模拟降雨条件下施硝酸铵对黄土坡面氮素迁移的影响

利用室内模拟降雨试验,研究了在坡面施入硝酸铵对土壤矿质氮素随地表径流流失和入渗的影响,初步探讨了降雨-地表径流-土壤矿质氮素的有效作用深度(Effective Depth of Interaction,EDI),分别用反推法和拐点法确定了不施肥试验和施肥试验时的土壤矿质氮素EDI。结果表明:①与不施肥相比,施肥增加了土壤矿质氮素的地表流失量,施25,50和100 g NH4NO3处理矿质氮分别多流失了55.22,73.32和85.50 mg/m2;②施肥使土壤肥料的入渗量增加,但对肥料的入渗深度和土壤矿质氮素EDI影响很小;③同一坡面不同坡位NO3--N的EDI值不同,表现为坡中下部较大,坡顶部和坡底部均较小。避免在雨季大量表施速效氮肥,是减少矿质氮流失的关键。     

模拟降雨条件下不同堆放时间和方式畜禽粪便氮素流失特征

通过模拟降雨方法,对自然条件下不同堆放时间的猪粪进行降雨冲刷试验,同时对比分析了秸秆、土壤、裸露3种覆盖条件下,降雨对自然堆放条件下猪粪中不同氮形态径流流失的影响及其面源污染风险。结果表明,猪粪的氮素流失与降雨量密切相关,不同堆放时间猪粪径流中的总氮、氨态氮和硝态氮的浓度均随着降雨量的增加而逐渐下降;新鲜猪粪堆放7 d和堆放30 d的猪粪径流中氮素浓度和流失强度均较高,腐熟猪粪(堆放90 d)和堆放60 d的猪粪相比,其氮素更易通过径流流失;猪粪中氮主要是以氨态氮的形式流失,氨态氮和硝态氮平均流失强度分别为78.1 g/t和54.9 g/t;覆盖处理能显著降低猪粪氮素的流失强度,且土壤覆盖处理优于秸秆覆盖。     

横坡垄作和秸秆覆盖对红壤坡耕地氮磷流失的影响

为研究南方红壤坡耕地油菜-玉米轮作模式氮磷养分地表径流损失对不同耕作方式的响应机制,本文采用田间定位试验的方法,研究坡耕地顺坡垄作（CK）、横坡垄作（T1）、横坡垄作+秸秆覆盖（T2）、顺坡垄作+秸秆覆盖（T3）4个处理模式连续2 a对坡耕地氮磷养分地表径流损失的影响。结果表明：不同处理地表径流总量与氮磷流失总量均呈现出CK>T3>T1>T2,横坡垄作和秸秆覆盖处理均能有效降低坡耕地地表径流量和径流液中氮磷养分含量,其中T2处理对控制地表径流及氮磷损失的效果最好,较其他处理分别降低地表径流量、氮和磷流失总量24.46%~74.90%、39.60%~86.37%和36.84%~79.66%;坡耕地氮素流失以硝态氮为主,不同处理下径流液中全氮浓度与硝态氮浓度呈显著正相关关系。横坡垄作+秸秆覆盖对减少坡耕地土壤氮、磷素损失效果最好,观测期内横坡垄作+秸秆覆盖处理土壤全氮和全磷含量分别增加了19.42%和21.98%。研究表明,在南方红壤坡耕地上推广横坡垄作+秸秆覆盖的保护性耕作措施有利于降低氮磷径流损失风险、提高红壤坡耕地可持续生产能力。     

化肥减量与秸秆还田对油菜地氮素地表径流的影响

氮素在农事活动中至关重要,氮素的流失会造成水环境污染。通过不同施肥量下土壤氮的地表径流流失形态和规律,以及秸秆还田对氮地表径流流失的影响试验,探究不同施氮水平对油菜地土壤氮素输出负荷的影响。结果表明,在油菜的生长过程中,地表径流氮素流失现象严重,地表径流除以硝态氮、铵态氮的形式流失外,还存在其他形式的氮素流失,种植周期内降雨地表径流中硝态氮和铵态氮之间存在此消彼长的关系。化肥减量可以降低氮素的流失风险,秸秆还田可以促进农作物的生长,进而提高农作物的产量,化肥减量+秸秆还田是较佳的油菜施肥方式。     

