降雨条件下农田氮素地表径流流失特征研究

为探究沟施氮肥后,氮素随地表径流的流失规律,在野外降雨模拟试验条件下,研究了农田裸地氮素随地表径流流失规律。结果表明,在一定雨强范围内,土壤前期含水率对产流特征影响显著;在该裸地试验场地条件下,硝态氮质量浓度输出变化过程和总氮表现出良好的相关性,是氮素输出的主要形态;且硝态氮质量浓度随时间的变化曲线下降部分的下降速率具有一定规律性,用幂函数曲线拟合的结果最好,R2均在0.90以上;3次事件的地表径流累积量与累积氮素流失量成良好的正相关关系,可对观测值用幂函数和线性函数进行分段拟合。合理施肥,并尽量避免在强降雨来临前施肥,可以减缓施肥不当所造成的农业面源污染。     

农田地表径流总磷流失特性试验

为了阐明农田地表径流引起的磷流失的过程和特征,在上海市青浦区一试验田采用不同的施肥方式,通过模拟降雨试验研究地表径流不同阶段中总磷流失状况.结果表明,在降雨-径流-土壤系统中,随着稳定强降雨的持续,总磷在径流前期阶段迅速流失而后期阶段流失较慢,前者的流失强度约为后者的3倍;虽然径流前期总磷流失强度大,但由于其持续时间远小于后期阶段,故后期反而有更大的总磷流失量,约为前期的1.5倍.经计算总磷流失量与径流量相关性系数接近于1,可见二者相关性显著,总磷流失量受径流量影响较大.不同施肥方式下总磷流失状况不同,顺着径流方向施肥会使土壤中的磷素更易于流失,其径流中总磷的峰值浓度约为垂直径流方向施肥时的2.5倍.研究结果对有效控制农田磷流失及相应的水体面源污染具有重要的参考意义.     

自然红壤坡地氮素在地表径流-土壤水系统迁移转化规律试验研究

目前对红壤坡地氮素流失的试验研究主要集中在人工土槽装置中监测径流和壤中流氮素,缺乏在野外自然坡情况下氮素在径流-壤中流及土壤中迁移转化过程的整体研究。为了探究天然红壤坡地氮素在地表径流-土壤水系统中的迁移转化规律,在江西水土保持生态科技园开展了3次坡地人工降雨氮素流失试验,对不同坡面及土壤初始条件下人工降雨过程中地表径流、壤中流及土壤水分状况与氮素（硝态氮和铵态氮）浓度进行了监测和分析。结果表明,初始坡面粗糙截流能力强,能减少地表径流产流量,但会导致硝态氮大量渗入土壤,造成硝态氮随土壤水的下移。自然坡地土壤中的大孔隙和土壤空间变异性是导致壤中流的主要原因,壤中流硝态氮浓度显著高于地表径流硝态氮浓度,导致壤中流硝态氮流失占比较高,第一次试验中硝态氮壤中流流失占比超过50%。相比较而言,壤中流与地表径流铵态氮浓度均较小,与铵态氮在土壤中较强的吸附能力有关。历次试验中,土壤硝态氮和铵态氮沿顺坡方向空间变异性较大,随时间变化无一致性规律,除受到坡面水力特征影响外,还受到土壤温度的影响。     

稻田灌水量与化肥流失关系的研究

氮肥是农作物的主要肥料,氮肥施入农田后,被作物吸收、利用的仅占其施入量的40% ~ 50%,还有相当一部分经各种途径损失于环境之中,成为重要的污染源。探索合理的水肥管理措施,减少氮肥流失,对减轻水环境影响具有重要意义。通过布置水稻不同的灌溉方式、施肥方式及施肥水平的对比试验,从水稻田氮素流失主要途径着手,监测并分析了不同灌溉方式的灌溉水量、降雨利用量以及氮素的转化和流失量,分析了不同施肥方式及施肥水平水稻田氮素流失情况,提出了保障高产、减少化肥流失量并适合当地条件的灌溉方式、施肥方式和施肥水平。并对科学水肥管理制度的技术特点、操作模式、管理要求、配套措施提出了建议。     

