农田排水沟渠中氮磷迁移转化及净化措施研究

从农田排水沟渠中氮、磷污染的视角,在综述排水沟渠底泥吸附、植物吸收、微生物作用等一系列净化机理的基础上,从温度和季节、pH、植物状况以及沟渠结构等角度分析归纳排水沟渠氮、磷去除效率的影响因素。并根据目前排水沟渠中氮、磷净化存在的问题,提出通过控制排水、筛选适宜的基质和应用生化措施等加强排水沟渠对氮磷的截留净化,进一步开展生态沟渠的构建和管理技术,在野外长期监测的基础上,深化实验模拟量化研究,再到区域的系统化管理应用研究等建议,旨在提高排水沟渠的氮磷净化效果,减轻农业面源污染。     

生态沟-湿地系统对农田排水氮磷的去除效应

为探讨生态拦截系统对农田尾水氮、磷的去除效应及其应用前景,在太湖水源地陆域保护区原位构建生态沟-湿地系统对涵盖施肥期的农田尾水进行了拦截净化。结果表明,生态沟-湿地系统可对TN、NH_4+-N、TP平均浓度分别为23.45、19.87 mg·L-1和0.341 mg·L-1的高浓度农田尾水有效净化,出流最低TN、NH_4+-N分别可达地表Ⅴ类水和Ⅳ类水标准,出流TP稳定达到地表Ⅲ类水标准。生态沟对农田排水TN、NH_4+-N、TP平均去除率分别为49.95%、48.55%和53.22%,尾水进入人工湿地后得到再次净化,去除率分别为18.4%、9.43%和23.35%,系统总体去除率分别为59.6%、51.69%和60.92%。研究表明,生态沟末端配置人工湿地能有效提高氮、磷去除效率,系统具有一定的环境经济效益和可移植性,为太湖东部同类型农田排水的生态拦截提供案例参考。     

东北地区农田土壤氮、磷平衡及其对面源污染的贡献分析

采用农田生态系统氮、磷平衡计算方法,对东北地区土壤氮、磷养分平衡状况及其对面源污染的贡献进行了研究。结果表明,东北三省农田化肥用量随时间的增加而增大,但不同种植区间化肥投入差异较大;氮、磷肥用量是造成农田土壤氮、磷平衡空间差异的直接因素,两者呈极显著相关关系;由于化肥投入量的增加,东北三省农田土壤氮、磷平衡均由建国初期的亏缺转为盈余,赢余量呈现随时间增加而增大的趋势,但区域间差异较大。与80年代相比,2002年由东北三省农田土壤总氮平衡和总磷平衡进入水体环境的氮、磷负荷均有所增加,各省农田进入水体环境氮、磷负荷的升高幅度分别为:辽宁,氮负荷29%,磷负荷3%;吉林,氮负荷93%,磷负荷229%;黑龙江,氮负荷39%,磷负荷125%。果树蔬菜种植面积比例的增加是造成农田土壤氮素盈余增加的原因之一,两者呈极显著相关关系。随着辽河流域果树、蔬菜种植面积的逐年增加,果树和蔬菜农田土壤养分过度累积对辽河水体面源污染的贡献不容忽视。     

宁波市农田氮磷平衡的分析

应用1990-2005年的统计数据,研究了浙江省宁波市农田氮和磷的平衡状况.结果表明,由于耕地面积和复种指数的下降、畜禽养殖规模的提高,宁波市农田氮和磷盈余量逐年提高,2005年农田平均氮和磷盈余量分别相当于作物收获物带走氮和磷的158%和281%,各县(市、区)农田氮(N)盈余量为23.49～384.88kg/hm²,氮盈余量奉化>象山、市区>慈溪、宁海>余姚;磷(P)盈余量为15.78～122.60kg/hm²,磷盈余量奉化>象山>市区>宁海>慈溪>余姚.16年来,宁波市农田氮和磷盈余景增加迅速,氮和磷盈余量分别由1990年位于浙江省11个地市中排行第6位跃升至2005年的第1和第2位.在该市农田养分管理中,应重视氮肥的减量化施用和磷肥的高效利用.     