郑州郊区菜地氮磷在酸雨影响下流失特征研究

采用实验室人工模拟酸性降雨方法,以普通农田土壤作对比,研究郑州市惠济区常规菜地和大棚菜地土壤氮磷在酸雨影响下的流失特征。结果表明,径流中磷素浓度随着降雨时间的延长逐渐减小,氮素浓度随降雨时间变化不明显;氮素主要以颗粒态氮和硝态氯形态流失,磷素主要以颗粒态流失;大棚菜地的氮磷流失量明显大于常规菜地,常规菜地和普通农田的氮磷流失量比较接近。     

模拟降雨条件下北运河流域农田养分流失特征

为了解北运河流域农田养分流失特征,通过模拟降雨的情况下,分析了降雨量对径流雨水中养分含量、土壤养分和泥沙流失的变化特征。结果表明,北运河地区只有在暴雨情况下产生农田径流,暴雨后,农田径流雨水中总N浓度在4.7~11.3mg·L^-1,氨态氮和硝态氮占44.51%;总P浓度在0.66~1.35mg·L^-1,水溶磷含量占到总磷54.08%。养分的流失以表层为主,土壤表层总氮流失比例达到29.79%,氨态氮损失率达到52.09%,硝态氮损失10.21%,表层土壤总磷含量下降达到16.48%,水溶性磷损失5.27%。农田径流泥沙中总氮含量为0.66~1.27mg·g^-1,占总流失量的82.28%;总P浓度在14.73~20mg·g^-1,占到总流失量的99.89%;模拟降雨后土壤大团聚体减少8.8%,而微团聚体增加9.5%。     

模拟强降雨条件下硝态氮在土壤剖面的累积及淋溶研究

[目的]为了探讨硝态氮在土壤中累积和淋溶水平。[方法]采用野外冬小麦田间试验,选定不同降雨强度和施肥水平,分析土壤不同深度水分含量和硝态氮含量。[结果]降雨强度和土壤施肥水平是有效影响土壤氮素在土壤中运移和淋溶的重要因素,表现在:土壤降雨强度越大,施肥水平越高,会造成土壤中主要氮素类型硝态氮明显的流失。此外,土壤质地类型也是造成土壤氮素流失的重要因素,表现为土壤质地砂性越强,其淋溶效果越明显。[结论]土壤施肥水平和降雨强度是影响土壤氮素流失的重要因素。     

紫色丘陵区小流域典型降雨径流氮磷流失特征

对2007年盐亭小流域两场典型降雨(施肥后首场大雨和大暴雨)的径流过程进行了连续监测,同步测定了径流量、氮磷浓度,旨在阐明农业小流域典型降雨氮磷流失随降雨径流的变异规律.结果表明,流量曲线与浓度过程线变化趋势一致.整个径流过程中的氨态氮(AN)与磷酸盐(PO3-4-P)浓度较低且波动较小.初期径流颗粒态氮(PN)、颗粒态磷(PP)与总磷(TP)的浓度高于后期径流,初期冲刷效应明显.颗粒态氮(PN)是氮素在径流初期迁移的主要形态,而后期以硝态氮(NN)为主;但PP是整个径流过程中的主要迁移形态.初期径流中AN、PN、TP、PP及泥沙(SS)负荷分布较大,而硝态氮(NN)、总氮(TN)和PO3-4一P则主要分布在径流后期.污染物初期冲刷和NN后期淋溶是暴雨径流氮素流失的主要原因,而施肥后首场降雨氮素流失的主要原因是NN淋溶.暴雨径流产生氮磷负荷巨大,TN与TP分别为167.04kg和20.75 kg;而施肥后首场大雨径流氮磷流失负荷较小,分别为12.07 kg(TN)、1.04 kg(TP),其中60%的TN以NN流失.     

