Impact of land use on nitrogen concentration in groundwater and river water

Abstract

The aim of this study was to evaluate the impact of land use on nitrate nitrogen (NO₃-N) in shallow groundwater (G-N) and total nitrogen (N) in river water (R-N). The study area consisted of 26 watersheds (1342 km²) covering 72% of Kagawa Prefecture in Japan. We estimated G-N specific concentrations, which showed the magnitude of the upland fields, paddy fields, forests and urban land-use contributions to watershed-mean G-N. G-N specific concentrations were gained as partial regression coefficients using a multiple regression analysis of the watershed-mean G-N concentrations and the land-use ratios in each of the 26 watersheds. The results showed that the G-N specific concentration, which was gained as the partial regression coefficient for the multiple regression analysis, was 15.2 mg L^?1, 10.3 mg L^?1, 2.3 mg L^?1 and 2.5 mg L^?1 for the upland fields, paddy fields, forests and urban land-use types, respectively. R-N pollution load runoff to the river mouth was calculated by multiplying R-N specific concentration (previously reported) by river flow at the river mouth. Similarly, G-N pollution load arrival to groundwater was calculated by multiplying G-N specific concentration by the groundwater flow. The R-N pollution load runoff was 19.3 kg ha^?1 y^?1, 7.7 kg ha^?1 y^?1, 1.7 kg ha^?1 y^?1 and 7.6 kg ha^?1 y^?1, while the G-N pollution load arrival was 7.3 kg ha^?1 y^?1, 5.0 kg ha^?1 y^?1, 1.1 kg ha^?1 y^?1 and 1.2 kg ha^?1 y^?1, for upland fields, paddy fields, forests and urban areas, respectively. These results showed that the N in river water and groundwater was derived mainly from runoff and leaching from croplands. Therefore, the relationships between watershed-mean non-absorbed, applied nitrogen (NAA-N: nitrogen applied to cropland via fertilizer and manure without being absorbed by crops), R-N concentration and watershed-mean G-N concentration were investigated. A curvilinear correlation was observed between NAA-N and R-N concentrations (r² = 0.68) except for one small, high-density, urban watershed, and a weak linear correlation was observed between NAA-N and G-N concentrations (r² = 0.42).     

EFFICACY OF GYPSUM AND MAGNESIUM SULFATE AS SOURCES OF SULFUR TO RAPESEED IN LATERITIC SOILS

A field experiment conducted on rapeseed (Brassica juncea L.) during 2005–2006 in a typical lateritic soil (Alfisol) of West Bengal, India revealed that sources of sulfur viz. gypsum and magnesium sulfate and levels of sulfur (0, 20, 40, 60 kg S ha^?1) have significant influence on grain yield, total biological yield, sulfur concentration in grain and stover, total sulfur uptake, oil content and oil yield and chlorophyll content. The maximum grain yield (18.28 q ha^?1) and oil yield (8.59 q ha^?1) was obtained with magnesium sulfate followed by gypsum yielded the grain yield of 17.99 q ha^?1 and oil yield of 8.22 q ha^?1 at 40 kg S ha^?1. Overall, the best performance was recorded when sulfur was applied at 40 kg S ha^?1 either as magnesium sulfate or gypsum. Results revealed that magnesium sulfate may be considered as the better source of sulfur than gypsum to raise the mustard crop in sulfur deficient acidic red and lateritic soils of West Bengal and if farmers apply either magnesium sulfate or gypsum to soils, the possible deficiency of sulfur and magnesium/calcium in soils and plants can be avoided.     

基于水功能区的湖北省农业非点源污染控制区划

农业非点源污染已成为区域水质恶化的主要原因,有针对性地按照国家和地区对不同水功能区的水环境质量标准的要求划分农业非点源污染控制区,可以使非点源污染的控制更有效率.以湖北省103个县域为对象,以水功能区要求为基础,采用ArcGIS分析法确定县域水环境质量标准,在此基础上,采用水质污染指数法及内梅罗指数法解析各县域单元的污染类型及敏感性,最终划定研究区农业非点源污染控制分区.结果表明：1）湖北省可划分为Ⅱ类水质保护区的县域单元29个,划分为Ⅲ类水质保护区的县域单元74个;2）Ⅱ类水质保护区污染类型可划分为3类,主要为单一污染源污染,敏感区可划分为3类,分别为不敏感、轻度敏感及中度敏感;3）Ⅲ类水质保护区污染类型可划分为7类,主要污染类型为单一污染源污染和混合污染,敏感区可划分为3类,分别为轻度、中度及重度敏感;4）农业非点源污染控制区可划分为3个级别,包括2个一级控制分区,6个二级控制分区,23个三级控制分区.区划结果可为湖北省农业非点源污染管理和防治提供参考.     

河岸缓冲带净污机制及其效果影响因子研究进展

随着经济社会的飞速发展,农业面源污染已成为导致河流、湖泊、水库等水体水质恶化、营养化的重要原因.居于水陆交界处的河岸缓冲带对净化河流水质具有重要作用,被认为是控制面源污染的“最佳管理措施”（BMPs）之一.在系统地总结国内外河岸缓冲带净污机制及其净污效果影响因子所取得的主要研究成果的基础上,针对目前研究中存在的不足,提出净污机制研究不局限于氮、磷等营养元素以及地表径流去污的机制研究,除考虑自然因素外,还应综合考虑人为因素对河岸带净污效果的影响.     

