不同放牧强度对流域降雨径流中氮磷流失的影响

在呼伦贝尔草原克鲁伦河流域选取轻度放牧、重度放牧及不放牧草场,利用降雨模拟器进行降雨模拟试验,研究了不同放牧强度草场的地表物理性质、植被类型对降雨产流、营养元素流失等因素的影响。结果表明:在20,45,65 mm/h降雨强度下重度放牧草场产流时间最短,不放牧草场产流时间最长。径流量及径流系数总体规律显示为重度放牧草场 > 轻度放牧草场 > 不放牧草场。3种放牧强度草场的氮磷流失量均随雨强的增加而增大。降雨产流初期氮磷浓度相对较高,随径流时间增加逐步下降,最后达到稳定。径流量与氮磷含量之间存在二项式显著相关关系。     

水稻田磷素径流流失形态变化特征的模拟研究

通过对一系列含有不同磷水平的原状土室内模拟磷素流失的方法,在同一降雨强度下,分别研究了不施用磷肥时不同磷含量的土壤径流磷流失和施用磷肥24 h后的径流磷流失量,以及区分土壤本身不同水平的残余磷和新施入的肥料磷对径流流失磷的贡献。结果表明:在所有处理中,施肥量、土壤残余磷与总磷流失均呈正相关关系;溶解反应磷(DRP)是总溶解磷(TDP)的主要成分,而TDP占总磷(TP)的60%以上,是流失磷的主要形态,溶解性难反应态磷(DUP)只占流失总磷的1.2%~4.6%,但实际浓度在OP2有机处理中达到0.28 mg/L,这部分磷不易下沉,特别是施肥后短期内的降雨径流,可能导致DUP流失量大大增加。与不施肥试验相比,施入无机肥后,DRP、TDP量均显著增加,所占流失总磷的相对比例也明显增加,相对应的TPP、DUP占总流失磷的相对比例则依次减少;而与无机肥处理相比,有机肥处理的OP1、OP2变化则不同,DUP占TP的相对比例显著增加,达到4.4%和4.6%,但其它形态磷所占相对比例则略有减少。此外,线性回归分析表明了土壤新施入的磷肥是流失负荷中磷的主要来源。     

农业区磷流失形态的研究

农业区是非点源磷污染的主要来源之一。但学术界对于磷素从农业区随径流进入下游水域的特点和机制尚不清楚,尤其是在暴雨期的形态没有详细的研究过,因此日本学者T.Yam ada等人对流经位于日本中心美川湾流域农业地区河流的水质和径流量进行了调查研究。其结论是:枯水期时磷主要以溶解态排出,丰水期时磷以颗粒态的形式大量排出。磷的流失特征是冲刷型,即磷流失量随着水流量的增加而增加。颗粒磷的流失与农业用地的比例呈正相关。农田土壤的解吸实验表明,在沿海地区土壤中迅速发生的磷解吸取决于水体的pH和盐分质量分数。实验表明,这一地区磷流失量的10%能在海水中由颗粒态迅速转变成溶解态。     

呼伦贝尔草原不同放牧草场土壤水文特性研究

为探究草原不同放牧制度对土壤水文特性的影响,通过野外试验,分层测定0-80cm土层不同放牧草场的土壤水分特性参数。结果表明,呼伦贝尔草原休牧、轮牧及自由放牧草场植被各项生态指标差异显著,土壤质地主要为砂土和砂壤土;3种放牧草场土壤容重、有机质、孔隙度、持水量等指标随深度变化规律不明显,土壤有机质含量大小为休牧草场轮牧草场自由放牧草场,土壤总孔隙度顺序为休牧草场自由放牧草场轮牧草场。根据土壤持水性能分析,休牧草场供水性能较好,对植被生长最为有利,轮牧次之,自由放牧草场最差,同时休牧草场及轮牧草场对水分涵养、保持水土等方面的能力高于自由放牧,建议将部分自由放牧草原转变为休牧草场及轮牧草场。     

