流域基流氮磷流失的非点源污染定量研究

利用数字滤波技术,在结合基流营养物负荷量消退过程和气象因子影响分析的基础上,提出并建立了基流营养物日负荷量分割的递归滤波算法,对浙江嵊州长乐江流域基流氮磷流失进行定量分析。结果表明,基流总氮(TN)日负荷量模拟值的R2为0.86,模拟效率系数NSE为0.72;基流总磷(TP)日负荷量模拟值的R2为0.65,NSE为0.63。用该方法对长乐江流域2003—2012年基流养分流失量的定量分析结果表明,全流域TN和TP年平均基流流失量分别高达1 317.6t(15.25kg/hm2)和51.8t(0.60kg/hm2),占该流域平均TN和TP总径流流失量的61.82%和56.92%。随着降雨量的增加,长乐江流域近年来的基流TN和TP流失量均呈现出极显著的上升趋势,已经成为河流非点源污染不可忽视的重要污染源。     

模拟降雨条件下坡地氮流失特征研究

通过人工模拟降雨研究了5种雨强对紫色土坡地氮径流损失的影响.结果发现,(1)随着雨强的增大,地表径流占总径流量的比例上升.(2)径流中氮的流失是随着雨强的增加而逐渐降低的.其中铵氮和硝态氮作为可溶性氮,它们的流失浓度随着时间的变化有一定的规律性,主要表现为径流前期浓度较高,随着降雨时间的延长,浓度趋于稳定或减小,后期则又有所上升.(3)地表径流量对硝态氮的流失量起决定性作用,而浓度对壤中流流失量起主导作用.小雨强下紫色土坡地径流硝态氮流失以壤中流为主,随着雨强的增大,地表径流流失量的贡献率越发明显.     

不同配置模式毛竹林水土流失特征

选取安吉县毛竹纯林、毛竹—杨桐混交林、毛竹—杨桐—萱草混交林作为研究对象,对大气降雨和3种林分中的地表径流量、土壤流失量、养分流失量(总氮和总磷)进行了研究。结果表明:(1)安吉县6—10月份降雨量呈明显波动趋势,降雨量为6.0~106.0mm。根据降雨强度划分等级安吉县25场降雨划分为小雨、中雨、大雨和暴雨。(2)安吉县暴雨对应的径流系数相对较高,其次为大雨。3种林分中毛竹纯林径流系数最大,毛竹—杨桐—萱草混交林最小。(3)3种林分径流系数、土壤流失量和养分流失量变化趋势基本一致,均呈明显波动趋势。6月和8月径流系数、土壤流失量和养分流失量相对较大。(4)降雨量与地表径流回归方程和地表径流与土壤流失量回归方程均为线性回归方程,说明降雨量与地表径流、地表径流与土壤流失量均呈线性关系。     

植物过滤缓冲带减少径流泥沙及养分输移效果

在美国中西部,家畜放养是造成产沙产流量增加、N流失增大、造成水体表面污染加重的主要原因。通过牧区连续放牧、轮牧和禁牧3个处理的对比试验,对自然水力条件下,放牧管理措施和植物缓冲带对径流、泥沙、NO3-N和PO4-P流失量进行了量化分析。结果表明,植物缓冲带可能导致新建的多年生草场系统在至少3个生长季内产生泥沙和营养物损失,并使径流下渗特性发生明显变化。     

闽北不同土地利用方式与不同降雨强度对水土流失的影响

运用径流小区法研究闽北不同土地利用方式与不同降雨强度对水土流失的影响.结果表明:1)不同土地利用方式年均径流量的大小顺序为裸露地＞柑橘园＞锥栗林＞杉木林,年均土壤流失量的大小顺序为裸露地＞锥栗林＞柑橘园＞杉木林;2)降雨强度对土壤流失量的影响高于对径流量的影响,不同土地利用方式的径流量及土壤流失量与各降雨强度指标呈显著性幂函数关系,但各指标的拟合相关程度不同;3)裸露地(对照)土壤流失量与I10的相关性最高,锥栗林的土壤流失量与Ⅰ30和Ⅰ60的相关性最好,柑橘园的土壤流失量与Ⅰ30的相关性最好,而杉木林的土壤流失量与降雨强度的相关性极弱;4)裸露地、锥栗林和柑橘园的径流量与Ⅰ60和Ⅰ30的相关性较好,杉木林的径流量与降雨强度的相关性极弱;5)各土地利用方式的径流量和土壤流失量与Ⅰave的相关性均很弱.     