氮肥形态对坡耕地雨季土壤养分流失的影响

为了明确氮肥形态对土壤养分流失通量及途径的影响,采用随机区组试验设计,利用模拟径流小区观测的方法,研究在地膜覆盖与不覆盖情况下氮肥形态对坡耕地雨季土壤养分流失通量及途径的影响。研究结果表明:壤中流氮、磷和钾的流失量分别占总径流流失量的71.30%、6.36%和8.85%,说明磷和钾流失的主要途径是地表径流,而氮流失的主要途径是壤中流,地膜覆盖降低酰胺态氮肥和缓控释肥处理氮素流失量,其中酰胺态氮肥处理地膜覆盖较不覆盖壤中流氮流失浓度和径流氮素流失量分别降低40.40%和29.32%。在无覆盖条件下,各处理径流氮素流失顺序表现为:酰胺态氮肥>铵态氮肥>缓控释肥>硝态氮肥,施用硝态氮肥氮素流失量最低,较施用酰胺态氮肥氮素流失少40.86%。在地膜覆盖条件下,各处理径流中氮素流失顺序表现为:铵态氮肥>酰胺态氮肥>硝态氮肥>缓控释肥,施用缓控释肥氮素流失量最低,较施用铵态氮肥氮素流失少59.60%。结果表明在四川紫色丘陵区为了有效控制水土养分流失,在肥料形态的选择上,以无覆盖条件下施用硝态氮肥较好,以地膜覆盖条件下施用缓控释肥较好。     

横坡耕作径流溶解态氮磷流失特征及其富营养化风险——以鲁中南山地丘陵区为例

以鲁中南山地丘陵区的坡耕地为例,在模拟降雨条件下分析了横坡耕作地表径流溶解态硝态氮(DNN)、铵态氮(DHN)和磷(DIP)的流失特征,并通过溶解态无机氮DIN(DNN+DHN)/DIP、DNN/DIP和DHN/DIP等3种氮磷比衡量其径流的富营养化风险.结果表明,在研究区典型的暴雨强度下(70mm·h-1),横坡耕作产流所需降雨量在8.07mm左右,产流后径流率在径流初期(0-5min)迅速增加,并在末期(14min后)趋于稳定,而径流泥沙浓度在降雨过程的变化表现出单峰型特征;溶解态氮、磷浓度在径流过程中逐渐降低,其中,径流末期DNN、DHN和DIN的平均浓度较初期分别下降12.1%、23.5%和12.6%.DIP浓度的下降幅度明显大于溶解态氮,为32.5%;溶解态氮、磷浓度与径流率以及原表土速效养分含量在径流初期的相关程度较高,之后则逐渐降低,与泥沙浓度的相关系数在降雨过程中则呈高-低-高变化;各溶解态氮的流失率在径流过程中呈增加趋势,而DIP流失率在径流过程中的变化不显著;溶解态氮、磷流失率与径流率存在升幂函数关系,但相关性随径流时间延长逐渐减弱.N/P率分析表明,横坡耕作径流的富营养化风险较低,但风险水平在径流过程中呈逐渐增加趋势.控制径流末期DNN的径流流失,可减轻横坡耕作径流对于受纳水体富营养化过程的影响.     

黄土丘陵沟壑区沟道土地整治对径流-泥沙-氮素排放影响的模拟研究

针对黄土丘陵沟壑区沟道土地整治工程对水资源和水环境的影响难以评价的突出问题和现实需要,通过不同雨强和不同沟道土地整治比例的模拟降雨试验,研究了沟道土地整治工程对地表和地下径流过程的影响,分析了地表和地下径流氮素排放对沟道土地整治工程的响应,探讨了沟道土地整治工程对降水分配和氮素排放的作用机制。结果表明:沟道土地整治能调节降水分配、拦截地表径流、促进降水向地下径流转化,降水分配的调节程度随沟道土地整治比例的增加而增加;与无整治工况相比,在不同的降水强度下,30%和60%的沟道整治平均将降水的地表径流、土壤持留和地下径流比例从62∶21∶17分别调整为45∶22∶33和27∶23∶50。沟道土地整治减少地表径流中泥沙、硝态氮和铵态氮的输出,却有增加地下径流中硝态氮输出的风险;60%的沟道土地整治分别降低地表径流泥沙输出69%~82%、铵态氮输出63%~74%、硝态氮输出31%~48%,增加地下径流中硝态氮输出160%~337%,对地下径流铵态氮输出无影响。     

