中国云南滇池流域农田径流磷污染负荷影响因素研究

Effects of factors such as slope, surface soil texture, fertilization and crop cover with different rainfall intensities on phosphorus (P) losses in farmland runoff of the Dianchi Lake Watershed in Yunnan Province of China were studied through a rainfall simulation test using a red soil, one of the most widely distributed soils of the study area. Results showed that the runoff concentrations of total phosphorus (TP) and P losses differed with the slope, being highest when the slope was 18°. At two different rainfall intensities, the runoff TP and P losses had a similar decreasing trend as the surface soil texture became coarser, therefore applying the grit would decrease P in runoff from soils of farmland on slopes with heavier textures. With wheat as a crop cover the runoff TP concentrations and P losses were significantly lower than those of the bare soil. This showed that plant cover would greatly decrease P in runoff from the farmland of the study area. The TP concentration in runoff from the soil two days after fertilization doubled when compared with that from the non-fertilized soil, indicating that fertilization could mean a dramatic rise in P runoff if irrigation or heavy rainfall occurred immediately after application and that no fertilization before a rain and no irrigation immediately after fertilization would reduce runoff P loss from the farmland of the study area.     

Phosphorus losses from arable land in England

Abstract. Concentrations and annual loadings of molyhdate reactive P (MRP) and total (including particulate) P (TP) are reported from field drainage, catchment and erosion experiments in England. Annual losses through field drains and in catchment runoff were 0.037-0.74 kg MRP/ha and 0.37-2.64 kg TP/ha, but those in surface runoff from experimental plots measuring erosion were generally much greater (often > 3 kg MRP/ha and up to 32 kg TP/ha in a wet year). Amounts of TP in drainflow and catchment runoff depended upon factors influencing soil dispersibility, such as particle size distribution and calcium carbonate content. The results to date suggest that P losses in surface runoff and erosion from arable fields to water are best limited by: (a) maximizing crop cover, using minimal cultivation practices and where possible planting crop rows across rather than up and down the slope, (b) avoiding cultivation practices that result in dispersion of soil particles, and (c) avoiding application of P fertilizer to wet soils when rainfall is likely soon after application. Consideration should he given to maintaining field drains below peak efficiency to reduce subsurface P losses.     

丹江口库区坡耕地不同轮作模式作物生产力及农田养分流失比较

在丹江口库区习惯施肥条件下,比较坡耕地不同轮作系统的作物生产力及农田水土和养分流失的差异。结果表明,在5种轮作模式中,作物生产力水平以＂小麦-玉米＂轮作最高,生产效益以＂油菜-玉米＂轮作最高;农田产流量、土壤侵蚀量和磷钾养分流失量均以＂小麦-玉米＂轮作最小,＂小麦-芝麻＂轮作最大;而氮流失量以＂油菜-玉米＂轮作最小,以＂小麦-芝麻＂轮作最大。因此,＂小麦-玉米＂轮作为丹江口库区坡耕地适宜的环保型作物复种模式。     

降雨强度对三峡库区坡耕地土壤氮、磷流失主要形态的影响

揭示紫色土坡耕地在不同降雨条件下对土壤养分流失及其环境效益的影响,对于保护三峡库区水环境具有重要意义。通过径流场试验分析2010年5月1日-7月10日6次降雨过程中紫色土坡耕地的氮、磷流失特征。结果表明:大雨时产生的径流量分别为中雨和小雨时的2.34,7.59倍,同时大雨产生的径流中TN、TP含量高于小雨和中雨时,大雨导致的氮、磷流失远远超过中雨与小雨。大雨时产生的累积泥沙量分别是中雨和小雨的8.34,111.38倍。紫色土坡耕地径流中TN、TP的主要形式是有泥沙携带的颗粒态氮、磷,降雨量越大,颗粒态氮、磷的比例越高。中雨产生的径流中颗粒态氮占TN的74.9%～75.9%,大雨产生的径流中颗粒态氮占TN的比例更高,达到85.0%～92.6%。颗粒态磷是径流中磷的主要形态,大雨、中雨、小雨产生的径流中颗粒态磷占TP的比例分别为96.6%～97.7%,93.9%～96.2%,90.5%～94.4%。紫色土坡耕地氮、磷流失主要是以泥沙为载体,这在降雨量较大时表现得尤为明显。控制坡耕地氮、磷流失应着重考虑控制降雨量较大时的氮、磷流失。     