农田地表径流总磷流失特性

为了阐明农田地表径流引起的磷流失的过程和特征,在上海市青浦区一试验田采用不同的施肥方式,通过模拟降雨试验研究地表径流不同阶段中总磷流失状况.结果表明,在降雨-径流-土壤系统中,随着稳定强降雨的持续,总磷在径流前期阶段迅速流失而后期阶段流失较慢,前者的流失强度约为后者的3倍;虽然径流前期总磷流失强度大,但由于其持续时间远小于后期阶段,故后期反而有更大的总磷流失量,约为前期的1.5倍.经计算总磷流失量与径流量相关性系数接近于1,可见二者相关性显著,总磷流失量受径流量影响较大.不同施肥方式下总磷流失状况不同,顺着径流方向施肥会使土壤中的磷素更易于流失,其径流中总磷的峰值浓度约为垂直径流方向施肥时的2.5倍.研究结果对有效控制农田磷流失及相应的水体面源污染具有重要的参考意义.     

农田排水策略对氮素流失影响试验研究

通过测筒试验模拟了排水间隔时间、强度和地下水位对农田地下排水中氮素流失的影响规律。结果表明,相同模拟条件下,排水间隔时间的延长可减少排水量和降低总氮流失率,以间隔3～5d减少最为明显;间隔3、5和7d排水总氮流失量分别较间隔1d减少了45.5%、81.1%和100%;排水强度的降低可以减少氮素的流失,出流中氨氮质量浓度递减并趋于稳定,硝态氮质量浓度先上升后减少,相对于2mm/d的排水强度,4、6和8mm/d排水强度下总氮流失量分别增加了126.8%、264.8%和401%。地下水位的升高可明显减少总排水量和总氮流失量,40cm和60cm地下控制水位比80cm水位排水总氮量分别减少63.2%和40.9%。     

华南地区地表径流动态数据采集系统开发

以华南地区鹤山果园林地表径流集水系统为研究对象,分析华南区大农业地表径流时变特点及地表径流状态,开发出由地表径流测试传感器与性能稳定的数据采集器组成地表径流的动态数据采集系统,并对该系统进行了误差分析和测试精度修正,以保证系统精度,解决目前地表径流动态数据采集系统价位高、恶劣环境下工作稳定性差的难题,为准确研究华南区大农业恢复生态地表径流动态水文气候提供研究手段。     

农田土壤氮素径流损失的影响因素及其防治措施研究

根据当前国内外在农田土壤氮素运移转化机理方面已取得的研究成果,简要回顾了农田土壤氮素损失产生的环境污染危害,分析了影响土壤氮素径流损失的主要因素。在此基础上,提出了优化水肥管理、合理施用氮肥、发展生态农业、调整种植结构、推广缓控释肥料等防治举措。     

花铃期减量施肥对棉田径流养分流失的影响

为更好制定雨季棉田养分管理措施,以当地常规施肥量为对照(CK),设置80%常规施肥量(T1)和60%常规施肥量(T2)2个处理,探讨减量施肥对棉田地表径流养分流失的影响。结果表明,与CK相比,T1和T2处理下随强降雨产生的棉田地表径流中,TN、NH4+-N、NO3--N、TP、DP、DRP平均质量浓度均显著降低,其中T1处理的TN、TP平均质量浓度减少了2.50 mg/L和0.183 mg/L,T2处理分别减少了3.41 mg/L和0.234 mg/L。CK、T1和T2处理的棉花产量分别为3 500、3 364、3 242 kg/hm~2,其中T1处理的棉花产量与CK无显著性差异,而T2处理的棉花产量与CK相比显著降低。故建议棉花花铃期施肥量应为常规追肥量的80%,即505 kg/hm~2,以减轻由养分流失所造成的农业面源污染。     