暴雨条件下紫色土区玉米季坡耕地氮素流失特征

【目的】研究暴雨条件下,川中丘陵紫色土区坡耕地玉米全生育期土壤侵蚀及氮素流失规律,为研究区氮素流失预测和有效防控提供科学依据。【方法】采用人工模拟降雨与径流小区相结合的方法,在玉米苗期（5月1日）,拔节期（5月26日）,抽雄期（6月27日）和成熟期（8月4日）进行模拟降雨,结合川中丘陵紫色土区夏季暴雨多的特点,开展降雨强度为1.5 mm·min^-1,坡度为15°条件下地表径流、壤中流和侵蚀泥沙中氮素流失特征的研究。【结果】（1）玉米各生育时期地表径流产流率和产沙率总体表现为随降雨时间延长而呈增加的变化趋势,地表径流产流率和产沙率均表现苗期最高,抽雄期最低;壤中流产流率则表现为抽雄期最高,成熟期最低。（2）玉米各生育时期地表径流中总氮流失率随降雨时间延长而呈增加,在降雨36 min后基本趋于稳定,总氮和可溶性总氮流失率均在玉米苗期最大,平均值分别为5.24和4.74 mg·m^-2·min^-1;玉米全生育期地表径流中硝态氮流失率则在降雨30 min后基本稳定,铵态氮流失率呈现波动性,硝态氮和铵态氮流失率均在玉米拔节期最大,平均值分别为3.90和0.14 mg·m^-2·min^-1。在玉米全生育期地表径流中总氮,可溶性总氮和硝态氮流失量与地表径流量呈现极显著线性关系。（3）壤中流中总氮流失率在玉米各生育时期随降雨时间延长缓慢增加,壤中流中可溶性总氮和硝态氮流失率在玉米苗期、拔节期和成熟期变化趋势与总氮一致,而铵态氮流失率在玉米全生育期呈现波动性;总氮,可溶性总氮,硝态氮和铵态氮流失率均在玉米拔节期最大,平均值分别为25.04、20.34、16.20和0.22 mg·m^-2·min^-1。在玉米全生育期壤中流中总氮,可溶性总氮和硝态氮流失量与壤中流量呈现显著线性关系,且均在玉米拔节期表现为斜率最大。（4）玉米各生育时期侵蚀泥沙中氮素流失率均随降雨时间延长而增加,但在玉米苗期表现为增幅最大,平均值为0.92 mg·m^-2·min^-1。在玉米全生育期,侵蚀泥沙中氮素流失量与侵蚀泥沙量呈现极显著线性关系。（5）地表径流中不同形态氮素流失量均在玉米苗期和拔节期最大,壤中流中总氮流失量则在玉米拔节期和抽雄期最大,侵蚀泥沙中氮素流失量在玉米苗期最大。壤中流为研究区坡耕地氮素流失的主要途径,占氮素流失总量的64.07%-83.39%。可溶性总氮为径流中氮素流失主要形态,以硝态氮为主要形态。【结论】1.5 mm·min^-1降雨强度下,地表径流和壤中流中总氮流失量分别在玉米苗期和拔节期最高,可溶性总氮和硝态氮流失量均在拔节期最高,存在水体富营养化潜在风险,控制苗期地表径流量和拔节期壤中流量可减少该区域氮素流失量。     