模拟降雨条件下农田径流中氮的流失过程

在室内降雨模拟试验条件下，研究暴雨径流中农田氮素养分流失及施肥处理的影响。结果表明，农田暴雨径流氮养分的流失量与累积径流量成正相关；施用NH4HCO3显著地增大了农田径流中溶解态氮浓度及流失量（P＝0．01），而对颗粒态氮浓度及流失量没有显著影响（P＝0．1）在大暴雨和裸露地试验条件下，颗粒态氮是农田暴雨径流氮养分流失的主要形态；在44min降雨径流中，以颗粒态流失的氮达476．3－488．7mg/m^2；侵蚀泥沙有富集氮养分的特点，其富集系数与侵蚀泥沙累积量存在对数线性关系；LOG（ER）＝0．770－0．300LOG（SED）；减少地表径流和土壤侵蚀，降低表土中速效氮养分含量是减少农田地表径流氮流失的关键。     

不同磷水平塿土的表面性质及其对磷素流失特征的影响

为明确不同磷水平塿土的表面电化学性质特征,阐明电解质浓度调控下塿土表面性质的变化及其与土壤磷素流失特征的内在关联,利用物质表面性质联合测定分析技术,结合降雨模拟试验,研究了长期定位配施磷肥条件下不同磷水平塿土的表面电化学性质及其对土壤磷素流失特征的影响。结果表明：（1）长期施磷处理下的塿土全磷含量为不施磷处理的2.46倍,但其表面电位、表面电荷密度、表面电场强度、比表面积以及表面电荷数量均低于不施磷处理塿土;（2）不同磷水平塿土均表现出土壤颗粒及磷素流失量随着土粒表面电位（绝对值）升高而加剧的趋势,颗粒态磷的累积流失量与土壤颗粒累积流失量间呈线性正相关;（3）由于低磷水平塿土表面电位（绝对值）相对较高,所受土壤颗粒间静电排斥力更大,导致土壤团聚体稳定性较差,土壤颗粒及其附着磷素累积流失量更多;（4）本实验条件下土壤中磷素流失以颗粒态磷为主,占流失总量的81%～99%,溶解态磷占比十分有限。本研究阐明了长期定位施磷处理对土壤表面电化学性质的影响,明确了表面性质变化与土壤颗粒及磷素流失特征的关系,为长期施磷土壤的环境风险防控提供了新思路。     

通过模拟降雨测定径流中溶解磷的浓度

在两种土上采取几种耕作措施进行玉米~大豆轮作,通过模拟降雨来测定径流中的溶解磷浓度;免耕措施的径流中可溶性磷的平均浓度明显大于其它耕作措施。这一结果与其它文献报告的结论相同,即:径流中溶解磷浓度会由于采取水保耕作措施而减少。     

有机肥对不同母质菜田土壤磷解吸动力学模拟

通过室内恒温培养试验研究了华南3种典型母质发育的菜田土壤(玄武岩母质发育、花岗岩母质发育、河流冲积物母质发育)在经过两种有机肥(鸡粪堆肥和商品有机肥)预培养30 d和60 d后其土壤有效磷含量及磷解吸动力学过程的影响。结果表明,添加鸡粪堆肥和商品有机肥后,3种母质发育菜田土壤其有效磷含量均显著增加,且添加鸡粪堆肥处理的土壤其有效磷含量的增加量大于添加商品有机肥处理;3种母质发育土壤在添加两种有机肥处理后其磷解吸动力曲线均是先快速解吸然后缓慢达到平衡的过程;磷解吸量不仅与各处理的土壤初始有效磷含量密切有关,而且与土壤成土母质类型、施入有机肥种类相关;3种母质发育的菜田土壤在经过两种有机肥处理后其磷解吸动力曲线用5种动力学方程进行拟合,发现Elovich方程、抛物线方程和幂函数方程能够取得较好的拟合效果。     

不同放牧制度草场产流产沙过程模拟试验

为研究不同降雨条件下不同放牧制度对水土流失的影响,通过在呼伦贝尔沙质草原不同放牧制度草场进行人工模拟降雨试验,得到产流及产沙过程的变化特征,同时测定土壤流失的主要成分,并对产流量及产沙量进行回归分析。结果表明:休牧、轮牧、自由放牧草场的产流率随降雨历时的增加而逐渐增大,并最后达到稳定状态,产沙过程与产流过程相反,3种放牧草场的径流总量及产沙总量均为自由放牧草场轮牧草场休牧草场,放牧制度及雨强与产流率、产沙量间存在显著的正效应。3种放牧草场的产流量与泥沙含量间存在二项式相关。在相同降雨强度下,休牧草场对水土流失的调控能力明显优于轮牧及自由放牧草场,但随降雨强度增加,但其调控优势随降雨强度的增加在逐渐变弱。放牧制度对土壤流失的质地产生显著影响,自由放牧草场粉粒及粘粒流失严重,容易出现土壤沙化现象。     

