湖北省三峡库区农业面源污染解析

湖北省三峡库区农业面源污染物类型复杂,来源不明,底数不清,导致防控措施不力。采用综合调查法对4个库区县(区)2007年农业面源污染情况进行调查,运用排污系数法测算污染物负荷量,采用等标污染负荷法进行评价与源解析。结果显示,湖北省三峡库区2007年农业面源TN、TP和COD的排放/流失总量分别为2918.08、346.22、12461.10t.a-1;主要污染物是TN和TP,其等标污染负荷量分别为5836.16、3462.20m3.a-1,两者等标污染负荷比和为91.80%;库区内主要农业污染源是种植业和畜禽养殖业,其等标污染负荷比分别为56.08%和34.37%,而农村生活污染源只有7.99%;4个县(区)污染负荷的比重为夷陵区>巴东县>秭归县>兴山县。因此,针对湖北省三峡库区农业面源污染的控制策略:防控的污染物主要是TN和TP,防控的重点源为种植业和畜禽养殖业,防控的重点区域为夷陵区。     

残膜对土壤水分运移的影响

采用室内模拟的方法对残膜影响土壤水分运移进行了研究。结果表明,残膜会阻碍土壤水分向上移动,而且残留量和残膜面积越大,阻碍作用越明显。此外,残膜对土壤水分下渗有一定的促进作用。     

生物降解地膜降解特性及其应用对辣椒生长发育的影响

为明确不同材质生物可降解地膜在湿润气候下的降解特性和对辣椒生长发育的影响,通过大田试验研究了聚乙烯地膜(PE)、淀粉基降解膜(BM₁)、聚合类降解膜(聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)等)(BM₂、BM₃、BM₄)对土壤温度、田面覆盖降解性能和辣椒农艺性状的影响,通过埋土试验评估各地膜不同埋土深度的降解过程。结果表明：1)辣椒生育前期(覆膜后0～58 d)是地膜发挥保温效果关键期,覆膜种植主要提高该时期0～5和5～10 cm土层14:00和17:00的土壤温度。其中,BM₃和BM₄的增温效果与PE相近,0～5和5～10 cm土层平均温度比CK提高了约4℃。2)地膜降解过程受降解材质影响,淀粉基降解膜地面覆盖79 d达到无膜期,埋土60 d内完全降解。聚合类降解膜诱导期在覆膜后51～93 d,辣椒收获后处于碎裂期或无膜期。通过拟合方程可知,埋土深度影响BM₄的降解,降解率达95%时BM₄     

天然火成岩对不同污染程度土壤镉生物有效性的影响

为明确天然火成岩(SRC)对重金属镉(Cd)污染土壤的钝化效果,采用大田试验和盆栽试验相结合的方法,通过在超过农用地污染风险筛选值土壤(CG和LQ)和风险管控值土壤(JH)中添加SRC,研究其对土壤有效Cd、Cd形态分布以及水稻各部位Cd含量的影响。结果表明,SRC明显改变CG和LQ土壤有效Cd、pH、Cd形态分布和水稻不同部位Cd含量,而对JH土壤影响不大。添加SRC后,CG和LQ土壤pH提高了约0.2,显著降低了CG和LQ土壤CaCl_2-Cd (0.01 mol/L CaCl_2提取)含量,降幅在27.3%～38.9%。Cd形态分析表明,SRC能够使CG和LQ土壤植物易吸收态Cd向植物难吸收态Cd转变,酸容态Cd含量分别降低了6%～14%,铁锰氧化态Cd和有机结合态Cd分别增加了8%～9%。大田条件下,SRC显著抑制水稻根系、秸秆和子粒种对Cd的吸收,降幅分别达到53.7%、69.8%和54.6%。SRC通过提高土壤pH以及所含矿物对Cd的吸附来降低土壤中Cd的生物有效性,抑制水稻对Cd的吸收。     

江汉平原稻田田面水氮磷变化特征研究

在江汉平原地区,因水肥管理粗放,特别是人为排放刚施肥泡田水,水稻种植引发的氮磷面源污染问题比较严重,迫切需要掌握稻田氮、磷动态特征,并据此进行科学的肥水管理。采用大田试验的方法,设置不同氮磷梯度,研究了江汉平原稻田田面水氮磷形态与浓度动态变化特征及施肥的影响。结果表明:施尿素后,田面水可溶性总氮(DTN)、可溶性有机氮(DON)和铵态氮(NH_4~+-N)占总氮(TN)的比例分别在88.0%、44.7%和31.6%以上,且随施氮量增加而增大;施磷肥后,田面水中颗粒态磷(PP)占总磷(TP)的比例为76%～93%,且随施磷量的增加而降低。田面水中氮素浓度与施氮量之间呈分段线性相关关系,当施氮量分别超过287.8、289.9、231.5和336.7kg·hm-2后,TN、DTN、NH_4~+-N和DON的浓度会跃增;田面水中各形态磷素浓度均随施磷量的增加而线性增加。施氮肥后,田面水中TN和DTN浓度均在施肥后1 d达到峰值,在基肥和分蘖肥后5 d、穗肥后2 d降低至与不施氮肥基本接近;NH_4~+-N浓度在基肥和分蘖肥后2d、穗肥后1d达到峰值,基肥和分蘖肥后5 d、穗肥后2 d后降低至与不施氮肥趋同。施磷肥后TP、PP和可溶性总磷(DTP)的浓度均在施肥后1 d达到峰值,3 d后急剧降低,降幅均在79.0%以上。可见,在江汉平原地区,施尿素后田面水中氮素以DTN为主,尤其是DON和NH_4~+-N,施磷肥后以PP为主。减少氮、磷肥用量可降低稻田氮、磷损失,且氮肥施用量应尽可能控制在231.5 kg·hm-2以内。施基肥和分蘖肥后5 d内、施穗肥后2 d内是江汉平原稻田氮素损失的关键控制期,施磷肥后3 d内是磷素流失的关键控制期。     

