（FP）。在保证玉米产量前提下（四个处理较FP分别增产7.7%、5.9%、3.6%和1.5%）,为降低养分随地表径流造成的水质污染,上述施肥模式均可在沿南四湖区农田使用,其中控释氮肥的应用综合效果较好。     

巢湖流域不同耕作和施肥方式下农田养分径流流失特征

采用野外定位观测试验,研究巢湖流域不同耕作和施肥方式下农田养分径流流失特征,探索降低养分流失、提高湖区水质的有效耕作和施肥措施。2009-2010年结果表明,冬季麦田径流液总氮(TN)的浓度范围是2.12～4.34mg/L,溶解态氮(DN)约占TN的72%～92%,DN中又以硝态氮(NO3--N)为主,溶解态有机氮(DON)次之,铵态氮(NH4+-N)所占比例极小。径流液总磷(TP)浓度范围是0.095～0.360mg/L,颗粒态磷(PP)约占TP的51%～69%。DN和PP是农田氮磷径流流失的主要形态。长期的保护性耕作可提高径流液TN、DN、NO3--N、DON和DP的浓度,降低PN和PP的浓度,但对NH4+-N和TP浓度无明显影响;氮肥后移一定程度上易增加追肥后短期内降雨径流液各形态N的浓度,但可降低小麦整个生育期内径流液各形态P的浓度。在当地常规耕作条件下(处理CT),麦田TN和TP径流流失量分别为1.065,0.079kg/hm2,占当季施N量的0.71%,施P量的0.24%。与处理CT相比,处理CTS(常规+覆盖)、NFP(氮肥后移)和NTS+NFP(少免耕覆盖+氮肥后移)TN流失量分别减少了14%、21%和24%,TP流失量分别减少了20%、21%和24%。因此,保护性耕作和氮肥后移在保证小麦产量的前提下,可作为巢湖流域源头控制农田养分流失的主要措施。     

施肥对浙北平原桑园地表径流中氮磷流失的影响

为了研究浙北平原区桑园氮磷径流流失负荷与肥料流失系数,开展了典型桑园原位定位试验,设置了常规施肥区和不施肥区对照处理,通过一个施肥周期(2年)内的径流氮磷流失量监测分析,研究了桑园氮磷养分的径流流失负荷与肥料氮磷流失率。结果表明,桑园年平均降雨径流系数约为0.253,一次施肥周期内常规施肥区TN和TP累积流失总负荷达到36.13 kg·hm~(-2)和3.49kg·hm~(-2),其中由施肥引起的N、P养分径流流失量分别达到6.415 kg·hm~(-2)和1.090 kg·hm~(-2),肥料N、P径流流失系数分别为0.744%和3.047%。常规施肥区径流氮流失以可溶态为主,其中NO_3-N和NH_4-N分别占比约38.3%和14.4%;而常规施肥区径流液磷的流失以颗粒态为主,占比约为68.9%。施肥后前期的肥料氮磷养分流失较为严重,且磷流失风险比氮更大,施肥周期内桑园由降雨地表径流引起的氮、磷养分累计流失量与产流次数呈幂函数增加(R~20.95)。     

不同施肥对雷竹林土壤氮、磷渗漏流失的影响

于2009年利用土壤渗漏水收集器在浙江省临安市的雷竹林中进行雷竹林氮、磷渗漏淋失特征的田间试验,以比较不同施肥处理对雷竹林土壤氮、磷渗漏流失的影响。结果表明:土壤渗漏水量与降雨量呈显著正相关(p<0.05)。土壤渗漏水中全氮(TN)和全磷(TP)的浓度均随施肥量增大而增加。不同施肥处理渗漏水中TN和TP的平均浓度分别为19.7～50.9mg/L和1.2～2.5mg/L。硝态氮(NO3--N)是渗漏水中TN的主要形态,占TN的75.7%～83.6%。整个试验期间,各施肥处理雷竹林氮和磷的累计淋失负荷分别为53.0～149.2kg/hm2和3.0～5.8kg/hm2。不同施肥处理雷竹林土壤渗漏水中氮、磷渗漏淋失负荷递减次序为常规施肥>缓释肥>专用复合肥>微生物肥>对照。与常规施肥处理相比,低量施肥量的专用复合肥、缓释肥和微生物肥处理的氮渗漏流失负荷分别减少31.8%,17.6%,41.2%,而磷渗漏流失负荷分别减少29.4%,12.9%,40.4%。     

