张认连[1]2004年在《模拟降雨研究水网地区农田氮磷的流失》文中研究指明农田氮磷养分流失是农业面源污染的重要原因之一,通常认为农田地表径流引起的氮磷流失是地表水水体富营养化的主要原因。针对我国水网地区农田处于淹水或滞水状态的周期长,农田渗漏过程对农田氮磷流失的影响可能也很大的水文特征,为了解地表径流与渗漏两种不同方式对农田氮磷流失的影响,进行了模拟降雨试验,研究不同农田土壤有效氮磷养分含量水平下,降水形成的地表径流和渗漏对农田氮磷养分流失的作用机制和过程。与此同时,还对我国太湖流域农田土壤有效氮磷养分含量状况变化进行了分析,主要结论如下: 地表径流方式下,产流时间短,排水速率快,在降水量为180mm的条件下,渗漏排水量是径流排水量的90%,渗漏时间为863分钟,是径流出水时间(153分钟)的5.6倍。渗漏方式下,产流时间长,排水速率慢,与表层之下的土壤有更充分的接触,这为渗漏方式下水溶性氮磷养分的流失提供了潜在的流失途径。在地表径流方式下,土体剖面土壤含水量由表层至下层,呈现由高变低的趋势;渗漏方式下,由表层至下层,土壤含水量呈现由低变高的趋势。 对农田氮素流失而言,在降水量为180mm,土壤硝态氮含量水平为55-206N mg/kg的条件下,渗漏方式下氮素的流失量远高于地表径流方式下的氮素流失量,两者相差可达十倍到数十倍以上(13—49倍)。在渗漏流失方式下,硝态氮是氮素流失的主体,硝态氮、水溶性铵态氮和颗粒态氮平均为全氮流失量的80.3%、0.3%、19.4%。在叁种不同的土壤硝态氮含量水平下(55、109、206N mg/kg),渗漏方式中渗漏液中的硝态氮浓度分别为44、71和119mg N/L,全氮浓度分别为57、80和162mg N/L;渗漏液中硝态氮和全氮浓度分别为地表径流方式下径流液中硝态氮和全氮浓度的数百倍和数十倍,硝态氮为238-385倍,全氮为14-64倍。在渗漏过程初期流失液中的硝态氮浓度较高,后期逐步降低。地表径流方式下,氮的流失以颗粒态氮为主,硝态氮、水溶性铵态氮和颗粒态氮平均为全氮流失量的8.0、7.4和84.5%。 对农田磷素流失而言,在较低的土壤速效磷含量水平条件下(P1和P2处理:土壤Olsen-P为40和97mg P/kg),流失的总磷在地表径流方式中为42.9和58.54mg P,高于渗漏流失方式(8.6和34.6mg P);在较高的土壤速效磷含量水平条件下(P3处理:土壤Olsen-P为156mg P/kg),渗漏流失方式下总磷的流失量为102.0mg P,超过地表径流方式(87.3mg P)。叁种不同的土壤Olsen-P含量水平条件下,就流失的水溶性P在总磷所占比例而言,渗漏流失方式下为45-54%,地表径流方式下为3-33%;两种流失方式下,随着土壤速效磷含量水平的提高,流失的水溶性P在总磷中占的比重增加。 对2000-2003年以来太湖、滇池、珠江流域等南方水网地区2677个水稻、小麦等大田作物和490个菜地农田耕层采样分析结果显示:目前在这些地区,大田作物农田土壤Olsen-P平均为13.9mg P/kg,变化范围为1.8-71.4mg P/kg。菜地农田上,耕层土壤Olsen-P平均为73.9mgP/kg,含量最高的可达400mg P/kg。土壤硝态氮平均为85.9mg N/kg,含量最高的可达682mgN/kg。随着农田土壤有效氮磷养分含量的大幅度提高,通过农田渗漏方式导致的农田水溶性氮磷养分流失有可能是这些水域水体富营养化极为重要的原因。
田平[2]2006年在《基于GIS杭嘉湖地区农田氮磷径流流失研究》文中研究说明杭嘉湖平原水网作为浙江省最大的产粮区,随着工业化、城市化和农业现代化的发展,水环境日益恶化,其中农田面源污染是其主要的污染源,大量化肥流失及其对环境的影响日益严重并受到人们的关注。因此,开展杭嘉湖地区农田氮磷流失及其影响因素的研究,科学估算氮磷流失负荷,对制定科学合理的水肥管理制度、提高粮食作物产量、保护农业水环境都具有十分重要的意义。 本研究针对杭嘉湖地区典型稻——旱轮作模式,对淹水稻季和旱作油菜种植期分别进行了氮磷径流流失负荷估算。对于淹水稻季,利用实测数据、定点观测和面上调查等方式,来获取其流失模型及参数和化肥施用资料,同时结合已搜集基础地理数据,在GIS环境中对其进行估算;对于油菜旱季,利用已掌握的数据,参考相仿区域的研究成果,分别采用两种不同的方法估算流失负荷。 关于淹水稻田径流量的估算,本研究通过定点记录天然降雨所产径流的试验,对已有长叁角地区的修正SCS模型进行验证,发现经过扣除排水堰因素影响之后,该模型基本符合实际产流情况,误差在-19.9～18.0%之间;而对于油菜田产流情况,通过对比和实测,发现已有的修正SCS模型和实际情况出入较大,为此进行了人工模拟降雨实验,对SCS模型参数进行了重新率定,并用实测数据进行检验,发现当Ia=12.8mm=0.2S′,CN=80时,该模型能较好地模拟实际产流过程。 