塘堰湿地减少农田面源污染的试验研究

为研究塘堰湿地对农田氮磷污染的去除效应和规律,在湖北省漳河灌区选取1座典型塘堰并进行改造,于2009年5-9月水稻生育期在塘堰采集水样进行氮磷浓度化验分析。结果表明,塘堰湿地对总氮、总磷整体去除率分别为45.88%、44.20%,取得了良好的降解作用。湿地3个处理单元的对比试验表明,优化了植物种植密度的单元,降解氮的能力显著增强,说明湿地植物对氮素的吸收是湿地去除农田面源污染中氮素的一个重要途径。单元Ⅲ(对湿地底泥进行了疏浚,回填新的底泥,然后重新调整种植密度)比单元Ⅱ(对湿地植物密度进行了优化)的磷的去除效果好,说明底泥对磷的吸附在湿地降解磷素中起重要作用。该研究为以后的湿地研究提供参考。     

生态沟渠对农田面源污染的消减机理及其影响因子分析

农业生产过程中肥料和农药的大量施用,造成农田面源污染问题日益突出,开发农田面源污染的减控技术对生态修复具有重要的意义。生态沟渠不仅兼具农田排水沟的过水功能,同时是有效消减面源污染且适合中国农情的重要生态措施之一。该研究阐述了生态沟渠对农田面源污染的消减机理（底泥吸附及植物阻抗作用、植物/微生物吸收作用、降解去除作用）;通过整理分析559组生态沟渠野外观测试验数据,剖析了污染物初始浓度、水力停留时间、植物种类、生物量这4个主要影响因子对农田排水中N、P及农药去除率的影响;进而采用多元线性回归模型将多因子影响与N、P及农药去除率之间建立定量关系。结果表明总氮和总磷的去除率随单一因子污染物初始浓度、水力停留时间或生物量增大而增大,但与植物种类没有显著关系（P>0.05）;且多元线性回归模型结果表明污染物初始浓度的对总氮/总磷去除率的贡献大于生物量。农药的去除率随水力停留时间、生物量增大而增大,随污染物初始浓度增大而减小,与植物种类没有显著关系（P>0.05）。研究可为生态沟渠的合理构建和设计提供理论和技术支撑。     

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。     

稻田沟渠-湿地系统的碳氮稳定同位素组成特征

由于稳定同位素在特定污染源中具有特定的组成,在污染物质迁移转化过程中作为示踪剂而广泛应用。针对目前农业面源污染较为严重的现状,该文利用碳氮稳定同位素研究了灌区内外源物输入对稻田沟渠-湿地系统的贡献。结果表明,水中颗粒性有机物(particulate organic matter,POM)由于受到光照、营养物质不同导致POM在各采样点组成不同,δ13C变化范围较大,均值为-27.8‰,与大型水生植物和浮游植物接近,此类植物可能是POM的主要来源。水中δ13CDIC(dissolved inorganic carbon,DIC)与浮游植物呈线性相关,浮游动物δ13C与浮游植物存在一定相关性,而浮游植物与POM之间不存在显著性差异,说明研究区内浮游动物对內源有机碳的利用主要是取食浮游植物低持斜聿愠粱?δ13C值变化范围在-27.2‰～-21.8‰之间,明显高于水体POM含量,说明表层沉积物存在比颗粒有机物更富集碳的藻类与陆源碎屑等物质。各采样点颗粒有机物δ15N值的范围3.1‰～4.2‰,平均值为3.6‰,其中湿地δ15N高于其他采样点。沉积物δ15N平均值为-0.6‰,与大气中N2较为接近。     

人工湿地对面源污染中氮磷的去除效果研究——以铁冲小流域为例

以昆明市盘龙区铁冲小流域为例,对小流域面源污染治理过程中人工湿地对氮、磷的去除效果进行了研究,结果表明:人工湿地对面源污染中总氮的去除效果随季节变化明显,春、夏、秋季去除效果明显好于冬季,冬季湿地中植物枯萎后不进行收割可能造成水中总氮浓度上升,为避免水生植物腐烂对下游水质造成污染,保持人工湿地的净水作用,应在冬季对湿地内枯萎的植物进行收割;人工湿地对总磷的去除效果前期优于后期。     