不同养分管理措施下常年菜地蔬菜生长及氮素径流特征

【目的】蔬菜生产超量施肥现象十分普遍,由此导致的面源污染问题日益严重。研究探讨常年菜地的合理施肥技术,明确蔬菜合理的氮肥投入阈值范围,从污染源头控制氮的迁移、流失,对于降低氮肥对水体的污染风险具有积极意义。【方法】本试验采用大田小区试验方法,设置不施肥对照和不同用量化肥配施有机肥处理(N0,化肥氮空白;CON,习惯施肥;OPT,优化施肥;OPT+N,优化增氮;OPT+P,优化增磷;OPT+NPK,优化增氮磷钾),研究了不同养分管理措施对常年菜地甘蓝—茄子—甘蓝轮作模式下蔬菜生长及氮素径流流失的影响。【结果】连续三茬、为期一年的蔬菜试验,共采集径流样品18次。整个试验期间,不同处理的菜地地表径流铵态氮浓度均低于2.0mg/L的地表水V类水标准限值,且施肥对铵态氮的影响无明显规律性。地表径流硝态氮和总氮具有相似的浓度变化特征,浓度范围分别为0.03 28.43 mg/L和1.06 31.79 mg/L,硝态氮是土壤矿质氮流失的主要氮素形态。施氮不同程度增加总氮和硝态氮浓度,且化肥氮的作用尤为明显。几乎所有径流样品的总氮浓度均超过2.0 mg/L的地表水V类水的标准限值,OPT+NPK处理总氮浓度及硝态氮超标率均最高。对照处理的菜地总氮年流失负荷为30.8 kg/hm2,化肥氮空白处理与对照间无显著差异。其他有机无机肥配施处理中CON、OPT、OPT+N、OPT+P和OPT+NPK处理总氮年流失负荷分别为69.81、54.95、76.6、55.45和90.73 kg/hm2,分别较对照显著提高126.51%、78.29%、148.54%、79.92%和194.39%,且以OPT+NPK处理的流失负荷(90.73 kg/hm2)最高、OPT处理负荷较低(54.95 kg/hm2)。菜地施肥处理的氮肥流失系数在1.47%3.44%之间,总体随化肥氮用量增加而升高。施肥显著增加蔬菜产量,化肥氮空白处理的甘蓝和茄子产量较相应对照处理分别增加67.50%和114.20%,其他有机无机肥配施处理下两种蔬菜产量的增幅分别为5.1 5.5倍和4.5 5.9倍。相同有机肥用量条件下,施用氮、磷、钾化肥对蔬菜的增产作用明显,且以氮、磷、钾肥用量均最高的OPT+NPK处理的蔬菜产量增幅最大。【结论】从兼顾经济效益和环境效益角度出发,综合分析蔬菜产量、肥料投入成本及总氮流失负荷,优化施肥(OPT)处理可作为常年菜地推荐施肥技术方案。     

