城市地下水硝酸盐污染及其成因分析

用N同位素分析方法并结合调查区域土地利用类型的分析 ,对杭州市城区 2 1口水井取样分析以确定杭州城市地下水的水质结果显示 :本地区地下水硝酸盐污染严重 ,杭州城市地下水水质属于Ⅲ类水标准 ,不宜饮用。有 4 0 5 %样品的NO3 N含量超过了世界卫生组织的标准 (N10mgL-1)。我们发现不同的土地利用区有不同的NO3 N水平 (N 0 0 4～ 34 4 1mgL-1)。同时我们引进N同位素方法以辨明NO3 N污染源 :居住区地下水δ15NNO3值为 10 4‰～ 2 2 0‰ ,农业区δ15NNO3值的为 17 5‰～ 19 5‰。生活污水是城市浅层地下水的主要NO3 N污染源。在居住区还存在点源污染 ,如化粪池 ;种植蔬菜施用的有机肥则是农业区的NO3 N污染源。     

太湖上游大溪水库流域营养盐输移时空特征分析

大溪水库位于太湖上游地区,是溧阳市的重要饮用水源地之一,近年来流域内湖（库）体水质有下降趋势。基于2008—2009年对入湖主要支流水质营养盐浓度监测数据,实地考察流域内的主要污染源以及耕作制度等因素,并以2009年航空遥感影像解译获得的土地利用数据为基础,结合季节气候变化以及农业活动等环境影响因子,分析流域内营养盐时空分异特征及原因,为改善和治理饮用水源地水质工作提供科学依据和保障。结果表明,大溪水库流域不同支流水质营养盐浓度空间差异显著,表现为临湖东岸的氮磷营养盐浓度普遍高于西岸及上游的洙漕河流域,是大溪水库流域氮磷营养盐主要的源;各流域的TN、DTN、NO3--N浓度逐月变化趋势基本一致,TP、DTP季节间浓度变化趋势不明显。进入大溪水库流域的氮素主要以可溶性氮素为主,TN平均浓度为1.82mg·L^-1;磷素主要以非溶解态磷素的形式输移,TP平均浓度为0.116mg·L^-1;总体水质属于Ⅳ水质。营养盐输移时空差异的原因与各小流域土地利用状况、农业活动及降雨季节变化关系密切。     

排水管理对作物产量和N损失的影响

近年来,水质安全备受关注,而影响水质的一个重要因素便是农业管理中N肥的使用。为了提高水质,在农业操作中使用控制排水管理。2006~2009年4 a间采用控制排水管理(DWM),观察效果。结果表明,DWM处理的平均流量较传统自由排水(CNV)下降21%,NO3质量浓度没有显著下降,NO3损失下降29%,玉米产量没有差异,大豆平均产量增加8%。但DWM管理增加的效益不足以弥补DWM设备费及其安装成本,不能有效地鼓励农民采用DWM。为此,推广DWM提升水质量,其限制因素是控制结构安装位置的坡度需小于0.8%,并需要项目支持。     

氮肥投入水平对蔬菜地硝态氮淋洗特征的影响

通过3年的田间定位试验研究了不同施N条件下蔬菜地NO3--N淋洗浓度及淋洗量的变化。结果表明:在农民习惯的传统施N处理(花椰菜为450kg/hm2,苋菜为100kg/hm2,菠菜为309kg/hm2)下蔬菜地NO3--N的淋洗浓度明显高于2个优化施N处理下蔬菜地的NO3--N淋洗浓度。在花椰菜、苋菜和菠菜生长期内,2个优化施N处理下蔬菜地NO3--N平均淋洗量分别是传统施N处理下蔬菜地NO3--N平均淋洗量的19%、18%、9%和13%、34%、21%。试验期间传统施N处理下蔬菜地NO3--N年季平均累积淋洗量约占年季平均施N量的一半,其中休闲期NO3--N平均累积淋洗量占年季平均累积施N量的20%;而其他2个优化施N处理NO3--N年季平均累积淋洗量是年季平均累积施N量的27%,休闲期NO3--N平均淋洗量占年季平均累积施N量的6%,而处理间蔬菜产量并未受到明显影响。     