洋河流域缓坡地土壤磷素径流输出特征

坡面径流和侵蚀泥沙是磷素进入洋河水库的主要非点污染源。根据洋河流域多年的降雨特点，通过对天然降雨资料分析和人工模拟降雨，对该流域缓坡地表径流中磷素输出进行了初步的研究，结果表明；洋河流域缓坡地土壤磷素流失以颗粒态磷为主，不同土地利用方式下洋河流域缓坡地地表径流中不同形态磷含量的大小顺序为：小麦-玉米连作地〉高产玉米地〉低产玉米地〉次生灌木林地；随着降雨强度的增加．径流中颗粒态磷的含最逐渐增加，但Ortho-P的含量却下降；不同植被覆盖度下坡面地表径流中颗粒态磷和TP的含量．随着植被覆盖虚增大而减少，但径流中Ortho-P的含量则随着覆盖度的增加而增加。     

紫色土坡耕地施肥水平对土壤侵蚀及氮磷流失影响

以紫色土坡耕地"冬小麦-夏玉米"种植模式为研究对象,设置对照处理、复合施用农家肥和化肥、单施化肥、单施化肥增加施肥量、单施化肥横坡垄作5种施肥水平,采用径流小区定点监测的方法,研究紫色土坡耕地不同施肥水平下土壤侵蚀特征。结果表明:施肥水平和降雨量对径流量影响极为显著,各施肥水平下次降雨泥沙流失量与降雨量呈线性正相关,单位面积泥沙流失量与径流量在增加施肥时为幂函数关系,其他施肥水平下均为对数函数关系。施肥水平和降雨量对径流中氮磷浓度均具有显著影响。各施肥水平下径流中氮磷流失浓度变化趋势与降雨量变化趋势基本一致,随降雨量增加而增大,不同施肥水平下,氮磷浓度波动范围不同;复合施用农家肥和化肥,径流中氮素及可溶性磷浓度较稳定;各施肥水平下径流中氮磷浓度最高值出现与暴雨事件出现基本一致,同时追加施肥等农事活动也对磷素浓度最大值具有一定影响。     

不同利用方式及施肥对黑土地表磷素养分流失的影响

本文针对黑土利用现状,在吉林农业大学教学试验场黑土区选择不同利用方式的玉米地、休闲地、果园、草地,并在玉米区进行了不同数量的施肥。通过野外试验,采集2002年度5~10月历次自然降雨(共7次)产流及泥沙样品,同时采集降雨前后的耕层土壤样品,研究了黑土区地表径流对磷素养分特征及肥力退化的影响。结果表明:径流TP流失比和DP流失比随覆盖度都表现为先增加后逐渐降低;不同利用方式表层土壤的TP和DP相差很大,就全磷富积表现为果园>草地>玉米地>休闲地,可溶性磷的富积却表现为:休闲地>玉米>果园>草地;随P肥用量的增加而径流磷素(TP、DP)浓度及径流磷素流失量也增加;流失泥沙TP浓度随着磷素施入的增加而增加;泥沙磷素浓度、泥沙磷素流失量均比CK大,但泥沙流失量均比CK小;增施氮磷虽能增加作物的产量,但N、P施用量必须适度,从试验期间径流、泥沙的TP、DP流失量观测,可以初步得出黑土氮磷配合施肥的宜于选配的方案是B5区N98P44N570。     