我国当前农产品产地土壤重金属污染形势及检测技术分析

从农产品产地环境监测出发,针对农田土壤重金属污染问题,通过追踪一系列重金属污染事件报道,指出了进行农产品产地土壤重金属检测的重要意义;在综述现有重金属含量常规及新的检测方法基础上,分析了各自的优缺点,并针对农产品产地土壤重金属含量的检测问题,进行了现有各种重金属检测手段的对比分析,提出了目前农产品产地土壤重金属含量检测中面临的主要问题,为今后农产品产地环境中土壤重金属参数获取技术和低成本快速检测装备平台的研究和开发提供参考。     

吉林省经济增长与环境污染水平演进关系的实证研究

基于环境库兹涅茨曲线假设(EKC),采用吉林省1981-2010年的环境污染指标与经济增长指标数据,经统计回归得到环境污染指标与经济增长指标演进关系的计量模型,进而研究分析EKC的曲线特征.结果表明:吉林省的环境污染指标EKC形状不完全符合典型的“倒U型”特征.其中,工业废水排放量的EKC呈现“正U+倒U型”,在2009年出现拐点;工业废气排放量EKC呈连续增长态势,无拐点;工业固体废弃物产生量的EKC大致处于“倒U型”的左半部分,预计于2014年到达拐点;工业粉尘排放量的EKC呈对数函数,呈逐渐减小的趋势,不存在拐点;工业SO2排放量的EKC呈“正U+倒U型”,2008年出现拐点;工业废水COD排放量的EKC呈现不明显的“正U+倒U型”,2009年出现拐点,吉林省总体环境污染处于不断改善的阶段.灰色关联分析表明:吉林省环境污染指标的主要影响因素有工业比率、第三产业比率、单位GDP能耗、环境科研人数4个方面.吉林省必须采取一系列有效的对策,优化现有产业结构、加大科技创新力度、提高环境科研人员数量与素质,以保证经济增长与环境保护协调健康发展.     

农村面源污染治理的“4R”理论与工程实践——水环境生态修复技术

当前,我国农村水体普遍污染严重,作为农村面源污染治理技术体系中的最后一环,农村水环境生态修复技术的实施具有十分重要的现实意义。本文在自己已有工作的基础上,总结和梳理了国内外适合我国农村的水环境生态修复技术,并分别按技术原理进行了阐述。研究表明,其中的生态浮床技术具有投资少、见效快、管理方便等优点,是一种行之有效的水体原位生态修复技术,尤其是采用水稻等能产生经济效益的植物作为浮床植物,不仅可以改善水质,其收益也能补偿部分投资成本;水生植物恢复技术是提高水体自净能力、恢复水生态系统结构和功能的必然选择,按照目标要求进行水生植物恢复,可以有效降低水体污染物浓度,促进水生态系统良性发展;以土壤生物工程为主的生态护坡技术适合我国农村河道的边坡修复,河岸植被群落能够得到良好恢复,坡岸土壤侵蚀和农业面源污染均能得到有效控制。生态修复技术的应用需与生态拦截技术和养分利用技术相协调,要以不同功能和目标需求为导向,注重采用组合技术工艺进行修复,以提高水环境生态修复的效果。     

农村面源污染治理的“4R”理论与工程实践——案例分析

农村面源污染问题日益突出,是当前水污染控制与水环境改善的重点和难点。“十一五”期间,在国家水专项的支持下,以农村面源污染治理的“4R”理论（源头减量-过程阻断-养分再利用-生态修复）为指导,选择江苏省无锡市的直湖港小流域龙延村为综合示范区进行了技术的集成与工程化应用,取得了良好效果。本文以此为典型案例,详细介绍了综合示范区的污染现状、“4R”技术的集成应用与衔接配套、各项技术应用的污染控制效果以及区域环境改善效果,并对“4R”理论的核心内涵以及未来的发展进行了总结和讨论。     

中国区域畜禽粪便能源潜力及总量控制研究

为了评估中国畜禽粪便资源总量及其对环境的影响,以环保部、统计局和农业部发布的区域畜禽产排污系数为基础,利用2010年的统计数据,研究了中国及各省的畜禽粪便资源总量、能源潜力及农地的氮磷负荷,并以欧盟的农地氮磷施用标准对中国畜禽养殖的环境容量和污染风险进行了初步评估。结果表明,2010年,中国畜禽粪便总量达22.35亿t,可产沼气1072.75亿m3,山东等6省市粪便资源超过1.00亿t;全国单位面积农地氮磷平均负荷为43.73kg/hm2(TN)和9.16kg/hm2(TP),北京等6省市农地氮磷负荷超标;全国畜禽养殖环境容量为129.56亿头猪当量(以N为基准),159.74亿头猪当量(以P为基准),实际养殖总量约占环境容量的1/4,考虑化肥施用的影响,约有20个省超过本省50%环境容量。研究结果为区域畜禽养殖总量控制、合理布局和粪污的综合利用提供决策依据。     

我国农业面源污染治理技术研究进展

随着我国经济社会的进一步发展,农业面源污染已经成为造成我国环境污染尤其是水环境污染的主要因素,农业面源污染治理技术的研究也越来越得到政府和科技工作者的重视。本文重点介绍了当前我国农业面源污染的状况、农业面源污染的成因及特征,并从农村生活污水的治理技术、农村生活垃圾的处理处置技术、农田径流生态拦截技术以及包括化肥减量化技术和农药减量化与残留控制技术为主的农业化学品减量使用技术等方面介绍了我国农业面源污染治理研究的发展现状,提出未来我国农业面源污染治理的系统控制思想和相关技术研究的趋势,包括系统控制与区域治理结合、技术研发与工程示范结合、面源污染控制与管理结合及建立健全国家级农业面源污染监测评价与预警体系等。