有机肥(物)对土壤中磷的活化作用及机理研究──Ⅱ.有机肥(物)分解产生的有机酸及其对不同形态磷的活化作用

通过有机肥在不同土壤水分状况下分解产生的有机酸种类和数量检测、各种有机酸对不同磷酸盐的溶磷试验,对有机肥活化土壤磷的机理进行了研究。结果表明,无论在好气或淹水条件下,猪粪、稻草和纤维素均能明显增加土壤中有机酸含量,其作用为猪粪＞稻草＞纤维素;7种检出的有机酸对不同形态人工合成磷酸盐的溶磷能力为：草酸和乙酸对钙磷的溶磷均有一定效果,多数有机酸对铝磷的溶磷效果均不错,而柠檬酸对铁磷的溶磷效果最好。柠檬酸虽数量不及其它有机酸,但在有机肥活化土壤磷中所起的作用是最大的。铁磷在有机肥活化磷中的贡献较其它形态无机磷大。     

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%。     

宁夏河东沙地农牧交错区不同放牧方式对土壤环境的影响

研究了宁夏河东沙地农牧交错区不同放牧方式对土壤环境的影响。结果表明，不同放牧方式下的土壤含水量以6区轮牧的较高，自由放牧和封育地的土壤含水量较低，且不同放牧方式和封育地的土壤含水量随季节降雨量的变化呈一致性；封育、6区轮牧、4区轮牧和2区轮牧地土壤容重方别比自由放牧地的土壤容重下降了6％，7．77％，1．96％，1．43％；封育、6区轮牧、4区轮牧和2区轮牧地土壤总孔隙度分别比自由放牧的增加了7．38％，4．67％，3．79％，4．72％；土壤有机质、全氮、全磷、全钾的变化以自由放牧较高，不同放牧方式之间的差异不显著。土壤速效钾以6区轮牧地较高，自由放牧地较低。     

施用鸡粪土壤中磷的径流损失特征研究

研究了施用鸡粪土壤中磷养分在自然降雨过程中随地表径流流失的变化规律.结果表明:颗粒附着态磷(PP)占总磷(TP)的61.1%～79.5%,是土壤中磷索在自然降雨过程中随地表径流流失的主要形态.基于作物需磷量计算鸡粪用置较基于作物需氮量能有效降低地表径流中不同形态磷浓度,其中TP降幅为8.0%～46.3%.PP降幅为6.0%～48.2%.TDP降幅为15.1%～46.0%,DIP降幅为29.4%～55.5%.表明基于作物需磷量计算鸡粪施用量能有效降低土壤中磷索在自然降雨过程中随地表径流的流失风险.添加沸石或铁盐可有效降低地表径流中TP和PP浓度,从而有效降低磷随地表径流损失的风险.     

荒漠草原不同放牧制度群落稳定性研究

在短花针茅荒漠草原,对比研究了不同放牧制度群落植物重要值和多样性,研究结果表明:划区轮牧和对照区重要值较高的植物为短花针茅、无芒隐子草、碱韭和糙隐子草,自由放牧区1年生植物重要值较高;2002年Shannon-Wiener、Simpson和Pielou群落多样性指数自由放牧区偏高于轮牧区,但从3种指数的影响因子重要值的分布上看,轮牧区主要分布在建群种和优势种上,自由放牧区分布在建群种、伴生种和1年生植物上,可以认为轮牧条件下群落环境更稳定.     

