分蘖期稻田不同水层深度下暴雨后地表水TP的变化

暴雨前在稻田内设定不同水层深度（20、40、60、80mm）,次暴雨后考察地表水TP浓度的变化。结果表明,由于雨滴击溅破坏了稻田表层土壤结构,导致地表水中悬浮物和TP浓度增加;一定深度的水层能有效减少悬浮物浓度和TP浓度,水层越深效果越明显,雨后地表水悬浮物浓度和TP的浓度从高到低顺序为20mm〉40mm〉60mm〉8...     

受淹农田土壤-上覆水氮磷迁移特征模拟研究

【目的】研究受涝农田土壤中氮磷流失规律及上覆排水中氮磷释放特征,探求合理的排水时间。【方法】基于原状土试验测坑开展大豆淹水试验,分析了淹水前后土壤中氮磷变化量、淹水过程中土壤pH值、Eh值以及上覆水中氮磷质量浓度的变化。【结果】随着淹水历时延长,土壤氮磷损失率增加,2次试验淹水结束较淹水前土壤全氮、全磷损失率均值约为7.63%和3.17%,碱解氮降低17.84%,有效磷增加8.65%;上覆水中TN、NH4+-N和NO3--N质量浓度在淹水第1天增速较快,分别达到0.405、0.192和0.209 mg/L,2～4 d时间内TN质量浓度缓慢增加,NH4+-N和NO3--N质量浓度之和减少为0.226 mg/L,第4天至淹水结束,TN和NH4+-N质量浓度增加,NO3--N质量浓度继续降低,整个淹水过程无机氮质量浓度占总氮比例由98.5%降至54.4%;淹水过程中上覆水含磷量不断增加,呈现二次多项式变化特征,淹水结束TP质量浓度为0.615 mg/L,其中可溶性磷酸盐占TP质量浓度的80.5%～91.6%;淹水后,受试土壤的pH值和Eh值降低,进一步增强了土壤中氮磷向上覆水迁移的能力。【结论】综合考虑受淹农田氮磷迁移特征和作物产量等因素,农作物在受淹后应采取控制排水措施,以减少氮磷随地面排水的流失。大豆花荚期受淹后第3天为最佳排水时机。     

水田控制排水技术的环境效益初探

稻田排水是南方地区氮磷损失和面源污染的主要途径。农田氮磷通过降雨击溅侵蚀、排水沟坡面和沟底冲刷进入地表径流。控制排水可减少地面排水量和排水中氮磷浓度,尤其是降低径流中氮磷浓度,从而减少稻田氮磷损失。土壤颗粒沉淀、硝化、反硝化反应以及作物吸收是排水中氮磷浓度降低的主要原因。通过控制涝水在稻田和排水沟中的滞留时间,增加排水沟口溢流堰高度,降低径流水力坡度和抉沙能力是控制排水的主要手段。最后提出了稻田控制排水需要进一步研究的问题。     

适雨灌溉下不同施肥模式对机插稻稻田水环境及产量的影响

【目的】探讨江汉平原地区适雨灌溉条件下不同施肥模式对机插稻稻田水环境及水稻生长的影响,为当地机插稻水肥管理措施的改善提供理论和数据支撑。【方法】采用田间小区试验,研究了适雨灌溉条件下,农民习惯施肥(FFP)、70%控释掺混肥+30%尿素(70%CRF+30%N)和有机无机复混肥(OIF)对稻田降雨利用率、田面水氮磷质量浓度的动态变化与径流流失量、干物质积累及水稻产量的影响。【结果】适雨灌溉下,返青期、分蘖期、拔节孕穗期和灌浆成熟期的降雨利用率分别为17.5%、100%、100%和84.2%;基肥和分蘖肥施用过后,FFP、70%CRF+30%N和OIF处理田面水TN、NH4+-N和TP质量浓度迅速提高,在第1天达到峰值,水稻移栽后30 d内70%CRF+30%N处理田面水TN、NH4+-N和TP的平均质量浓度较FFP处理分别降低40.4%、47.4%和0.5%;稻田氮磷径流流失量的90%左右在返青期,10%左右在灌浆成熟期,70%CRF+30%N处理TN、NH4+-N和TP径流损失量较FFP处理分别降低31.4%、30.9%、1.9%;70%CRF+30%N处理在返青期干物质积累量显著低于FFP和OIF处理,移栽-返青期阶段干物质积累量占总积累量比例表现为FFP处理>OIF处理>70%CRF+30%N处理,成熟期OIF处理干物质积累量显著高于70%CRF+30%N和FFP处理,实际产量表现为OIF处理>70%CRF+30%N处理>FFP处理。【结论】适雨灌溉条件下,70%CRF+30%N处理有助于减少稻田氮素流失,OIF处理有助于机插稻干物质积累与产量的增加。     