根据大田试验结果,径流中各形态氮和降雨强度及施肥量呈明显的相关关系,其中总氮径流浓度和降雨强度、施肥两者的相关关系可以用y=0.483_(x_1)+0.02979_(x_2)-10.433表示,式中y为总氮径流浓度(mg/1),x_1为降雨强度(mm),x_2为施氮量(kg N/hm~2),此模型的相关系数R为0.948,此方程作为氮素输出模型。 根据氮素输出模型和降雨径流模型,利用已搜集的施氮和降雨资料,通过GIS技术对淹水稻季的氮素径流流失负荷进行估算,结果表明,杭嘉湖地区淹水稻田氮素径流流失负荷较大,平均为35.26kg N/hm~2,约占当季水稻施肥量的12.69%,流失现象较为严重。靠近西部山区的水田氮素径流流失负荷明显高于东部平原地区,其中安吉的流失负荷最高,为48.41kg N/hm~2;而在东部平原水网地区,海宁的流失负荷高于海盐、平湖等沿海地区;而中北部地区流失负荷明显
赵林萍[3]2009年在《施用有机肥农田氮磷流失模拟研究》文中研究表明近年来,我国畜禽养殖量迅速增加,仅北京、河北、河南、山东四省畜禽粪便产生氮磷纯养分量达到974和267万吨/年,农户调查显示:目前养殖农户农田施用有机肥用量、方法、品种差异很大,这一地区夏季雨量丰富,暴雨和大暴雨时有发生,施用有机肥后如遇降雨,特别是大雨,就会造成有机肥养分的流失。至目前为止,华北地区关于不同流失方式下,有机肥用量、方法、品种对农田氮磷流失影响的研究尚为缺少。为了解华北地区施用有机肥对农田N、P流失的影响,2008年在河北廊坊布置了原位人工模拟降雨实验,实验设置了26个处理,包括表施和翻耕施2种施肥方法、3个磷水平的有机肥用量、4种有机肥品种等,研究了种植春玉米的条件下,地表径流和渗漏2种流失方式下的氮磷流失特征。主要结论如下:1.农田人工模拟降雨实验在降雨量为160 mm条件下,地表径流水量和渗漏水量差异不显着,分别为降雨量的48.64%、44.90%。13个试验处理结果显示地表径流方式下降雨结束后产流延续时间仅为渗漏方式的1/5,两者平均分别为3.36 min、16.75 min,而地表径流方式下产流速率是渗漏方式的1.5倍,两者平均分别为71.97mL/min、48.43 mL/min。2.在叁个磷水平的有机肥用量条件下(0、75、225 kg P/hm~2),地表径流方式农田总磷流失量分别为1.02、3.86和6.66 kg P/hm~2,差异显着,径流液总磷流失浓度差异不显着,3个磷水平的浓度分别为0.17、0.73、1.92 mgP/L;渗漏方式下3个磷水平的农田总磷流失量分别为0.77、3.03和12.12 kg P/hm~2,差异显着,渗漏液总磷流失浓度差异显着,分别为0.30、1.03和2.75 mg/L。叁个磷水平的有机肥用量条件下N量可归并为3个等级,分别为0、＜500 kg N/hm~2(220～440 kg N/hm~2)、＞500kg N/hm~2(660～1320 kg N/hm~2),其农田径流总氮流失量分别4.89、12.75和23.6 kgN/hm~2,差异不显着,径流液水溶性氮浓度分别为0.81、2.3、5.62 mgN/L,差异显着,农田渗漏总氮流失量平均分别为20.99、38.56和51.02 kg N/hm~2,差异不显着。3.在有机肥用量为0～320 Tg·鲜重/hm~2范围内,表施和翻耕施两种施肥方式的地表径流总磷流失量分别为7.92 kg P/hm~2和2.6 kg P/hm~2,差异显着;两种施肥方式下,渗漏总磷流失量分别为11.97 P/hm~2和5.19 P/hm~2,差异显着;两种施肥方式下,地表径流总氮流失量分别为22.58和13.77 kg N/hm~2,差异不显着,渗漏总氮流失量分别为45.42和44.16 kg N/hm~2,差异不显着。4.在磷量为75 kg P/hm~2有机肥用量条件下,牛粪、猪粪、鸡粪叁种有机肥表施的农田径流总磷流失量分别为5.20、3.41、5.43 kg P/hm~2,总氮流失量分别为11.02、47.19、13.79 kg P/hm~2;渗漏总磷流失量分别为7.03、2.70、2.92 kg P/hm~2,总氮流失量分别为23.6、56.88、34.99 kg P/hm~2;叁种有机肥翻耕施条件下农田径流总磷流失量分别为2.18、1.89、2.43 kg P/hm~2,总氮流失量分别为3.74、15.34、10.83 kg P/hm~2;渗漏总磷流失量分别为6.48、3.03、3.14 kg P/hm~2,总氮流失量分别为35.57、45.37、64.66 kg P/hm~2。