安吉赋石水库板栗林地地表径流污染物特征研究

在浙江省安吉县赋石水库库尾选择有代表性的板栗(Castanea mollissima)林地设置径流小区,对自然降水条件下地表径流中污染物的流失特征进行观测、研究.结果表明:2012年3-10月共观测到10次产生地表径流的降雨事件,降雨量从28.2 mm到303 mm不等;径流水中TN、NH4+-N和COD浓度与降雨量均呈现显著正相关(p=0.05),TP浓度与降雨量则呈现显著负相关(p=0.05),而NO3--N与降雨量之间没有表现显著相关性;污染物浓度COD(6.12～11.14 mg/L)＞TN(2.163～5.371 mg/L)＞NH4+-N(0.733～4.220 mg/L)＞TP(0.276～1.742 mg/L)＞NO3--N(0.035～0.433 mg/L).这些结果表明,单一经营的板栗林地表径流污染物中N、P浓度均超过引起水体富营化的阀值,对水库面源污染和水质变化形成潜在压力.     

澄江尖山河小流域不同土地利用类型面源污染输出特征

研究了自然降雨条件下澄江尖山河小流域4种不同土地利用类型径流小区中面源污染输出特征。结果表明,不同土地利用类型径流小区中面源污染物输出量不同,农地的全磷输出量最大,其次是人工林,次生林和灌草丛较小;氨氮和COD输出量表现出农地和人工林大于次生林和灌草丛。不同土地利用类型径流中面源污染物输出浓度没有显著差异,但从总体上来看,植被覆盖度越高,径流水中的氮、磷浓度越高,而COD、氨氮浓度越低,硝态氮浓度是亚硝态氮浓度的8.5~111倍,可溶态氮以硝态氮形式流失为主;侵蚀泥沙有富集养分的特征,且次生林和灌草丛的富集率高于农地。不同土地利用类型侵蚀泥沙中全氮和全磷的输出量依次为:农地>人工林>灌草丛>次生林,速效氮和速效磷则为:农地>人工林>次生林>灌草丛。与氮相比,表层土壤中的磷更容易随径流流失,磷的输出以泥沙结合态为主,特别是速效磷。     

滇中尖山河流域不同土地利用类型产流及氮磷流失特征

地表径流造成土壤养分流失及土地生产力衰退,径流产生特征与土地利用类型密切相关,深入研究其作用机制可为水土流失治理、流域内水体保护及氮磷迁移规律提供科学依据。以滇中尖山河流域不同土地利用类型(人工林、灌木林、次生林、坡耕地)为研究对象,定量监测了2017年雨季(5月—10月)降雨过程中产流量、氮磷流失的形态、浓度、流失量及动态变化特征。结果表明:(1)随着降雨量的增大,不同土地利用类型下径流小区的径流量逐渐增大,降雨量与径流量之间相关性显著,各径流小区径流量均表现为:灌木林次生林人工林坡耕地;(2)不同土地利用类型在各降雨条件下TN和TP浓度分别表现为:人工林(2.39 mg/L)次生林(2.63 mg/L)灌木林(2.64 mg/L)坡耕地(4.00 mg/L)、灌木林(2.53 mg/L)次生林(4.07 mg/L)人工林(5.72 mg/L)坡耕地(6.47 mg/L),坡耕地显著增加了径流中不同形态氮磷的浓度;(3)溶解态氮磷是径流水体中氮磷污染的主要污染物,其中NO~-_3-N为径流氮素流失的主要形态,PO~-_4-P占TP浓度的比例为50.91%～77.87%;(4) TN,TP总流失量均表现为:灌木林(0.76,0.61 mg/m~2)次生林(1.04,1.65 mg/m~2)人工林(1.36,3.60 mg/m~2)坡耕地(7.91,15.12 mg/m~2)。为了减缓尖山河流域水体污染问题,可调整尖山河流域沿线土地利用类型,在降雨前应减少和避免农事活动,增加灌木林地面积,在流域出口处布设灌木林来减少流域氮磷的流失。     