湖北省三峡库区农村生活垃圾发生特征探讨

在湖北省三峡库区,选择了24个典型农户作为研究对象,分别对农户每个季节连续3d的生活垃圾产生量、理化性质、垃圾中TN、TP产生系数进行了检测与分析。结果表明,湖北省三峡库区农村生活垃圾人均日产生量0.743kg/(d·人),生活垃圾产生量受地域、季节及农户经济收入水平的影响。生活垃圾组成中,有机垃圾(主要是厨余垃圾)约占40%,其他垃圾(灰土、煤渣等)占41%,可回收垃圾(废纸、废塑料等)约占18%,有害垃圾占1%。农村生活垃圾含水率约41%,容重0.368t/m3,有机垃圾日产生量0.212kg/(d·人),其中TN含量为14.66g/kg、TP含量为2.42g/kg。TN平均产污系数为0.993g/(d·人),TP平均产污系数为0.153g/(d·人)。依以上参数估算,湖北省三峡库区120万农村常住人口,垃圾年产生量为32万t、87万m3,垃圾中每年TN、TP产生量为435t、67t。     

江汉平原水稻肥水管理现状与技术对策

采用进村入户问卷方法,详尽调查并分析了江汉平原水稻肥水管理中存在的主要问题。结果表明,水稻施肥中的主要问题是氮肥施用量和运筹方式不合理、磷钾比例尤其是钾肥比例明显偏低、忽视微量元素肥料的使用;水分管理中的主要问题是前期水层较深、中期排水晒田起始时间不合理、后期断水过早。在此基础上提出"应变式"肥水高效管理技术,主要包括以水稻品种营养特性为基础,以调整氮肥用量、增施钾肥和补充微肥为重点的平衡施肥技术;以提高氮肥利用率为重点的氮肥后移技术;以水稻实际分蘖数为指标的中期够苗晒田技术;以满足水稻生育后期二次灌浆从而提高稻谷千粒重的增施粒肥和推迟断水技术。     

三峡库区典型流域农业面源氮素输出特征

以三峡库区典型流域为研究单元,在自然降雨条件下,对流域出口设置的监测点进行连续取样观测。结果表明,2015年长坪流域在4-9月降雨量达703.1 mm,占全年降雨量的83.0%,径流量为686 354.4 m~3,占全年径流量的78.8%,径流量与降雨量显著相关(r=0.056,P0.01);在此期间的总氮输出负荷占全年的88.7%,是流域氮素流失的主要时期,径流为流域面源氮素输出的主要渠道及主要驱动力;总氮年平均浓度为2.0 mg/L,浓度峰值主要出现在7-9月;TN、NO_3~--N、NH_4~+-N和PN的年输出负荷分别为9.0、6.6、0.4和1.9 kg/hm~2;NO_3~--N是氮素流失的主要形态,占总氮输出负荷的73.7%。     

湖北省三峡库区不同种植模式下农田地表径流氮磷流失特征

为了识别湖北省三峡库区氮磷流失的高风险种植模式和高风险区,以种植模式为单元研究区域农田地表径流氮磷流失特征,采用流失系数法,分析了湖北省三峡库区4个县（区）18种主要种植模式农田地表径流途径土壤本底、肥料氮磷流失情况。结果表明：库区农田氮磷流失量分别为2 035.0 t和213.2 t,其中夷陵区最高,分别占库区总量的53.8%和50.5%,该区氮磷流失强度也最高。当季施肥造成的氮磷流失量分别占农田流失总量29.6%和26.3%。18种模式中,平地-露地蔬菜和平地-园地是氮流失量最大的两种种植模式,占库区农田总流失量53.2%;平地-露地蔬菜是磷流失量最大的种植模式,占库区农田总流失量的43.3%。平地、缓坡地、陡坡地三类坡度农田中,平地农业集约程度高,氮磷流失量最高,分别占库区氮磷流失量56.1%和57.1%,缓坡地次之,陡坡地的种植强度低,氮磷流失量最低。几种土地利用方式中,平原旱地利用方式氮磷流失量分别占库区氮磷流失量的38.5%和48.5%,流失强度为17.1、2.3 kg·hm^-2,远高于园地、坡耕地、水田。研究表明,夷陵区是氮磷流失高风险区,平地-露地蔬菜和平地-园地是氮磷流失的高风险种植模式。     

长江中下游地区氮肥减施对稻麦轮作体系作物氮吸收、利用与氮素平衡的影响

本试验采用连续两个轮作周期的稻麦轮作定位试验,研究了氮肥减施对作物氮素吸收、利用和土壤氮素平衡的影响。结果表明,在传统推荐施肥(小麦N 195 kg/hm2,水稻210 kg/hm2,均按底肥40%、分蘖肥30%、拔节肥30%分3次施用)的基础上,氮量减施20%,并配合综合调控技术措施,产量并没有降低,而且氮肥表观利用率、农学利用率、氮肥偏生产力和贡献率均得到提高。氮素在作物体内累积随着施量的提高而提高,土壤无机氮残留量和氮素表观损失也有相同的规律。生产相同数量的籽粒产量的需氮量小麦高于水稻,而氮素表观损失,则水稻高于小麦。