在磷量为225 kg P/hm~2有机肥用量条件下,猪粪、鸡粪、鸭粪叁种有机肥表施的农田径流总磷流失量分别为13.28、8.28、9.17 kg P/hm~2,总氮流失量分别为18.05、22.47、22.95 kg P/hm~2;渗漏总磷流失量分别为18.51、13.55、22.17 kg P/hm~2,总氮流失量分别为42.84、54.52、59.71 kg P/hm~2;叁种有机肥翻耕施条件下农田径流总磷流失量分别为3.91、2.47、2.86 kg P/hm~2,总氮流失量分别为14.17、20.71、17.81kg P/hm~2;渗漏总磷流失量分别为6.27、5.12、7.08 kg P/hm~2,总氮流失量分别为29.71、58.50、31.17 kg P/hm~2。上述结果表明,表施有机肥的环境风险要高于翻耕施肥方式,有机肥用量为0～320 Tg·鲜重/hm~2条件下,有机肥表施后农田无论径流还是渗漏引起的总磷流失量均比翻耕施平均高近一倍。高有机肥用量条件下,农田渗漏总磷流失量极高,可达到12.12 kg P/hm~2,是地表径流方式的2倍。研究结果还表明,在华北地区,大雨引起的地表径流或持续降雨形成的侧渗两种流失过程都会引起农田氮磷养分流失,造成农业面源污染。
付伟章[4]2013年在《南四湖区农田氮磷流失特征及面源污染评价》文中认为南四湖是我国华北地区最大的淡水湖泊，也是南水北调东线工程的必经之地，其水质直接影响东线调水工程的成败。南四湖属富营养湖类型，富营养化主要是氮、磷、悬浮物和其他有机物大量入湖引发的。随着南水北调工程的进展，关停了一大批污染企业，点源污染治理取得显着成效。近年来，由于沿南四湖区规模化禽畜养殖业的迅速发展，畜禽粪便的产生量迅猛增加，农田施用成为消纳畜禽粪便的主要方式，导致农业面源污染问题。有效地控制有机肥料的氮磷流失，对于控制农田面源污染、保障南水北调东线工程水质安全具有重要意义。本文选取南四湖沿岸的典型区域，采用田间径流试验、小流域监测、模拟降雨试验及化学分析相结合的方法，研究了小麦-玉米、玉米-大蒜两种种植模式下有机肥料的肥效及盈亏，探讨了不同有机肥种类、施肥方式对氮磷流失的影响，明确了作物对有机肥中的养分利用率与农田氮磷流失的主要特征；并通过对典型闭合小流域的水质监测，对面源污染进行了初步评价；主要结论如下：1．有机肥的当季利用率较低，随着施肥量的增加而降低，并受栽培季节的影响。小麦-玉米种植模式下小麦季鸭粪处理的N、P表观利用率平均分别为14.10%、6.03%，牛粪处理的N、P表观利用率平均分别为9.25%、4.97%；大蒜-玉米模式下大蒜季腐熟鸡粪处理的N、P表观利用率平均分别为9.17%、4.03%。小麦-玉米模式下玉米季鸭粪处理的N、P表观利用率平均分别为27.29%、15.99%，牛粪处理的N、P农学利用率平均分别为17.58%、13.20%，大蒜-玉米模式下玉米季腐熟鸡粪处理的N、P表观利用率平均分别为26.40%、13.92%。2．农田消纳有机肥增加土壤中养分的积累，有机肥中N、P在土壤中的表观积累量及其占施肥量的比例随有机肥用量的增加而增加，N、P表观积累量占施肥量的比例受有机肥种类、施用方法的影响。在小麦-玉米种植模式下，牛粪处理N、P积累量占施肥量的比例平均分别为39.06%、63.59%，鸭粪处理N、P积累量占施肥量的比例平均分别为26.37%、60.49%，在大蒜-玉米种植模式下腐熟鸡粪土壤N、P表观积累量占施肥量比例平均分别为33.52%、60.70%；牛粪沟施N、P表观积累量占施肥量的比例大于表施，有机肥沟施可增加养分在土壤的积累。3．农田消纳有机肥造成部分养分的损失，有机肥中N、P的表观损失量及其占施肥量的比例随有机肥用量的增加而增加，N、P表观积累量占施肥量的比例受有机肥种类、施用方法的影响。在小麦-玉米种植模式下牛粪N、P表观损失量占施肥量的比例平均分别为15.35%、13.84%，鸭粪N、P表观损失量占施肥量的比例平均分别为19.29%、18.07%，在大蒜-玉米种植模式下腐熟鸡粪N、P表观损失量占施肥量的比例平均分别为16.32%、14.96%；牛粪沟施土壤N、P表观损失量占施肥量的比例要小于表施，有机肥沟施可减少养分的损失。4．施肥量显着影响地表径流液和侵蚀泥沙中总氮浓度，施肥量增加，浓度增高；表层追施有机肥后短期内降雨会明显增加地表径流液和侵蚀泥沙中总氮浓度，但对渗漏液总氮浓度影响不大。施肥量明显影响地表径流液和侵蚀泥沙中总磷浓度，施肥量增加，浓度升高；表层追施有机肥后短期内降雨会明显增加地表径流液和侵蚀泥沙中总磷浓度，但对渗漏液总磷浓度影响不大。一定降雨条件下，追施相同量的有机肥，条施处理比表施处理径流总氮、侵蚀泥沙总氮、径流总磷、侵蚀泥沙总磷降低，但渗漏液总氮升高、渗漏液总磷浓度差异不大。