猪粪施用对水稻田面水养分动态变化特征及流失风险的影响

通过田间定位实验,分别设置对照、常规化肥、猪粪和化肥配施、单施猪粪等7个不同处理,探讨不同猪粪施用量对水稻田面水养分动态变化特征及流失风险影响。结果表明:各处理田面水总氮(TN)、可溶性氮(DN)、铵态氮(NH4+-N)、总磷(TP)、可溶性磷(DP)和可溶性钾(DK)浓度均在施肥后1~2d内达到峰值,然后迅速下降,7~10d后浓度趋于对照处理;硝态氮(NO3--N)呈现先降低后升高再降低的变化规律,在施肥后7~9d达到峰值,与铵态氮呈此消彼长的关系;猪粪和化肥配施总氮(TN)、可溶性氮(DN)、铵态氮(NH4+-N)、可溶性钾(DK)浓度较常规化肥处理能分别降低7.94%~23.60%,19.23%~29.23%,21.28%~35.20%,16.42%~25.71%,同时降低了DN/TN、NH4+-N/TN的比值,能有效控制氮、钾流失风险;猪粪施用总磷(TP)和可溶性磷(DP)浓度较常规施肥处理分别提高了8.94%~122.46%和19.07%~107.73%,增加了磷素流失风险,同时降低了DP/TP的比值;水稻在施肥移栽应尽可能避开降雨时期,7~10d是控制养分流失的关键时期。稻田猪粪适量施用也提高了稻谷产量,与常规施肥相比,猪粪和化肥配施稻谷增产205~854kg/hm2。综合环境及经济效益等方面考虑,化肥+猪粪50%(NKM2)处理猪粪投入量最佳,稻田最大消纳猪粪13 264.54kg/hm2,最大生猪承载量为20.19头/hm2。     

丹江口水库农业径流小区土壤氮磷流失特征

通过对丹江口水库小流域雨季(2013年8月)观测的降雨—径流农业小区试验数据,分析不同种植作物下农田地表产流规律,研究土壤氮磷流失特征,为库区农业面源污染控制提供依据。结果表明,农业小区径流总磷(TP)含量在0.13~0.82mg/L之间,颗粒态磷(PP)占TP比例超过60%,径流中TSS与PP也呈现极显著相关(p0.01),表明磷素流失主要以颗粒态流失为主。径流总氮(TN)含量范围为0.7~4.7mg/L之间,TN流失量与硝态氮极显著相关(p0.01),径流中硝态氮占TN比例也超过了50%,表明硝态氮是地表径流无机氮流失的主要成分。25°玉米、15°荒地径流小区的氮流失率超过了1.5%、磷流失率超过了0.12%,高于其它类型的小区,可能与这2种小区高坡度、低植被覆盖度有关。土壤氮的流失风险要高于磷,是面源污染的主要控制目标。利用梯田种植作物,同时在坡地上形成相对较高的植被覆盖密度是减少这一地区土壤养分流失有效手段。     

不同养分管理措施下常年菜地磷、钾养分径流流失特征

为研究不同养分管理措施下菜地磷、钾养分径流流失特征,采用田间小区试验方法,设置对照(CK)和有机肥配施不同用量化肥处理(N0,化肥氮空白;CON,习惯施肥;OPT,优化施肥;OPT+N,优化增氮;OPT+P,优化增磷;OPT+NPK,优化增氮磷钾)。结果表明,不同处理下可溶性总磷、颗粒态磷和总磷径流浓度分别为0.015～0.500、0.004～0.623 mg·L~(-1)和0.093～0.876 mg·L~(-1),施磷明显增加径流水可溶性磷浓度,对总磷和颗粒态磷浓度影响较小。不同处理径流水总磷浓度均不同程度超地表水Ⅴ类标准(GB3838—2002),且施磷量最高的OPT+NPK处理总磷超标率高达56%。总磷年流失负荷为4.37～4.93 kg·hm~(-2),施肥处理磷流失负荷均低于对照,不同处理间总磷流失负荷无明显差异。不同处理的钾径流浓度为4.7～83.0 mg·L~(-1),年流失负荷为176.9～331.7 kg·hm~(-2),流失系数为4.5%～15.7%。施钾显著增加菜地钾的流失负荷,施钾量最高的OPT+NPK处理钾流失负荷最高,肥料N/K2O比例最高的OPT+N处理钾流失负荷最低。研究表明,不同养分管理措施下菜地磷径流损失无明显变化,而OPT+N处理钾流失负荷及流失系数均最低,蔬菜实际生产中氮、钾合理配施有利于降低钾的流失。     