土壤中施入猪粪量及土壤入渗率对水质的影响

饲养牲畜被认为是产生非点源污染的主要原因。美国学者D H Pote等人研究了降雨入渗率及土壤中施入不同量的猪粪对径流及水质的影响。试验方法是在种植羊茅的试验小区分别施入 1t hm2 和 2t hm2 的干猪粪 ,可分别提供 78 4和 15 6 8kg hm2 的N。结果表明 :施肥后 ,模拟降雨 (雨强 75mm h) 2 4h产流 3 0min ,平均入渗率在7 7～ 60 6mm h。NTK(凯氏全N)、NH4 -N(氨态N)、PDR(溶解态活性P)以及PT(全P)的流失量及质量浓度 ,随着施粪量的增加而增加。增加入渗率 ,可减少径流量和径流中Cl、可溶性物质 (可溶性固态物质 )、PDR 、NTK 、和NH4 -N的质量浓度。然而 ,在渗漏水中NO3-N(硝态N)和NH4 -N的质量浓度不随施粪量变化。     

南方山丘区水源地土地利用结构对河库水质的影响——以珊溪水库流域为例

[目的]探明珊溪水库流域土地利用结构与河库水质的相关性,为南方山丘区土地开发利用和水源地保护提供依据。[方法]在库区以及河流入库点设置23个监测断面,于2017年7月及2018年1月进行实地取样监测,利用2016年TM影像数据对研究区用地类型进行划分,并通过ArcGIS水文、空间分析功能将整个流域分为8个子流域,分析每个子流域土地利用结构。选取高锰酸盐指数(COD_(Mn))、总氮(TN)、总磷(TP)、溶解氧(DO)4个水质指标分析其时空变化特征,探讨子流域不同坡度下土地利用结构对河库水质的影响。[结果]珊溪水库流域土地以林草地、耕地为主,两者面积比例总和达到80%以上。枯水期河库水质整体优于丰水期。各水质指标与林草地比例呈现负相关,而与耕地、建设用地呈正相关,丰水期土地利用结构与水质相关性相比枯水期更为明显。河库水质与不同坡度土地利用类型的相关性有差异,低坡度带(15°)COD_(Mn)与耕地比例呈显著正相关;中坡度带(15°～25°)TN,TP与林草地比例呈显著负相关,TN与耕地比例呈显著正相关。[结论]库区水体质量良好。在流域尺度上林草地和耕地是影响水体污染物浓度的主要土地利用类型。丰水期耕地是氮磷元素的主要输出源,林草地在一定程度上削减了氮磷元素的入河量,具有一定的正效应。     

不同土地利用方式对黄河三角洲盐碱地土壤理化性质的影响

采用野外调查取样和室内分析相结合的方法,分析3种不同土地利用方式对黄河三角洲河口区盐碱地土壤理化性质的影响。结果表明:1)刺槐林地土壤表层0～10 cm有机质和全氮质量分数均最高,分别为17.30和1.04g/kg,0～20 cm平均土壤密度(1.33 g/cm3)和0～100 cm平均土壤电导率(290.25μs/cm)均小于柽柳林地和棉花地,0～20 cm平均土壤孔隙度(51.91%)和黏粒质量含量(3.99%)均大于柽柳林地和棉花地;2)柽柳林地0～100cm平均土壤pH值为6.77,极显著低于刺槐林地和棉花地(P<0.01),平均土壤速效钾质量分数最高(104.47 mg/kg),极显著高于棉花地(P<0.01),而与刺槐林地差异不显著,0～100 cm平均土壤速效磷质量分数为棉花地>柽柳林地>刺槐林地;3)人工栽植的刺槐林地土壤理化性状优于天然更新的柽柳林地和人工耕作的棉花地。研究结果可为黄河三角洲河口区盐碱地土地合理利用和改良提供参考。     

