洱海流域不同轮作与施肥方式对农田氮磷径流损失的影响

为了探讨洱海流域不同轮作与施肥方式对农田土壤径流氮磷损失的影响,在洱海地区利用田间小区试验,研究了7种轮作模式(大蒜-玉米、大麦-水稻、油菜-水稻、蚕豆-烤烟、大蒜-烤烟、蚕豆-水稻、大蒜-水稻)和3种施肥方式(速效肥、缓释掺混肥、不施肥)下的作物产量以及地表径流氮磷损失特征。与习惯施肥处理(CF)相比,施用缓释掺混肥(BB)能够减少肥料使用量,氮、磷肥减少量分别为9.85%～47.49%和10.81%～63.33%;同时部分作物产量有明显提高,大麦-水稻轮作下水稻产量提高19.69%,蚕豆-水稻轮作下蚕豆产量提高16.99%,大蒜-水稻轮作下大蒜产量提高24.32%,油菜-水稻轮作下油菜产量提高35.79%。7种轮作模式下施用BB肥均能降低土壤径流中氮磷损失,BB处理较CF处理土壤径流总氮和总磷流失量分别降低10.72%～28.80%和17.13%～47.87%。种植烤烟施肥量偏高,易造成土壤径流氮磷流失,总氮和总磷流失量分别达到5 907.00g·hm-2和821.25 g·hm-2;油菜-水稻轮作易造成土壤径流磷损失,总磷损失量达到1 045.77 g·hm-2。研究表明,在洱海地区,施用相应作物专用BB肥能够有效降低土壤径流氮磷损失,蚕豆-水稻轮作是一种较好的减少氮磷面源污染的种植模式。     

湖北省三峡库区不同种植模式下农田地表径流氮磷流失特征

为了识别湖北省三峡库区氮磷流失的高风险种植模式和高风险区,以种植模式为单元研究区域农田地表径流氮磷流失特征,采用流失系数法,分析了湖北省三峡库区4个县(区)18种主要种植模式农田地表径流途径土壤本底、肥料氮磷流失情况。结果表明:库区农田氮磷流失量分别为2 035.0 t和213.2 t,其中夷陵区最高,分别占库区总量的53.8%和50.5%,该区氮磷流失强度也最高。当季施肥造成的氮磷流失量分别占农田流失总量29.6%和26.3%。18种模式中,平地-露地蔬菜和平地-园地是氮流失量最大的两种种植模式,占库区农田总流失量53.2%;平地-露地蔬菜是磷流失量最大的种植模式,占库区农田总流失量的43.3%。平地、缓坡地、陡坡地三类坡度农田中,平地农业集约程度高,氮磷流失量最高,分别占库区氮磷流失量56.1%和57.1%,缓坡地次之,陡坡地的种植强度低,氮磷流失量最低。几种土地利用方式中,平原旱地利用方式氮磷流失量分别占库区氮磷流失量的38.5%和48.5%,流失强度为17.1、2.3 kg·hm~(-2),远高于园地、坡耕地、水田。研究表明,夷陵区是氮磷流失高风险区,平地-露地蔬菜和平地-园地是氮磷流失的高风险种植模式。     

南浦溪流域水稻田氮磷流失空间变化特征分析

以福建省南平市水稻主要生产地南浦溪流域为研究区,通过构建SWAT模型,模拟南浦溪流域2017～2019年水稻田氮磷流失情况,以分析该流域氮磷流失空间变化特征,确定南浦溪流域水稻田氮磷流失重点区域。结果表明：南浦溪流域水稻田年均总氮流失量为23.60kg·ha^-1,其中流域西北部的永兴镇、莲塘镇、临江镇以及西南部的水吉镇、小湖镇等地总氮流失最为严重;同时,该流域年均总磷流失量为3.07kg·ha^-1,流域南部的漳墩镇、水吉镇以及小湖镇等地总磷流失较为严重。因此,将上述总氮、总磷流失严重区域确定为南浦溪流域水稻田氮磷流失重点区域。     

巢湖流域麦稻轮作农田径流氮磷流失研究

采用田间径流池法,在巢湖流域麦稻轮作种植条件下,研究农田地表径流氮磷流失的特征。研究结果表明:麦稻轮作农田径流总氮流失量为45.27～101.38kg/hm2,总磷流失量为0.302～0.612kg/hm2。总氮的66%以上是在麦季流失的,总磷的89%以上是在稻季流失的。常规施肥条件下麦稻轮作农田氮肥流失率在6%左右,磷肥流失率在0.45%左右。水稻和小麦氮肥减施30%和磷肥减施50%能够减少氮磷的径流流失量,分别减少总氮径流流失量2.83kg/hm2,减少4.1%左右,减少总磷径流流失量0.055kg/hm2,减少10.7%以上。氮肥减施30%对第一年的作物产量没有造成较大减产,可以实现减量不减产的目标。     

