三峡库区典型农业小流域水体氮磷浓度动态变化

在三峡库区涪陵段选择以玉米/水稻—榨菜轮作为主的王家沟农业小流域,对流域内不同水体(包括沟渠径流 水和浅层地下水—井水)的氮、磷浓度进行了3年的连续监测,以了解农业生产活动对流域水体质量的影响.研究发 现,每季作物播种初期,由于施肥活动的影响,水体的总氮和总磷浓度明显上升,但在成熟收获期则趋于下降.沟渠 径流水与井水总氮在监测期间的平均浓度分别为6.28和12.0mg/L,总磷平均浓度分别为0.15和0.16mg/L.井水 总氮浓度显著高于沟渠径流水的浓度,但总磷浓度则没有明显差异.两种水体的总氮和总磷浓度间存在极显著的相关 性(p<0.001).硝态氮是水体中氮素的主要存在形态,其对水体总氮浓度的贡献率高达67%~89%.值得一提的是, 有一半以上(55%)的井水样品中硝态氮浓度超过生活饮用水卫生标准限值(10mg/L).流域内下部(末端)集中分布着 较多水田的子集水区的径流氮素浓度比水田零星分布的子集水区更低,这表明土地利用空间分布格局对流域氮素的 迁移和净化有重要影响.     

三峡库区不同稻田分布格局下农业小流域径流磷排放特征

于2012年3月21日—2013年3月20日期间对三峡库区涪陵段两个毗邻集水域汇出口径流水质进行了高频(每日)采样监测,以对比分析稻田空间分布格局对径流磷浓度和输出强度的影响。两集水域气候地理条件相似,农耕方式相同,单位面积施肥量相近,但其中一个(记为集水域A)稻田分布零散,破碎度高,而另一个(集水域B)稻田连片分布在其末(底)端,破碎度低。结果显示,集水域A在全年和不同作物生长季的径流总磷平均浓度都相应地高于集水域B。同样,前者的径流产流量(1431 m3·hm~(-2)·a-1)也显著高于后者(840 m3·hm~(-2)·a-1),因而前者径流总磷的年输出通量(210 g·hm~(-2)·a-1)远大于后者(72 g·hm~(-2)·a-1)。按季节计算,两集水域水稻/玉米季总磷浓度皆高于榨菜季,集水域A在水稻/玉米季的径流总磷输出通量(147 g·hm~(-2)·a-1)是榨菜季(63 g·hm~(-2)·a-1)的1.9倍,集水域B在水稻/玉米季的径流总磷输出通量(58 g·hm~(-2)·a-1)是榨菜季(14 g·hm~(-2)·a-1)的3.6倍。从研究中看,这些差异很有可能是两集水域的土地利用,特别是水稻田布局差异所导致的,因此实现水稻田的合理布局是三峡库区径流磷排放负荷减控的有效措施。     

三峡库区农业小流域盐基离子排放特征研究

为了解盐基离子的农业面源流失负荷与排放特征,对三峡库区涪陵段两个毗邻的集水域汇出口径流水质进行了持续两年的高频(每日)监测。两集水域气候、地貌和农耕方式相同,但其中一个集水域稻田分布零散,破碎度指数高(记为集水域A),另一集水域的稻田连片分布在集水域底部,破碎度指数低(记为集水域B)。结果表明,集水域A阴、阳离子年均输出通量分别为499kg·hm~(-2)·a~(-1)和218 kg·hm~(-2)·a~(-1),集水域B阴、阳离子年均输出通量分别为265 kg·hm~(-2)·a~(-1)和118 kg·hm~(-2)·a~(-1)。集水域A的盐基离子年均输出通量是集水域B的2倍左右,这种差异很可能是由两集水域稻田布局差异所导致。流域径流水体优势阴、阳离子分别为Cl~-和Ca~(2+),各占阴、阳离子年均排放总量的58%和67%。不同作物季中,水稻/玉米季和榨菜季均贡献了全年盐基离子排放量的1/2左右;不同时期中,5月和11月的离子排放负荷最高,分别占全年的26%和24%。研究表明,5月和11月是控制该流域盐基离子流失的关键时间节点,稻田连片布设于集水域底部是降低农田盐基离子流失的重要空间布局。     