平原河网地区稻麦轮作农田排水与氮素流失特征研究

长江下游稻麦轮作区农田排水是区域面源污染的主要来源,明确农田排水与氮素流失特征对于区域农业生产可持续发展与生态环境保护具有重要意义。现有稻麦轮作农田排水与氮素流失研究中,一般采用农田测筒观测地表径流与深层渗漏量来估算农田氮素流失量,这与农田土壤水分与氮素主要通过侧向径流进入农田排水系统的实际情况存在偏差。本文基于4年的大田监测数据,运用田间水文水质模型DRAINMOD-NⅡ,模拟研究了不同气象条件下稻麦轮作农田排水与氮素流失规律。结果表明,稻麦轮作周年内,由排水造成的氮素流失量多年平均值为28.4 kg/hm²,占施肥量的6.0%,其中大部分集中在稻季,平均为25.6 kg/hm²,麦季氮素流失量仅为2.8 kg/hm²。与现有文献报道值相比,本文模拟得出的排水总量高35.4%,氮素流失总量则低44.6%;差异主要来自麦作期,文献报道平均值(31.8 kg/hm²)是本文的11倍,估算方法不同可能是造成这一差异大的主要原因。结合降雨规律分析发现,农田排水量和氮素流失量与降雨变化关系显著(决定系数R<...     

淹灌稻田的暗管排水中氮素流失的试验研究

为研究淹水稻田在排水条件下的氮肥流失规律,在上海青浦农田水利试验站进行了田间试验。试验资料分析表明,在淹水层中施肥后氮素（ＮＨ＋４ － Ｎ 或ＮＯ－３ － Ｎ）浓度衰减呈指数消退。在稻、麦连作田块,水稻生长期内,氮的挥发损失较大,而通过暗管排水流失的氮素占全部损失量比例较小。当控制沟水位及田面水层的水位差,合理控制稻田渗漏量时,可减少氮肥流失量     

促沉装置净化稻田径流排水中面源污染物的效果研究

[目的]研究促沉净化装置对稻田径流排水中主要面源污染物的去除效果,探寻适合农田径流排水的原位处理技术.[方法]于2015年在上海市奉贤区青村镇种源研发基地内选取5块稻田,在每块田的排水口处修建一套容积约为1.9 m3的促沉净化装置,内部用多面空心球和沸石按1:2的体积比进行填充,在外围用沸石填充,分析每套装置进出水中的...     

基于土壤非饱和状态下对水稻田产流模型的改进及验证

水稻灌溉需水量是一个地区农田水利规划、灌溉系统规划的重要参数,也是合理开发利用水资源、水资源调度和实现地区可持续发展的重要依据。在水量平衡的基础上,对蒸散发项和渗漏项的计算方法做出改进,其中对蒸散发项的改进参考了新安江模型中二层蒸散发模型的计算方法,渗漏项的计算在实验的基础上采用半经验半理论的方法改进。最后,结合当地的...     

不同灌溉方式水稻植株对氮素的吸收利用研究

研究不同灌溉条件下水稻植株对氮素的吸收和利用。结果表明，在研究条件下，薄浅湿晒和间歇灌两种灌溉方式有利于水稻形成健壮的根系、增强吸氮能力，有利于氮素向生长中心转移，增加生长后期叶面积指数和叶片含氮量，提高水稻产量。     

不同氮肥对不同种植方式稻田径流氮流失与氨挥发的影响

【目的】减少稻田氮径流流失和氨挥发。【方法】设置当地常规施肥(FFP)、缓控肥与尿素配施(CRF)、海藻多糖氮肥替代(HTN)及不施氮对照(CK)共4个氮肥管理措施,观察不同种植方式(机插稻、直播稻)下稻田径流水中氮的流失量及氨挥发特征。【结果】直播稻稻田径流氮素损失以铵态氮(NH4⁺-N)为主,播种前排水导致的氮素径流流失占总氮径流损失量的52%左右;不同氮肥方案下径流氮总流失量呈现为FFP处理>HTN处理>CRF处理,机插稻、直播稻全生育期氨挥发损失量、损失率和氨挥发强度也有同样趋势;与FFP处理相比,CRF处理和HTN处理的机插稻全生育期氨挥发损失率分别降低了12.5%和4.3%,氨挥发强度分别降低了43.1%和17.8%,直播稻氨挥发损失率分别降低了23.2%和12.2%,氨挥发强度分别降低了53.3%和26.8%;与FFP相比,在CRF、HTN处理下机插稻分别增产9.31%和4.70%,直播稻分别增产9.25%和4.91%。【结论】在水稻全生育期内,直播稻的氨挥发通量、损失率和氨挥发强度均大于机插稻,在施肥总量控制和磷、钾肥施用相同的情况下,选择适当种类的氮肥进行基肥、分蘖肥合理配施,既能减少氮素田间损失、提高氮素利用率,还可以增加水稻产量。     

