太湖旱地非点源污染定量化研究

采用田间试验方法,研究了太湖地区旱地氮磷向水体排放的年负荷。结果表明,太湖流域典型旱地氮磷向水体迁移的年负荷分别为12.66,4.05 kg/hm2,分别约占年施肥量的5.6%和4.1%。示范区内旱地氮磷向水体迁移的年总量为3.86 t和1.24 t。NO3-—N和PN是氮流失的主要形式,应重点控制NO3-—N和PN的流失;而PP是磷流失的主要形式,占总磷的76%,是控制的重点。氮磷向水体迁移具有明显的季节特征,夏季和秋季为氮磷高负荷季节,6—11月占全年氮磷输出总量的83.4%和79.8%。在当前的非点源污染治理中,应采取有力措施控制农田养分流失。     

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。     

不同施肥雷竹林氮磷径流流失比较研究

研究了太湖水系源头小流域优化施肥和施用微生物肥对雷竹林氮磷径流流失的影响.结果表明,与常规施肥相比,优化施肥和施用微生物肥的雷竹林径流水中总氮浓度分别下降35.3%和39.2%,总磷浓度下降27.2%和55.9%,氮流失量分别减少3.63,4.88 kg/hm2,磷流失量分别减少0.49,0.93kg/hm2,但并未减...     

汛期不同作物种植模式下地表径流氮磷流失研究

基于2007年汛期降雨径流观测实验数据,分析了作物种植模式差异对地表径流、土壤侵蚀累积量和地表径流氮磷流失累积量的影响,评价不同作物种植模式下的地表径流氮磷浓度及其构成差异.结果表明,与裸地处理相比,汛期末棉花和黄豆作物种植模式下的地表径流、土壤侵蚀累积量分别减少21.1%和49.5%以及54.5%和71.1%,不同形态氮磷地表径流流失累积量明显下降.可溶性氮磷流失与地表径流累积量密切相关,颗粒态氮磷流失与土壤侵蚀强度密不可分,可溶性氮磷成为棉花和黄豆作物生长中期农田氮磷地表径流流失的主体成分.在淮北平原汛期种植黄豆、棉花等作物,可起到有效减少地表径流氮磷流失的重要作用.     

兼顾排涝标准与水质净化要求的农业圩区最优水面率确定

针对农业圩区的排涝以及水环境问题,该研究以江苏里下河地区为研究对象,以满足里下河圩区设计排涝标准与水质净化要求为目标,构建农业圩区坑塘-排水沟道湿地系统最优水面率数学模型。模型以工程系统总费用现值最小为目标函数,以泵站涝水外排能力与圩内水面率、水面率上下限、水环境容量与圩内坑塘与排水沟道系统的关系（主要包括圩内坑塘沟道湿地系统对总氮、总磷以及铬的化学需氧量的去除率）等为约束条件,以圩内坑塘（湖泊）水面率、排水沟道水面率、外排涝水泵站设计排涝流量为决策变量,采用遗传算法对模型进行求解。对江苏里下河地区阜宁县渠南灌区的圩区河湖与排水工程系统进行实例优化分析可知：当采用明沟排水系统,圩内总水面率为11.35%（其中坑塘、排水沟道系统水面率分别为8.15%、3.20%）、设计排涝模数为0.86 m3/(s·km2)时,工程建设费用现值最小;此时,圩区可达到20年一遇设计排涝标准、且圩外周边水体为V类时,圩内水体可达到IV类水标准。该方法可为同类地区在国土整治、防洪排涝规划、河湖水体净化等提供参考。     

上海市大莲湖生态修复区富营养化评价及氮磷平衡研究

利用营养状态下卡森指数和综合营养状态指数对上海市大莲湖生态修复区的富营养状况进行了检测与评价。结果表明,各监测点水体均达到富营养化水平。大莲湖富营养化主要影响因子氮磷的输入输出状况为:氮输入总量2174kg/a,约占总量的92%磷输入总量466.27kg/a,约占总量的97%氮磷的主要来源为上游外源水氮磷输出量分别为1963和352.1kg/a,截留率分别为9%和24%。因此,大莲湖生态修复区内水质虽然得到明显改善,但各项水质指标要达到地表水Ⅱ类标准,还需要控制上游水源的污染物入湖负荷。     