相同施肥方式等量施肥的条件下，施用牛粪处理的地表径流液、渗漏液和侵蚀泥沙中TN、TP浓度均比施用鸭粪处理的偏低，但差异并不显着。5．径流总氮流失是总氮流失的主要途径，平均径流总氮流失占总氮流失量的50.83%，其次为渗漏氮流失，占35.37%，土壤侵蚀造成的总氮流失量相对较低，占13.8%。侵蚀泥沙磷流失是总磷流失的主要途径，平均侵蚀泥沙磷流失占总磷流失量的49.90%，其次为径流磷流失，占33.35%，渗漏造成的总磷流失量相对较低，占16.75%。6．在不同降雨强度和相同施肥水平条件下，不同施用方式中混施能够显着降低不同氮素形态的流失浓度，且降雨强度越大，其降低幅度越大，总氮、硝态氮、铵态氮、颗粒态氮和水溶性有机氮的降幅均为120mm/h降雨强度最大，分别为31.66%、24.94%、22.43%、24.49%、24.17%。在不同降雨强度和相同施用方式条件下，随施肥水平的提高，地表径流汇中不同形态氮素流失浓度均增大，其增幅均随降雨强度的增强而增大，均在120mm/h降雨强度时最大，分别为47.21%、61.93%、35.17%、56.93%、33.01%。在不同降雨强度之间，地表径流各形态氮素所占总氮百分比变异不显着。在相同施肥水平条件下，混施施用方式不同形态氮素占总氮流失百分比的总变化量均是在低施肥水平时低于表施施用方式，在高施肥水平时高于表施施用方式，最高变化量分别为-3.13%和2.58%，其中在不同降雨强度条件下，均增加铵态氮占总氮流失浓度百分比变化量，最高达4.29%；在相同施用方式，地表径流不同形态氮素占总氮百分比的变化量均随施肥水平的提高而变化各异，其中在不同降雨强度条件下均增加硝态氮占总氮百分比变化量，最高达10.00%。7．在相同施肥水平条件下，混施施用方式比表施施用方式能够降低总磷、水溶性无机磷、水溶性有机磷、水溶性总磷和颗粒态磷流失浓度平均分别降低35.79%、27.01%、33.95%、27.96%、39.08%；在相同施用方式条件下，施肥水平提高一倍时，总磷、水溶性无机磷、水溶性有机磷、水溶性总磷和颗粒态磷流失浓度分别平均提高了106.00%、47.87%、57.15%、48.82%、150.55%。相同施肥水平条件下，混施施用方式不同形态磷素占总磷百分比的总变化量基本上高于表施施用方式，平均总变化量增加25.91%；在不同施肥水平条件下，混施施用方式与表施施用方式各种形态磷素占总磷百分比的变化量在不同降雨强度条件下各不相同，但均有一定程度的变化。在相同施用方式条件下，除了颗粒态磷外，各形态磷素占总磷百分比变化量均随着施肥水平的升高而降低，各形态磷的总变化量平均为降低56.87%，其中颗粒态磷占总磷百分比变化量随施肥水平的提高而增加，平均增加21.06%。8.水质指标与下垫面要素相关性较大。土地利用结构对流域面源污染方面，不同土地利用类型的影响强度有所不同。其中，农村居民点用地对水质的影响最大，耕地次之，林地和湖泊自然水面影响最小。南四湖地区闭合小流域氮磷输出主要源自种植业与居民生活两个方面，流失总氮、总磷量分别为1494.26kg、55.63kg，降雨产生的径流水质达到中—富营养或富营养化水平。
徐爱国[5]2009年在《原位模拟降雨条件下太湖地区不同农田类型氮磷流失特征研究》文中进行了进一步梳理以往的研究表明,农田地表径流引起的氮磷流失是地表水水体富营养化的主要原因。太湖水网地区雨量丰富,地势低平,农田排水沟渠密集,持续降雨条件下旱作农田也会发生渗漏,同样引起农田氮磷流失。流失方式不同、农田利用类型不同、施肥强度不同、土壤氮磷含量不同,农田氮磷流失特征与流失量都会有所不同。至目前为止,在太湖流域关于不同流失方式下,不同农田利用类型的氮磷流失特征的研究尚为缺少。本研究在浙江嘉兴、上海青浦区与松江区选择了12个实验点位,包括稻田、种植年限短菜地、种植年限长菜地3种农田类型,利用原位模拟降雨实验,在叁种农田类型上,研究了渗漏与地表径流两种流失方式下的氮磷流失特征及流失量。主要结论如下:1. 12个点位的原位模拟降雨实验,降雨量为80mm条件下,旱作菜地农田地表径流水量和渗漏水量差异不显着,分别为降雨量的57.8%、64.6%;稻田地表径流水量为降雨量的89%,高于菜地径流水量。菜地农田实验点位上,地表径流方式下降雨结束后产流延续时间极显着低于渗漏方式,仅为渗漏方式的1/18,两者分别为1.7min、25.2min;而地表径流方式下产流速率是渗漏方式的3倍,两者平均分别为96.2ml/min、31.3 ml/min。2.叁种农田类型上,地表径流方式下农田总氮流失量差异不显着,种植年限长菜地、种植年限短菜地、稻田总氮流失量平均分别为6.78、4.02和1.28 kg/hm~2,总氮流失浓度平均分别为12.63、8.25、1.71 mg/L;渗漏方式下种植年限长菜地和种植年限短菜地总氮流失量差异也不显着,平均分别为78.83、35.62 kg/hm~2,总氮流失浓度平均分别为164.32、56.32 mg/L。