三峡库区紫色土坡耕地不同桑树-作物配置模式下土壤氮磷的淋溶

利用混合离子交换树脂填埋吸附法对重庆市涪陵区王家沟小流域内4种不同桑树-作物配置模式下的坡地土壤氮磷淋溶量进行了定量化研究。试验所设置的4个处理分别为横坡农作、横坡农作+三带桑树、横坡农作+四边桑树、横坡农作+等高桑树+四边桑树。各处理耕作、施肥措施均保持一致,作物种植制度为玉米-榨菜轮作。结果表明,玉米季各处理土壤总氮(TN)的淋溶量在10.19~11.37 kg·hm~(-2)之间,榨菜季在11.06~12.23 kg·hm~(-2)之间,同一季不同处理间或同一处理不同季间土壤TN的淋溶量差异均不显著(P0.05)。硝态氮(NO_3~--N)和铵态氮(NH_4~+-N)对TN年淋溶量的平均贡献率分别为63.9%和36.1%,说明NO-3-N是氮素垂直淋失的主要形式。同一处理土壤在榨菜季的NO_3~--N淋溶量均高于玉米季,NH_4~+-N则相反;不同处理土壤总磷(TP)年淋溶量范围为0.19~0.21 kg·hm~(-2),处理间无显著差异(P0.05)。不同桑树配置模式对土壤氮磷淋溶拦截效果的差异并不明显,可能是由本试验中的桑树种植年限较短及根系还不发达所致。     

三峡库区小流域紫色土玉米推荐施肥指标体系研究

以玉米为例,应用3414试验建立三峡库区小流域紫色土玉米氮、磷、钾施肥技术指标体系。通过肥料效应分析,氮、磷、钾肥的增产率为25.3%,农学效率为23.2%,化肥贡献率为98.6%,土壤贡献率为58.9%。以缺素区相对产量50%、70%、80%、90%和95%将碱解氮、有效磷、速效钾划分为较低、低、中、较高和高5个等级,采用一元二次和线性加平台模型对不同土壤养分分级范围内施肥量与产量关系进行模拟,计算最佳肥料用量。结果表明:当土壤碱解氮(AN)处于60、60-90、90-120和120 mg/kg时,氮肥(N)推荐用量为210-230、185-210、170-185和0-170 kg/hm2;当有效磷(AP)处于30、30-50、50-70、70-90和90 mg/kg时,磷肥(P2O5)推荐用量为110-130、90-110、80-90、75-80和0-75 mg/hm2;当速效钾(AN)处于70、60-95、95-130和130 mg/kg时,钾肥(K2O)推荐用量为105-125、90-125、80-90和0-90 mg/hm2,初步建立了三峡库区小流域紫色土玉米推荐施肥指标体系。     

小流域综合治理型农业生态旅游发展研究

目前,水土流失及环境污染越来越严重,小流域综合治理成为地方政府未来工作重点。中国流域资源丰富,可大力发展流域经济。同时,依托小流域综合治理,重点发展农业生态旅游。参照2002年农业部出台的中国十大农业生态模式,结合目前流域经济和农业经济发展现状,提出了基于小流域治理型的农业生态旅游发展模式。     

广东典型小流域滑坡灾害预测模型研究

从小流域滑坡的形成机理出发,将目前广泛应用的极限平衡法和基于DEM的水文分布模型有效地集成,构建滑坡预测的水文—力学模型,确定小流域滑坡灾害的水文因子临界值,结合GIS技术进行模型的运算和滑坡稳定性分区,建立了适合广东小流域的滑坡灾害预测模型,并以程江上游的小流域为例对模型进行了验证。     

湖南典型土壤类型和耕作方式的氮磷损失特征研究

在湖南地区选取了有典型代表性的5个监测点,利用田间原位监测的方法进行12个月的分析监测（2007年8月至2008年8月）,研究了湖南不同土壤类型和耕作方式的氮、磷损失状况。结果表明,湖南地区氮损失的比例占施肥量的7.49%～22.50%,利用率为23.22%～33.45%;磷损失的比例占施肥量的0.948%～3.394%,利用率为7.06%～13.54%。     

农业生产系统氮磷环境影响分析——以安徽省为例

为探讨农业生产过程中氮、磷营养物质流动造成的环境影响,采用生命周期评价方法以农业生产系统中种植和养殖过程中的氮、磷物质流动为研究对象,比较和分析了安徽省2014年农业生产系统氮、磷在不同作物和畜禽生产中造成的能源消耗、全球变暖、酸化和富营养化等环境影响。结果表明:生产1 t水稻、小麦、玉米、大豆和油菜的综合环境影响指数分别为0.35、0.34、0.50、0.63和0.40,生产单位数量猪、牛、羊和家禽的综合环境影响指数分别为0.29、1.21、0.14和0.01。由此,水稻、小麦、羊和家禽的综合环境影响指数较小;从各类农产品总量造成的环境影响来看,水稻、小麦、猪和家禽对整个系统的能源消耗、全球变暖、酸化和富营养化的贡献比较突出,4种农产品之和占各种影响类型的78.45%、70.97%、81.21%和79.79%;再对比种植和养殖两个子系统,种植和养殖分别对能耗和富营养化影响突出,分别占78.53%和72.83%,而二者对全球变暖和酸化的影响大致相同。研究提出改善饮食结构、优化施肥和资源化畜禽粪便等是减轻农业生产氮、磷环境影响的有效途径。     