太湖湖滨缓冲带农田初雨径流的氮磷流失特征

以稻麦轮作田和高产蔬菜地为试验田,研究太湖湖滨缓冲带农业面源污染源氮磷等营养物质随降雨径流流失对太湖水体富营养化的影响。对雨季(6—9月)太湖湖滨缓冲带农田初雨径流流失氮磷的监测结果为:稻麦轮作试验田初雨径流中TN、TP、CODMn浓度波动范围分别为3.88～10.81、0.60～1.50、6.51～12.50 mg/L;PN平均值为2.24 mg/L,占TN的29.75%;NH4+-N平均值为1.13 mg/L,占DTN的14.99%;NO3--N平均值为1.16 mg/L,占DTN的15.37%;PP平均值为0.30 mg/L,占TP的30.06%。高产蔬菜试验田初雨径流中TN、TP、CODMn浓度波动范围分别为10.27～26.27、2.47～6.07、12.43～26.88 mg/L;PN平均值为1.87 mg/L,占TN的11.11%;NH4+-N平均值为2.05 mg/L,占DTN的13.75%;NO3--N平均值为1.57 mg/L,占DTN的10.51%;PP平均值为2.08 mg/L,占TP的72.7%。     

尖山河小流域不同土地利用类型土壤养分特征及水土保持效益

采用标准径流小区法,对云南省尖山河小流域内4种典型的土地利用类型(次生林地、坡耕地、人工林地和灌草丛地)0—20 cm表层土壤养分特征及水土保持效益进行了研究,结果表明:①4种土地利用类型表层土壤的全氮含量坡耕地>灌草丛地>人工林地>次生林地,全磷和速效磷含量灌草丛地>坡耕地>人工林地>次生林地,碱解氮含量坡耕地>次生林地>灌草丛地>人工林地,有机质含量次生林地>灌草丛地>人工林地>坡耕地;土壤各化学因子之间的关系不是单一的,而是相互影响,有一定的关联性。②次生林地和灌草丛地都有较好的调节径流和减少土壤流失的作用,在相同的降水量下,坡耕地总产流量分别是人工林地、次生林地、灌草丛地的1.97、3.88和2.92倍,总产沙量分别是人工林地、次生林地和灌草丛地的3.67、10.22和7.09倍。因此,在水热条件较好的南方地区,采取封山育林和种植复层结构的人工林更有利于提高土壤养分,达到水土保持的最佳效果。     

习惯施肥对菜地氮磷径流流失的影响

对菜地进行连续3年的定位监测试验。结果表明:与不施肥对照相比,菜农习惯施肥处理显著提高降雨径流中的总氮(TN)和硝态氮(NO3--N)流失质量浓度及流失量,3年监测期内总氮(TN)径流流失负荷为321kg/hm2,总磷(TP)流失负荷为134kg/hm2,分别占氮、磷养分投入总量的13.6%和13.2%,氮肥的流失系数约为5.6%。菜地氮素流失以硝态氮(NO3--N)形式为主,磷素流失以颗粒态磷(PP)形式为主。菜地氮、磷养分径流流失与径流量呈显著线性关系,菜地每流失1kg的总磷(TP),可溶性总磷(TDP)、总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)所需要的径流量分别为77.5,322,52.5,67.5,404m3。     