渗漏方式下硝态氮是流失总氮的主体,占总氮的70%以上;地表径流方式下水溶性氮为流失总氮的主体,平均占总氮的65%以上。在旱作菜地农田的8个点位上,渗漏方式下总氮流失量显着高于地表径流方式,渗漏和地表径流方式总氮流失量分别为32.5、5.4 kg/hm~2。3.叁种农田类型上,地表径流方式下农田总磷流失量差异不显着,种植年限长菜地、种植年限短菜地、稻田平均总磷流失量分别为0.93、0.36、0.13kg/ hm~2,总磷流失浓度平均分别为1.83、0.78、0.17 mg/L;渗漏方式下种植年限长菜地和种植年限短菜地总磷流失量差异也不显着,平均分别为2.06、0.23kg/ hm~2,种植年限长菜地总磷流失浓度显着高于种植年限短菜地,平均分别为3.09、0.38 mg/L。渗漏方式与地表径流方式下水溶性磷均占流失总磷50%以上,水溶性磷为渗漏方式和地表径流方式磷素流失的主体。渗漏方式与地表径流方式总磷流失量无显着差异,在菜地农田的7个点位上,渗漏方式与地表径流方式总磷流失量分别为0.62、0.71 kg/hm~2。4.农田0~5cm、0～20cm土壤硝态氮含量分别为31.2～472.9和33.2～171.1mg/kg时,地表径流方式下,农田0～5cm、0～20cm土壤硝态氮含量与径流液总氮、水溶性氮、硝态氮、铵态氮和水溶性有机氮流失量、流失浓度相关不显着。渗漏实验则显示:农田0-5cm、0～20cm土层硝态氮含量与渗漏液总氮、水溶性氮、硝态氮的流失量、流失浓度呈极显着正相关。0～20cm是氮素渗漏流失的关键层次,该土层NO_3~--N含量是渗漏氮素流失的主要影响因素,0～5cm土壤硝态氮含量对氮素渗漏流失的影响大于其他土层。5.农田0~5cm、0～20cm土壤Olsen-P含量分别为3.9～59.6和2.4～45.0mg/kg时,地表径流方式下,土壤Olsen-P含量与径流液总磷、水溶性磷、水溶性无机磷、水溶性有机磷流失量、流失浓度相关不显着,与颗粒态磷流失量相关不显着。渗漏实验显示:0～5cm土壤Olsen-P含量低于20mg/kg时,渗漏液总磷浓度全部低于0.53 mg/L,流失量低于0.46 kg/hm~2,土壤Olsen-P含量高于20mg/kg时,渗漏液中总磷浓度和流失量明显增高,总磷浓度均高于1.57 mg/L,最高达8.50 mg/L,流失量可达6.61 kg/hm~2。本项研究结果显示,菜地农田在80mm降雨条件下,对氮流失而言,渗漏大于地表径流,即:在持续阴雨条件下,氮的流失风险大;而对磷流失而言,渗漏方式与地表径流方式区别不大。在菜地农田上,随农田表层0～5cm和0～20cm土壤硝态氮含量,0～5cm的土壤Olsen-P含量的增加,氮磷的地表径流流失或渗漏流失均有明显增加的趋势,换言之,土壤0～5cm硝态氮与Olsen-P含量可较好反映农田氮磷流失潜力。
徐爱国, 冀宏杰, 张认连, 张维理[6]2010年在《太湖水网地区原位模拟降雨条件下不同农田类型氮素流失特征研究》文中研究表明为探索太湖流域水网地区农田土壤氮素通过地表径流与耕层渗漏的流失特征及其影响因素,在浙江省嘉兴市、上海市的松江县和青浦县,选择稻田、种植年限短的菜地、种植年限长的菜地3种类型农田,采用原位模拟降雨,研究渗漏与地表径流方式下的农田氮素流失量、流失形态特征,以及土壤养分含量对氮素流失的影响。结果表明,3种农田在地表径流方式下农田总氮流失量差异不显着;渗漏方式下种植年限长的菜地和种植年限短的菜地总氮流失量差异也不显着。渗漏方式下总氮流失量显着高于地表径流方式。农田0—5、0—20 cm土壤硝态氮含量分别为31.24~72.9和33.21~71.1 mg/kg时,与渗漏液硝态氮、水溶性总氮、总氮的流失量、流失浓度呈极显着正相关。
张秋玲[7]2010年在《基于SWAT模型的平原区农业非点源污染模拟研究》文中认为我国水环境形势十分严峻,农业非点源污染已经成为水环境恶化和湖泊富营养化的重要原因。因此,控制农业非点源污染、保护生态环境对实现我国农业、资源和环境协调发展具有重要的理论和现实意义。太湖流域作为我国第叁大淡水湖,随着经济的发展,社会水平的提高,目前水环境已经处于富营养化状态,农业非点源污染已经成为太湖水污染的主要来源之一,并将成为工业和城市点源污染得到控制后所要面对的最主要污染源。杭嘉湖地区作为太湖流域的八大水系之一,是浙江省水污染较为严重的地区之一,平原河网90%以上的监测断面不能满足水功能要求,京杭运河浙江境内全部河段水质均不能满足功能区水质目标。其中,农业非点源污染是其主要的污染源,大量化肥流失及其对水环境的影响日益严重并受到人们的关注。