美国有关轮作制对硝态氮输移影响的研究

美国科罗拉多州的圣路易斯谷 (SLV)地区的土壤以沙土为主 ,主要种植方式是马铃薯和大麦轮作。目前 ,该地区一些地方的井水中NO 3-N积累量已超过 310mg L。针对这个问题美国农业部的农业学家JorgeA .Delgado在此地区的 14个商业土地上收集了作物管理信息、收获时N含量、作物种植前和种植后土壤剖面中NO 3-N的含量和其它有关数据 ,并将这些数据输入 1 2 0版本的硝酸盐淋失和经济分析包模型 (NLEAP) ,用此模型来模拟和评价根区土壤有效水和土壤剖面NO 3-N的输移 ,此研究区最好的推荐方案 (BMP)是在土壤分析的基础上根据N肥的利用率进行N肥的分期施用 ,使马铃薯—大麦轮作系统中的NO 3-N净输移量达到最小。通过运用模拟模型评价管理方案 ,发现大麦对NO 3-N有净化作用     

亚热带典型农业小流域井水水质季节 变化与空间分布特征

井水是亚热带农业区域农民的饮用水源,其水质状况直接影响到当地农民的身体健康。本文选取亚热带典型农业小流域中井水铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、总氮(TN)和总磷(TP)为研究对象,采用地统计学方法,分析其季节变化和空间分布特征。结果表明,研究区农户井水中NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量在全年4个季节的平均值分别为0.05~0.10 mg(N)·L-1、3.0~4.9 mg(N)·L-1、3.4~5.1 mg(N)·L-1和0.03~0.17 mg(P)·L-1,超标率分别为2.3%、10.4%、9.5%和7.9%。在季节动态变化上,NH4+-N在全年变化不显著(P0.05),这主要与土壤的吸附有关;而NO3--N、TN和TP均在夏季达到最高,春季最低,并且两个季节之间的变化具有显著性(P0.05),这主要与农业施肥活动和降水条件有关。在空间变异性上,NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量在各季节的块金值与基台值的比值都为0,并且各变量在各季节的变程各不相同,说明这4个变量在各季节分别在不同尺度范围内表现出较强的空间自相关性。在空间分布上,NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量都具有斑块状分布,而斑块的位置、大小和形状各不相同。NO3--N和TN在全年的空间分布与研究区地形和土地利用方式有关,在东南部和西南部地势较低的水稻种植区含量较高,而在北部地势较高的林地含量较低。而NH4+-N和TP的空间变异系数高于NO3--N和TN,这主要是由于NH4+-N易被土壤吸附,而磷素在土壤中易被固定,迁移较困难,导致NH4+-N和TP在不同地方的含量差异比较大。地形、水文气候条件、土壤类型、土地利用方式和农业施肥等是造成亚热带农业区域井水水质季节动态变化和空间分布格局差异的主要因素。     

包膜尿素对旱地红壤氮素垂直迁移特征的影响

结合花生田间试验,利用原位土壤溶液取样装置,研究了一次性基施包膜尿素对典型红壤旱地0～100cm深度土壤溶液氮(N)素垂直迁移特征的影响。结果表明,①旱地0～100cm土层红壤溶液N素含量以NO3-N含量最高,且以包膜肥料处理较明显;②对照处理0～100cm土层红壤N素含量变化不大,而普通尿素和包膜尿素处理0～60 c...     

流域——湖水质模型及水保措施的配置

结合小流域农业非点源模型 (AGNPS)和湖盆模型 (BATHTUB) ,对美国克林顿湖的水质状况进行了模拟 ,说明了土地利用的变化会引发水质变化。有研究表明 ,全N与全P的比值会强烈影响浮游植物群落结构 ,该值低于10时 ,一般会有大量蓝细菌生长。塞克板读数减少 ,全N与全P的比值降低会导致蓝细菌大量繁殖 ,最终发出难闻气味。模拟结果表明 :把最易流失的土地建为梯田 ,是改善水质的有效措施。其余的土地整体上有一定的坡度和植被覆盖 ,可使土地入湖物减至最少。随农田面积地减少 ,泥沙、N、P的产量成比例地减少。在所有管理方案中 ,将整个流域全部土地变为草地、不施化肥、清除饲育场和点污染源方案能使水库寿命延长到 6 5a。如果清除所有梯田 ,湖将提前 8a淤满。把所有农田变为梯田 ,其它土地利用方式不变的方案仅能延长 1a ,把所有草地、天然草场和经梯田化的草地变为农田方案将要缩短 3a。     