农业非点源氮磷流失规律研究

以北京密云县高岭乡石匣实验小区为研究对象，通过监测分析降雨后的径流样研究实验小区氮磷流失特征，结果表明：土地利用方式的差异对径流中氮磷的浓度有径流中总磷浓度变化趋势：果园〉标准小区〉农地〉荒草坡〉林地；总氮浓度变化趋势：林果地〉荒草坡〉农地〉标准小区〉林地。这表明果园由于施肥的影响造成径流中氮磷浓度偏高；免耕种植、梯田种植、鱼鳞坑造林等耕作方式会明显减少农田土壤的侵蚀。植被覆盖明显减少径流量和泥沙量，从而有效地控制农田氮磷污染物的流失；径流中氮、磷主要以颗粒态存在。     

基于过程监测的典型小流域径流氮 磷含量变化特征分析

以沂蒙山区沂河上游典型小流域——孟良崮小流域为研究对象,利用野外原位定点连续监测试验,获取2010年7月至10月基流状态与降雨条件下的水质与水文过程数据,分析径流不同形态氮、磷含量变化特征。结果表明,在整个监测过程中,总氮(TN)和硝态氮(DNN)的含量均表现为跳跃式变化,铵态氮(DHN)呈波动性变化,次降雨后增加明显;TN的含量普遍高于2mg.L-1,其中DNN占TN的比例均大于50%,DHN所占比例不足7%。总磷(TP)和磷酸盐磷(PO34--P)的含量次降雨出现后均有所增加,且在汛期后基流状态下有明显增加趋势,TP的含量最小值为0.031mg.L-1,其中PO34--P所占比例为6.341%～91.904%。径流中颗粒态氮(PN)和颗粒态磷(PP)的含量在次降雨过程中均表现为短时间内在径流量峰值后达到最大,之后迅速降低,且PN和PP的含量与泥沙含量呈显著正相关。     

沂蒙山区典型小流域次暴雨的氮磷输出特征

[目的]揭示暴雨条件下沂蒙山区的氮磷流失特征。[方法]以沂蒙山区沂河上游的孟良崮小流域为例,对2010年8月12日一场暴雨的径流及氮磷流失动态过程进行了监测分析。[结果]暴雨条件下产流迅速,降雨强度峰值出现于流量峰值之前;铵态氮(AN)和总氮(TN)浓度先变大后趋于稳定,硝态氮(NN)降雨初期无明显变化,后期逐渐变大并趋于稳定;水溶性无机磷(DOP)浓度呈锯齿状变化,水溶性有机磷(DIP)、水溶性全磷(DP)、颗粒态全磷(PP)和全磷(TP)浓度先变大后趋于稳定,浓度峰值出现于流量峰值之前;TN和TP输出浓度较大,远超过水体富营养化的标准。[结论]该研究可为沂蒙山区农业非点源污染的合理治理提供科学依据。     