三峡库区不同坡度石灰土坡耕地磷素流失特征

[目的]研究石灰土坡耕地在不同坡度下的磷素流失规律,以期为三峡库区农业面源污染的防治和水资源保护提供基础数据。[方法]在三峡库区香溪河流域坡耕地修建径流小区进行原位人工降雨试验,在雨强1.5mm/min时,分析10°,15°和20°这3种坡度下坡耕地的径流量、泥沙浓度,以及地表径流中总磷、颗粒态磷,泥沙中总磷、速效磷浓度的变化趋势,并对径流泥沙进行无机磷分级试验。[结果]坡度越大,地表径流量、径流总量、泥沙流失量越大,初始产流时间越短,但坡度对径流中泥沙流失浓度的影响不显著;不同坡度下径流中总磷(TP)、颗粒态磷(PP)浓度都随着产流时间逐渐变小最后趋于平衡,其中径流中TP主要以PP形式流失,达到80%以上;泥沙中磷素流失主要以无机态磷为主,无机磷分级试验表明被植物高效利用的有效态磷和缓效态磷占无机磷总量的54.1%~57.8%。[结论]坡度主要通过影响地表径流总量和径流携带的泥沙总量而影响磷素流失总量,石灰土坡耕地磷素流失主要以径流泥沙携带为主。     

Soil losses under simulated rainfall in semi-arid shrublands of the Ebro Valley, Spain

Abstract. Runoff and soil loss were measured using simulated rainfall at nine shrubland sites on gypsiferous soils in the Ebro Valley. The sites represented diverse physiographical situations, including three soil types, three slopes and different percentages of rock outcrop and vegetation cover. Soil type, slope and vegetation cover significantly affected runoff and soil losses. An average of 40% of the simulated rainfall (48 mm/h) appeared as runoff and amounts were positively correlated with soil losses. The greatest runoff and soil losses were from plots with the steepest slopes. Rock outcrops decreased soil losses.     

冻融条件下土壤可蚀性对坡面氮磷流失的影响

冻融作用与水力侵蚀的复合作用更容易使土壤发生侵蚀,进而加剧土壤养分的流失,为了揭示冻融作用下土壤可蚀性对坡面养分流失的影响,该文采用室内模拟降雨试验,研究了不同土壤含水率(SWC)下坡面的降雨产流产沙及养分流失特征,并分析了土壤可蚀性对坡面全氮(TN)和全磷(TP)流失的影响。结果表明:产流率与产沙率之间呈现正线性相关关系,相关方程斜率的绝对值可作为土壤可蚀性指标。径流中氮磷的流失主要受径流率控制,受土壤可蚀性影响较小(P0.05);而土壤可蚀性显著影响着泥沙中氮磷和总的氮磷流失(P0.01)。土壤可蚀性对黄土坡面氮素流失的影响与冻融作用有关,而土壤可蚀性对坡面磷素流失的影响与冻融作用无关,磷素的流失随着土壤可蚀性增加而增加。因此,在黄土地区,应当采取一系列的生态建设措施来控制水土流失,降低土壤可蚀性,从而减少坡面养分的流失。该研究结果为冻融条件下黄土坡面水-土和氮磷等养分流失机制提供了有效指导。     

农田氮、磷向水体迁移原因及对策

农田氮、磷向水体迁移,不仅造成化肥的利用率低,农业生产成本上升,还对水环境造成污染,引起水体富营养化。综合评述了农田氮、磷向水体迁移的原因及其控制方面的国内外研究进展。氮、磷肥的过量施用和施用比例不合理是导致农田氮、磷向水体迁移的主要原因;氮、磷向水体迁移量受土壤质地、施肥种类、降雨条件等因素影响;相应措施如优化土地利用、合理施肥和处理农田径流等均可有效地降低农田氮、磷向水体迁移风险。在当前的非点源污染治理中,应采取有力措施控制农田养分流失。     