水稻根系生长对不同氮形态响应的动态变化

土壤养分供应变异很大,植物根系生长对这种养分变异的响应非常敏感.为了探索水稻根系生长对N素供应响应的动态变化规律以及这种适应性变化与水稻N效率之间的关系,采用水培方法,以两个苗期不同N效率水稻品种桂单4号和南光为研究材料,比较了不同铵硝比、不同浓度NH4、不同浓度NO3-和不同浓度NH4NO3对水稻根系构型参数的影响.结果表明:NH4 和NH4NO3供应显著降低了总根长、总根表面积和总根体积,且有增加平均根直径的趋势;而NO3-供应在0～1 mmol/L浓度范围内,增加了总根长、总根表面积和总根体积,降低了平均根直径,但当NO3-供应超过1 mmo1/L后,NO3-却有降低总根长、总根表面积和总根体积的趋势,对平均根直径没有明显影响.苗期N高效基因型桂单4号总根长和总根表面积在各种N素营养条件下均显著高于N低效基因型南光.上述结果表明,NH4 和NH4NO3都抑制了水稻根系生长,而NO3-为低浓度诱导、高浓度抑制根系生长,根长和根表面积,对提高水稻N效率贡献较大.     

基于GIS的安塞县土壤水分制图及其数量分析

 以空间图形和数据库为基础,利用GIS安塞县的土壤水分样点数据与地理数据结合起来,建立不同利用类型土地类型坡度分级的浮点型土壤含水率字段,对安塞县域尺度土壤水分制图及其定量化方法进行研究和探讨,对安塞县不同土层土壤水分状态和分布进行定量分析。结果表明:从土壤水分结构看,安塞县土壤水分总体上处于较低水平,0～500 cm土层平均土壤含水量在含水量为8.6%～10.8%的分布面积占到总土地面积的75.34%,在含水量<6.4%和6.4%～8.6%的分布面积占到总土地面积的19.36%,其中含水率<6.4%的土壤干层面积占到总土地面积的9.23%,其在上层分布面积大于下层,分布在一般（≥10.8%）以上水平的面积仅占总土地面积的5.31%。安塞县每2的土壤水库蓄水量在0～120cm土层仅有0.060.07 m3,而其他土层都在0.15m3以下。说明安塞县土壤水分环境极差,土壤水库的调节作用对于林木生长极其有限,大面积植树造林超越了安塞县土壤水库的供水和调水能力,是不适宜的;因此,在以适地适树原则适应土壤水分环境的同时,应加强土壤水分环境的改善。     

秸秆覆盖方式和施氮量对河套灌区夏玉米氮利用及产量影响

为探究夏玉米氮素转运利用规律、产量及土壤NO3－-N含量分布对秸秆覆盖方式和施氮量的响应,在河套灌区开展2a不同秸秆覆盖方式（秸秆表覆B处理、秸秆深埋S处理）和不同施氮水平（不施氮N0、低氮N1、中氮N2、高氮N3）的田间试验,以传统耕作模式为对照（CK处理）。结果表明：在0～100 cm土层,各处理NO3－-N含量随施氮量增加而增大,成熟期B和CK处理随土层加深呈先减后增趋势,而S处理呈先增后减趋势;B处理提高0～20 cm土层NO3－-N含量,而S处理提高20～40 cm土层NO3－-N含量（P<0.05）;秸秆覆盖可减少0～100 cm土层NO3－-N累积损失量,且显著提高氮肥利用率及夏玉米氮素转运量对籽粒产量的贡献率,SN2处理效果较佳。相比CK处理,成熟期的SN2处理2 a平均NO3－-N累积损失量降低39.6%,氮肥利用率较提高28.5%,夏玉米氮素转运量对籽粒产量的贡献率提高32.1%,增产9.3%。综合分析,秸秆深埋配施中氮效果较佳,可实现河套灌区夏玉米提效增产的目标,并减少深层土壤NO3－-N累积损失量,为优化河套灌区夏玉米耕作施氮模式和缓解农业面源污染提供参考。     