巢湖沿岸典型圩区夏季水稻生长期营养盐输出特征研究

巢湖及其主要支流沿岸分布着很多地势低洼、靠排灌站抽排水进行排涝和引水灌溉的圩区。为探明圩区农业非点源营养盐输出特征,本研究选择巢湖沿岸某典型圩区,于2009年水稻生长期进行了较系统的野外调查、观测、取样和室内水质分析。2009年夏季该圩区较干旱,有3次共70.8mm的排水和3次共34mm的进水。排水总氮(TN)和总磷(TP)浓度分别在0.8～6.5mg N/L和0.05～0.6mg P/L之间,高于受纳河流柘皋河水质。TN和TP排水事件平均浓度EMC分别为4.28mg N/L和0.3mg P/L,水质总体处于富营养化和超富营养化水平。排水营养盐浓度与降雨排水量、施肥水平和距离施肥时间有关,并呈现复杂的动态变化。夏季水稻生长季节(6-9月)TN和TP净输出通量分别为2.10kg N/hm2和0.13kg P/hm2,占施肥总量的1.2%和0.4%。圩区的特殊地势和排水过程,使得圩内水稻田和沟渠具有较大的蓄水容量和较强的滞留效应,加上实验时期相对干旱,营养盐输出通量总体较低。由于农业非点源污染输出受排水量影响大,圩区又多为距离天然水体很近的敏感地带,圩区农业非点源污染对受纳水体的潜在和长期影响不容忽视。圩区各类污染输出对受纳水体的长远影响及如何有效控制还有待更深入的研究。     

耕作制和残茬量对径流泥沙与磷流失的影响

使用模拟降雨器研究常规耕作和免耕对农地径流、泥沙和磷流失的影响,进行了两种耕作制下3种黑麦残茬量(0,750,1500kg/ha)的研究.每ha施磷肥46kg.在面积为120.01ha的小区上进行了总量为100mm、强度为50mm/h的模拟降雨.土壤为粉砂壤土.从H型流水槽收集的样水进行泥沙和磷量分析.通过实验发现,兔耕可减少径流和泥沙流失.不管采用什么耕作制,其径流和泥沙流则随残茬量增加而减少.作物残茬量从0增加到750kg/ha,使两种耕作制土地的平均正磷酸盐(PO_4,下同)浓度降低.然而,当残茬量从每ha750kg增加到1500kg时,PO_4浓度增加.在残茬量为0时的PO_4和全磷(P_T,下同)流失量多,1500kg的居中,750kg的最少.每ha1500kg残茬处理的磷(P,下同)流失较每ha750kg残茬处理的P流失多,这在于每ha1500kg残茬处理的P淋溶较多,且没有足够的悬浮泥沙吸附其溶液中的P.免耕对降低PO_4、泥沙结合磷(P_(sb)、下同)和P_T流失非常有效.平均各种残茬量的效益,免耕比常规耕作减少PO_4、P_(sb)和P_T流失分别为91%、93%和97%.     

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%。     

土壤阳离子交换量分布规律的研究——以江苏省溧水县为例

对溧水县33个土壤样点的阳离子交换量(CEC)进行了测定,应用地理信息系统软件将CEC点图在同一土壤类型中进行逆距离加权插值,叠加得到CEC空间分布图。溧水县土壤CEC平均值是12.50cmol/kg±3.56cmol/kg;空间分布图中有71.69%面积其土壤处于中等保肥供肥水平(CEC10～20cmol/kg)。在不同的地形中,CEC为5～10cmol/kg的土壤在低山的面积百分比大,占56.21%;CEC为10～20cmol/kg的土壤在平原的面积百分比大,占82.23%;CEC>20cmol/kg的土壤只在平原中出现,占0.30%。秦淮河圩区、石臼湖圩区、低山丘陵区的北区和西南区土壤CEC均在10～20cmol/kg,低山丘陵东区东庐山?马占山?关山?方山一线,土壤CEC为5～10cmol/kg。     

Phosphorus loads from peaty polders in the SW Frisian lake District,The Netherlands