施肥条件下坡面菜地径流携氮流失模拟降雨试验

借助室内人工模拟降雨试验研究手段,以强降雨过程中红壤丘陵区坡菜地随径流、泥沙迁移的氮流失状况和规律为研究目的,分别在不同坡长(2 m,4 m)、不同植被覆盖度(0,30%,60%)和不同施肥处理(空白(CK),无机复合肥(CF))条件下进行有效模拟降雨试验共计12场次,每场次降雨试验的产流历时设计为30min,固定雨强为120mm/h。试验结果表明:(1)径流中全氮(TN)流失以硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)为主要形式,两者(NO3--N、NH4+-N)之和占TN流失量及流失浓度的54.16%~91.41%,其中又以NO3--N流失为主要流失形态。坡长对径流中NO3--N和NH4+-N流失量的影响大于植被覆盖度。(2)通过比较CK和CF两施肥处理条件下全氮(TN)流失量,CF为CK的2.29~2.32倍,说明施肥可明显增加坡面径流和泥沙中各形式氮的流失量,其中径流中坡长的增加可降低氮流失强度。(3)侵蚀泥沙中氮流失主要受到植被覆盖度的影响,土壤侵蚀模数(Ms)与全氮在泥沙富集值(ERTN)可建立对数方程。(4)坡面TN流失主要以径流携带为主,径流是坡面TN流失的主要途径。     

稻麦两熟农田茬口衔接期养分径流流失特征

采用田间小区定位试验研究自然降雨条件下稻麦两熟农田"稻季-麦季-稻季"茬口衔接期养分径流流失规律。结果表明:麦季常规施肥条件下麦稻茬口衔接期径流水量达77.59m3/hm2,径流侵蚀泥沙量达48.30kg/hm2,麦季少免耕处理较常规施肥处理增加径流水量达41.41%;径流水氮磷浓度分别达2.22,0.46mg/L,径流侵蚀泥沙氮磷浓度分别达1.15,1.65g/kg;麦稻茬口衔接期氮素径流流失量达227.84g/hm2,以径流水流失为主,占氮素总径流流失量的75%以上;磷素径流流失量达115.57g/hm2,以径流侵蚀泥沙流失为主,占磷素径流流失总量59%以上;麦季秸秆还田、秸秆还田减肥处理减少麦稻茬口衔接期氮素和磷素径流流失量分别达6.04%～9.74%和5.73%～11.54%,而麦季少免耕处理则增加21.75%和13.42%。     

太湖流域典型蔬菜地地表径流氮磷流失

以太湖流域典型蔬菜地为研究对象,采用田间径流池法进行田间小区试验,研究不同施肥模式下蔬菜地地表径流氮磷流失特征。结果表明：地表径流总氮流失量为45.76～60.45 kg/hm^2,总磷流失量为2.67～3.95 kg/hm^2。与常规施肥相比,优化施肥可使地表径流氮磷流失量分别减少2.48,0.31 kg/hm^2;而增氮施肥和增磷施肥处理的地表径流总氮流失量分别增加了7.76%,3.83%,总磷流失量增加2.84%,9.55%。总氮、总磷流失量与径流量呈显著线性相关,且总磷流失量与径流量的相关性更强（R2=0.913）。应加强汛期时段的田间管理和对磷的监控,减少磷流失量。有机肥与化肥以1：1配施,可有效降低菜地氮磷排放,提高蔬菜产量和氮肥利用率分别为25%,23%。     