模拟雨强和地下裂隙对喀斯特地区坡耕地养分流失的影响

喀斯特坡面水土地下漏失直接观测难度大,其土壤养分地下漏失的研究仍处于空白,而雨强和地下孔(裂)隙度(以下简称地下裂隙)对其土壤养分流失影响作用尚不清楚。该文以喀斯特坡耕地为研究对象,通过模拟其地表微地貌及地下裂隙构造特征,采用人工模拟降雨试验研究雨强和地下裂隙对喀斯特坡面氮磷钾养分流失的影响。结果表明:雨强对地表产流产沙影响显著(P0.05),其产流产沙量均随雨强增大而增加,且地表产流产沙临界雨强在30~50 mm/h之间;雨强对地表径流各养分输出负荷、地下径流全氮(TN)输出负荷及径流TN总负荷影响亦显著(P0.05)。地下裂隙度对地下径流TN输出负荷影响显著(P0.05),而总体上对其产流产沙、地表径流泥沙各养分输出负荷及总负荷影响不明显。喀斯特坡面TN、全磷(TP)输出负荷总体以径流为主,而全钾(TK)输出负荷则以泥沙为主。雨强是喀斯特坡面土壤养分流失的重要影响因子,地下裂隙度对其养分流失影响不大,但地下径流是喀斯特坡面主要的养分流失方式。研究结果可为喀斯特坡耕地养分流失的机理揭示及源头控制提供基本参数和科学依据。     

不同土地利用方式水土及养分流失响应机制研究——以鹦鹉沟小流域为例

以商南县鹦鹉沟小流域为研究对象,为分析天然降雨条件下坡面产流产沙及养分流失的变化规律,根据当地不同的种植作物,在野外建立标准径流小区进行试验。结果表明:坡度对径流影响不大,但不同坡度下产沙差异显著。草地小区的径流及产沙均低于其他耕地小区,表明了草地调节地面径流以及对于土壤的保持作用。随着径流的增加,各小区产沙量均变大,对于花生、辣椒和草地小区,坡度变大时含沙量也急剧增加,玉米缓坡小区径流含沙量较大,但其产沙总量仍小于陡坡小区。雨型和坡度对小区氮磷养分影响不同,其中短时阵型暴雨下全磷、速效磷和氨态氮易流失,坡度对全氮流失的影响较大;除草地外,陡坡小区硝态氮流失浓度普遍较低,而草地小区更利于氨态氮的保持。     

降雨侵蚀因子和植被类型及覆盖度对坡耕地土壤侵蚀的影响

为探讨降雨和植被对辽西褐土区农耕坡地土壤侵蚀的影响,2006-2010年采用坡面径流小区观测法研究了天然降雨条件下降雨侵蚀因子、植被覆盖度、植被类型对坡耕地地表径流量、土壤侵蚀量的影响。设5°和10°两个坡度水平,以甘薯和谷子为供试作物,2006-2007年对照区为天然荒草地,2008-2010年为裸坡地。结果表明,甘薯地径流量和侵蚀量与降雨量(R)、最大30 min雨强(I_(30))、R×I(平均雨强)、R×I_(30)正相关显著(P0.05);裸坡地径流量与R、R×I_(30)正相关显著(P0.05),侵蚀量与I_(30)、R×I_(30)正相关显著(P0.05),与降雨量相关不显著(P0.05)。甘薯地和裸坡地的径流量和侵蚀量与平均降雨强度正相关均不显著(P0.05)。回归分析表明,降雨量主要影响径流量,最大30 min雨强主要影响侵蚀量。中、高雨强下,侵蚀量与径流量显著正相关(P0.01)。甘薯地径流量和侵蚀量与植被覆盖度呈显著负指数关系(P0.05)。5°坡耕地,不同植被类型侵蚀量为甘薯地荒草地谷子地;10°坡耕地,荒草地侵蚀量总体最少。多元回归分析表明,对土壤侵蚀的影响为地表径流降雨侵蚀力(R×I_(30))植被覆盖度。通过连续5 a坡面径流小区观测,初步探明降雨和植被对辽西褐土区农耕坡地土壤侵蚀的影响,可为该区坡耕地土壤侵蚀的有效防治提供一定的理论依据和技术支撑。     