鉴于此,本研究结合运用水文学,地理学,景观生态学和环境学等在这一领域的已有研究成果,利用GIS技术,着重从环境学和景观生态学的角度,进行杭嘉湖区域的农业非点源污染模拟研究,分析不同土地利用和景观格局的动态变化,提出控制流域非点源污染的最佳管理技术体系和景观优化方案,对保护农业水环境具有现实意义。主要研究内容和结论如下：1、建立杭嘉湖区域非点源污染基础数据库。以RS与GIS技术为支持,构建了研究区数字高程模型(DEM),土地利用/覆被和土壤类型等一系列非点源污染的空间数据库；通过资料收集,调查统计和野外监测采样,结合实验室试验,构建研究区非点源污染的属性数据库。2、进行农业非点源污染源解析和杭嘉湖区域京杭运河嘉兴段小流域的污染物时空分布规律研究。以GIS技术为平台,对研究区的污染源进行分析,明确了农业非点源污染在研究区域所占的分量。结果表明,杭嘉湖地区农业化肥产生的氮磷含量远远大于生活面源和畜禽养殖,排放量大小顺序为农业化肥>畜禽养殖>生活面源。其中,嘉兴市产生的氮磷排放量相对比较大,对水环境影响比较大；NH4+-N的排放量相对集中在嘉兴和余杭。选取嘉兴双桥农场附近的京杭运河嘉兴段进行营养物时空分布规律研究。NH4+-N高峰值主要集中在4月,7月以及9月到10月期间,最高值在7月份。居民区,农田和养殖场附近的水体污染程度比较严重。3、分析和评价SWAT模型在杭嘉湖区域的适用性和可靠性。针对杭嘉湖区域中两种不同的地形(平原和山地)进行模型模拟研究,分别选取代表性小流域王江泾和杭长桥,对模型的关键性参数进行敏感性分析,结果显示：对径流影响最大的敏感参数是曲线数(CN2),土壤有效含水量(Soil_AWC),蒸发补偿因子(ESCO)。并且利用2002-2005年的实测数据对模型参数进行率定和验证,采用决定系数R2和Nash-Suttcliffe系数E对模拟结果进行评价,结果证明SWAT模型对杭嘉湖地区的非点源污染模拟具有一定的适用性,可用于研究区非点源污染的模拟研究。4、从时空变化、土地利用程度变化和土地利用类型转移等方面,对杭嘉湖的土地利用结构和动态变化进行分析研究。2000-2004年间,杭嘉湖地区土地利用类型主要以耕地和林地为主,五年期间二者的变化趋势一直是面积在减小。杭嘉湖区域西部山区的土地利用类型的主要变化特征为：2000-2004年间城镇用地面积增加最多,其次是旱地和水域。东部平原水网区的土地利用类型的主要变化特征为：2000-2004年间土地利用类型面积变化趋势类似于西部山区,城镇用地面积增加最多,其次是水域。而农村居民点、水田和旱地面积都在减少。2000-2004年间研究区域土地利用变化的数量很大,表现为城镇建设用地、水田、农村居民地和水域的变化。主要发生的土地利用类型转化为：水田转化为有林地、城镇用地、水域、旱地和农村居民地。5、根据提取的研究区域景观格局指数,分析了研究区景观格局动态演变过程。针对2000年和2004年的两期景观类型栅格图进行计算分析,斑块密度、斑块数目和形状指数呈上升趋势,最大斑块指数呈现下降趋势,说明整体景观有破碎化的倾向。6、针对杭嘉湖区域的土地利用类型的空间分布特征,东部平原河网区耕地和城镇用地占主要部分,起着“源”的作用,产生污染量相对比较大,所以,相对来说,东部平原水网区地表水质比较差。而西部山地丘陵区域大部分面积为林地,起着“汇”的作用,并且林地具有截留、过滤等作用,所以,相对于东部来说,地表水环境相对较好。7、针对杭嘉湖农业非点源污染特征,对非点源污染控制与治理的措施进行探讨性研究。结合景观生态学的观点,针对杭嘉湖地区特殊的景观组合,从水环境保护的需求出发,尝试性的探讨以保护水体质量为目标的景观格局优化方案。
宋科[8]2008年在《太湖水网地区农田土壤氮磷累积对氮磷养分渗漏流失的影响》文中研究指明太湖地区农业面源污染已经十分严重,导致湖泊富营养化,土壤质量下降、河流变黑发臭,威胁该区域的整体环境质量和城乡居民的身体健康。导致农业面源污染的因素很多,农田土壤中的氮磷渗漏流失是其中的重要原因。嘉兴地处太湖平原的水网地区,地势低平,水网交错,降雨频繁,水旱轮作,农田氮磷投入量大,其独特的水文地理特征,为农田氮磷渗漏流失提供了极其有利的条件,在这一地区研究水田与旱地共存流域的氮磷渗漏流失规律具有代表性的意义。为了探索太湖流域水网地区不同种植类型农田土壤中氮磷累积量与渗漏水中氮磷含量之间的关系,于2006年7月至2007年9月,在浙江省嘉兴地区10个农田点位埋设渗漏计和地下水采集管,采集水、土样品,研究了菜地,果园和水田3种典型种植类型农田氮磷渗漏流失情况。结果表明:农田氮磷渗漏流失是太湖水体富营养化的重要来源之一,而有效控制农田氮磷渗漏流失的前提是阐明农田氮磷渗漏流失过程。