适当化肥配施有机肥减少稻田氮磷损失及提高产量

为了减少稻田氮磷损失量,并有效利用畜禽固废物,该研究在广东省东江上游典型农业集水区,开展田间不同施肥方式（不施肥、常规施肥、配方施肥1～3）氮磷损失监测及不施肥处理的室内土柱模拟试验。不施肥、常规施肥、配方施肥1～3的肥料施用量分别为：碳铵0、750.0、510.0、472.5、510.0 kg/hm2;磷肥0、375.0、255.0、255.0、236.25 kg/hm2;尿素 0、225.0、172.5、156.0、172.5 kg/hm2;有机肥：0、0、1162.5、1162.5、1162.5 kg/hm2。通过室内土柱试验,获取不施肥小区氮磷地表径流及淋溶流失量,并结合不施肥小区的田间监测数据（土样、水样、植株样等）,测算出水稻生长季固氮量为31.54 kg/hm2。采用元素守恒的方法,综合考虑氮磷淋溶、流失、氨氮挥发、氮素干湿沉降以及水稻固氮等多方面的影响,构建稻田系统氮、磷损失模型,分别计算出5种不同施肥方式的氮磷损失量。研究表明,配方施肥1、2、3较常规施肥,氮、磷损失量减幅分别为7.7%～30.0%、61.2%～70.8%;氮、磷农学利用率增幅分别为24.6%～84.4%、12.8%～78.9%;实现节支增收分别为2 716元/hm2、-2 169元/hm2、-1 646元/hm2。配方施肥方案可有效减少农田氮磷损失量,其中配方施肥1经济效益、环境效益俱佳,可作为常规施肥的替代方案。该研究综合考虑了整个稻田系统中氮、磷的输入与输出,定量评估不同施肥方式的氮磷损失量、农学利用率及其经济环境效益,可为稻田氮磷损失综合防控提供参考。     

沟渠在控制农业面源污染中的作用

农业面源污染日益严重,其中的N、P是造成农田附近水体富营养化的重要成因。沟渠是农田系统中的重要组成部分,它具有重要的水文功能和生态功能。将沟渠改建为生态沟渠,发挥它的截留沉淀、植物吸收、沉积物吸附和微生物降解作用,对去除农业面源污染中的N、P具有重要意义。沟渠可以单独的沟渠形式或与水塘等其它处理方式组成复合系统,实现对农业面源污染的控制。     

关于沟渠生态拦截氮磷的研究

为研究沟渠拦截氮磷的效果,在不同时间对沟渠不同断面水体进行了监测。结果显示,河水自然净化和水生植物拦截净化作用,都会降低沟渠水中的氮磷含量,并且全氮、全磷含量的降低幅度一般要高于铵态氮、硝态氮以及可溶磷的变化幅度;相对河水自然净化而言,水生植物拦截净化能力明显更强,几种形态养分含量的降低幅度在5.7%～32.9%之间,明显高于降低幅度在0.30%～6.6%之间的河水自然净化。结果还显示,在降雨结束以后,沟渠水中全氮、铵态氮含量都呈现先增加后降低的变化趋势,全磷、可溶磷、硝态氮含量总体呈现波动渐增的变化趋势。     