亚热带典型农业小流域井水水质季节 变化与空间分布特征

井水是亚热带农业区域农民的饮用水源,其水质状况直接影响到当地农民的身体健康。本文选取亚热带典型农业小流域中井水铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、总氮(TN)和总磷(TP)为研究对象,采用地统计学方法,分析其季节变化和空间分布特征。结果表明,研究区农户井水中NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量在全年4个季节的平均值分别为0.05~0.10 mg(N)·L-1、3.0~4.9 mg(N)·L-1、3.4~5.1 mg(N)·L-1和0.03~0.17 mg(P)·L-1,超标率分别为2.3%、10.4%、9.5%和7.9%。在季节动态变化上,NH4+-N在全年变化不显著(P0.05),这主要与土壤的吸附有关;而NO3--N、TN和TP均在夏季达到最高,春季最低,并且两个季节之间的变化具有显著性(P0.05),这主要与农业施肥活动和降水条件有关。在空间变异性上,NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量在各季节的块金值与基台值的比值都为0,并且各变量在各季节的变程各不相同,说明这4个变量在各季节分别在不同尺度范围内表现出较强的空间自相关性。在空间分布上,NH4+-N、NO3--N、TN和TP含量都具有斑块状分布,而斑块的位置、大小和形状各不相同。NO3--N和TN在全年的空间分布与研究区地形和土地利用方式有关,在东南部和西南部地势较低的水稻种植区含量较高,而在北部地势较高的林地含量较低。而NH4+-N和TP的空间变异系数高于NO3--N和TN,这主要是由于NH4+-N易被土壤吸附,而磷素在土壤中易被固定,迁移较困难,导致NH4+-N和TP在不同地方的含量差异比较大。地形、水文气候条件、土壤类型、土地利用方式和农业施肥等是造成亚热带农业区域井水水质季节动态变化和空间分布格局差异的主要因素。     

巢湖流域不同耕作和施肥方式下农田养分径流流失特征

采用野外定位观测试验,研究巢湖流域不同耕作和施肥方式下农田养分径流流失特征,探索降低养分流失、提高湖区水质的有效耕作和施肥措施。2009-2010年结果表明,冬季麦田径流液总氮(TN)的浓度范围是2.12～4.34mg/L,溶解态氮(DN)约占TN的72%～92%,DN中又以硝态氮(NO3--N)为主,溶解态有机氮(DON)次之,铵态氮(NH4+-N)所占比例极小。径流液总磷(TP)浓度范围是0.095～0.360mg/L,颗粒态磷(PP)约占TP的51%～69%。DN和PP是农田氮磷径流流失的主要形态。长期的保护性耕作可提高径流液TN、DN、NO3--N、DON和DP的浓度,降低PN和PP的浓度,但对NH4+-N和TP浓度无明显影响;氮肥后移一定程度上易增加追肥后短期内降雨径流液各形态N的浓度,但可降低小麦整个生育期内径流液各形态P的浓度。在当地常规耕作条件下(处理CT),麦田TN和TP径流流失量分别为1.065,0.079kg/hm2,占当季施N量的0.71%,施P量的0.24%。与处理CT相比,处理CTS(常规+覆盖)、NFP(氮肥后移)和NTS+NFP(少免耕覆盖+氮肥后移)TN流失量分别减少了14%、21%和24%,TP流失量分别减少了20%、21%和24%。因此,保护性耕作和氮肥后移在保证小麦产量的前提下,可作为巢湖流域源头控制农田养分流失的主要措施。     