The purpose of this study was to quantify discharges and P-loads from peaty polders (total surface area 11560 ha) surrounding lakes in south-western Friesland , and to examine whether processes inside the polders contribute to the P-loads to the lakes. A detailed study in the Echtener Veenpolder (2850 ha), the largest polder in the study area, showed annuall gross P-loads of 1.3 to 1.83 kg P ha^?1 polder area and net P-loads of 0.63 to 1.48 kg P ha^?1 Processes inside this polder, such as leaching, surface runoff, resuspension, spreading manure and fertilizers, can result in high total P concentrations (TP) in discharged polder water (up to 0.9 mg L^?1) and therefore contribute to the P-load from the polder to lake Tjeukemeer. During 1984–1987 the averaged TP concentrations in polder water were higher than in lake Tjeukemeer water: 0.37 mg L^?1 and 0.28 mg L^?1, respectively. The annual gross P-loads from 11 other polders ranged from 1.01 to 4.13 kg P ha^?1 polder area, while TP concentrations reached values up to 3.0 mg L^?1. The P-loads from five polders to lake Tjeukemeer were high compared with the loads to the other lakes in the district. Particularly, during the winter period (October–April) P-loads were highest: up to 3.13 kg P ha^?1. This paper shows that hydrological measures and the reduction of the concentrations are important to combat the eutrophication problem in the lakes. However, for an optimally integrated water management of the polders, further research is needed to develop, for example, dynamical water and P balances in order to gain a better insight into the role of agriculture.     

不同土地利用方式对长三角水源地氮磷流失的影响

太湖流域是我国长江三角洲地区最重要的水源地之一,受到水源地土地利用方式的影响,面源污染依然严重。为了控制氮磷流失,研究以长三角重要水源地安吉赋石水库集水区为研究区,通过野外径流观测探究了不同立地下的氮磷流失特征。结果表明：(1)该地区经济林TN平均流失浓度最大,为3.21 mg/L。TP平均流失浓度表现为经济林(0.13 mg/L)>白茶(0.09 mg/L)>自然地(0.07 mg/L)=次生林(0.07 mg/L)。次生林地能够有效减少氮磷流失。(2)降雨强度和降雨量是影响该地区氮素流失的主要降雨因素。(3)硝态氮和溶解态磷分别是该区氮磷流失的主要形态。(4)氮素污染是影响水质的关键因素,因此在面源污染治理过程中要加强对氮素流失的控制。综上,通过优化水源地土地利用方式,营建结构合理的水源防护林,有助于改善水源地环境,保障饮用水安全。     

太湖水网地区不同种植类型农田磷素渗漏流失研究

采用田间原位小型土壤渗漏计法研究了太湖流域水网地区不同种植类型农田土壤中的速效磷累积量与渗漏水中磷素含量之间的关系。结果表明:研究区菜地、果园高的年均磷肥施用量分别为946.8 kg/hm2和832.6 kg/hm2,显著高于水田的年均磷肥施用量（83.6 kg/hm2）,约为水田的10～12倍。施入农田中的磷肥主要累积在土壤表层,0—5 cm土层中的Olsen-P含量最高,菜地、果园和水田的平均含量分别高达161.75 mg/kg、143.88 mg/kg和23.77 mg/kg,菜地和果园显著高于水田,约为水田的6～8倍。随着土层深度的增加,土壤中Olsen-P的含量显著降低。农田浅层渗漏水中的可溶态磷在总磷中所占的比例远高于颗粒态磷所占的比例。本研究结果显示,农田浅层渗漏水中溶解性正磷酸盐（DRP）含量与土壤中速效磷（Olsen-P）含量之间具有极显著的指数相关关系,表明伴随着农田施肥量的增加和土壤中速效磷含量的增加,浅层渗漏水中的溶解性正磷酸盐含量会显著增加,大大提高了农田磷素的渗漏淋失风险,造成对农业面源污染的巨大潜在压力。     