不同耕作方式与秸秆还田对稻田氮磷养分径流流失的影响

为明确自然降雨条件下稻田田面水氮磷养分径流流失特征,寻求秸秆还田和耕作方式结合下较为有效的减排农艺措施,通过田间试验研究自然降雨条件下不同耕作方式和秸秆还田对稻田田面水氮磷养分径流流失的影响。结果表明:秸秆还田处理较秸秆不还田处理更能够有效减少稻田氮磷养分径流流失总量;秸秆不还田条件下,翻耕、旋耕、免耕总氮径流流失量分别为6.78,8.50,11.09kg/hm2,总磷流失量分别为0.50,0.63,0.78kg/hm2;秸秆还田条件下,翻耕、旋耕、免耕总氮流失量分别为4.82,6.44,8.87kg/hm2,总磷流失量分别为0.39,0.51,0.70kg/hm2;整个稻季氮素径流流失率以免耕秸秆不还田为最高,达3.70%,翻耕秸秆还田为最低,仅为1.61%,磷素径流流失率也是免耕秸秆不还田最高,翻耕秸秆还田最低,分别为1.31%和0.65%。     

耕作措施对坡耕地红壤地表径流氮磷流失的影响

云南山地面积约占全省土地总面积的94%,特殊的地形特征,极易引发坡面土壤侵蚀和养分流失,严重影响了农业可持续生产。采取有效的农艺措施来减少坡耕地土壤养分流失是十分有必要的。为此,通过4年定位试验对顺坡(2组处理)、横坡(2组处理)2种耕作方向的复合农艺措施处理进行研究。结果表明:云南坡地红壤的径流时间主要集中在6—9月,且产流雨量占年降雨量的65.62%～75.82%。产流雨量与年降雨量呈现一致趋势。径流量和产流雨量呈线性关系(R_(NVF)~2=0.597 7,R_(OVF)~2=0.415 1,R_(OHF)~2=0.378 2,R_(OHFR)~2=0.335 5),其相关性大小顺序为顺坡处理横坡处理,不施肥处理施肥处理,覆膜处理揭膜处理(P0.01)。大雨(25～49.9 mm)和暴雨(≥50 mm)造成了年度大部分径流和养分的流失。横坡垄作组处理产生地表径流(177.13±28.87)～(182.28±33.75) mm,径流中总氮流失量(7.66±2.51)～(7.85±1.92) kg/hm~2,总磷流失量为(0.91±0.26)～(1.09±0.27) kg/hm~2,与顺坡垄作OVF(常规处理)相比径流和养分极显著减少了49.57%～52.13%,33.16%～53.88%(P0.01)。不同耕作措施下,复合耕作模式(优化施肥+横坡垄作+旺长期揭膜)拦截径流和养分流失的效果最好。RDA分析结果发现,与降雨量相比较,径流量是影响氮磷养分变化的主要环境因子(P0.01)。径流量与氮养分(NH_4~+-N除外)流失量的相关性高于与磷的相关性,表明氮比磷更容易随径流流失。顺坡处理NVF和OVF与环境因子径流量和氮磷养分流失量TN、TDN、NO_3~--N、NH_4~+-N、TP、TDP呈正相关,横坡处理OHF和OHFR与其呈负相关。     

稻田田面水与排水径流中胶体磷流失贡献及流失规律

通过野外试验采集稻田田面水和稻田排水径流的水样,研究了胶体磷流失贡献和流失规律。根据实际天气情况,选择1次典型暴雨事件(48 mm/h)和8次不同强度(8,9,19,23,23,32,36,49 mm/h)的降雨事件采集样品。结果表明:(1)田面水和稻田排水中磷素流失形式以颗粒磷为主。在过1μm滤膜的总磷中,胶体磷的流失贡献为21%～73%,超过真溶解磷的流失贡献。(2)降雨后田面水中胶体磷的贡献范围为9%～44%,稻田排水中胶体磷流失贡献范围为10%～16%,金属氧化物胶体、有机质胶体以及金属氧化物—有机质胶体浓度与胶体磷流失贡献呈正向相关性,田面水中皮尔森相关系数分别为0.544,0.635,0.781(p0.05),稻田排水中分别为0.734,0.350,0.747(p0.05),三者结合磷为径流中胶体磷的重要赋存形态。(3)施肥通过影响电导率和离子强度来削减胶体磷的流失贡献,而降雨强度则通过影响pH来增加胶体磷的流失贡献,降雨强度与稻田排水胶体磷流失浓度的线性回归系数R~2=0.75,但两者对田面水和稻田排水中胶体磷流失贡献的影响程度不同。