云南坡耕地红壤地表径流氮磷流失特征定位监测

选取南方典型坡耕地红壤为试验区,采用田间小区试验方法,在自然降雨条件下,于2008—2010年连续3 a对不同农业管理方式下地表径流及氮磷流失特征进行田间实地监测。结果表明,试验区域干湿季极其分明,3 a平均降雨量为838.6 mm,主要集中在5月到10月,坡耕地红壤地表径流、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之间呈极其显著的指数相关性,相关系数分别为R=0.897 4＊＊和R=0.529 7＊＊。坡耕地红壤地表径流量、径流系数及氮磷流失量变化规律一致,不施肥条件下,总氮、总磷流失量最大,优化施肥、揭膜、横坡垄作及秸秆覆盖等农艺措施能降低氮、磷流失量,尤其是横坡垄作种植,相对于顺坡垄作氮、磷流失总量降低了2/3左右。不同处理之间径流中各种形态氮磷含量无显著差异,说明不同农业措施主要通过地表径流流失量而影响坡耕地地表径流氮磷流失量的多少。坡耕地红壤地表径流氮磷流失以颗粒态为主,TDN占TN比例年均为24.58%,TDP占TP的比例年均为7%,TN流失量是TP的3倍左右;优化施肥和揭膜条件下可溶性氮磷所占比例增加,横坡垄作和秸秆覆盖条件下降低。在可溶性氮素中,NO3-N、NH3-N占TN的比例年均分别为8.41%、12.65%,但是2009、2010年NH3-N均小于NO3-N。因此,关于坡耕地地表径流不同流失氮素形态的影响因素较多,目前研究结果不确定,且年际之间差异较大,尚需要进一步研究。     

苕溪流域茶园不同种植模式下地表径流氮磷流失特征

为探讨苕溪流域不同种植模式下茶园地表径流氮磷养分流失特征,于2010年5-10月对等高种植和顺坡种植2种种植模式下茶园地表径流水样进行取样测定,分析径流水样中的氮磷元素各指标的含量、形态特征及其随时间的变化规律。结果表明:无论是顺坡种植还是等高种植,茶园径流中氮素各指标含量的峰值均出现在6月底或7月初,茶园径流中磷素各指标含量的峰值出现在6月底、7月初或9月初。在整个监测时期内,等高种植茶园径流中总氮、硝氮、铵氮含量分别比顺坡种植茶园低8.54%～43.01%,4.05%～46.70%,5.92%～33.19%,但2种种植模式间不存在显著差异;等高种植茶园径流水中总磷、可溶态总磷、颗粒态磷的含量分别比顺坡种植低8.51%～31.07%,0.39%～17.91%,8.45%～36.86%,2种种植模式之间径流水中总磷、颗粒态磷含量存在极显著差异,可溶态磷含量不存在显著差异。无论是顺坡种植还是等高种植,硝态氮均为茶园氮素地表径流流失的主要形态,颗粒态磷则是茶园磷素地表径流流失的主要形态。总的来说,等高种植模式能有效地截留茶园氮磷营养元素,防止其随地表径流流失。     

人工降雨条件下不同坡长和覆盖度对氮素流失的影响

用植被覆盖度(20%,45%,60%,90%)和坡长(1,2,3,4,5m)作为可变因素,设定固定雨强2.0mm/min进行室内模拟降雨,研究氮素的流失特征,探索坡长、覆盖度和径流对氮素流失的影响。通过对试验数据的分析,结论为:(1)相同覆盖度,不同坡长全氮(TN)流失量随时间延长而逐渐增加,并且随着坡长的增加,流失量逐渐增大,但径流中总氮的浓度变化差异不明显。硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)流失量的变化与TN较为相似,流失浓度随着时间变化主要表现为径流前期浓度较高,随着降雨时间的延长,浓度逐步降低并最终趋于稳定。(2)降雨过程中,径流中的氮流失主要以溶解态的氮为主,并以NO3--N比NH4+-N含量高,但是随着降雨时间的延长,不溶性氮的比例也会有所增加。(3)径流量对各形态氮的流失影响十分明显,植被覆盖度和坡长分别与TN、NO3--N的流失量呈显著负相关和显著正相关。     