节水灌溉减氮配施生物炭对水稻光合特性与水氮利用的影响

为阐明节水灌溉减氮配施生物炭对水稻光合特性及水氮利用的影响,采用田间小区试验与微区试验结合的方法,应用15N示踪技术,以B0N1（不施用生物炭+常规施氮水平）作为对照,设置B1N2（减氮10%+12.5t/hm2生物炭）、B2N2（减氮10%+25t/hm2生物炭）、B1N3（减氮20%+12.5t/hm2生物炭）、B2N3（减氮20%+25t/hm2生物炭）、B1N4（减氮30%+12.5t/hm2生物炭）、B2N4（减氮30%+25t/hm2生物炭）等处理,观测水稻植株叶片的光合特性参数以及干物质积累和耗水过程,并建立光合特性参数与水分利用效率（WUE）、氮肥吸收利用率（NUE）、干物质量及产量之间的关系。结果表明：节水灌溉下适量减氮配施生物炭可以增加叶面积指数（LAI）、叶绿素含量（SPAD）、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）,减小气孔限制值（Ls）;而过量减施氮肥或施加生物炭均会增加Ls,减小LAI、SPAD、Pn、Gs和Tr;与B0N1处理相比,B1N2处理植株干物质总积累量提高14.79%,而B2N4处理降低16.02%;B1N2处理水稻NUE、产量、WUE显著高于B0N1处理（P＜0.05）,分别提高12.92%、9.95%、12.58%,B2N4处理水稻NUE、产量、WUE显著低于B0N1处理（P＜0.05）,分别降低22.87%、18.20%、5.66%;WUE与光合特性参数（除LAI-分蘖期、SPAD、Tr-灌浆期外）均呈显著或极显著正相关,与Ls均呈极显著负相关（P＜0.01）;NUE、干物质量、产量与光合特性参数（除LAI-分蘖期、SPAD-分蘖期、Tr-灌浆期外）均呈显著或极显著正相关,与Ls均呈显著或极显著负相关。综合来看,B1N2处理最优,即节水灌溉下减施10%氮肥配施12.5t/hm2生物炭有利于提高水氮利用率和产量,研究结果可为节水灌溉减氮配施生物炭模式在寒地黑土稻田的应用提供理论依据和技术支撑。     

不同水肥模式单季水稻生长特性研

通过田间试验，对比不同灌溉模式与施肥方式的组合对单季水稻分蘖、根系生长、叶面积指数、产量和水分生产率的影响。研究表明：节水灌溉模式下（薄露灌、间歇灌），水稻分蘖优于常规灌溉，并且3次施肥处理的最终分蘖量好于2次施肥；水稻根系长度和根毛总量均大于常规灌溉；不同灌溉模式对水稻叶面积指数影响不显著；节水灌溉加3次施肥处理的实测产量略大于常规处理，每亩增产10~30kg。另外，节水灌溉模式可显著提高单季水稻的水分生产率，生育期用水可减少10%～30%。     

氮肥减施对节水灌溉稻田NH3与N2O排放及氮肥利用的影响

为探究节水灌溉模式下黑土稻田NH₃、N₂O排放及氮肥吸收利用对减施氮肥的响应规律,以黑龙江省黑土稻田为研究对象,于2021年进行了大田试验,试验设置常规淹灌(F)和控制灌溉(C)2种灌溉模式,全生育期施氮量设置常规施氮水平(N,110 kg/hm²)、减氮10%(N1,99 kg/hm²)和减氮20%(N2,88 kg/hm²) 3个水平,并在F和C灌溉模式下分别设置不施氮肥处理(CK1和CK2)作为对照组,共8个处理。分析了不同灌溉模式下减施氮肥对水稻全生育期NH₃挥发速率和N₂O排放的影响,计算了氮肥气态损失量和损失率,并基于同位素示踪技术进一步估算了水稻对氮肥的吸收利用量及水稻收获后土壤中的氮肥残留量。结果表明：2种灌溉模式下的氮肥气态损失量及损失率均随着施氮量的减少而降低。控制灌溉模式的应用增加了黑土稻田氮肥气态损失,其各处理的氮肥气态损失量及损失率均高于常规淹灌模式下相同施氮量处理。然而同位素示踪结果表明,采用控制灌溉模式能...