洱海北部地区不同轮作农田氮、磷流失特性研究

为明确洱海北部地区不同轮作模式下农田氮、磷流失特性,客观评价环境污染风险。试验在洱海北部地区沿弥苴河和罗时江流域的7个乡镇进行。采用定点取样与实地调研相结合的方法进行多点重复监测,调查不同轮作模式、轮作周期内田面水和沟渠水的氮、磷含量变化情况,研究不同轮作模式下氮、磷污染的负荷及其影响因素。结果表明,田面水中,不同轮作模式下氮素的流失差异显著且以水溶态为主,可溶性氮浓度以大蒜水稻模式最高,油菜水稻模式最低,其它轮作模式居中分布;降雨径流氮流失量以大蒜水稻模式最高。磷素流失总量偏低,且以泥沙结合态为主,轮作模式间无显著差异。田面水质劣于沟渠水,田面水对沟渠水存在不同程度增荷作用;农田水对沟渠水总氮和总磷的增荷率分别为73%和82%,其中追肥是导致农田水对沟渠水增荷的关键因素。本研究中,大蒜水稻是洱海流域农田氮、磷流失风险最高的种植模式;蚕豆水稻比大蒜水稻模式减少氮素流失风险38%。应综合考虑环境效益和经济效益,合理安排种植结构,为洱海流域种植结构调整、控制农田面源污染提供参考。     

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%。     

三峡库区退耕还林土壤侵蚀及养分流失控制——以兰陵溪小流域为例

以秭归县兰陵溪小流域为研究对象,基于2016年5—9月自然降雨条件下,对三峡库区内典型退耕还林模式(茶园、板栗林、柑橘园)及原有农耕地(对照)径流小区的土壤侵蚀及养分流失情况进行了监测和分析,评估退耕还林工程实施后对小流域土壤侵蚀及氮磷养分流失的影响。结果表明:(1)退耕还林后土壤侵蚀量和总氮、总磷流失量明显减少,与农耕地相比,板栗林、柑橘园和茶园地表径流流失减少幅度分别为41.95%,22.78%,6.11%,土壤侵蚀减少幅度分别为87.91%,75.26%,58.94%,总氮流失量减少幅度分别为52.42%,44.08%,31.26%,总磷流失量减少幅度为72.87%,70.45%,43.24%。(2)相较农耕地,退耕还林模式速效氮流失量明显减少,硝态氮流失量顺序为农耕地332.09g/hm~2茶园243.42g/hm~2板栗林124.76g/hm~2柑橘园123.18g/hm~2,铵态氮流失量顺序为农耕地184.22g/hm~2茶园132.18g/hm~2柑橘园117.62g/hm~2板栗林91.42g/hm~2,且硝态氮流失量占总氮流失量比率高于铵态氮。(3)总氮、总磷主要通过侵蚀泥沙途径流失,速效氮流失的主要途径是地表径流。流域内主要污染物为随侵蚀泥沙流失的总氮。     

洱海流域北部农田养分平衡及残留特性研究

为减少农田氮磷流失,改善洱海水质、遏制富营养化发展,以洱海流域北部8个乡（镇）为研究区域,采用现场调查与分析测试相结合的方法研究了洱海流域北部10种典型轮作模式的施肥量、作物养分吸收量、农田养分盈余量以及土壤养分残留状况,对不同轮作模式农田养分平衡及残留特性进行了分析评价。结果表明,水稻-大蒜轮作模式下有机肥和氮肥的投入量显著高于其他模式,水稻-蔬菜作物轮作模式的磷肥投入量显著高于其他模式;不同轮作模式间土壤养分残留差异性以硝态氮最为突出：水稻-大蒜轮作条件下土壤硝态氮残留量达43.4mg.kg-1,明显高于其他轮作模式;10种轮作模式均处于养分盈余状态,以水稻-大蒜轮作模式养分盈余量最大,为1258.8kgN.hm-2和1472.7kgP2O5.hm-2;养分盈余量差异主要凸现在小春季作物上;土壤中易流失的硝态氮、铵态氮和速效磷与氮磷肥的投入量和养分盈余均呈显著相关。表明水稻-大蒜和水稻-蔬菜轮作是洱海流域农田环境污染风险较高的种植模式,需要重点防控。     