喀斯特裸露坡耕地径流养分流失试验研究

为揭示雨强对喀斯特坡耕地养分流失的影响,运用可调坡度、地下孔(裂)隙度试验钢槽装填土石模拟喀斯特裸露坡耕地,采用人工模拟降雨的方法研究不同雨强下喀斯特裸坡径流养分流失特征。结果表明:(1)雨强为15,30mm/h时地表不产流,雨强为50mm/h时地表有产流;试验雨强下地下孔(裂)隙均有径流产生。(2)地表径流中全氮和全钾流失量均随雨强增大而增大,全磷流失量则先增大后减小;地下径流中全氮流失量随雨强增大呈先增大后减小趋势,全钾流失量与雨强正相关,全磷流失量与雨强关系不明显。(3)雨强为30,50mm/h时养分以地下孔(裂)隙流失为主,其贡献率为100%;地下径流中全氮流失量对其总流失量的贡献率表现为:15mm/h30mm/h50mm/h70mm/h90mm/h,全磷与全钾为:15mm/h30mm/h50mm/h90mm/h70mm/h。(4)地表径流量、全氮、全钾流失量和地下全钾流失量与雨强均呈显著正相关,相关系数分别为0.926,0.919,0.982和0.955。15,30mm/h雨强下,径流养分仅通过地下孔(裂)隙流失,50mm/h及以上雨强时养分伴以地表径流流失,且地下流失量大于地表流失量。     

降雨强度和坡度对土壤氮素流失的影响

采用人工模拟降雨的方法,研究了不同雨强(30,50,65,100mm/h)和坡度(0°,5°,10°)下粘质土坡面土壤氮素流失过程,以及雨强、坡度对单位面积土壤氮素流失量的影响。结果表明:(1)降雨过程中,随着雨强和坡度的增大,氮素流失的浓度和总量都会相应增加,且雨强和坡度越大,氮素流失浓度变化越快,径流浓度稳定时间越早;(2)不同雨强下坡度与单位面积土壤氮素流失量呈线性相关,且随着雨强的增大,坡度对单位面积土壤氮素流失量的影响变小;不同坡度下雨强与单位面积氮素流失量的线性关系显著,当雨强一定时,坡度的改变对氮素流失量的变化速率影响不大;(3)雨强和坡度与单位面积氮素流失量之间有显著的线性关系,相关系数达到0.978 9~0.982 0;(4)相同条件下,雨强对氮素流失量的影响比坡度大;(5)在降雨过程中,累积径流量与3种形态氮的累积流失量之间有显著的线性关系,相关系数达到0.914 5~0.961 1。     

毛竹林生态系统地表径流及其氮素流失形态研究

通过在四岭水库流域代表性毛竹林地设置定位径流小区,研究了不同施肥条件下毛竹林生态系统地表径流及其氮素流失状况。该定位试验设有对照(CK,不施肥)、农民常规高产栽培(FFP)与适地养分科学管理(SS-NM)共3个施肥处理。结果表明,在2009年6-12月的观察期内,各处理(CK、SSNM、FFP)在各次自然降雨条件下产生的径流总量分别达到279,284,267m3/hm2,泥沙流失总量分别达到393,369,396kg/hm2,全氮流失量分别为0.87,0.92,0.82kg/hm2。径流量、泥沙流失量和全氮流失量都与降雨量之间呈极显著正相关。径流量的产生主要集中在8月份,泥沙流失量主要集中在6,7,8三个月。土壤氮素流失的主要形态是颗粒氮(PN)和水溶性总氮(DN),分别占全氮流失量的51%和49%。CK、SSNM、FFP处理在此期间的径流可溶性氮(DN)流失量分别为0.37,0.46,0.49kg/hm2。与农民常规施肥措施相比,适地养分科学管理(SSNM),不仅可以明显减少毛竹林地泥沙的流失量,而且可以减少径流可溶性氮的流失量。     