沈阳市苏家屯区农田土壤有效氮磷钾含量变化的分析

对沈阳市苏家屯区露地和保护地土壤有效氮、磷、钾养分现状进行了调查 ,对露地土壤有效磷、钾在20年间含量变化进行了分析。结果显示 :露地土壤有效氮肥力水平较高 ,全区平均含量为98.96mg·kg-1 ;20年间 ,土壤有效磷含量递增 ,平均含量从1980年的4.96mg·kg-1 上升到2000年的11.61mg·kg-1;土壤有效钾呈递减趋势 ,平均含量从1980年的128.08mg·kg-1下降到2000年的79.90mg·kg-1,平均每年降低1.90%。保护地土壤有效氮、磷、钾含量随使用年限的增加呈上升趋势。     

晋南县域农田生态系统土壤碳氮时空变化特征

气候变化背景下,对农田土壤有机碳和氮的研究是陆地生态系统碳、氮循环的热点之一。利用第2次山西省和县级土壤普查资料,通过野外调查、采样和分析不同土壤类型,探讨1980—2010年晋南农田土壤C,N的时空变化规律。结果表明,1980,2010年土壤有机碳的平均值分别为7.13,6.62 g/kg,全氮的平均值分别为0.70,1.01 g/kg,2个时期的C/N的平均值分别为10.19和7.12。30 a间,土壤有机碳、C/N都有所下降,而全氮含量有所增加,主要由于长期耕作和秸秆焚烧造成农田生态系统土壤有机碳的大量损失,使农田成为温室气体的一个排放源。近年来,通过推广免耕、秸秆还田、合理施肥等农田管理措施,促使农田土壤有机碳提高,并将其成为温室气体的吸收汇。     

京津冀地区农业面源污染风险时空差异研究

为探究京津冀区域农业面源污染情况,采用GIS空间分析方法,对该地区农业面源的时空动态变化进行了研究。结果表明:时间上该区域化肥施用量呈逐年增加态势,由2000年的305.12万t增加到2014年的370.50万t;化学农药施用量相对稳定,由2000年的81.88万t增加到2014年的89.93万t;而畜禽粪尿排放量则由2000年的2.35亿t减少到2014年的1.96亿t。空间上化肥污染高风险县市区和畜禽粪尿污染(主要为氮素和磷素污染)县市区数量增长较快,分别从2000年的33、34、60个增加到2014年的72、78、112个。该区域化肥污染高风险县市区主要分布在中部和东部的北京、天津、唐山、秦皇岛大部分县市区及南部的石家庄、衡水、邯郸部分县市区;氮素高风险县市区主要分布在石家庄、保定、张家口、承德、秦皇岛、邯郸等大牲畜奶牛、肉牛及生猪优势产区;磷素高风险区主要分布在石家庄、保定、廊坊、张家口、承德、秦皇岛、邯郸等大牲畜奶牛、肉牛及家禽集中养殖区。研究表明,京津冀地区化肥和畜禽粪尿(N、P)高污染风险县市区数量大幅增加且分布广泛,对农作物单产过度追求是化肥施用量逐年增加的主要驱动因素,而耕地面积减少和集约化养殖是氮磷面源污染高风险县市区增加的主要原因。     

新疆农田土壤的氮素含量现状

与二十世纪八十年代初比，新疆农田土壤全氮含量有下降趋势，碱解氮含量普遍有所提高，但至少有50％的农田土壤碱解氮含量属于低水平，因此氮营养仍是制约新疆农作物产量的主要因素之一，必需继续合理施用好氮素化肥。     

基于GIS的仪征市农田土壤pH时空变化分析

农田土壤酸化造成土壤肥力下降,威胁着粮食安全。本研究以仪征市为例,选取1984年、1994年、2005年和2014年具有代表性的农田土壤样点pH化验数据,运用GIS的空间插值技术和重心偏移模型,分析30年间仪征市的农田土壤pH的时空变化趋势。研究结果表明,仪征市的农田土壤pH降低,呈现酸化趋势;仪征市的农田土壤pH重心向西南方向偏移。研究结果可为控制农田土壤酸化,提供参考。     