云南坡耕地红壤地表径流氮磷流失特征定位监测

选取南方典型坡耕地红壤为试验区,采用田间小区试验方法,在自然降雨条件下,于2008—2010年连续3 a对不同农业管理方式下地表径流及氮磷流失特征进行田间实地监测。结果表明,试验区域干湿季极其分明,3 a平均降雨量为838.6 mm,主要集中在5月到10月,坡耕地红壤地表径流、养分流失时间、流失量与降雨量之间具有显著的相关性,在常规施肥处理下径流量和氮磷流失量之间呈极其显著的指数相关性,相关系数分别为R=0.897 4＊＊和R=0.529 7＊＊。坡耕地红壤地表径流量、径流系数及氮磷流失量变化规律一致,不施肥条件下,总氮、总磷流失量最大,优化施肥、揭膜、横坡垄作及秸秆覆盖等农艺措施能降低氮、磷流失量,尤其是横坡垄作种植,相对于顺坡垄作氮、磷流失总量降低了2/3左右。不同处理之间径流中各种形态氮磷含量无显著差异,说明不同农业措施主要通过地表径流流失量而影响坡耕地地表径流氮磷流失量的多少。坡耕地红壤地表径流氮磷流失以颗粒态为主,TDN占TN比例年均为24.58%,TDP占TP的比例年均为7%,TN流失量是TP的3倍左右;优化施肥和揭膜条件下可溶性氮磷所占比例增加,横坡垄作和秸秆覆盖条件下降低。在可溶性氮素中,NO3-N、NH3-N占TN的比例年均分别为8.41%、12.65%,但是2009、2010年NH3-N均小于NO3-N。因此,关于坡耕地地表径流不同流失氮素形态的影响因素较多,目前研究结果不确定,且年际之间差异较大,尚需要进一步研究。     

农村污水加入对模拟稻田生态系统中氮、磷的影响

在温室内,以中性紫色水稻土为基质,水稻(Oryza sativa)为植被构建了模拟稻田生态系统用以处理农村污水,研究了外源污水(TN 15.0mg/L,其中NH4+-N 13.5mg/L,NO3--N 1.5mg/L;TP 2.0mg/L)加入4种系统后,土壤和田面水中各种形态氮、磷、pH等的动态变化。结果表明,外源污水加入后3d土壤中NH4+-N、NO3--N、pH均达到峰值,其中NH4+-N 29.4～46.5mg/kg,NO3--N 12.3～21.4mg/kg,pH 7.9～9.1,完全施肥处理显著高于减量施肥处理,垄作与平作之间差异不显著。7d后NH4+-N、NO3--N、pH显著降低,处理之间差异不显著。外源污水加入后3d,土壤中NH4+-N增加了5.76～9.70g/m2,显著高于田面水中NH4+-N的损失量1.15～1.34g/m2,田面水和土壤中NO3--N分别上升了0.64～0.91g/m2和2.02～4.12g/m2。表明田面水中NH4+-N的减少可能对土壤中NH4+-N的升高有一定的贡献,而田面水中NO3--N的增加量可能来自土壤。土壤中碱解氮和Olsen-P浓度均在污水加入后1d达到峰值,完全施肥处理显著高于减量施肥处理,垄作与平作之间差异不显著。土壤中TN和TP在试验期间有下降的趋势,但是差异不显著。相同施肥条件下,垄作较平作能够获得更高的生物产量,意味着能够带走更多的氮、磷。     

人工降雨条件下不同坡长和覆盖度对氮素流失的影响

用植被覆盖度(20%,45%,60%,90%)和坡长(1,2,3,4,5m)作为可变因素,设定固定雨强2.0mm/min进行室内模拟降雨,研究氮素的流失特征,探索坡长、覆盖度和径流对氮素流失的影响。通过对试验数据的分析,结论为:(1)相同覆盖度,不同坡长全氮(TN)流失量随时间延长而逐渐增加,并且随着坡长的增加,流失量逐渐增大,但径流中总氮的浓度变化差异不明显。硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)流失量的变化与TN较为相似,流失浓度随着时间变化主要表现为径流前期浓度较高,随着降雨时间的延长,浓度逐步降低并最终趋于稳定。(2)降雨过程中,径流中的氮流失主要以溶解态的氮为主,并以NO3--N比NH4+-N含量高,但是随着降雨时间的延长,不溶性氮的比例也会有所增加。(3)径流量对各形态氮的流失影响十分明显,植被覆盖度和坡长分别与TN、NO3--N的流失量呈显著负相关和显著正相关。     