耕作模式和滞水时间对稻田中氮磷动态变化的影响研究

通过微区模拟稻田试验,分析了免耕、浅耕和深耕3种耕作模式下滞水时间不同的稻田排水中氮磷的动态特征及总氮、总磷流失潜能,研究了稻田夏季施肥耕作模式和滞水时间对氮磷的减排效能。结果表明：（1）深耕有利于土壤固肥作用的发挥,田面水中TN和NH4＋-N浓度呈逐渐下降的趋势。浅耕和深耕土壤中微生物环境利于硝化反应,不易被土壤吸附的NO3--N得以迅速向田面水中释放。免耕和深耕处理的田面水中TP和DP浓度在第1～5 d内浓度较高,3个耕作处理的滞排水中TP和DP在耕作处理5 d后均处于较低的浓度水平。（2）不同耕作模式滞水5 d后TN的绝对流失量均处于较低水平。免耕、浅耕、深耕在滞水5 d后可分别减少田面水中TN流失59.55%～65.68%、70.15%～88.20%和65.23%～77.26%。深耕处理的模拟稻田田面水中TN的流失潜能相对较小。不同耕作模式处理相对流失形态与潜能以TN为主。（3）免耕处理田面水中TP的绝对流失量最大,浅耕处理田面水中TP绝对流失量最少。免耕、浅耕、深耕在滞水5 d后再排水可分别减少田面水中TP流失54.70%～67.78%、62.99%～85.09%和52.45%～87.99%。浅耕处理模拟稻田田面水中TP的相对流失潜能较小。不同耕作模式处理田面水中磷素的相对流失形态表现出一定的差异性,田面水中磷素流失形态随时间变化呈现出TP与DP交替变化的现象。总之,从减少田面水中氮磷的绝对流失量出发,夏季浅耕不失为最佳清洁耕作模式;同时在滞水5 d后排水,能有效减少田面水中氮磷的流失量,减少稻田排水对面源污染的影响。     

贵州草海湿地农田沟渠沉积物氮磷的吸附动力学及影响因素

以草海-湿地农田沟渠系统为研究对象,运用模拟实验的方法,针对沟渠系统对氮磷的截留效用、沟渠沉积物对氮磷的吸附动力学及其影响因素进行了研究。结果表明,湿地农田沟渠系统对TP和TN的截留率分别为66.7%～79.7%和66.0%～76.4%,对NH4＋-N的截留率最高,为82.8%～89.3%。沟渠沉积物与太湖、滇池沉积物相比较而言,沉积物对PO4-3-P和NH4＋-N吸附平衡时间较长。盐度、[SO42-]和[NO3-]对PO43--P和NH4＋-N的吸附都具有一定的抑制作用;而[Ca2＋]对两者的影响具有明显的差别：Ca^2＋对PO43--P的吸附在低浓度下抑制,在高浓度下有促进作用;对NH4＋-N的吸附具有明显的抑制作用,且当[Ca^2＋]浓度为5mg·L^-1时吸附量最小。     

灌溉与施肥对稻田氮磷径流流失的影响

通过大田试验探索不同灌溉模式下氮肥分次施用对稻田氮磷径流流失的影响.结果表明,传统灌溉条件下,不同施肥处理总氦、总磷流失量分别约为4.4l～17.85 kg/hm2和0.28～0.44 kg/hm2,其氮、磷流失率分别为3.2%和0.17%.相对于传统灌溉,间歇灌溉模式下的氮、磷流失量分别降低了约22.99%和10.01%,其氮肥流失率降低了1%,磷肥流失率与其大致相当.通过研究得出,间歇灌溉各施肥处理下小区产量较传统灌溉的平均增产约7.35%.在间歇灌溉条件下氮肥分四次施用处理下的径流氮、磷流失量相对较低,且增产效果明显.     