山西农田生态系统碳源/汇时空差异分析

【目的】分析山西省农业碳循环过程,为该省的农作物布局,以及利用农业结构调整固碳减排提供科学依据。【方法】运用山西省11个地区2000-2006年作物产量、种植面积、农业投入等统计数据,对山西省各地区农田生态系统部分碳源/汇进行了分析。【结果】(1)山西省农田生态系统碳吸收总量从2000年以来呈现波动增加趋势,碳吸收总量从2000年的2 010万t增加到2003年的2 330万t,上升近11%,但从20世纪初期以后开始呈现下降趋势,从2003年的2 330万t下降到2006年的2 230万t;2006年运城和临汾主要以小麦碳吸收为主,其余各市都以玉米碳吸收为主,其中玉米的碳吸收量和单位面积碳吸收量呈增长趋势,稻谷、高粱的碳吸收量和单位面积碳吸收量呈明显下降趋势。(2)山西省农田生态系统碳排放总量从2000年以来呈逐渐增加趋势,增长了8.8%;估算的3种主要碳排放途径中,肥料生产导致的间接碳排放所占比例较大,增速较快,增长近13%,农业机械生产和灌溉过程碳排放变化不大;2006年山西晋城和运城的碳排放量最高,都达到了碳排放总量的22%,单位面积碳排放量也呈逐年增加趋势。(3)山西省农田主要碳吸收量大于主要途径碳排放量。【结论】山西省农田作物具有较大的碳吸收功能,其中小麦和玉米的农田碳吸收功能较强,但其碳排放的增速也很明显,说明山西省农业投入的增加和机械化程度的提高,削弱了农田生态系统的碳汇功能。     

黑龙江省农业界限温度时空变化特征分析

利用黑龙江省78个站点1965~2014年日平均气温数据,采用五日滑动平均法、线性倾向估计法、距平分析法和SPSS相关性分析法,分析黑龙江省稳定通过≥0℃、≥3℃、≥5℃、≥10℃农业界限温度起止日期及持续日数特征。结果表明,黑龙江省1965~2014年,≥0℃、≥3℃、≥5℃、≥10℃界限温度起始日期均呈提前趋势,每10年分别提前1.2、0.8、1.1和1.6 d;终止日期呈延后趋势,每10年分别延后1.5、1.1、0.9和0.8 d;对应的界限温度持续日数依次为209.9、191.5、179.0和141.1 d,界限温度持续日数呈增加趋势,每10年分别增加2.8、1.8、2.1和2.4 d。界限温度空间变化随纬度降低起始日期呈提前趋势,终止日期呈延后趋势,持续日数从北至南呈U型增加趋势,其中东南部大庆地区和西南部牡丹江地区起始日期出现较早,终止日期延后较多,持续天数普遍高于北部地区。除≥10℃界限温度,各界限温度起止日期及持续日数与年平均气温均在0.01水平上显著相关。     

基于ESDA-R/S的县域农业N2O排放的空间差异及演化趋势分析

了解农业N₂O排放的时空特征,对于制定农业N₂O减排措施,缓解全球温室效应具有重要意义。采用探索性空间分析（ESDA）和分形方法（R/S）,对1983-2014年福建省52个县的农业N₂O排放的空间差异与演化趋势进行分析。结果表明：1983-2014年福建省农业N₂O排放呈现出显著的空间差异性。农业N₂O高排放区主要集聚在南部县域,其增长趋势呈现出较强的持续性,所占比例为40.38%,而农业N₂O低排放区主要分布在西部和东部县域,其增长趋势呈现出较低的持续性或反持续性,比例为25%,未来一段时间内,福建省农业N₂O排放仍处于较强的持续性。该研究结果可较为全面地反映出福建省县域农业N₂O排放的时空特征,为福建省县域农业N₂O的减排工作提供数据支撑。     