漳河灌区农田地表排水中磷素流失特征分析

:为了揭示农田面源污染的机理及其成因,该文选取湖北省漳河灌区的典型试验田作为试验对象,在田间试验结果进行分析的基础上,研究了水稻和玉米2种作物在不同处理方式下农田排水磷素流失的影响因子及其规律。试验结果表明,降雨强度、作物类型、农业耕作管理方式（包括灌溉施肥方式等）是农田磷素流失的主要影响因素;另外,土壤物理化学特性和地形地势等也在一定程度上影响农田磷素的流失。     

潮土磷素累积流失风险及环境阈值

潮土是中国分布比较广、施肥强度大的典型耕作土壤,潮土中磷素累积与流失对区域水环境的污染风险不容忽视。该研究在潮土面积最大的河南省采集磷素水平不同的典型潮土作为供试土壤,采用人工模拟降雨及土柱模拟试验方法,通过测定土壤中Olsen-P和溶解态活性磷CaCl2-P含量以及径流或淋滤液中各形态磷浓度,研究了潮土中磷素随地表径流和下渗流失特征,并通过分段线性模型对潮土的磷素环境阈值进行拟合。结果表明：1）不同形态磷在潮土土壤剖面中均有一定程度的累积,土壤Olsen-P和CaCl2-P含量表现为高磷最大,中磷次之,低磷最小,而磷吸持指数值表现为低磷最大,中磷次之,高磷最小。从磷素的剖面分布来看,低磷和中磷水平潮土Olsen-P和CaCl2-P含量随着土壤深度的增加而降低,而高磷水平的潮土Olsen-P和CaCl2-P含量在20～40 cm土层含量最高。2）不同磷水平潮土径流中总磷（TP）、可溶性总磷（TDP）和颗粒磷（PP）浓度和流失量大小表现为高磷最高,中磷和低磷水平土壤次之,潮土径流流失以PP为主。3）低磷和中磷水平潮土淋滤液中的各形态磷浓度和流失量随着土层深度的增加而降低,而在高磷水平的潮土淋滤液中,20～40 cm土层淋滤液中磷浓度和流失量要显著高于其他土层,在整个土壤剖面磷素浓度随着土层深度的增加呈现先上升后下降的趋势,潮土淋滤流失以TDP为主,其中,高磷和低磷水平潮土以可溶性有机磷占主导,而中磷水平潮土以钼酸盐反应磷（MRP）占主导。4）通过分段回归模型将不同含磷水平潮土的水溶性磷与土壤中Olsen-P含量进行拟合,得出潮土土壤磷素环境阈值为24.65 mg/kg,研究还表明径流和渗漏液中TP浓度与土壤CaCl2-P含量呈显著正相关,因此可通过测定CaCl2-P来预测并判断土壤磷素流失风险。     

洋河流域缓坡地土壤磷素径流输出特征

坡面径流和侵蚀泥沙是磷素进入洋河水库的主要非点污染源。根据洋河流域多年的降雨特点,通过对天然降雨资料分析和人工模拟降雨,对该流域缓坡地表径流中磷素输出进行了初步的研究,结果表明:洋河流域缓坡地土壤磷素流失以颗粒态磷为主,不同土地利用方式下洋河流域缓坡地地表径流中磷含量的大小顺序为:小麦-玉米连作地>高产玉米地>低产玉米地>次生灌木林地;随着降雨强度的增加径流中颗粒态磷的含量逐渐增加,但O rtho-P的含量却下降;不同植被覆盖度下坡面地表径流中颗粒态磷和TP的含量随着植被覆盖度增大而减少,但径流中O rtho-P的含量则随着覆盖度的增加而增加。     