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。     

“多维立体排水”技术在渍水农田治理中的应用

【目的】解决地势低洼地区田间排水不畅的问题。【方法】提出了对低洼农田土体进行重构,自下而上构建透水层、过滤层、客土层,替换原来土质黏重的土体,设置透水沟壁与客土区透水层相连的"多维立体排水"技术。基于渗透原理,对重构前土体、重构后土体及排水沟透水沟壁的渗透性能进行了分析计算。【结果】应用"多维立体排水"技术后土层渗流量由原来的5.50×10-8~1.60×10-7m3/s提高到1.10×10-5~3.20×10-5m3/s,农沟侧壁渗透量为8.89×10-3~3.56×10-2m3/s,大于透水层渗透量1.10×10-5~3.20×10-5m3/s。【结论】"多维立体排水"技术通过重构土体提高土体的通透性,田间地表水及地下水能够通过透水层及农沟侧壁透水通道快速排除。     

小区和田块尺度下水稻不同灌溉模式的节水减污效应分析

【目的】研究平原河网区不同尺度下水稻不同灌溉模式的节水和减污效应。【方法】于2017年在浙江平湖灌溉试验站选取水稻常规灌溉、节水灌溉、蓄雨节水灌溉3种模式在试验小区和田块2种尺度下开展对比试验,记录田间水量平衡过程并检测排水和渗漏水样中的TN、TP、NH_4^+-N、NO_3^--N的质量浓度变化。【结果】无论试验小区还是田块尺度,蓄雨节水灌溉的节水效果最好,较常规灌溉和节水灌溉减少了43.4%～87.7%的灌溉量,同时减污效果也最明显,TN排水负荷减少了22%～90%。不同尺度对比中,试验小区的田间管理水平更高,产量略高于田块尺度;小区田间水分控制更精确,灌排次数和水量较田块更多,蒸发蒸腾量和渗漏量则略少于田块。在减污效果上,单位面积下同种灌溉模式的田块的排水污染物负荷比试验小区低37%～57%,渗漏负荷比试验小区高4%～61%,由于排水污染物负荷要远大于渗漏污染物负荷,在总的污染物负荷上田块要小于小区。【结论】本试验中蓄雨节水灌溉模式取得了较好的节水减污效果,但是要注意蓄雨时间和高度,长时间的淹水可能会对水稻产量造成不利影响。     

漓江上游灌区小流域不同尺度氮磷污染排放负荷研究

【目的】开展野外原位监测试验,揭示漓江上游灌区小流域不同尺度氮磷污染排放规律,为面源污染控制和治理提供参考。【方法】利用Arc GIS软件和SWAT模型,基于DEM数据对漓江流域青狮潭灌区金龟河试区进行子流域划分,考虑水系和渠系分布,从试区上游至下游选择具有水力联系且从小到大逐级嵌套的5个尺度,于2016年5—12月对试区各尺度出水口进行了监测,研究了氮磷质量浓度和排放负荷变化。【结果】从空间尺度1(面积335.41 hm~2)增大到尺度5(面积2 798.15 hm~2),质量浓度总氮沿程呈上升趋势,由尺度1出水口的0.95 mg/L增加到了到尺度5出水口的2.42 mg/L;氨氮与总磷沿程呈现波动性变化,在尺度3(面积1 135.36 hm~2)与尺度5中呈现急剧增加的特点。灌溉季节的氮磷排放负荷大于非灌溉季节,灌溉季节总氮、氨氮、总磷排放负荷由尺度1到尺度5分别下降了54.60%、41.46%、55.77%。非灌溉季节总氮排放负荷随尺度增大而增大,从试区尺度1单位面积总排放负荷0.67 kg/hm~2增加到尺度5单位面积总排放负荷2.76 kg/hm~2,氨氮与总磷排放负荷则表现为波动性变化。在灌溉季节,沟渠、塘堰对氮磷的去除以及排水的重复利用,减少了污染物的排放;而在非灌溉季节,沟渠、塘堰面积由原来的55.91 hm~2减少为13.92 hm~2,减少了75.10%,导致去除效果下降,且随尺度增大养殖场污染物排放量大量增加。【结论】漓江流域水稻灌区氮磷排放控制和污染物消减,应考虑不同时间和空间尺度下氮磷污染物运移的特点。     