基于GIS的南四湖沿岸农业面源氮磷负荷估算研究

以济宁市沿南四湖县区乡镇为主要研究区,根据降雨径流和土壤侵蚀量,运用遥感(RS)影像和地理信息系统(GIS),确定土壤通用流失方程(USLE)各参数,运用USLE对南四湖沿岸氮磷流失模数进行定量估算,为南四湖沿岸农业氮磷流失的消减与控制提供科学依据。结果表明:USLE模型计算的氮磷流失量主要集中在湖西区域,以喻屯镇、王鲁镇和唐口镇的流失量居于前列,最高的喻屯镇氮、磷流失量分别达439.9t/a和271t/a;湖东区域,石桥镇、马坡镇、欢城镇和韩庄镇的氮磷流失量居于前列,最高的石桥镇氮和磷流失分别为174t/a和120.6t/a。农田实际调查的氮和磷的流失量与模型计算值趋势较一致,两者呈极显著线性正相关(p<0.01)。氮的模型计算流失量略低于实际调查流失量,而磷的模型计算流失量远远高于实际调查流失量。主要是因为南四湖沿岸农田氮的流失是氮的主要流失形式,远高于畜禽养殖和生活排污的氮流失。而磷的流失主要来自畜禽养殖,其次才是农田流失磷。     

不同降雨强度下坡地覆盖对土壤有机碳流失的影响

采用模拟降雨试验研究不同降雨强度下坡地覆盖对因地表径流泥沙流失的有机碳影响.结果表明:降雨强度越高,土壤覆盖度越低,土壤有机碳流失量越高.影响土壤有机碳流失的因素表现为降雨强度＞土壤覆盖度＞地面坡度.降雨过程中,降雨强度由60 mm/h增至120 mm/h,土壤有机碳流失量增大.覆盖度较小时,降雨强度对土壤有机碳流失起决定作用.降雨强度≤60 mm/h时,植物覆盖层抑制土壤有机碳流失,重度覆盖(覆盖度100％)、轻度覆盖(覆盖度50％)与裸露地(覆盖度0％)相比,土壤有机碳流失量分别减少56.2％和36.3％.同时,土壤有机碳流失量随地面坡度由5°升至10°增加4.6％,初始产流时间提前14s.降雨强度与土壤有机碳流失量呈正相关,土壤覆盖度与泥沙流失量(土壤侵蚀量)以及土壤有机碳流失量呈负相关,径流中土壤有机碳流失量随着土壤侵蚀量同步变化.     

次降雨条件下鲁中南山区砂质壤土赤松林地产流与氮磷流失特征

为了研究水源地上游林地产流及其氮磷运移规律,采用人工模拟次降雨试验方法,选择鲁中南山区泰安市黄前水库上游药乡小流域赤松林地作为研究对象,以荒草地为对照,对其地表径流和壤中流及其氮磷流失特征进行研究。结果表明:(1)次降雨条件下赤松林地地表径流量低于荒草地,而荒草地壤中流量低于赤松林地,赤松林地及荒草地土壤入渗量与植被覆盖度呈正相关。随着降雨的进行,赤松林地和荒草地地表径流产流量不断增加且趋于稳定,壤中流产流时间比地表径流晚,径流量较平稳。(2)次降雨条件下地表径流全氮(TN)流失量呈现初期输出浓度较高,随降雨的进行,输出浓度减少并逐渐趋于稳定状态,壤中流呈现相对稳定的状态。TN流失量与输出浓度呈正相关。赤松林地地表径流及壤中流TN流失量均低于荒草地。(3)次降雨条件下赤松林地地表径流全磷(TP)的输出浓度与流失量呈正相关;赤松林地地表径流及壤中流TP流失量均低于荒草地的。(4)赤松林地及荒草地前期降雨TN、TP总流失量均低于次降雨的;次降雨TN总流失量是前期降雨的1.11倍;次降雨TP总流失量是前期降雨的1.15倍。同时,次降雨赤松林地TN、TP流失量均低于荒草地的。因此,与荒草地相比,赤松林地具有较好的调控氮磷流失的作用。     