关于缓冲带改善灌溉牧场径流水质效果的评估

用未经放牧的植物缓冲带使水体免受牧场径流中沉积物和营养物的污染 ,常被认为是最好的管理方法。研究的目的是测出径流中NO3 N ,总P及悬浮物的质量浓度 ,并评估山麓牧场经灌溉后产生的径流经 10m缓冲带后水质的变化。喷灌水量和大水漫灌水量中分别有 15 %和 6 9%变成了径流。灌溉期间径流中各成分质量浓度的变化非常迅速且明显。 10m缓冲带并没有明显降低喷灌和大水漫灌下径流中NO3 N的质量浓度和输移率。缓冲带既不能减少灌溉方案下总P的质量浓度 ,又不能减少喷灌方式下总P和悬移质输移率。但缓冲带在两种灌溉方式下确能降低悬浮物的质量浓度 ;在大水漫灌方式下能减少总悬浮物的输移量和总P量。这些结果反映了缓冲区建立后第 1年的缓冲效果。为了从这些系统中减少对水质的潜在污染 ,通过提高灌溉水分的利用效率来减少径流量 ,是最易让人接受并且是最切实可行的方法。     

不同水氮条件下双氰胺对设施番茄生长发育和土壤氮素淋失的影响

采用田间小区试验法研究不同水氮条件下硝化抑制剂双氰胺(DCD)对设施番茄生长发育和土壤氮素淋失的影响。结果表明:在优化水氮处理条件下,配施DCD能显著抑制土壤NH4+-N含量的降低,提高氮素利用率;同时降低土壤硝态氮含量,从而减少氮淋失。与传统水氮处理相比,优化水氮配施DCD(W2N2+DCD、W2N3+DCD和W2N4+DCD)可使设施番茄施用氮素的平均利用率由13.84%提高到22.45%;可使表层(0-10cm)土壤的NO3--N淋失量降低49.34%～55.54%,0-30cm土层NO3--N含量降低35.21%～64.88%;平均减少30-120cm土层NO3--N淋失量61.08%～72.00%。同时,优化水氮配施DCD的调控措施还能够显著降低番茄体内硝酸盐含量,改善番茄果实品质,可使番茄果实硝酸盐含量降低51.94%～62.82%,且对番茄产量影响不大。综合评价,与传统水氮处理相比,优化水氮配施DCD处理W2N2+DCD在番茄生长期内减少施氮量59.02%,节约灌溉用水29.80%,能够使土壤0-10cm土壤NO3--N累积量减少54.01%,且在初果期、盛果期、末果期和拉秧期0-120cm剖面中NO3--N累积量分别降低58.32%,72.80%,63.23%和52.60%,并将氮素利用率提高到25.49%,番茄果实硝酸盐含量也降低59.81%,较好地实现了经济和环境效益双赢。     