安吉毛竹林分改造对地表径流及氮磷流失的影响

为了探究不同经营模式对毛竹林降雨后地表径流及氮磷流失的影响,于2013年1月至2014年10月,通过在浙江安吉县毛竹纯林中种植红豆杉、香榧、红茴香、朱砂根4种经济灌木,建立了不同的毛竹林经营模式;随后测定了毛竹林样地降雨、径流量和径流氮磷浓度等指标。结果表明,15次地表径流事件中,各样地累计径流量为3.06~9.22m3,总氮流失量为总磷的7.6倍,其中铵态氮流失量为硝态氮的2.5倍,但通过林分改造能显著降低铵态氮与硝态氮比例。与毛竹纯林对比,4种林分改造模式两年累计径流对比毛竹纯林减少40.0%~66.8%,累计总磷流失减少64.0%~83.8%,总氮流失减少49.1%~78.8%,硝态氮流失减少37.4%~76.2%,铵态氮流失减少42.8%~80.4%。4种林分改造模式对地表径流流量和氮磷流失的削减作用均为种植红豆杉最好。     

云南高原湖泊流域种植业面源污染物的流失特征分析

种植业面源污染己经成为我国水环境质量安全的重大影响因素,近些年来的研究表明,农药化肥中的氮、磷元素的流失使种植业面源污染更加严重。本文通过流失系数法和空间叠加分析,对2015年云南三大高原湖泊(抚仙湖、星云湖和杞麓湖)流域种植业总氮、总磷、铵态氮、硝态氮的流失量和流失强度及其空间分布特征进行分析研究。结果表明:三大流域内种植业总氮流失量最大,其次为铵态氮、硝态氮、总磷,流失强度分别为2.73~22.07、0.003~3.52、0.01~2.25、0.05~1.36 kg·hm~(-2);总氮、总磷流失范围主要集中在杞麓湖的西南部,星云湖西部和南部。铵态氮、硝态氮流失主要集中在杞麓湖的南部,星云湖南部和北部;氮磷元素的流失主要来源于经济作物和水稻。本研究根据研究结果分别制定分区、分级、分阶段防治计划,以期为控制研究区种植业面源污染提供科学依据。     

三峡库区坡耕地免耕秸秆覆盖下氮磷流失特征

为有效防治三峡库区坡耕地氮磷流失,在三峡库区长坪小流域连续进行两年野外径流小区监测试验。在自然降雨条件下进行免耕秸秆覆盖(SM)和对照(CK)两个处理的田间试验,研究了免耕秸秆覆盖措施对地表径流和氮磷养分流失的影响。结果表明：(1)降雨量与径流量极显著正相关,径流主要由几次暴雨事件造成,需要重点防范玉米季暴雨造成的水土流失。免耕秸秆覆盖能减少地表产流产沙,相比对照处理,免耕秸秆覆盖减少19.1%的径流流失,减少63.6%的泥沙流失。(2)免耕秸秆覆盖分别降低了21.3%,25.8%的总氮和总磷流失量,径流量和氮磷流失量呈极显著正相关,免耕秸秆覆盖主要通过减少径流量来减少氮磷流失。(3)坡耕地油菜—玉米种植制的氮磷流失风险期为6—7月初,该时期CK处理41.3%的径流量贡献了81.4%,52.1%的总氮和总磷流失,SM处理38.4%的径流量贡献了75.2%,48.2%的总氮和总磷流失,在该时期通过免耕秸秆覆盖可分别减少17.5%,31.7%的总氮和总磷流失。研究表明,免耕秸秆覆盖是控制三峡库区坡耕地氮磷养分流失的良好水土保持措施。     

施肥管理对洱海流域烤烟产质量及氮磷养分径流损失的影响

优化施肥管理措施,实现洱海流域植烟区农田氮磷养分资源高效利用,有利于协同提升烤烟的经济、品质和环境效益。通过在不同类型烟田(洱海西部银桥镇和洱海北部三营镇)设置径流收集装置,明确了洱海流域烤烟K326和红花大金元品种在不同处理(不施肥-CK、有机肥-FP、复合肥-CF和有机无机肥配施-OAI)下烟叶品质、产值、肥料利用率、氮磷养分径流损失量以及土壤无机氮动态等指标,明确协同实现高产出与低径流损失的施肥种类及用量。结果表明:洱海流域烟田径流量与降水量间均有显著线性正相关关系(P<0.05)。无机氮素流失的主要形态是硝态氮,磷素流失的主要形态是可溶性磷。与FP处理相比,OAI处理在银桥分别减少总氮、总磷径流流失量42.61%、4.81%,在三营减少总氮、总磷流失量30.17%、25.00%。并且OAI处理在各项经济性状和内在品质指标上均表现较优,在洱海西部银桥烤烟的产量、产值获得最大值,分别高于FP处理3.61%、12.85%;在洱海北部三营,产量、产值分别高于FP处理4.30%、14.87%。同时,银桥和三营OAI处理成熟期表层土壤(0～20 cm)无机氮残留分别低于FP处理50.39%和15.75%,有效降低养分资源浪费。本试验结果为实现洱海流域植烟区面源污染防治和农田养分资源高效利用提供了理论基础和技术途径。     