太湖地区冬小麦季土壤氨挥发与一氧化氮排放研究

采用密闭室连续抽气法和静态箱法同步研究了太湖地区冬小麦季田间小区试验中不同施氮处理的氨挥发与一氧化氮（NO）排放的规律。结果表明,麦季氨挥发主要发生在施肥后 7～10d,以基肥期挥发量最大,为NH3-N 0.49～9.36 kg/hm2,占整个麦季观测期间挥发量的60.4%～74.7 %;NO的排放则主要发生在施用基肥后的30d 内,量虽小但持续时间较长,排放速率为NO-N 0.009～0.304 mg/(m2.h),该时期总损失量为NO-N 0.68～1.23 kg/hm2,约占整个麦季观测期排放量的 93%。氨挥发和 NO 排放均随施氮量的增加而增加。各施氮处理麦季观测期的氨挥发总损失量为NH3-N 7.6～12.6 kg/hm2,损失率4.62%～5.26%;NO排放总量为NO-N 0.73～1.3 kg/hm2,损失率0.27%～0.41%。研究结果对综合评价太湖地区麦季氮肥的气态损失及其环境效应、指导合理施肥都具有重要意义。     

太湖地区高产高效措施下水稻氮淋溶和径流损失的研究

在太湖地区,采用田间小区试验,研究了高产高效措施对水稻季氮素淋溶和径流损失的影响。结果发现,水稻季总氮(TN)和可溶性有机氮(DON)淋溶随土壤深度的增加而降低,不同深度下氮淋溶形态不同。60 cm处DON浓度要高于硝氮(NO–3-N)和铵氮(NH4+-N),占TN的40.5%~58.9%;80 cm处NO–3-N的浓度要高于DON和NH4+-N,占TN的52.3%~60.7%。相比当地常规处理,高产高效处理的NO–3-N淋溶减少了51.7%~54.7%,仅占施肥的0.5%~0.9%。在氮的径流损失中,NH4+-N占TN的48.1%~56.4%,而NO–3-N占TN的36%~53%。试验中氮素通过径流途径的损失量很低,仅占施肥的0.34%~0.59%。高产高效处理的氮淋溶和径流损失之和分别为10.59 kg/hm2和10.18 kg/hm2,低于常规处理(13.41 kg/hm2)。除此之外,高产高效措施的作物产量(11.14~12.22 t/hm2)和农学利用率(11.8~12.5 kg/kg)均显著高于当地常规处理。水稻收获后,高产高效处理的土壤TN相比常规处理提高了6.8%~8.1%,有机质含量提高了8.6%~9.2%。综上,高产高效措施不仅有利于作物产量和氮素利用率的提高,还削弱了氮在土-水界面的迁移,是作物增产且环境友好型的有效措施。     

Nitrogen Loss from Paddy Field with Different Water and Nitrogen Managements in Taihu Lake Region of China

High rates of nitrogen (N) fertilizer were applied to a paddy field in the Taihu Lake region of China to maximize crop production. Excessive N input has resulted in serious agricultural nonpoint pollution. Water and N management are two important approaches to regulating N loss from paddy fields. This study aimed to determine N losses through ammonia volatilization, runoff, and leaching from a paddy field during the rice-growing season in Taihu Lake region. Field experiments with two water and two N managements were conducted. The N exported to the environment through ammonia volatilization, runoff, and leaching from the paddy field was 37.2 kg N ha^?1 to 102 kg N ha^?1, with ammonia volatilization accounting for 69.6% to 83.5% of N loss. Ammonium and dissolved organic N significantly contributed to N loss through runoff and leaching. Controlled irrigation and site-specific N management (CS) significantly decreased N losses through ammonia volatilization, runoff, and leaching. Compared with the N and irrigation water inputs in traditional water and N management, those generated by controlled irrigation and site-specific N management were reduced by 34.6% to 43.0% and 59.2% to 63.3%, respectively. Moreover, the reduction in N and water input in the CS paddy field enabled the maintenance of high rice yield; it significantly increased N use efficiency by 15.1% to 34.9% and decreased the N exported to the environment by ammonia volatilization, runoff, and leaching by 53.1% to 56.1%. Therefore, the joint application of controlled irrigation and site-specific N management efficiently reduces agricultural nonpoint pollution through N loss from paddy fields.     