氮肥运筹对黄壤坡耕地作物产量和土壤无机氮累积量的影响

通过3年田间试验,探索贵州黄壤坡耕地玉米-小麦间套作体系作物增产、环境友好的适宜氮肥施用量。本研究设置6个小麦氮肥用量(N 0、90、120、150、180和240 kg/hm~2)和6个玉米氮肥用量(N 0、146、195、244、293和390 kg/hm~2),分别用N0、N1、N2、N3、N4、N5表示。结果表明:玉米在0～146.25 kg/hm~2的施氮量下,籽粒产量随着施氮量提高而增加,超过146.25 kg/hm~2施氮量,籽粒产量呈下降的趋势;玉米在0～243.25kg/hm~2的施氮量下,植株氮素累积量随着施氮量提高而增加,超过243.25 kg/hm~2的施氮量,植株氮素累积量呈下降的趋势。小麦在0～150 kg/hm~2的施氮量下,籽粒产量和植株氮素累积量随着施氮量提高而增加,超过150kg/hm~2施氮量,籽粒产量和植株氮素累积量呈下降的趋势。玉米-小麦间套作在0～236.25 kg/hm~2的施氮量下,籽粒产量随着施氮量提高而增加,超过236.25 kg/hm~2施氮量,籽粒产量呈下降的趋势;玉米-小麦间套作在0～315 kg/hm~2的施氮量下,植株氮素累积量随着施氮量提高而增加,超过315 kg/hm~2施氮量,植株氮素累积量呈下降的趋势。3年试验周期内氮素利用率较低,不超过25%;土壤中残留无机氮随着施肥量的增加而增加,并以NO3--N为主,100 cm土体累积的NO3--N与周年施氮量呈正相关(R2=0.746 3)。N0、N1、N2、N3、N4、N5处理的0～100 cm土体累积无机氮分别为275.5、301.5、292.1、366.5、431.2、616.9 kg/hm~2,N0、N1、N2、N3、N4、N5处理的耕层土壤无机氮占100 cm土体内土壤无机氮的比例分别为18.1%、19.0%、27.3%、26.2%、33.9%、22.1%。耕层无机氮表聚效应较弱,而土体累积无机氮含量较高。当每年施氮量为225.6～264.6 kg/hm~2时,籽粒产量为3 784.8～3 888.2 kg/hm~2,NO3--N积累量在217.5～228.9 kg/hm~2,增施氮肥,有利于籽粒增产,土壤NO3--N积累量平均增速为0.29 kg/kg,是贵州黄壤坡耕地麦-玉间套作体系氮肥适宜施用量,更有利于黄壤区农业的可持续发展。     

美国有关水文敏感区水质评估的研究

在美国通过划分水文敏感区 ,可以协调纽约市供水流域的水质和农业经济效益的关系。水文敏感区指特别易于产生径流的流域 ,流域内的污染物可随径流被带入水体 ,污染水体。结果表明 :水文敏感区的范围每年都在变化 ,平均一年内 ,可变水源区有几乎 10 %的土地面积被划分为水文敏感区 ,产生大约 2 0 %的径流量     

不同土地利用方式下三江平原东北部土壤有机碳和全氮分布规律

利用在全国采集的1400个典型农田剖面数据(其中在此研究区域有53个剖面),系统分析了不同土地利用方式下三江平原东北部土壤有机C和全N的分布规律。三江平原东北部典型农田0～20cm土壤有机C和全N的平均含量是22.7g/kg和1.84g/kg,20～100cm平均含量为13.0g/kg和1.08g/kg,不同土壤类型和种植作物下土壤有机C和全N分布没有显著性差异(p0.05)。与第二次土壤普查时三江平原东北部典型剖面土壤有机C和全N数据进行比较发现,0～20cm有机C和全N含量呈现下降趋势,而20～100cm呈现增加趋势。     

华北太行山前平原农田土壤水分动态与氮素的淋溶损失

通过采集土壤溶液并分析其硝态氮（NO3^--N）含量，结合水量平衡方法，研究了华北太行山前平原小麦-玉米轮作农田在当前农民普遍采用的农业管理措施下土壤NO3^--N迁移、累积特征，计算了深层土壤水分渗漏与NO3^--N淋溶损失量。结果表明，土壤水分渗漏、NO3^--N的分布及其淋溶损失存在着明显的时空变异性，土壤水分的深层渗漏和NO3^--N的淋溶损失发生在玉米生长期间施肥灌水或降雨之后。在1998／1999和1999／2000两个作物轮作年中，土壤水分的深层渗漏损失分别为33～48mm（平均39mm）和90～92mm（平均90.7mm），分别占降水＋灌溉总量的10％和19％；淋溶到根区之下的NO3^--N量（包括来自土壤和肥料的N）分别为N12kg hm^-2（范围N6～17kg hm^-2）和N61 kg hm^-2（范围N30～84kg hm^-2），分别占施入肥料量的1．4％～4．1％和7．3％～20．3％。在玉米生长期间有较大潜力可调控灌溉与肥料用量，以提高水肥利用效率。