洱海流域不同种植模式氮磷减排技术模型评估初探

针对洱海流域种植业模式的多样性及各种模式因不合理施肥造成氮磷流失对洱海湖泊水体污染产生的负荷不清楚的现状,本项目开展以牧草、烤烟、玉米、水稻为主的地表径流水监测模式试验研究,旨在筛选优化化肥施用量和氮磷流失的关系。     

不同施肥模式对稻田氮磷流失及产量的影响

通过在巢湖派河小流域进行田间小区试验,研究了T1(常规复合肥)、T2(生物有机肥替代30%氮肥)、T3(控失肥替代30%氮肥)、T4(生物有机肥和控失肥各替代15%氮肥)不同施肥模式下水稻田面水中氮磷浓度变化、径流氮磷流失以及水稻产量。结果表明:处理T1的田面水总氮、总磷平均浓度分别为10.30,0.45 mg/L,与T1相比,T2、T3、T4的田面水总氮平均浓度分别降低了12.2%,6.5%,5.3%,田面水总磷平均浓度分别降低了26.7%,15.6%,13.3%。T1的径流总氮、总磷累积流失量分别达17.68,1.60 kg/hm~2,处理T2、T3、T4的径流总氮累积流失量较T1分别降低了35.0%,30.8%,25.5%,径流总磷累积流失量较T1分别降低了16.3%,21.9%,22.5%。处理T1的籽粒产量为8.95 t/hm~2,处理T2、T4的产量较T1分别增加了7.8%,6.5%,差异显著,处理T3的产量较T1降低了2.2%,差异不显著。与施用常规复合肥(T1)相比,生物有机肥替代30%氮肥(T2)、生物有机肥与控失肥各替代15%氮肥(T4)这2种施肥模式既可显著提高作物产量,又能有效降低稻田氮磷流失风险。研究结果可为巢湖流域稻田面源污染的防治提供理论依据。     

洱海流域不同种植模式氮磷减排技术模型评估初探

针对洱海流域种植业模式的多样性及各种模式因不合理施肥造成氮磷流失对洱海湖泊水体污染产生的负荷不清楚的现状，本项目开展以牧草、烤烟、玉米、水稻为主的地表径流水监测模式试验研究，旨在筛选优化化肥施用量和氮磷流失的关系。     

三峡库区小流域旱坡地氮磷流失特征研究

为探讨三峡库区小流域旱坡地氮磷流失特征,采用标准径流小区对重庆市涪陵区珍溪镇王家沟小流域常规耕作方式(顺坡耕作)以及水土保持耕作方式(常规顺坡耕作+PAM土壤调节剂、免耕+顺坡种植+稻草覆盖、常规顺坡耕作+植物篱、免耕+横坡垄作、常规横坡耕作)下土壤氮素和磷素的流失量及形态特征进行分析。结果表明:(1)就旱坡地土壤氮素的流失特征而言,径流中氮素的流失量相对较小,最大值仅为53.63mg/m2;而泥沙中所携带的氮素流失量相对较大,其最大值达131.25mg/m2;整个观测期内,氮素的流失主要以颗粒态为主,颗粒态氮的流失量占总氮流失量的53.0%～62.0%。(2)就旱坡地土壤磷素的流失特征而言,各处理径流中磷素的总体规律基本表现为:常规顺坡耕作>常规横坡耕作>免耕+顺坡种植+稻草覆盖>常规顺坡耕作+PAM土壤调节剂>免耕+横坡垄作>常规顺坡耕作+植物篱;泥沙中所携带的磷素流失量相对于径流中的磷素流失量而言较大,最大值为58.14mg/m2;整个观测期内,颗粒态总磷流失量为水溶态总磷流失量的1.75～2.15倍,流失方式同样以颗粒态为主。总体而言,水土保持耕作方式下的氮磷流失量均小于常规耕作处理,能有效减少径流及泥沙中各形态氮磷的流失。     