基于SWAT模型的平原河网区水文过程分布式模拟

目前普遍使用的基于SWAT(soil and water assessment tool)模型的分布式建模方法仅适用于山地、丘陵等高差较大的地区,对于具有复杂水文结构特点的平原河网区尚无有效的解决方案。该文选择太湖流域湖西区作为研究区,基于SWAT模型探索出一套完整的针对平原河网区的分布式建模方案。该方案采用概化、打断的方式将交叉、环状河网处理成单一的枝状河网,采用按河道分流比例跨子流域调水的方式来还原原始河道的传输过程,采用添加"虚拟水库"的方式来模拟人工圩区内外的水量交换。通过对太湖湖西区2008-2010年的月均径流量进行模拟验证,根据模拟值和观测值计算的荣登桥、胡家圩及宜兴3个水文站的相关系数r和纳什(Nash-Sutcliffe)系数Ens分别为0.94、0.95、0.93和0.84、0.80、0.67,说明了这种建模方法在平原河网区具有较好的适用性。     

太湖地区种植结构及农田氮磷流失负荷变化

太湖地区是我国农业最发达区域,近年来随着经济利益的驱动,太湖地区稻田改为果园、菜地、茶园现象突出,该地区种植结构的变化趋势和分布特征以及种植结构改变前后的氮(N)、磷(P)肥投入量、径流流失负荷量尚缺乏研究。本研究基于农业统计年鉴和文献调研数据,通过2002—2017年太湖地区主要城市(常州、无锡、苏州、湖州)果菜茶和水稻种植面积、N和P养分投入量、农田N和P流失负荷研究分析,为该地区农业面源污染防治和治理提供科学依据。得出如下结论:2002—2017年太湖地区果菜茶种植面积显著增加,尤其是果园(增加2.852×104hm2)和茶园(增加1.892×104hm2),而稻田种植面积下降显著(下降1.985×105hm2);2002—2010年间种植结构变化速率远高于2010—2017年,且果菜茶种植面积增加主要集中在武进、南浔、宜兴、苏州市区、长兴等临湖地区。2002—2017年太湖地区N、P肥投入量分别降低25.26%和9.59%, N流失量显著下降34.66%, P流失量仅下降1.84%。现今太湖地区稻田、果园、菜园和茶园的N流失负荷分别为10 200t、670 t和10 100 t、250 t, P流失负荷估算量分别为290 t、400 t、3 000 t和50 t。随着种植结构的改变,太湖地区稻田种植体系已不是农田N、P流失的最大来源,果菜茶来源的N、P流失总和已排在第一位,成为了目前农田N、P流失的优先控制对象。建议下一阶段太湖地区农业面源污染防治应侧重于优化果菜茶与水稻种植结构,同时强化P污染防治技术研究,最终实现太湖地区种植业的清洁可持续发展。     

Nutrient Loading by Precipitation in the Maracaibo Lake Basin, Venezuela

Nutrient content and pH of rain samples collected at nine sites during 1988-1996 were studied to determine the amounts of N, P and S added by precipitation over Maracaibo Lake basin. The basin is a wide depression occupied by Lake Maracaibo and extensive alluvial plains and delimited by a mountainous zone of variable physiolgraphic characteristics with different cattle ranching and industrial activities. Rain pHs averaged ≈ 4 to 6, individual samples occasionally reached as low as pH 3 in the south basin. NH₄ ⁺ levels were significantly higher (up to 2.6 mg/l NH₄-N) than NO₃ ^? plus NO₂ ^?. Phosphorus levels were low, ranging from undetectable to 1.5 mg/l. The amounts of inorganic N/ha/yr added ranged from ≈ 5.4 Kg in the north to ≈ 8 Kg in the south basin; around the lakeshore, it was estimated that ≈ 9.8–16.8 Kg TN/ha (≈ 55 % as organic-N) are annually deposited. The annual amounts of SO₄-S/ha added range from ≈ 10 to 13 Kg. The contribution of precipitation to P in the ecosystem is very small; ≈ 0.02 – 0.8 Kg of PO₄-P/ha/yr was added in basin. The results of this study show that precipitation represents a significant factor for the total nitrogen and sulfur loading to Maracaibo Lake Basin.