东北地区农业水足迹的空间差异及其影响因素分析

为解决中国东北地区农业基础设施建设不完善,农业生产效率不高等诸多问题,本研究根据水足迹理论测算东北地区2009—2018年主要农作物水足迹总量,运用对数均值指数分解法,将影响水足迹总量驱动因素分解为产量因素、种植规模因素、虚拟水含量因素和作物结构因素,从时间和空间格局双重视角下进行驱动因素贡献情况的分析.结果表明,农业...     

2015—2020年徐州市农业用地时空变化分析

【目的】分析徐州市2015—2020年农业用地的时空变化,厘清徐州市农用地时空变化特征,为相关部门土地政策的宏观调控提供数据支持。【方法】基于2015—2020年徐州市地理国情监测数据,采用单一土地利用动态度、地理空间数据可视化以及景观格局指数对徐州市农业用地时空变化情况进行分析。【结果】研究表明：(1)2015—2020年,旱地、水田、果园是徐州市主要农业用地类型,占总农业用地的94%;(2)在时间序列分布上,农业用地总面积逐年增长,水田、桑园种植面积逐年减少,旱地、设施农用地种植面积逐年增加,果园和苗圃呈现先减少后增加的变化趋势,其他农业用地呈波浪性上升趋势;(3)在空间分布上,徐州市水田种植有明显的河湖集聚现象,桑园和果园种植较为集中,桑园分布在中心城区南部,果园主要分布在徐州市西北部的丰县以及东北部的邳州市,设施农用地集中分布在徐州市西北部的沛县以及与沛县相邻的铜山区的西北部区域;(4)在景观格局上,徐州市农业用地破碎度加强,但是斑块边缘有效性和稳定性增强。【结论】2015—2020年,徐州市农业用地面积逐年增长,整体景观破碎化加剧。其中,水田、桑园面积逐年减少,旱地、果园、苗...     

Analysis of soil water availability by integrating spatial and temporal sensor-based data

An efficient irrigation system should meet crop demands for water. A limited water supply may result in reductions in yield, while excess irrigation is a waste of resources. To investigate water availability throughout the growing season, on-the-go sensing technologies (field elevation and apparent electrical conductivity) were used to analyze the spatial variability of soil relevant to its water-holding capacity. High-density data layers were used to identify strategic sites to monitor changes in plant-available water over time. To illustrate this approach, nine locations in a 37-ha agricultural field were selected for monitoring the soil matric potential and temperature at four depths (18, 48, 79 and 109 cm) using wireless technology. Using a linear regression approach, a field-specific model was developed that quantified plant-available water at every field location and at specific points in time. Further analysis was used to quantify the percentage of the field that undergoes a potential shortage in water supply. These results could be used to optimize irrigation scheduling and to assess the potential for variable-rate irrigation.     

广西耕地压力时空差异分析及驱动力探究

【目的】分析研究广西耕地压力水平时空演变特征及其驱动力,为广西有关部门制定保护耕地政策提供科学依据。【方法】以1980~2014年相关统计数据为基础研究广西耕地压力水平变化规律,以各市级行政区划为评价单元,通过建立耕地压力指数模型分析耕地压力水平在时间和空间上的变化趋势,采用主成分分析法对耕地压力驱动力进行探究。【结果】1980~2014年的35年中,广西耕地压力有12个年份处于一级水平,19个年份处于二级水平,4个年份处于三级水平;以各市2005~2014年耕地压力平均值作为该市耕地压力的平均水平,其中崇左、百色、来宾、柳州、防城港、南宁、河池、贵港市的耕地压力值均低于同期广西全区平均水平。影响广西耕地压力指数变化的驱动因素主要包括城镇化率、农村居民家庭恩格尔系数、人均GDP、总人口数、农民人均纯收入、粮食单产水平和人均耕地面积等。【建议】提高农民收入水平,降低农村居民家庭恩格尔系数,提高人均GDP;增加科技投入,提高粮食单产水平;严格把控耕地数量,保证人均耕地面积。     