高速公路建设中不同类型弃土场的土壤流失特征

 以沪蓉西高速公路(上海至成都高速公路西段)湖北宜长段(宜昌至长阳县)弃土场为研究对象,通过观测天然降雨、土壤、植物和土壤流失量等因子,探讨不同类型弃土场的土壤流失特性。结果表明:1)降雨量与降雨强度的乘积(PI)和次降雨造成的单位面积土壤流失量(E)之间,表现出较好的一元正线性相关关系。在不考虑影响坡面土壤流失的其他因素的前提下,随着降雨量和降雨强度乘积的增加,土壤流失量逐渐加大。2)采取工程措施和生物措施综合防护,可以有效减少弃土场的土壤流失量。3)弃土场表土物质组成对土壤流失起着重要作用,表土受雨水冲刷,砾石含量会逐渐增大,土壤流失量逐渐减小。     

三峡库区退耕还林土壤侵蚀及养分流失控制——以兰陵溪小流域为例

以秭归县兰陵溪小流域为研究对象,基于2016年5—9月自然降雨条件下,对三峡库区内典型退耕还林模式(茶园、板栗林、柑橘园)及原有农耕地(对照)径流小区的土壤侵蚀及养分流失情况进行了监测和分析,评估退耕还林工程实施后对小流域土壤侵蚀及氮磷养分流失的影响。结果表明:(1)退耕还林后土壤侵蚀量和总氮、总磷流失量明显减少,与农耕地相比,板栗林、柑橘园和茶园地表径流流失减少幅度分别为41.95%,22.78%,6.11%,土壤侵蚀减少幅度分别为87.91%,75.26%,58.94%,总氮流失量减少幅度分别为52.42%,44.08%,31.26%,总磷流失量减少幅度为72.87%,70.45%,43.24%。(2)相较农耕地,退耕还林模式速效氮流失量明显减少,硝态氮流失量顺序为农耕地332.09g/hm~2茶园243.42g/hm~2板栗林124.76g/hm~2柑橘园123.18g/hm~2,铵态氮流失量顺序为农耕地184.22g/hm~2茶园132.18g/hm~2柑橘园117.62g/hm~2板栗林91.42g/hm~2,且硝态氮流失量占总氮流失量比率高于铵态氮。(3)总氮、总磷主要通过侵蚀泥沙途径流失,速效氮流失的主要途径是地表径流。流域内主要污染物为随侵蚀泥沙流失的总氮。     

间作百喜草对坡地茶园磷流失的影响

茶园是南方种植业面源污染源之一，但不同茶园管理模式的磷流失存在差异，探析茶园间作的磷流失规律与特征，对科学评估生态茶园的农业面源污染减排效应具有重要意义。本文以福建省福州市宦溪镇生态茶园为研究对象，应用径流小区法开展长期定位试验，观测了2016～2018年16场降雨产流事件中顺坡单作(T1)、顺坡间作(T2)、梯台单作(T3)、梯台间作(T4)的茶园径流量和磷素浓度、磷素流失量，间作植物为百喜草。结果表明：茶园间作(T2、T4)比茶园单作(T1、T3)径流量减少0.1～2m³/(100m²)；径流总磷(TP)浓度下降最高达80%、可溶性总磷(TDP)浓度下降最高达100%、颗粒态磷(PP)下降最高达83.3%；径流TP流失量下降最高达82.3%、TDP流失量下降最高达100%、PP流失量下降最高达85.3%；磷流失以颗粒态为主(51.7%～72.3%)。径流量与降雨量、径流量与TP浓度、TDP浓度、磷素流失量呈显著正相关(P<0.05)；径流量与PP浓度、磷素浓度之间、磷素浓度与磷素流失量、磷流失量之间呈极显著正相关(P<0.01...     