模拟降雨条件下北运河流域农田养分流失特征

为了解北运河流域农田养分流失特征,通过模拟降雨的情况下,分析了降雨量对径流雨水中养分含量、土壤养分和泥沙流失的变化特征。结果表明,北运河地区只有在暴雨情况下产生农田径流,暴雨后,农田径流雨水中总N浓度在4.7~11.3 mg·L-1,氨态氮和硝态氮占44.51%;总P浓度在0.66~1.35 mg·L-1,水溶磷含量占到总磷54.08%。养分的流失以表层为主,土壤表层总氮流失比例达到29.79%,氨态氮损失率达到52.09%,硝态氮损失10.21%,表层土壤总磷含量下降达到16.48%,水溶性磷损失5.27%。农田径流泥沙中总氮含量为0.66~1.27 mg·g-1,占总流失量的82.28%;总P浓度在14.73~20 mg·g-1,占到总流失量的99.89%;模拟降雨后土壤大团聚体减少8.8%,而微团聚体增加9.5%。     

坡耕地反坡水平阶对土壤水N、P垂直再分配的影响

 采用野外监测和室内实验分析相结合的方法,对昆明市松华坝水库水源区坡耕地反坡水平阶土壤水N、P垂直再分配进行研究,结果表明:1)土壤水总氮TN、氨态氮NH+4+-N、硝态氮NO3--N和总磷TP在20～40cm土层自然坡面和反坡水平阶2种处理差异性均显著,40～60 cm土层TN和NH+4+-N浓度和土壤TN质量分数相关系数为0.94(P<0.05)和0.97(P<0.01),土壤水TP浓度分别和土壤TP、AP质量分数相关系数为0.90(P<0.05)和0.98(P<0.01);40～60cm土层土壤水TN浓度和土壤TN质量分数相关系数为0.92(P<0.05),土壤水TP浓度和土壤AP质量分数相关系数为0.96(P<0.01);60～80cm土层土壤水NO3--N浓度分别和土壤TN、AN质量分数相关系数为0.90(P<0.05)和0.92(P<0.05),土壤水TP浓度和土壤AP质量分数相关系数为0.93(P<0.05);80～100cm土层土壤水NO3--N浓度和土壤AN质量分数相关系数为0.94(P<0.05);在0～100cm土层,反坡水平阶处理能有效地将坡耕地地表径流转化为土内径流,造成土壤水N、P质量分数不同程度的增高趋势;土壤水N、P在土壤剖面的运动是引起土壤N、P累积的动力。     

不同施肥水平下植草对坡地径流氮素流失的调控作用

采用室内模拟人工降雨的方法,研究坡地植草措施在不同施肥水平下对径流氮素流失的控制效应。结果表明:(1)植草措施使坡地初始产流时间滞后约3′6″～18′28″,地表径流量随雨强的增大而增加,植草措施下径流调控率变化范围为3.3%～59.81%,泥沙调控率变化范围为39.66%～83.51%,且均在小雨条件下效果最好;(2)径流三氮输出量随雨强的增大而增加,且与降雨强度之间的关系较施肥水平更紧密;(3)径流氮素流失以硝态氮为主,硝态氮占总氮浓度的变化范围为21.28%～88.36%,铵氮在总氮浓度中的比例较小,仅占3.39%～22.28%,硝态氮浓度是铵氮浓度的1.3～16.9倍,表明坡地径流氮素流失以硝态氮为主。径流氮素浓度与施肥水平的关系较紧密,与降雨强度无紧密关系。     