呼伦湖流域3种利用方式草场水土及氮磷流失特征

为了研究不同利用方式草场水土和氮磷流失规律及原因,在呼伦湖流域选择传统放牧草场、草库伦草场、不放牧草场3种利用方式草场,用模拟降雨的方法进行了水土及氮磷随径流流失试验。结果表明：在40和75?mm/h 2种雨强下,传统放牧草场水土流失最严重。相同雨强下,总氮流失量：草库伦草场＞传统放牧草场＞不放牧草场;总磷流失量：传统放牧草场＞草库伦草场＞不放牧草场。同一种利用方式草场径流中总氮、总磷质量浓度与降雨强度关系不显著。草库伦草场可有效防止水土流失。传统放牧草场和草库伦草场的氮磷排放负荷与累积径流量之间存在线性关系,而不放牧草场的存在指数关系。该研究可为探讨呼伦湖流域草场合理利用、水环境的保护和面源污染的治理提供参考。     

海河流域种植业非点源污染负荷量估算

建立种植业输出系数模型,从省级行政区和水资源三级区两个层面分别估算了2007年海河流域地表径流和地下淋溶两种方式总氮和总磷的流失量及流失比例。2007年,全流域地表径流总氮流失量为51 966 t,总磷为7 976 t。从各省来看,河北省所占比例最大,总氮流失量占57%,总磷占58%;从三级区来看,徒骇马颊河平原和黑龙港及运东平原所占比例最大,分别占总氮流失量的20%和15%,总磷流失量的20%和16%。全流域地下淋溶总氮流失量为195 875 t,总磷为140 t。从各省来看,河北省所占比例也是最大,总氮流失量占55%,总磷占53%;从三级区来看,徒骇马颊河平原和黑龙港及运东平原所占比例也是最大,分别占总氮流失量的19%和13%。     

湖南双季稻田不同氮磷施用量的径流损失

研究双季稻田不同施肥量处理的氮磷降雨径流损失规律,对于指导双季稻合理施肥、保护水环境具有重要的现实意义。本研究采用田间试验结合径流小区监测方法,对湖南双季稻田不同氮、磷施用量的径流损失进行了研究。结果表明,单次径流事件中径流水的氮、磷含量随施肥量的增加而增大;基肥和追肥后10d内发生的3次径流事件中径流水的氮磷含量较高,其中总氮含量最高达10.880mg.L-1,总磷含量最高为0.202mg.L-1;铵态氮和硝态氮是稻田总氮径流损失的主要形态,水稻生长前期以铵态氮为主,后期则以硝态氮为主;可溶性磷占总磷比例为11.0%~94.0%;整个双季稻期间不同施肥量处理的总氮流失量为3.710~7.290kg.hm-2,流失系数为1.870%~3.771%,总磷流失量为0.200~0.320kg.hm-2,流失系数为0.327%~0.966%;氮、磷流失量与其施用量存在极显著的线性正相关,相关系数分别为0.978和0.997。氮、磷流失系数随氮、磷施用量增加而下降。适当减少双季稻田氮磷施用量能有效控制稻田的氮磷径流损失量,减小对地表水质的威胁。     

农田排水口高度对地表径流氮磷流失的影响

洱海流域农田径流氮磷污染严重,大量氮磷污染物随雨水进入洱海,导致洱海水质雨季下降。为从源头控制氮磷污染物的输出,该研究采用人工模拟降雨的方法,探究5、10、15、20、25 cm 5种不同高度的排水口对农田径流氮磷流失的控制作用。结果表明,农田排水口较低会造成产流初期硝态氮和颗粒态氮浓度升高,将排水口高度提高到15 cm以上可有效降低径流中各形态氮磷浓度,并稳定在较低水平;排水口高度从5 cm提高至15～25 cm产流中总氮、颗粒态氮、铵态氮、硝态氮流失量分别降低了85.60%～93.13%、88.39%～95.77%、84.59%～91.72%、63.05%～65.15%,总磷、颗粒态磷流失量分别降低了86.75%～92.66%,61.64%～94.61%,且排水口设置在15 cm高度处氮、磷流失量削减效果突出,在15 cm基础上继续提高排水口不会对氮磷流失量产生明显影响。综上所述,将排水口提高到15～25 cm对农田径流污染控制效果优越。结合洱海流域多年降雨资料及建设成本,推荐将农田排水口设置于距土壤表面15 cm高度处,对控制农田养分流失,减少面源污染起到显著效果。