三峡库区小流域旱坡地氮磷流失特征研究

为探讨三峡库区小流域旱坡地氮磷流失特征,采用标准径流小区对重庆市涪陵区珍溪镇王家沟小流域常规耕作方式(顺坡耕作)以及水土保持耕作方式(常规顺坡耕作+PAM土壤调节剂、免耕+顺坡种植+稻草覆盖、常规顺坡耕作+植物篱、免耕+横坡垄作、常规横坡耕作)下土壤氮素和磷素的流失量及形态特征进行分析。结果表明:(1)就旱坡地土壤氮素的流失特征而言,径流中氮素的流失量相对较小,最大值仅为53.63mg/m2;而泥沙中所携带的氮素流失量相对较大,其最大值达131.25mg/m2;整个观测期内,氮素的流失主要以颗粒态为主,颗粒态氮的流失量占总氮流失量的53.0%～62.0%。(2)就旱坡地土壤磷素的流失特征而言,各处理径流中磷素的总体规律基本表现为:常规顺坡耕作>常规横坡耕作>免耕+顺坡种植+稻草覆盖>常规顺坡耕作+PAM土壤调节剂>免耕+横坡垄作>常规顺坡耕作+植物篱;泥沙中所携带的磷素流失量相对于径流中的磷素流失量而言较大,最大值为58.14mg/m2;整个观测期内,颗粒态总磷流失量为水溶态总磷流失量的1.75～2.15倍,流失方式同样以颗粒态为主。总体而言,水土保持耕作方式下的氮磷流失量均小于常规耕作处理,能有效减少径流及泥沙中各形态氮磷的流失。     

不同种植模式和坡度对片麻岩山坡地氮素流失的影响

通过室外人工模拟降雨的方法,研究了在不同坡度(5°,15°,25°,35°)与不同欧李种植模式(1,2,3行)下对片麻岩山坡地土壤坡面氮素流失和产流的影响。结果表明:(1)产流时间随着坡度增大而提前,平均产流时间从种植模式3行到1行推迟了59.23%,2行到1行推迟了32.28%;不同种植模式下产流强度及波动幅度均为1行>2行>3行;(2)降雨过程中,不同种植模式下氮素流失量和流失浓度表现为1行>2行>3行,不同坡度下,氮素流失量和流失浓度为5°<15°<25°>35°,临界坡度为25°;(3)相同坡度,种植模式由2行到3行时硝态氮流失量减幅最大,5°,15°,25°,35°分别减少了16.78%,44.71%,41.33%,41.89%;(4)氮素流失过程中硝态氮流失量占比40.35%,铵态氮流失量占比10.13%,流失形式以硝态氮为主;(5)相同种植模式,2种氮素流失量和流失浓度与坡度存在二次函数关系,相同坡度,与种植模式存在线性关系,相关系数(R^2)范围分别为0.531~0.999,0.102~0.999;(6)种植模式与硝态氮流失量和铵态氮流失量均呈线性负相关关系,是影响氮素流失的主要因子。在片麻岩山坡地,利用多行交错方式种植欧李可显著降低氮素流失。     

坡长和雨强对氮素流失影响的模拟降雨试验研究

为研究氮素的流失特征,探索坡长和降雨强度对氮素流失的影响,选定坡长(2,3,4,5m)和降雨雨强(0.65,0.69,0.83,0.85,1.01,1.20,1.37,1.54,1.68,1.80mm/min)作为可变因素,在红壤裸坡上进行室内人工模拟降雨试验。结果表明:(1)坡面径流中各形态氮素流失随时间推移基本趋势为降雨初期径流携带氮素的浓度大,随后氮素浓度下降,至20min左右下降趋势变缓,最终径流中同一形态氮素的浓度趋于一致。(2)坡长一定时,径流中各形态氮素的总流失量随降雨强度的增大而增大,呈现较为明显的正相关性。各场次降雨中,各形态氮素的总流失量均为5m坡长最大,2m坡长最小。(3)径流量与TN、NO_3~-—N的总流失量之间存在极为显著的相关性,而对NH_4~+—N的总流失量影响较小。(4)径流中TN、NO_3~-—N的流失量与坡长、雨强、径流量都达到了极显著相关水平,相关性依次为径流量雨强坡长,而径流中NH_4~+—N的流失量只与雨强显著相关。(5)坡长、雨强及径流量与径流中各形态氮素总流失量的综合影响分别可以用线性相关方程进行描述,显著性依次为TNNO_3~-—NNH4+—N。     