江汉平原棉田地表径流氮磷养分流失规律

2008年和2009年连续2年设置田间试验,采用径流池收集对照与农民习惯施肥2种处理的地表径流,研究江汉平原区棉花种植模式下地表径流产生规律,氮、磷流失规律,肥料氮、磷流失系数及其影响因素。结果表明,江汉平原地区地表径流主要发生在3-8月降雨比较集中的时期,径流产生量随产流时段降雨量的增加而增加,年降雨产流系数平均为26.0%。2008年和2009年农民习惯施肥处理的氮流失量分别是36.14,89.52kg/hm2,磷流失量分别是0.42,10.07kg/hm2,氮、磷流失量的年际间差异较大。氮流失的主要形态是硝态氮,其2008年和2009年的流失量分别占氮流失量的92.8%和64.2%,其次是颗粒态氮,以铵态氮形式流失的只是极小一部分;磷主要以颗粒态磷形式流失,其次是可溶性磷,尤其在产流时段降雨量大的年份,颗粒态磷的流失量占到总磷的90%以上。综合2008-2009年的结果,肥料氮、磷的流失率分别为5.4%和3.1%。氮、磷的流失量主要受施肥、产流时段降雨量和作物覆盖率影响,施肥导致氮、磷养分流失量增加,产流时段降雨量越大,作物覆盖率越低,则氮、磷养分流失量越大。     

Effects of crop-slope interaction on slope runoff and erosion in the Loess Plateau

Crops are the most important ground cover on slope farmland and have a significant impact on the soil erosion. But soil erosion on slope farmland is also affected by many other factors, such as topography and rainfall. In order to explore the effect of crop growth on soil erosion on different slope gradient of slope farmland, and analyze the interaction of crop growth and slope gradient on soil erosion, this study used artificial simulated rainfall to observe the runoff rates and soil loss amounts under different slope gradients for maize, soybeans, and winter wheat in different growth stages. Results showed that crops and slope gradient both significantly affected production and development of slope runoff. Compared with bare land, mean runoff rate on slopes was reduced by 24%, 32%, and 94% respectively, and sediment yield was decreased by 44%, 55%, and 99% respectively on maize, soybean, and winter wheat fields. Inhibitory effects of crops on slope runoff rate and sediment yield were enhanced with crop growth and decreased with increasing slope gradient. Crop growth and coverage could offset the impact of increasing slope gradient on runoff and sediment to some extent and reduced water and soil loss on slopes. Sediment yield was produced largely when the slope gradient was greater than 10 degrees on maize and soybean fields, but soil erosion was effectively inhibited when the slope gradient was less than 15 degrees on winter wheat fields. Crop planting can effectively reduce the impact of slope gradient on soil erosion, especially during the flourishing period of crop growth.     

红壤丘陵区坡长对作物覆盖坡耕地土壤侵蚀的影响

坡长对坡耕地土壤侵蚀的影响随雨强的不同而变化,为解决南方红壤丘陵区坡耕地水土流失问题,该文采用野外人工模拟降雨的方法,研究了南方红壤丘陵区作物覆盖坡耕地上不同雨强下坡长对其土壤侵蚀的影响,并探讨了侵蚀增强的临界雨强和设置水土保持措施的合理坡长,结果表明:产沙量随坡长延长整体呈增大趋势,但存在一定的波动,二者的关系可用幂函数(决定系数0.84)表示。坡长延长相同长度时,产沙量不呈比例增加,但每隔4 m产沙量增量有减少的趋势,且径流侵蚀产生的泥沙中主要为粒径0.002~0.02 mm的粉粒及粒径0.002 mm的黏粒,加剧了耕地土壤粗化,因此,可每隔4 m设置水土保持措施,有效减少坡耕地水土流失。坡面径流侵蚀产沙量随着雨强的增大而增加,坡长越长,产沙量随雨强增加速度越快,二者呈幂函数关系(决定系数0.76),60 mm/h是红壤丘陵区侵蚀增强的临界雨强;雨强、坡长与产沙量均呈正相关关系,且雨强对坡耕地产沙量的影响较坡长大。对不同雨强下坡长对作物覆盖坡耕地土壤侵蚀的影响研究,可以为南方红壤丘陵区坡耕地水土流失的治理提供一定的理论依据。