生态滤沟对城市路面径流的净化效果

随着城市化进程的加快,城市路面径流污染问题日益严重,运用工程措施对其实施控制具有重要意义。在西安理工大学露天试验场设计和建设了6条不同配置方式的生态滤沟,通过试验分析生态滤沟对城市路面径流中污染物的净化效果及其影响因素。结果表明:在所选的基质中粉煤灰的净化效果较好,其对铵氮、总氮、可溶性正磷酸盐、总磷的去除率可分别达到30%～45%,25%～30%,90%～95%,60%～90%;较无植被情况,在有植被条件下生态滤沟对总氮的去除率可提高5%～30%,而对磷的净化效果相差不大;随着入流水力负荷的增大,生态滤沟对污染物的去除率会降低,铵氮和总氮的去除率在高水力负荷和低水力负荷时相差10%左右,可溶解性正磷酸盐和总磷的去除率在高负荷和低负荷时相差可达30%左右;随着进水污染物浓度的增大,COD、可溶解性正磷酸盐、总磷的去除率呈现先增大后减小趋势,铵氮去除率呈现增大趋势,总氮去除率呈现先减小后增大的趋势。随着入流时间的延续,生态滤沟对入流流量、入流水量、入流污染负荷的削减能力减弱。     

青山湖流域不同地表覆盖降雨径流中氮磷流失过程研究

在浙江省青山湖流域进行了不同地表覆盖类型野外模拟降雨实验,通过设定不同的坡度和降雨强度,综合分析流域内4种地表覆盖对降雨径流中氮磷流失的减少效果,结果表明:在相同雨强情况下,坡地径流中总氮浓度和氨氮浓度由高到低顺序均为:人工草地、次生林、荒草坡、竹林地。其中,总氮浓度曲线在各地表趋势均保持稳定,降雨强度的增大不影响4种覆盖度的顺序结果,但是人工草地与其他3种类型之间的浓度差值会随着雨强的增大而增大。在相同雨强情况下,坡地径流中总磷浓度由高到低顺序依次为:人工草地、次生林、荒草坡、竹林地。径流中速效磷浓度过程趋势与总磷浓度非常类似,而且随着雨强增大,速效磷占总磷比例也相应提高。     

改良剂降低富磷蔬菜地土壤磷和氮流失的作用

为了解不同改良剂对土壤中磷和氮的稳定作用,进行田间试验研究在施用量为2.5t/hm2时氢氧化铝、石灰石粉、石膏、氯化钙和粉煤灰5种改良剂对蔬菜地地表径流中磷和氮浓度的影响。结果表明,改良剂施用可明显降低土壤有效磷和水溶性磷含量,轻微增加土壤中NH4+-N含量,但对土壤中NO3--N影响不大。施用改良剂可显著降低蔬菜地地表径流中总磷、溶解态磷、颗粒态磷和NH4+-N的浓度,增加水溶性有机氮浓度,但对水溶性总氮和NO3--N浓度影响不明显。与对照比较,施用氢氧化铝、石灰石粉、石膏、氯化钙和粉煤灰5种改良剂的地表径流中总磷浓度下降比例平均分别为13.68%,35.54%,38.72%,43.77%和45.02%,溶解态磷浓度下降比例平均分别为16.05%,32.42%,48.75%,55.38%和38.98%;NH4+-N浓度下降比例平均分别为24.21%,37.84%,11.31%,10.08%和55.56%。总体上,施用氯化钙和粉煤灰降低地表径流中磷浓度的效果好于其他改良剂。     

洞庭湖平原冲积性菜园土壤养分径流规律研究

通过定位大田和田间小区试验,研究不同作物类型及不同施肥结构对菜园土壤养分径流损失的影响。结果表明,菜园土壤养分径流损失以氮为主,磷、钾素相对较少。从氮素形态看,以硝态N为主,铵态N较少。就淋失速度而言,硝态N最快,磷素次之,铵态N和钾素较慢且有一定的持续性。种植辣椒作物,由于施肥量大于南瓜,N、P养分的淋失显著高于南瓜地。当地菜农习惯施肥(CK2)和单施化肥处理(NPK),在辣椒生育前期,N、P养分的淋失较其他处理严重。施用有机肥料,特别是饼肥,作物生育后期水溶性总N和硝态N的淋失大于其他处理。不施肥处理,也存在着N、P养分的损失,且数量较大,在生产实践中应加强土壤养分资源的管理和高效利用。