蓄雨灌溉对农田养分和水稻生长的影响

【目的】探寻蓄雨灌溉对农田养分及作物的影响。【方法】以水稻浅水勤灌为对照,并基于浅水勤灌设置3种蓄雨上限(TR1, 100 mm; TR2, 80 mm;TR3, 60 mm),研究蓄雨灌溉对农田养分和水稻生长的影响。【结果】(1)4个处理0～20 cm(表层)、20～40 cm(深层)土层土壤养分碱解氮、速效磷、速效钾无显著差异;(2)TR1—TR3处理表层碱解氮平均比深层高20.0%,表层速效磷比深层高85.0%,表层速效钾比深层高66.8%。随生育期变化,蓄雨灌溉处理表层土壤的碱解氮逐渐下降,深层逐渐上升;表层和深层土壤速效磷逐渐上升;表层和深层速效钾逐渐下降;(3)4个处理的有效分蘖、穗长、结实率、千粒质量无显著差异。【结论】蓄雨灌溉可以提高表层碱解氮量、速效磷量和速效钾量,其中蓄雨80 mm综合效益最佳。     

人工浮岛种植水生植物对包头南海湿地水质净化效果研究

【目的】解决包头南海湿地氮磷等营养元素富集的问题,提升包头南海湿地的水质。【方法】于2017年7—9月,在包头南海湿地构筑了一段由3种水生植物单独或混合种植的人工浮岛,并对浮岛的水质进行跟踪监测。【结果】经过92 d的试验处理,风车草对TN的去除效果最好,去除率为36.02%,可以使水体中TN质量浓度提高到地表水Ⅴ类标准;风车草+水葱+千屈菜对TP的去除效果最好,去除率为41.61%,可以使水体中TP质量浓度从地表水Ⅴ类标准提高到Ⅳ类标准;对CODcr去除效果最好的是风车草+水葱+千屈菜,去除率为27.01%。对浮游藻类抑制效果最好的是风车草,可以有效抑制水华束丝藻。【结论】混合植物人工浮岛比单一型人工浮岛去除氮磷等有机物的效果要好,尤以风车草、水葱、千屈菜3种植物混合组成的人工浮岛对氮磷等有机物的效果最好。风车草、水葱、千屈菜可以作为包头南海湿地水体富营养化防治的浮岛栽培植物来进行推广应用。     

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.     

海河流域农田氮磷面源污染的空间分布特征及关键源区识别

【目的】分析海河流域农田氮磷面源污染及对水质影响的空间分布特征,并识别关键源区,以期为该流域面源污染治理提供参考依据。【方法】基于InVEST营养物传输率模型和产水量模型,估算了海河流域农田氮磷入河负荷、河流断面氮磷入河通量和潜在氮磷径流质量浓度,结合GIS空间热点分析、水文网络分析识别面源污染关键源区。【结果】海河流域2015年氮磷入河负荷分别为2.41 kg/hm²和0.56 kg/hm²,入河总量达3.4934万t和0.8077万t,潜在氮、磷径流质量浓度分别为5.97、1.47 mg/L,约55%的河段超过地表V类水质TN、TP标准。农田氮磷污染呈明显的沿西北部山区向中南部平原方向上升的分布特征;农田氮磷入河负荷和潜在氮磷径流质量浓度的空间分布差异明显,前者高值分布在徒骇马颊河水系、漳卫河水系、子牙河水系,后者高值分布在徒骇马颊河全线、黑龙港运东河中下游、大清河支流和子牙河上游部分河段;流域水系上游或支流的潜在氮磷径流质量浓度普遍高于干流。热点区面积分别占14.45%、16.02%,贡献入河总量的23.39%、27.71%。【结论】海河流域农田氮磷面源污染较严重,西北部山区地区的污染程度低于中南部平原地区,以流域中南部、石家庄和秦皇岛的周边地区为关键源区。     