浮萍对稻田田面水中氮素转化与可溶性氮的影响

浮萍是稻田田面水中大量存在的典型水生植物，本试验采用室内培养的方法，以采自浙江省嘉兴市双桥农场的青紫泥水稻土为例，探讨了不同初始密度的浮萍对稻田施尿素后田面水尿素水解及可溶性氮浓度的影响。结果表明，浮萍可明显加快田面水尿素态氮的水解过程，对照、低浓度浮萍（D1）和高浓度浮萍（D2）处理中尿素水解速率常数k分别为0．02，0．03，0、04／h；试验前期，浮萍将大量的铵态氮（NH4^＋-N）吸收同化后储存于体内．而从第12天（D2处理）和15天（D1处理）开始，由于浮萍的释氮作用导致田面水中NH4^＋-N浓度逐步回升，同时硝态氮（NO3^--N）浓度也明显增加，说明浮萍在田面水氮索浓度较高时可大量积累氮索而浓度较低时可以向田面水中释放氮素，这有利于降低施肥初期田面水氮素流失潜能和保证施肥后期作物的氮营养供应。     

水氮耦合对水稻田间氨挥发规律的影响

在防雨棚池栽试验中应用通气法研究了水氮耦合对稻田土壤氨挥发速率的动态变化及损失量。结果表明,稻田施用氮肥后有明显NH3挥发损失,整个生育期累计氨挥发量为31.67～69.70kg·hm^-2,占施氮量的17.95%～28.64%;不同生育时期氨挥发量的大小依次为返青期〉拔节孕穗期〉分蘖期〉抽穗开花期〉乳熟期,挥发高峰出现在施氮肥后的1～3d内;随着施氮水平增加,田间氨挥发量显著增加。与此同时,稻田水分状况对NH3挥发损失具有重要影响,与常规灌溉模式相比,控制灌溉条件下氨挥发总量和氨挥发损失率均较小,且不同施氮水平间差异显著。就氨挥发损失率而言,在试验条件下水氮耦合效应显著,以控制灌溉模式下施氮量为180kg·hm^-2时的氨挥发损失率最低,为17.59%。     

不同耕作方式与秸秆还田对稻田氮磷养分径流流失的影响

为明确自然降雨条件下稻田田面水氮磷养分径流流失特征,寻求秸秆还田和耕作方式结合下较为有效的减排农艺措施,通过田间试验研究自然降雨条件下不同耕作方式和秸秆还田对稻田田面水氮磷养分径流流失的影响。结果表明:秸秆还田处理较秸秆不还田处理更能够有效减少稻田氮磷养分径流流失总量;秸秆不还田条件下,翻耕、旋耕、免耕总氮径流流失量分别为6.78,8.50,11.09kg/hm2,总磷流失量分别为0.50,0.63,0.78kg/hm2;秸秆还田条件下,翻耕、旋耕、免耕总氮流失量分别为4.82,6.44,8.87kg/hm2,总磷流失量分别为0.39,0.51,0.70kg/hm2;整个稻季氮素径流流失率以免耕秸秆不还田为最高,达3.70%,翻耕秸秆还田为最低,仅为1.61%,磷素径流流失率也是免耕秸秆不还田最高,翻耕秸秆还田最低,分别为1.31%和0.65%。     

不同施肥类型对稻田氮素流失的影响

采用田间试验探究了不同施肥处理对稻田氮素流失的影响,其中不同施肥包括对照(CK)、常规施肥(CT)、有机肥替代(BS)和炭基肥(CB)4个处理。结果表明:CB和BS组对降低稻田氮素径流流失的效果显著(p<0.05),其中稻田铵态氮的径流流失总量CT组(20.08 kg/hm^2)>BS组(15.53 kg/hm^2)>CB组(12.68 kg/hm^2)>CK组(0.63 kg/hm^2)。通过估算不同深度土壤的铵态氮与硝态氮淋溶流失量可知,BS和CB组对降低稻田氮素淋溶流失的效果有限。CT、BS和CB组中无机氮的表面径流流失总量占施氮量的5.30%~8.30%,淋溶流失总量占施氮量的0.21%~0.27%,说明氮素流失以径流为主。各施肥处理(CT、BS、CB)分别增产18.3%,28.4%,24.9%,达显著水平(p<0.05)。研究结果说明施用炭基肥和有机肥可显著减少稻田的氮素流失。     