太湖地区稻麦轮作下氮素径流和淋洗损失

Although nitrogen （N） loss through runoff and leaching from croplands is suspected to contribute to the deterioration of surrounding water systems, there is no conclusive evidence for paddy soils to prove this hypothesis. In this study, field plot experiments were conducted to investigate N losses through runoff and leaching for two consecutive years with 3 N fertilization rates in rice （Oryza sativa L.）-wheat （Triticum aestivum L.） rotations in the Taihu Lake region, China. A water collection system was designed to collect runoff and leachates for both the rice and wheat seasons. Results showed that dissolved N （DN）, rather than particulate N （PN）, was the main form of N loss by runoff. The NO3^--N concentration in runoff was between 0.1 and 43.7 mg L^-1, whereas the NH4^＋-N concentration ranged from below detection limit to 8.5 mg L^-1. Total N （TN） loads by runoff were 1.0-17.9 and 5.2-38.6 kg ha^-1 during rice and wheat seasons, respectively, and the main loss occurred at the early growing stage of the crops. Nitrogen concentrations in leachates during the rice seasons were below 1.0 mg L^-1 and independent of the N application rate, whereas those during the wheat season increased to 8.2 mg L^-1 and were affected by the fertilizer rate. Annual losses of TN through runoff and leaching were 13.7-48.1 kg ha^-1 from the rice-wheat cropping system, accounting for 5.6%-8.3% of the total applied N. It was concluded that reduction in the N fertilization rate, especially when the crop was small in biomass, could lower the N pollution potential for water systems.     

安徽省园地氮磷径流流失

茶园、桑园和葡萄园在安徽省分布面积较广,果园的施肥量一般较大,但利用率低,很大一部分氮、磷随地表径流流入水体,给水体污染带来严重威胁。研究安徽省园地径流氮磷流失规律,对于控制安徽省农业面源污染具有重要意义。研究采用径流池收集降雨径流的方法测算出安徽省园地在常规施肥条件下,总氮的年径流流失量为1.85～13.70kg/hm2,其中茶园为2.127kg/hm2,桑园为8.380kg/hm2,葡萄园为7.940kg/hm2;总磷的年径流流失量为0.202～1.770kg/hm2,其中茶园为0.261kg/hm2,桑园为0.263kg/hm2,葡萄园为1.148kg/hm2;总氮的径流流失率在0.049%～0.453%之间,总磷的径流流失率在0.046%～0.416%之间;且铵态氮和硝态氮是园地中氮素径流流失的主要形态,约占总氮的58%,大多数园地中磷素主要以可溶磷的形态径流流失,但在桑园中却只有29.77%的磷素以可溶磷的形态流失。     

施用包膜尿素对水稻生长和氮磷流失的影响

施用新型肥料是减少养分径流损失的重要途径。采用田间试验研究了施用包膜尿素对水稻生长和径流氮磷损失的影响,试验设置CK(习惯施肥)、PU1(减磷41%、减氮20%、施普通尿素)、PU2(PU1基础上减氮13%)、UR1(PU2基础上施包膜尿素)和UR2(UR1基础上减氮13%)5个处理。结果表明:PU1和UR1处理水稻氮磷含量与CK处理相近,PU1成熟期氮、磷总积累量比CK增加11.21,2.69kg/hm~2。PU1和UR1处理成熟期地上部生物量和籽粒产量高于CK处理,籽粒产量分别提高7.68%,5.77%。PU1、PU2、UR1和UR2处理径流总磷含量和累积流失量比CK处理低,减少13.18%~21.51%。施用包膜尿素(PU1、PU2)处理径流总氮、铵氮和硝氮含量低于施用普通尿素(CK、UR1、UR2)处理;稻田径流总氮、铵氮和硝氮累积流失量分别减少12.90%~26.91%,54.52%~49.38%和4.03%~15.95%,其中包膜尿素处理铵氮累积流失量显著(P0.05)小于普通尿素处理。施用包膜尿素和优化施肥能促进水稻对氮磷养分的吸收,提高水稻籽粒产量,显著减少稻田氮磷流失量,值得在水稻生产中推广应用。