片麻岩坡面花生不同生长时期水土及养分流失规律

通过室内人工模拟降雨的方法,研究了花生不同生长时期片麻岩坡面水土流失和养分流失特征。结果表明:花生不同生长时期产流产沙量不同,总体流失量均呈现出0d20d40d60d,与对照(0d)相比,花生60d坡面产流量减少了38%,产沙量减少了47%;不同生长时期坡面养分流失量随生长天数的增加而减少,与对照(0d)相比,60d坡面氮磷钾养分流失量分别减少了75%,45%,70%,降雨过程中硝态氮流失量始终高于铵态氮流失量;不同生长时期坡面养分流失量表现为钾流失总量氮流失总量磷流失总量,养分流失总量与产沙量之间方程拟合系数均达0.98以上,有着显著的正相关性;花生不同生长时期片麻岩坡面磷钾的流失主要以泥沙结合态为主,氮素流失为溶解态氮与泥沙态氮共存。     

谷子不同生长时期水土及养分流失规律研究

通过室内人工模拟降雨的方法,研究了谷子不同生长时期片麻岩坡面水土流失和养分流失特征。结果表明:谷子不同生长时期产流产沙量不同,总体流失量呈现出0d20d40d60d,与对照(0d)相比,谷子60d坡面产流量减少了33%,产沙量减少了43%;谷子不同生长时期坡面养分流失量随谷子生长天数的增加而减少,与对照(0d)相比,60d坡面氮磷钾养分流失量分别减少了75%,45%,70%,降雨过程中硝态氮流失量始终高于铵态氮流失量;谷子不同生长时期坡面养分流失量表现为钾流失总量氮流失总量磷流失总量,养分流失总量与产沙量之间方程拟合系数均达0.85以上,有着显著的正相关性;谷子不同生长时期片麻岩坡面磷钾的流失主要以泥沙结合态为主,氮素流失为溶解态氮与泥沙态氮共存。     

果园带状生草对果园面源污染的控制效果

利用径流小区法观测琯溪蜜柚园套种不同宽度草带果园土壤流失量、径流量,并研究其对氮、磷面源污染的控制效果及不同施肥水平下适宜草带的调控效果.结果表明:(1)不同处理中,全园生草控制果园面源污染效果最好,径流、土壤、总氮、总磷年流失量分别为422.7 m3/hm2,26.0 t/km2,0.793 kg/hm2,78.8g/hm2;2.0m草和1.5m草带处理效果居中;1.0m草带处理最差,分别为927.0 m3/hm2,57.4t/km2,2.050 kg/hm2,279.3 g/hm2.(2)各处理都可极显著或显著降低径流量、土壤流失量、径流总磷、可溶性磷浓度和流失量,且控制磷流失效果相同,而1.0m草带处理时径流可溶性磷浓度和流失量与其他3个处理差异达极显著或显著水平.(3)人工生草(全园、带状生草)处理都可极显著降低径流总氮、铵态氮、可溶性氮浓度和流失量.(4)1.5m和1.0m草带处理径流硝态氮浓度显著高于全园生草和自然生草处理,而全园生草、2.0m和1.5m草带处理都可极显著降低径流硝态氮流失量.(5)不同施肥水平下,全园生草高肥、草带高肥、中肥、低肥处理径流总氮流失量分别为对照的16.46％,49.09％,41.60％,41.11％;磷总流失量分别为对照38.58％,41.73％,33.86％,35.43％;土壤流失量分别为对照18.29％,47.78％,53.97％,67.78％;径流量分别为对照25.14％,47.98％,48.53％,58.93％;草带高肥处理径流总氮、硝态氮浓度明显或显著高于低肥处理,超过了果园种植1.5m草带时百喜草的控制氮流失能力.