人工降雨对稻田中氮磷动态变化的影响研究

在水稻黄熟期,通过对微区模拟稻田进行人工降雨试验,分析了60,48,17.4 mm/h 3个雨强处理(分别表示为y-b、y-m、y-s)条件下,不同滞水时间的田面水中氮磷的动态特征以及总氮、总磷的流失潜能,研究了不同雨强和滞水时间对稻田氮磷的减排效能。结果表明:(1)在3个雨强处理下,田面水中TN浓度在人工降雨后1 h为最高,y-s的田面水中TN浓度下降迅速;y-m和y-b的田面水积聚量较大,但在第5 d时其TN浓度也迅速下降到最低值。田面水中NH+4-N浓度整体水平较低,NO-3-N浓度总体水平较高,但随时间推移呈逐渐下降的趋势。(2)3个雨强处理的田面水中TP和DP浓度总体上表现为y-b>y-m>y-s,呈升-峰值-降的趋势。(3)降雨处理后若延迟排水时间至第5 d,模拟稻田的相对减排效能最大,可减少排放田面水中TN80.44%~94.14%。如延迟稻田排水时间到第3~5 d,y-b和y-m的田面水中TP的减排效能显著,可减少排放田面水中TP 9.95%~100.00%。     

模拟酸雨对福州平原水稻田土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征影响

为阐明酸雨对水稻田土壤碳(TC)、氮(TN)、磷(TP)含量及其生态化学计量学特征影响,以福州平原水稻田为研究对象,在早稻和晚稻生长期中,设置对照(CK)、模拟酸雨(pH为2.5,3.5,4.5)处理,对酸雨影响下福州平原水稻田土壤TC、TN和TP含量进行了测定与分析。结果表明:综合早稻和晚稻生长期来看,酸雨处理下土壤TC、TN和TP含量均值均大于CK组(P<0.05),水稻成熟期各处理土壤TC含量均值均小于返青期和拔节期(P<0.01),水稻拔节期各处理土壤TN含量均值均小于返青期和成熟期(P<0.01),水稻成熟期各处理土壤TP含量均值均小于返青期和拔节期(P<0.01);整个生长期内,酸雨处理下土壤C/N、C/P和N/P的变化范围分别在7.87~10.86,8.38~9.91,0.82~1.26,早稻各生长期酸雨处理下土壤C/N、C/P和N/P均小于CK组(P<0.05);与早稻相比,晚稻N/P有显著下降,且C/N、C/P和N/P在返青期均大于CK组(P<0.05);早、晚稻拔节期各处理土壤C/N均大于返青期和成熟期(P<0.01);早、晚稻各生长期内C/P差异不显著;早、晚稻拔节期各处理土壤N/P均小于返青期和成熟期(P<0.01)。总体来看,酸雨处理提高了稻田土壤各生长期土壤碳、氮、磷含量,且稻田土壤碳、氮、磷生态化学计量学特征受酸雨影响显著,并具有较为明显的生长期变化。     

太湖地区稻田田面水氮磷动态特征及径流流失研究

为探讨稻田氮磷养分地表径流流失特征,以太湖地区典型稻田为研究对象,通过在溧阳、宜兴两地实施田间试验,对稻田施肥后田面水氮磷动态变化特征及径流流失进行了研究。结果表明：两试验点田面水总氮浓度均在施肥当日达到最高,然后迅速下降,基肥在施肥7 d后逐渐趋于稳定,而追肥则在施肥5 d后逐渐趋于稳定;田面水总磷浓度也是在施肥后的当日达到最高,而后迅速下降,8 d后基本趋于稳定;施肥后田面水总氮及总磷浓度与施肥天数均可用指数方程进行拟合,且均达极显著水平;溧阳和宜兴两试验点稻季总氮径流量分别为8.21,10.73 kg/hm^2,分别占稻季氮肥总投入量的2.49%和3.25%,总磷径流量分别为0.58,0.75 kg/hm^2,分别占稻季磷肥总投入量的0.97%和1.25%。