氮磷养分对荧蒽污染土壤修复的应用研究

为探究污染土壤中氮、磷养分添加对土壤中多环芳烃(PAHs)去除的影响,通过室内土壤培养试验,以荧蒽为PAHs代表,研究外加氮磷(0、150、300、450、600 mg·kg^-1)对土壤中PAHs污染消减的影响,并通过污染土壤中外加氮磷对相关土壤酶活性的影响,探讨氮磷养分对土壤中荧蒽去除的机理。结果表明:外加氮磷有利于污染土壤中荧蒽的去除,外加氮磷可将土壤中荧蒽的半衰期缩短最多达78.4%。在100 mg·kg^-1荧蒽污染下,外加300 mg·kg^-1氮对土壤中荧蒽的消除速率常数提高了388.9%;外加150 mg·kg^-1磷对土壤中荧蒽消除速率常数提高了477.8%。外加氮磷可显著影响土壤中相关酶活性,外加磷能够显著提高土壤中脲酶活性和酸性磷酸酶活性;外加氮显著提高了低荧蒽污染土壤中酸性磷酸酶活性;外加氮磷均可显著提高土壤多酚氧化酶活性,多酚氧化酶活性的提高与土壤中荧蒽的去除具有显著正相关性。研究建议,污染黄棕壤中外加氮、磷的范围为150~300 mg·kg^-1,外加的氮磷通过有效改变污染土壤的酶活性,从而促进土壤中PAHs的去除。     

辽宁主要农业灾害时空分布特征

利用辽宁1996—2005年14个地区的成灾面积资料,分析辽宁各地主要农业灾害（干旱灾害、洪涝灾害、风雹灾害、霜冻灾害和病虫害）的时空间分布特征及发展趋势。结果表明：干旱灾害对辽宁农业生产的影响最大,2000年发生最重,成灾面积为1.4×10⁵ hm²;风雹灾害1997年发生最重,成灾面积为4.4×10⁴　hm²;洪涝灾害1998年发生最重,成灾面积为2.3×10⁴　hm²;病虫害1996年和1997年发生较重,成灾面积为1.3×10⁴ hm²;霜冻灾害1999年发生较重,成灾面积为1.7×10³ hm²。从空间分布特征来看,辽宁农业灾害影响最大的地区是辽西地区。按辽宁农业灾害成灾面积大小划分,依次为：辽西地区,辽中地区,辽北地区,辽南地区和辽东地区。农业灾害中以干旱灾害和风雹灾害对农业生产影响最为严重,是影响农业生产的主要因素。     

Within and between-field spatial variation in soil phosphorus in permanent grassland

Soil phosphorus (P) concentrations above certain critical thresholds are a problem in many areas leading to its transport into surface and ground waters. Site-specific nutrient applications and the development of nutrient management plans for farms would help to optimize nutrient applications, meet crop requirements and take into consideration current soil nutrient status. In Northern Ireland, high concentrations of soil P are common, whereas low concentrations of soil potassium (K) and sulphur (S) have been reported in many silage fields. This study used grid and transect soil sampling to measure within- and between-field spatial variation in soil Olsen-P status across a 50-ha permanent grassland site used for silage production. Soil phosphorus indices ranged from Index 1 to Index 4 within single fields. The spatial patterns of soil P across fields suggested that there was scope for site-specific P fertilizer applications, with variable quantities of P being applied to different fields and within individual fields. Site-specific nutrient management has the potential to reduce excess P applications in some areas and avoid deficiencies in others, thereby minimizing environmental problems and optimizing yield.     

磷在土壤环境中的迁移及其在水环境中的农业非点源污染研究

通过分析磷素在土壤中的迁移,讨论了磷在水环境中的非点源磷污染,重点阐述了磷对水体富营养化的影响及其控制,并分析了当前存在的问题及未来发展趋势.