农田氮磷渗漏流失过程和特征既受降雨过程影响,又随点位特征(site-specific)变化,不同地点农田作物类型、种植制度、地下水位、地形条件、排灌水方式、土壤氮磷养分含量、施肥方式、施肥期、施肥量不同,都会导致渗漏流失方式和特征的显着变化。不同种植类型农田氮素渗漏流失特征:研究区菜地和果园氮肥纯养分平均用量分别为1568.4Kg/(hm~2·a)和1634.6Kg/(hm~2·a),约为水田的4倍,显着高于水田中氮肥用量。施入农田中的氮肥主要累积在0-5cm土层中,菜地、果园0-5cm土层中NO_3~--N含量分别高达201.7mg/kg和230.7mg/kg,是水田中NO_3~--N含量的20倍和23倍。研究区菜地和果园等高施肥量农田土壤中累积的大量NO_3~--N导致渗漏水中的氮素含量显着高于水田,农田土壤中NO_3~--N累积量与渗漏水中氮素含量之间具有极显着的正相关关系,表明农田土壤中高水平的NO_3~--N累积量必然增加氮素渗漏流失的风险。不同种植类型农田磷素渗漏流失特征:研究区菜地和果园磷肥平均用量为946.8Kg/(hm~2·a)和832.6Kg/(hm~2·a),分别为水田的11倍和10倍,显着高于水田中的磷肥用量。施入农田中的磷素主要累积在0-5cm土层中,菜地、果园0-5cm土层中速效磷含量分别高达161.8mg/kg和143.9mg/kg,是水田中磷素含量的6.8倍和6倍。随渗漏流失的溶解性正磷酸盐占总磷的比例介于37.6%-78.2%,多数大于50%,高于颗粒态磷含量。菜地渗漏水中的磷素含量显着高于果园和水田。农田磷素的渗漏流失受土壤含磷水平的影响,浅层渗漏水中溶解性正磷酸盐含量与土壤中速效磷含量之间具有极显着的指数相关关系,表明农田土壤渗漏水中的磷素含量会随土壤速效磷含量的增加而增大,当土壤速效磷含量达到一定水平时,渗漏水中的磷素含量会显着增加,大大提高土壤磷素的渗漏流失风险。
段亮[9]2006年在《太湖流域典型旱地氮磷向水体迁移特征研究》文中研究说明太湖水体污染已经进入富营养化阶段，造成生物多样性减少，经济损失和生态破坏严重。近年来随着我国环保事业的发展，流域内点源污染源得到了有效治理，但湖泊水质并没有得到根本改善，其主要原因在于农业面源污染，暴雨径流是农业面源污染入湖的主要途径之一，因此有效地控制太湖流域旱地暴雨径流对缓解太湖水体污染具有重要的意义。本课题为国家科技部“十五”重大科技攻关专项“河网区面源污染控制成套技术”(项目编号：2002AA6012)中的子专题“农田节氮、控磷技术与示范工程”。主要研究太湖流域内典型旱地地表径流的特点及其组成，通过现场中试试验和模拟降雨试验，研究了不同覆盖方式、不同施肥方式节氮、控磷的效果，结果表明：太湖流域典型旱地氮磷向水体迁移的负荷分别为12.66kg/hm~2、4.05kg/hm~2，分别约占年施肥量的5.6％和4.1％。示范区内旱地氮磷一年向水体迁移的总量为3.86t和1.24t。氮磷向水体迁移具有明显的季节特征，夏季和秋季为氮磷高负荷季节，6—11月占全年氮磷输出总量的83.4％和79.8％。降雨过程中氮磷浓度变化幅度较大，可达5～6倍。降雨中氮损失以NO_2~--N为主，占总氮的48.7％。随着降雨的进行，NO_3~--N浓度逐渐增大，而NH_4~+-N浓度逐渐降低。颗粒态磷是磷流失的主要形式，占总磷的76.0％。固体悬浮物对颗粒态磷有较好的富集效果，两者有明显的相关性。降雨径流不同时间的累积氮流失量和累积径流量之间存在幂指数关系：TN=aQ~b；而径流不同时间的累积磷流失量和累积径流量之间存在线性关系：TP=aQ+b。降雨历时与地表累积径流量满足对数回归模型：L=a Ln(t)-b。地表覆盖和肥料深施均可有效地降低氮磷向水体迁移的风险，其中地表覆膜可降氮59.8％，降磷90.5％；秸秆覆盖可降氮59.8％、降磷86.5％；肥料条施可降氮50.1％，降磷80.2％；穴施可降氮52.4％，降磷80.3％。各处理节氮控磷效果均较好。作为一种低成本、高效率地处理方法，这些技术适合我国国情，在流域面源污染防治方面具有广阔的应用前景。
朱乾德[10]2016年在《平原水网农村生活区非点源污染流失规律与防控措施研究》文中提出非点源污染是太湖流域平原水网区水质恶化的主要原因,农业非点源污染分布范围广、贡献量大,是非点源污染的重点和难点所在。农村生活区是农业非点源污染研究的关键源区和研究盲点。太湖流域农村经济发展迅速,城市化进程较快,农作残余物与生活垃圾随意抛弃、道路交通废弃物致使路面污染积累,虽农户个体具有输水管网,但集体管网覆盖率较低,随地表径流大量汇入周边河湖,太湖蓝藻水华暴发频繁,亟需开展平原水网农村生活区非点源污染流失规律与防控研究工作。