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。     

紫色坡耕地玉米适产和环境友好的氮肥投入阈值

为有效控制紫色丘陵区坡耕地养分流失,采用氮肥水平随机区组试设计验,利用模拟径流小区的方法,研究氮肥用量对坡耕地雨季土壤氮素流失及玉米产量的影响。结果表明,随着氮肥用量增加地表径流和壤中流的总氮流失浓度均呈增加趋势,以优化施氮量的200%的总氮素流失浓度最高,分别比对照总氮流失浓度高150%和1141%,其中,施肥对地表径流总氮流失浓度的影响仅表现在径流首次;氮肥用量与土壤氮素表观平衡呈线性关系(R2=0.986),与玉米产量(R2=0.817)呈及生产1 kg玉米氮素流失量(R2=0.916)均呈二次曲线关系,氮肥用量为186.73 kg/hm2是兼顾环境因素的氮素投入阈值,氮肥用量为393.6 kg/hm2是玉米兼顾产量的氮素投入阈值,因此,为了保证粮食安全,有效控制农业面源污染,紫色坡耕地玉米适宜的氮肥用量范围在186.73~393.6 kg/hm2,结合本试验结果,氮肥用量为225 kg/hm2较好。     

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。     

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。     

三峡库区紫色土坡耕地氮素流失特征及其坡度的影响

三峡库区坡耕地以抗蚀性较弱的紫色土为主,坡耕地养分流失是造成库区水体富营养化的重要原因之一. 为查明三峡库区紫色土坡耕地养分流失特征及坡度的影响,研究了玉米—小麦轮作周期内不同坡度(7°,10°,18°)的 径流小区降雨产流及氮素地表径流输出的形态及通量.结果表明:在降雨集中期(6~8,10~11月)地表径流量与降 雨量呈显著正相关关系.同时,径流量受坡度的影响明显,18°径流小区的径流量是7°小区的2~3倍.坡度对径流 中氮的质量浓度的影响不明显,对氮素流失通量影响显著(p<0.05),累积氮素流失量为18°>10°>7°.坡耕地氮 素流失以颗粒态氮为主,占总氮流失量的50.0%~67.3%.可见,坡度对三峡库区坡耕地氮素流失具有较大影响, 通过坡改梯等措施降低坡耕地坡度和避免陡坡种植能有效控制库区坡耕地氮素流失.     

地表径流中碱土金属流失规律及调控机制研究

采用模拟降雨装置,对密云县农田褐土进行了在不同地表状况、降雨强度和坡度下的交叉试验,测试分析了径流泥沙和径流水携带的Ca、Mg流失量。结果表明,相同降雨强度、坡度条件下,Ca、Mg流失量为秸秆覆盖<草皮覆被<裸地。相同地表状况与坡度下Ca、Mg流失量与雨强呈正相关,相同雨强下泥沙携带流失量随坡度的增加而增大,草皮覆被和秸秆覆盖的地表径流水中Ca、Mg的流失量随坡度的增加而增大,坡度对裸地地表径流水携带Ca、Mg的流失量峰值有影响。相同雨强和坡度条件下,裸地地表泥沙中Ca、Mg的流失量超出径流水的携带量,草皮覆被和秸秆覆盖下,在坡度10°、15°时泥沙中Ca、Mg的流失量接近于径流水携带量,而且此时径流水中Ca、Mg的流失量占泥沙携带量的百分比高于坡度为20°、25°、30°时的百分比。秸秆覆盖,雨强90、120mm·h-1条件下,径流水中Mg的流失量已经超过了泥沙携带量,结果证明径流液中Ca、Mg均存在不容忽视的流失状况,而且Ca的流失量高于Mg。     

裙带菜孢子液浓度、附着基坡度及海水浊度对孢子附着密度的影响

在实验室条件下研究了裙带菜Undaria pinnatifida的不同孢子液浓度、附着基坡度和海水浊度对裙带菜孢子附着密度的影响.结果表明:裙带菜孢子附着密度随着孢子液浓度的增大而增加,呈正相关变化;随着附着基坡度的增大而减小,呈负相关变化;随着海水浊度的增加而减小,呈负相关变化.当孢子液浓度为3 250～29 250个/mL寸,孢子液浓度(x1)与孢子附着密度(y1)的关系式为y1=724e0.00008x1(R=0.978);当附着基坡度为0190°时,附着基坡度(x2)与孢子附着密度(y2)的关系式为y2=-0.7507x2 97.447(R2=0.9866);当海水浊度为0.3～7.9时,海水浊度(x3)与孢子相对附着密度(y3)的关系式为y3=-0.1354x33 2.3802x23-18.557x3 98.571(R2=0.9896).     

金太阳杏果实生长发育的数学模型研究

在果实生长发育期,通过测定金太阳杏果实纵、横、侧径、体积、鲜重及干重,建立金太阳杏果实生长模型.结果表明,金太阳杏果实纵、横、侧径、体积与鲜重生长曲线呈"双S"型,生长模型曲线分别为:y=-2.7119+0.3528x-0.007x2+5×10- 5x 3(R2=0.989),y=-2.7518+0.3033x-0.0052x2+3.4×10-5x3(R2= 0.990),y=-2 .5068+0.2767x-0.0048x2+3.2×10-6x3(R2=0.988),y=-22.756+1. 9784x-0.351x2+0.0003x3(R2=0.991),y=-15.344+1.1932x-0.01x2+8.8 ×10-5x3(R2=0 .994);果实干重生长曲线呈"单S"型,生长模型曲线为y=1/(1/7+56.1212×0.880 5x)(R2=0.995).     

苗圃潮土氮肥淋溶特征

采用室内土柱淋溶模拟试验,研究了不同氮肥处理下,不同深度土壤氮素在苗圃潮土中的淋溶特征。结果表明:硝态氮是氮素淋溶的主要形态,土壤经过12次淋溶后,硝态氮的淋溶量占全氮淋溶量的70%以上,而铵态氮的比例不到7%,另外,有5%～27%以有机氮的形式淋溶;氮肥淋溶率为21.36%～54.19%,铵态氮、硝态氮和全氮的淋溶量均随施肥量的增加而增大,并且不同土壤深度不同形态氮素的淋溶量(y)与施氮量(x)之间的关系均可用线性回归方程进行模拟,其中各深度全氮的回归方程为:0～20cm:y=0.5555x+99.888(R2=0.9857);0～40cm:y=0.3708x+148.25(R2=0.9689);0～60cm:y=0.2508x+220.67(R2=0.9297)。     

贵州山区缓坡地旱作耕地氮磷流失规律初探

通过在缓坡地旱作模式下设置农田地表径流长期监测点,采用径流池收集地表径流的方式,分析不同坡度旱作耕地地表径流产生特点及氮磷养分流失的规律。结果表明不同坡度各监测点的氮、磷流失量和流失系数分别为:0.85~1.88kg/hm2,平均1.164kg/hm2;总磷流失量变幅0.14~0.27kg/hm2,平均0.196kg/hm2;氮流失系数变幅-0.01%~0.41%;磷流失系数变幅-0.26%~0.18%。(这两个平均可以不用)