室内模拟水分管理对土壤溶液磷质量浓度影响研究

【目的】探究不同水分管理模式下、不同土层土壤溶液磷的环境行为。【方法】本研究采取土柱试验研究了3种水分管理模式下(模式1—模式3土壤含水率均恒定分别为:50%、75%、100%)84 d剖面土壤(表层0～10 cm、中层10～20 cm、下层20～30 cm)溶液磷质量浓度变化规律及其与土壤溶液中TOC、总铁、总铝、总钙之间关系。【结果】水分管理对土壤溶液磷质量浓度有显著的影响,并与土层有关;表层土壤表现为:模式3(1.27mg/L)模式2(0.82 mg/L);中层土壤表现为:模式3(1.60 mg/L)模式2(1.40 mg/L);下层土壤表现为:模式3(0.31 mg/L)模式2(0.17 mg/L)模式1(0.13 mg/L)。逐步回归分析揭示土壤溶液总磷质量浓度与土壤溶液TOC、总铁、总铝、总钙有关,并受水分管理模式和土壤层深度的影响。室内模拟3种水分管理模式下土壤溶液总磷质量浓度都大于地表水富营养化标准值(0.1mg/L)。【结论】退耕还湿期间土壤磷释放可能会引起上覆水磷质量浓度突然升高,其造成的生态环境问题值得关注。     

水肥耦合模式下沙颍河农业非点源污染模拟研究

【目的】通过研究不同水肥组合对农田氮磷污染负荷输出量的影响,确定最佳水肥耦合方案。【方法】使用验证后的SWAT模型,以2008—2015年为例,模拟计算了沙颍河流域农田非点源污染TN和TP负荷的时空分布特征,并综合考虑不同灌水和施肥量情景下污染物输出负荷的变化规律。【结果】通过对设置的16种情景下的氮磷负荷变化进行比较得出:污染负荷的削减率与施肥量的减少量呈正相关,且在S4模式下,污染负荷削减效果最佳;污染负荷的削减率与灌水的减少量呈负相关,且在S8模式下,污染负荷削减效果最佳;当同时耦合灌水和施肥时,总氮的削减趋势随着灌水施肥的降低有所减缓,总磷的削减趋势在不同情景下变化不同。【结论】施肥量和灌水量各减少30%或40%时,农业污染削减效果最好。     

砂石过滤器过滤效果影响因素试验研究

【目的】研究不同因素对砂石过滤器过滤效果的影响。【方法】本文开展室内过滤模型水力学试验,选择不同滤层厚度、原水含沙量、过滤速度,对比过滤后水样浊度、颗粒质量浓度、水头损失。【结果】随着滤层厚度的增加,过滤后水样浊度呈递减趋势,原水含沙量的变化与过滤后水样浊度呈正相关,过滤速度的变化对浊度影响较弱。滤层厚度60 cm条件下水样颗粒质量浓度与其滤层他厚度差异显著,原水含沙量0.8‰条件下水样颗粒质量浓度与其他原水含沙量差异显著,而过滤速度对颗粒质量浓度影响同样较弱。过滤速度与水头损失呈正相关,不同滤层厚度条件下水头损失差异不显著,不同原水含沙量条件下水头损失差异显著。【结论】滤层厚度、原水含沙量对水样浊度、颗粒质量浓度影响显著,过滤速度影响较弱;过滤速度、原水含沙量对水头损失影响显著,滤层厚度影响较弱。     

引黄灌区不同肥料类型和施肥技术对稻田氮磷流失的影响

为减少引黄灌区稻田退水导致的农业面源污染,寻找水稻稳产和环境友好的最佳结合点,研究了大田示范条件下不同肥料类型和施肥技术对稻田田面水和排水沟退水氮磷变化特征的影响。结果表明,与常规施肥处理比较,优化施肥和侧条施肥均可以显著降低稻田田面水和排水沟中TN质量浓度,其中以侧条施肥处理效果最好,田面水和排水沟中TN质量浓度仅为常规施肥的47.4%和34.3%,各施肥处理间田面水和排水沟中TP质量浓度变化差异不显著。优化施肥和侧条施肥处理在肥料减量的条件下水稻产量并没有降低,其中有机种植处理产量最低,相对产量仅为常规处理的73.5%。综合考虑水稻产量和环境因素,优化施肥和侧条施肥技术可以作为环境友好型施肥技术在引黄灌区进行推广。     