兰陵溪小流域不同植被恢复模式生态功能研究

以农耕地为对照,对三峡库区兰陵溪小流域7种植被恢复模式生态功能进行研究.结果表明:各模式土壤种子库主要为草本植物种子.农耕地、柑橘林地种子库密度较高,分别达到12 043粒/m2和10 160粒/m2;针阔混交林、板栗林、栎林、马尾松林地土壤出现灌木和乔木种子,导致其种子库物种丰富度较高.种子库物种多样性指数最高为针阔混交林,达到3.9.各模式间种子库组成成分相似性变化范围为37.50～86.67,无较大的异质性,农耕地与其他模式的相似性最小.各植被恢复模式均可提高林冠层对降水的截持作用.单场降雨量为3.12～43.80 mm时,各模式平均林冠截留率为18.04%～24.36%,马尾松林、栎林和针阔混交林等3种模式的林地枯落物吸持水量为1.97～4.55 mm.各模式林地土壤最大蓄水量大小依次为竹林(402.29 mm)>茶园(349.34 mm)>农耕地(330.55 mm)>柑橘林(272.65 mm)>针阔混交林(242.93mm)>栎林(201.20 mm)>板栗林(175.08 mm)>马尾松林(144.97 mm).坡耕地经植被恢复后,地表径流量和径流系数平均分别减少82.04%和83.72%.土壤侵蚀模数减小1 608.87～1 876.66 t/(km2·a).各植被恢复模式的土壤质量均高于农耕地,土壤质量指数分别为板栗林(0.562 9)>马尾松林(0.512 1)>柑橘林(0.492 1)>栎林(0.448 5)>针阔混交林(-0.258 7)>茶园(-0.453 5)>竹林(-0.638 5),均高于农耕地土壤质量指数(-0.664 9).各植被恢复模式的生态功能综合评价值均高于农耕地,其中针阔混交林为生态公益林恢复的最优模式,板栗林为经济林建设的最优模式.     

基于GIS的九龙江流域农业非点源氮磷负荷估算研究

以实测资料和相关研究资料为基础,分别选取适当的算法对 USLE方程和 SCS模型中的各个参数进行了率定,并借助 ARC/INFO的 GRID模块使各参数分别以栅格图层存储.利用 GIS的空间运算分析能力,估算了九龙江流域土壤侵蚀量和年径流量,并进一步计算了流域的溶解态氮磷负荷和固态氮磷负荷.以 100 m× 100 m的网格为基本计算单元,以污染源输出经验模型进行了氮磷负荷的估算,实现了模型在空间上的分布式模拟,对九龙江流域农业非点源进行了定位、定量研究.     

重庆直辖10年三峡库区县域农业发展水平聚类分析

为政府下一步制定三峡库区经济社会发展政策和措施提供参考,依据重庆直辖10年后重庆三峡库区农业发展的水平,利用主成分方法剔除多余因子,选择了12个指标对三峡库区的19个区县进行聚类分析,结果表明,研究区可划分为4类,即农业发展水平相对比较高、次高、一般、较差区域.用于分类的距离从0.883到42.323,跨度变化很大.表明,重庆三峡库区各区县直辖10年来农业发展水平彼此差距比较大.     

光照强度和温度对三峡水库消落区典型土壤磷释放的影响

[目的]考察3种土壤的释磷量在不同光照和温度下的变化规律。[方法]将采自重庆市涪陵区消落带的沉积物、水稻土、紫色土移至实验室内进行磷释放模拟试验。[结果]在不同模拟光照强度下,上覆水总体上偏碱性,pH和总磷均随光照强度的升高而增加。在不同温度下,总体上水体偏碱性,pH随温度的升高而增加,总磷随温度的升高而减小。[结论]光照强度促进土壤微生物把土壤中的有机态磷转化为无机态磷,从而促进内源磷的释放。温度时土壤磷释放的影响主要表现为受温度影响而生长的微生物吸收土壤释放的磷,阻挡其进入上覆水中。同一光照强度和温度条件下的土壤释磷量顺序为紫色土〉水稻土〉沉积物。     

新立小流域侵蚀地带景观生态设计

以新立小流为典型，利用景观生态学理论，对该流域侵蚀地带进行了综合治理设计。通过生物防治和工程防治达到整个小流域系统经济、生态和社会效益的协调发展。     

伏牛山区陶湾流域径流、泥沙及氮磷的输出动态

以伏牛山区陶湾流域为研究对象,预测和评价了不同农业管理措施下流域径流、泥沙、氮磷等的输出动态,以便采取更为有效的管理措施。选取了5种农耕模式:传统翻耕、免耕、等高种植、留茬覆盖、免耕并留茬覆盖;5种施肥模式:现有量、85%现有量、70%现有量、50%现有量、35%现有量;5种降雨模式:干旱年、偏少年、平水年、偏多年和丰水年,得到125种模式组合。调试AnnAGNPS模型,输出125组合下的陶湾流域径流、泥沙、氮磷输出量。结果表明,免耕模式可以削减泥沙输出的34.9%,但却增加了径流、氮磷等的输出;施肥模式对径流和泥沙输出没有显著影响,但对氮磷输出呈强正相关关系(R＞0.95),50%现有量的L3模式可削减81.8%氮和63.7%磷;丰水年泥沙输出量为平水年的4.7倍,但氮的输出量与平水年差异不显著,磷的输出量略高于平水年;免耕与施肥模式相结合是陶湾流域削减泥沙和氮磷输出的有效方法之一。