人工降雨模拟河南淮河流域潮土非点源氮输出

为研究淮河流域农田非点源输出、区域农业非点源污染控制与管理,以河南淮河流域典型土壤(潮土)及其是否秸秆还田为对象,人工模拟0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm·min^-1降雨强度下的径流、泥沙和氮输出负荷。结果表明:降雨强度越大,相同时间段内的累积径流量、累积泥沙量、氮输出量以及三者的产出速率均越大;径流中氮元素的浓度在降雨初期的20 min内变化较大,具初期冲刷效应,随后波动并趋于相对稳定或略有降低,其平均浓度在未掺混秸秆时以2.0 mm·min^-1降雨强度时最大,其次为3.0mm·min^-1,掺混秸秆后以1.5 mm·min^-1时最大;未掺混秸秆时氮元素泥沙输出量占总输出量的98.25%以上,但掺混秸秆后输出量有所降低(最低值为65.12%)。秸秆还田后,分别可在<1.0 mm·min^-1与<1.5 mm·min^-1的低降雨强度下减少径流与泥沙流失量,高降雨强度下则增加泥沙流失量;径流氮元素浓度比未掺混秸秆的高,增加了氮元素的累积输出量。累积径流量与累积泥沙量间及两者分别与氮元素输出量之间均存在良好的幂函数与对数函数关系,相关系数均在0.900以上。研究表明,降雨强度、秸秆还田均对径流、泥沙、氮输出等产生影响,引起氮输出明显变化的降雨强度在未掺混秸秆时为1.0 mm·min^-1,在掺混秸秆时为1.5mm·min^-1;减少农田非点源氮输出负荷的重要途径包括控制产流初期氮流失与泥沙流失。     

太湖地区小流域水文过程对氮素迁移的影响

分析了太湖地区农业小流域逐日降雨径流和暴雨事件对氮素营养物输出的影响规律。结果表明：总氮、铵态氮和硝态氮流失日平均浓度随降雨量和径流量的增大而增大,总氮最大,硝态氮次之,铵态氮最小。暴雨事件中,径流起涨初期氮素浓度迅速升高,之后逐渐降低,在退水时期会有所反弹。暴雨事件中的瞬时流量与氮素输出浓度关系按流量大小可分为3段：在小流量段,氯素浓度低且数量平稳;中流量段,各态氮素流失浓度变化大;高流量段,总氮和铵态氮流失浓度显著降低并逐渐平稳,硝态氮浓度略为降低但变化较大。     

前期含水量对坡耕地产流产沙及氮磷流失的影响

土壤前期含水量是影响土壤入渗、产流以及溶质迁移、淋失的重要因素之一。通过人工模拟降雨实验,对5%、9%、13%、17%和20%这5个不同前期含水量水平下的黄土高塬沟壑区黑垆土坡耕地土壤侵蚀及氮磷流失情况进行了研究。结果显示:在同一雨强和坡度条件下,随着土壤含水量的增加,坡面达到稳定入渗率的时间缩短,开始均匀产流时间也减小;在5%~17%前期含水量的范围内,径流量、泥沙量随前期含水量增加而增加,17%~20%时径流量和产沙量为递减的变化趋势;产沙量与径流量呈显著的线性关系,相关系数为0.889。前期含水量为17%时,径流中水溶性磷、硝态氮、铵态氮浓度最大,总流失量最大,3种养分在湿润层内发生积累的深度随含水量增加而减小,前期含水量17%是影响径流中养分浓度变化的一个临界值;在前期含水量范围为5%~9%时,养分流失量变化不大,且流失量较小;硝态氮平均流失总量最大,分别是铵态氮和水溶性磷的1.32和2.46倍。该项研究结果可为当地农业生产、减少水分损失、提高水分和养分利用率提供有效的指导。     