太湖流域平原水网雪堰镇主要河流水体污染较为严重,长期处于V类甚至劣V类水质,本研究以太湖流域平原水网区常州市武进区雪堰镇为研究区域,以雪堰镇主要干流雅浦港、武进港2013～2015年水质监测数据为基础,研究分析雪堰镇水质污染现状,通过主成分分析法研究甄别雪堰镇农村生活区非点源污染的主要影响因素。以自行研发设计的人工模拟降雨径流实验装置为技术依托,研究分析不同降雨、不同下垫面条件下雪堰镇非点源污染流失规律。通过构建农村生活区非点源污染模型及河流水质分析模型,研究模拟不同降雨重现期、不同降雨历时条件下非点源污染流失特征,分析雪堰镇雅浦港污染物入河后浓度变化规律,定量模拟分析污染源防控措施的污染削减效果。太湖流域主要河流污染特性属于氮素严重超标型,2013～2015年水质比2010年末稍有改善,汛期总氮浓度比非汛期低,但流失通量较大,而总磷浓度、流失通量均比非汛期大。通过采用主成分分析法对雪堰镇水质污染的影响因素进行研究分析,除降水自然因素外,雪堰镇社会经济状况、农村人口是太湖流域平原水网区雪堰镇水质污染的主要影响因素。自行研发设计了人工模拟降雨径流实验装置,在雪堰镇农村生活区择选柏油路、水泥路、砂土路、草地等四种典型下垫面构建径流实验小区开展室外原位人工模拟降雨实验。研究发现,同等条件下,降雨强度越大,径流量越大,TSS、 N、P、COD流失负荷越多,但污染物流失浓度会随着产流时间表现出锯齿状变化,呈波浪形下降趋势。实验小区出口径流中TSS、TN、TP、COD含量最高的下垫面分别是柏油路、水泥路、草地、草地,含量最低的下垫面分别为砂土路、砂土路、柏油路、柏油路。四种不同下垫面被径流冲刷输出50%的污染负荷大约需要10-20 min不等,不同下垫面冲刷输出一半污染负荷的径流量要求也不一致,砂土路要求最高,大约需要95L径流量,柏油路则要求最低,约需要50-60L,径流量。不同下垫面产流量大小关系为：即柏油路>水泥路>砂土路>草地。雪堰镇农村生活区非点源污染氮素流失以可溶硝态氮为主,草地可溶态氮占比小于30%,水泥路、砂土路占比约600%～80%,柏油路占比约50%,可溶态磷素比重与降雨强度呈正相关关系,水泥路可溶态磷素占比非常大,柏油路、草地及砂土路的磷素可溶态与颗粒态占比相当,表明平原水网雪堰镇农村生活区氮磷污染主要以农村生活区生活污水、养殖等非点源污染为主。不同降雨条件下,非点源污染物流失负荷峰值与降雨重现期、降雨历时、研究区域覆盖范围呈正相关关系,不同降雨重现期农村生活区非点源污染负荷峰值时间具有高度的一致性,不同降雨历时条件下农村生活区非点源污染负荷峰值出现时间随着降雨历时增加而滞后。降雨历时越长,TN、TP、COD的入河负荷越来越大,污染物浓度的峰值也越高,各河段内污染物浓度变化速率也越大；河流上游的污染物浓度、负荷明显小于其他河流段,因其污染物最先通过水流迁移到下游,水质净化效率最快。雅浦港中上游河段的TN、TP、COD污染物负荷高于雅浦港其余叁段,表明其污染物在此河段达到峰值,该河段成为雅浦港河段污染物高负荷区。在雪堰镇典型区域的子汇水区中各设置5%的生物滞留池及草地渠道措施,研究分析生物滞留池、草地渠道这两种低影响开发措施对雪堰镇研究区非点源污染负荷的削减效果。结果表明,降雨强度越大,平原水网雪堰镇农村生活区TSS、 TN、TP、COD等非点源污染物负荷峰值的削减率就越小,削减效果大约在20%～30%之间,污染物削减效果递减次序为TSS、COD、TN、TP,生物滞留池、草地渠道源头防控措施比较适用于平原水网农村生活区。
参考文献：
[1]. 模拟降雨研究水网地区农田氮磷的流失[D]. 张认连. 中国农业科学院. 2004
[2]. 基于GIS杭嘉湖地区农田氮磷径流流失研究[D]. 田平. 浙江大学. 2006
[3]. 施用有机肥农田氮磷流失模拟研究[D]. 赵林萍. 华中农业大学. 2009
[4]. 南四湖区农田氮磷流失特征及面源污染评价[D]. 付伟章. 山东农业大学. 2013
[5]. 原位模拟降雨条件下太湖地区不同农田类型氮磷流失特征研究[D]. 徐爱国. 中国农业科学院. 2009
[6]. 太湖水网地区原位模拟降雨条件下不同农田类型氮素流失特征研究[J]. 徐爱国, 冀宏杰, 张认连, 张维理. 植物营养与肥料学报. 2010
[7]. 基于SWAT模型的平原区农业非点源污染模拟研究[D]. 张秋玲. 浙江大学. 2010
[8]. 太湖水网地区农田土壤氮磷累积对氮磷养分渗漏流失的影响[D]. 宋科. 南京农业大学. 2008
[9]. 太湖流域典型旱地氮磷向水体迁移特征研究[D]. 段亮. 安徽农业大学. 2006
[10]. 平原水网农村生活区非点源污染流失规律与防控措施研究[D]. 朱乾德. 中国水利水电科学研究院. 2016
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