深蓄控排条件下稻田土壤水氮变化规律

【目的】阐明不同水分管理模式下土壤水氮素的赋存规律。【方法】在肥东灌溉实验站开展试验,观测L1处理(间歇时间3～4 d,蓄雨深度10 cm)、深蓄控排L2处理(间歇时间6～8 d,蓄雨深度14 cm)和L3处理(间歇时间6～8 d,蓄雨深度18 cm)地下埋深50、70、90、110、150 cm土壤水及稻田排水的氮素变化,分析干湿交替L1处理和深蓄控排L2、L3处理的灌水量、排水量以及水稻产量要素的响应规律。【结果】干湿交替灌溉L1处理和深蓄控排模式L2、L3处理较CK水稻灌溉水量分别降低725、1 703、2 304 m³/hm²,雨水利用率分别提高11.8%、19.0%、25.9%,稻田排水次数减少1～3次。NH₄⁺-N、NO₃^--N和TN随土层深度增加而降低,深蓄控排L2、L3处理总氮峰值低于CK。L1、L2、L3处理TN污染负荷较CK减少21.3%、26.7%、31.5%。各处理间产量差异不显著。【结论】通过增加蓄雨上限至18 cm,延长间歇时间...     

不同尺度稻田氮磷排放规律试验

为研究不同尺度稻田氮磷负荷排放规律及其原因,在湖北省漳河灌区选取封闭性较好且逐级嵌套的6个尺度,于2009年5－9月水稻生育期监测各尺度试区进出口水量,并采集排水水样进行氮磷浓度化验。结果表明,稻田氮磷排放负荷随着尺度的增大而降低,即存在尺度效应。总氮、铵态氮、硝态氮、总磷、颗粒态磷、可溶磷的排放负荷从田间尺度到小流域尺度分别下降80.5%、73.4%、39.7%、73.8%、75.0%、50.0%。氮磷排放负荷产生尺度效应的原因是：塘堰、沟渠对氮磷的去除和排水的重复利用。因此,对于农田氮磷排放对下游水体污染的评价应考虑其尺度效应。     

不同酸化生物炭用量对滴灌棉田盐碱土水盐运移的影响

【目的】研究不同酸化生物炭用量对滴灌棉田盐碱土水盐运移的影响,确定改良棉田盐碱土的最佳木醋液酸化生物炭用量。【方法】基于一维土柱模拟试验,分别设置1%、2%、3%、4%和5%五个不同质量木醋液酸化生物炭处理(木醋液与生物炭质量比为2∶1),以空白处理作为对照CK₁,以添加2%未酸化生物炭处理作为对照CK₂,分析不同处理滴灌后湿润峰垂直运移距离、土壤pH值、含盐量、土壤碱化度和脱盐率的分布特征。【结果】添加酸化生物炭处理的土壤湿润峰垂直运移距离和下渗速度均显著高于CK₂和CK₁;添加酸化生物炭处理下的各层土壤pH值均显著低于CK₂和CK₁,且施用量越多pH值降幅越大;随着酸化生物炭施用量的增加,各土层土壤碱化度呈先降低后升高的变化趋势,2%酸化生物炭处理下的土壤碱化度降幅最大;添加未酸化生物炭和酸化生物炭处理的0～50 cm各层土壤脱盐率均有所增加,2%酸化生物炭处理下的整体脱盐效果最好。【结论】添加酸化生物炭对盐碱土的改良效果优于添加未酸化生物炭,以2%酸...     

宁夏盐碱地成因及分区治理措施综述

【目的】综述宁夏典型片区盐碱地成因和治理措施,归纳形成宁夏盐碱地分区高效治理模式。【方法】选取红寺堡区、平罗县、惠农区、兴庆区和贺兰县为典型片区,从土壤质地、地下水位、气候条件、灌排条件、地形地貌和土地利用方式等方面梳理盐碱地成因,总结灌排管理、物理调控、化学调理和生物改良等治理措施及评价应用效果,提炼分区高效治理模式。【结果】宁夏盐碱地共同成因包括干旱少雨、蒸发强烈、人类活动影响和灌排不协调等;分区成因主要为红寺堡区弱透水层及洼地盐分淋洗效率低,平罗县西大滩白僵土碱化度高和渠口乡作物插花种植,惠农区地下水受黄河水顶托常年居高不下,兴庆区风沙土土质易加速土壤蒸发返盐以及贺兰县成土母质含盐量高和低洼地区排水不畅等;基础治理措施为建立良好的灌排体系,针对性的分区典型治理措施包括红寺堡区应通过物理调控打破弱透水层形成连贯排水通道,平罗县西大滩应着重改善白僵土土壤结构,平罗县渠口乡应推进土地利用类型合理化,惠农区应以优化供水格局、促进排水和降低地下水位为主要措施,兴庆区则应通过合理灌溉实现抑盐作用和培肥提升地力,而贺兰县则应以改良土壤特性、排水和研究种养循环模式为主。【结论】各分区需在建立良好...