冀南地区农田氮磷流失模拟降雨试验研究

农田氮磷养分流失是我国农业面源污染的主要污染源,为了研究冀南地区农田氮磷流失特征,本文采用人工模拟降雨大田试验的方法,测定施肥前后裸地农田地表径流与壤中流氮磷流失量,分析径流中不同形态氮磷的流失规律。结果表明:地表径流与壤中流的产流存在明显差异,地表径流产流过程波动明显,壤中流流量变化较为平缓并具有一定的滞后性,且在总径流量中的比例较小,两次试验分别占9.0%与13.1%;径流中氮素浓度在产流初期较高,随后迅速衰减,产流后0～35 min是累积氮流失量较快的时段;产流中可溶性氮的输出以硝氮为主,占累积流失量的71.0%～99.7%,且硝氮的流失极易受水文因素的影响;磷元素在径流中的含量较低,多以颗粒态存在,并且随着产流时间的延长,壤中流逐渐成为磷流失的主要途径;累积产流量与累积氮、磷流失量之间可分别用线性拟合与幂函数拟合,拟合优度分别在0.99与0.97以上,存在显著相关关系。研究结果表明,冀南地区农田在降雨之后氮磷流失量巨大且呈现一定规律性,适宜氮肥施用量与控制产流前期养分流失是防控当地农业非点源污染的有效途径。     

纳帕海高原湖泊湿地面山不同地类坡面径流产沙特性研究

 为了探索纳帕海高原湖泊湿地面山不同地类的水土流失规律,采用坡面径流小区观测法,对坡面不同地类的产流与产沙特性进行了研究。结果表明：天然次生林和荒草地有较好的调节径流和减少土壤侵蚀的作用,坡耕地的产流量分别是二者的3.6倍和2.7倍,产沙量分别为二者的13.8倍和6.7倍;云杉人工幼林地的产流产沙量分别比坡耕地减少42.2%和81.2%。不同地类的坡面产沙量均随径流量的增加呈线性增加,且坡耕地显著相关。人工林不宜树种单一,乔灌草结合的空间配置方式是水土保持防护林营造的目标和方向。     

自然降雨条件下不同施肥模式和耕作方式对坡耕地紫色土肥力质量的影响

为探讨自然降雨条件下不同施肥模式和耕作方式对坡耕地紫色土肥力质量的影响,通过采集监测时长为9年的径流小区径流和土样,测定了径流量、有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷、硝态氮和铵态氮等指标,运用灰色关联法建立了土壤肥力质量评价指标体系,分析了土壤肥力水平与施肥模式、耕作方式之间的关系。结果表明：5种不同试验处理下,各土壤肥力因子均有不同程度下降,其中土壤硝态氮和铵态氮含量减少最为显著;评价土壤肥力的关联度逐年减小,横坡耕作单施化肥处理的多年平均关联度表现最大,对应的多年平均径流量最小;顺坡耕作方式下,农家肥和化肥配施处理的多年平均关联度最大,对应的多年平均径流量最小,对照处理则相反;多年平均径流量与多年平均关联度之间满足线性函数模型y=-0.000 2x+0.762 8（R²=0.748 4）,随着径流量的增大,土壤肥力质量显著下降,二者呈负相关关系。横坡耕作下农家肥和化肥配施处理对于维持土壤肥力水平以及减少地表径流量效果最优。     

黄土丘陵区丰水年产流产沙特征分析

设置标准径流小区进行长期定位监测,探讨天然降雨条件下,流域内不同土地利用方式对坡面产流产沙的影响,以期为该流域土地利用规划、水土流失综合治理、生态环境改善提供理论依据.基于汾河上游阳坡小流域内2种坡度、6种不同土地利用方式的8个径流小区,开展自然降雨观测、径流泥沙观测.结果表明:(1)试验期降雨超过多年同期平均雨量,属...     

模拟降雨下重庆喀斯特槽谷区径流氮磷元素流失特征

为揭示降雨强度和岩层倾向对喀斯特槽谷区耕层土壤氮磷流失的影响,利用人工降雨装置和可变坡钢槽进行模拟试验,设计坡面坡度为25°,岩石裸露率为15％,岩层倾角为30°,地下孔裂隙度为3％,降雨强度分别为30、60和90 mm/h,模拟降雨持续时间为1h.结果 表明:1)产流量随着降雨强度的增大而增大,地表产流量表现为裸坡＞...