太湖地区农氮素非点源污染及环境经济分析

通过计算１９８７￣１９８８年和１９９５￣１９９６年两个年段中氮素对太湖一使用功能的污染损失率以及农口氮素对入太湖总氮的贡献率，求得农田氮素造成的经济损失值。采用边际分析方法，分析农田氮素在１９８７￣１９９６年间的边际外部成本。用环境经济学的观点重新认识农业生产函数中氮肥成本的内涵，即把外部成本考虑在内，在此基础上求得该地区农业持续发展的农田合理施氮水平－－生态经济施氮量为３２７．８２￣３７１．６１     

太湖流域农田生产-畜禽养殖系统氮素流动特征

为应对太湖严峻的水体富营养化现状,从源头上降低面源污染负荷,基于物质流分析法与质量守恒原理,研究了常熟市辛庄镇农田生产-畜禽养殖系统的氮素流动通量、流动效率及环境负荷,并用实测值进行了参数校正. 结果表明:2000—2012年,辛庄镇农田生产子系统的单位面积氮素流动通量呈下降趋势,而畜禽养殖子系统的单位面积氮素流动通量则在42.5~50.9 kg/hm2范围内持续波动. 氮素利用率与氮素循环利用率均较低,氮素环境损失率较高,系统损失的氮素中有54.5%进入周围水体. 2000年以来,作物种植与畜禽养殖对辛庄镇环境氮负荷的贡献率分别在38.8%~50.2%与25.4%~35.8%之间波动. 辛庄镇农田施氮量为310.8 kg/hm2,人畜排泄氮量为61.1 kg/hm2,分别远高于全国平均值(197.2和18.6 kg/hm2). 过量施用化学氮肥与畜禽粪便的大量排放是辛庄镇环境氮负荷加重的主要原因. 辛庄镇高投入高产出的农业生产方式加大了太湖水环境修复的难度. 建议调整作物种植与畜禽养殖结构,推广科学施肥与生态养殖,将农田生产与畜禽养殖结合形成产业链,以此减轻氮素环境负荷.      

不同氮肥管理方式对南方酸性土壤无机氮含量的影响研究

为了提高氮素的经济效益,减少氮素产生的农业面源污染,通过农田氮肥施用试验,研究了在无施氮、传统施氮、优化施氮三种施氮方式处理下,马铃薯-鲜食玉米-鲜食玉米轮作农田收获期0~40cm土层中土壤无机氮含量分布特征。结果表明,在三种施氮方式下,马铃薯-鲜食玉米-鲜食玉米轮作周期后,土壤无机氮以硝酸氮和铵态氮形式累积于表层0~40cm土壤中。其中,传统施氮方式下的铵氮、硝态氮及无机氮的含量明显高于其它两种施氮方式下的铵氮、硝态氮及无机氮含量。在0~40cm土层中无施氮、传统施氮、优化施氮三种施氮方式的无机氮含量分别达到69.8、291.3、630.5kg/ha。     

小麦-玉米轮作体系农田氮素淋失特征及氮素表观平衡

连续6年采用渗漏计法研究了不同施氮处理下陕西关中小麦-玉米轮作区农田土壤90 cm深度处氮素(N)淋失特征和土壤-作物体系氮素表观平衡状况.结果表明:该地区农田氮素淋溶主要发生在降雨量较多的玉米季,且集中在8月和9月.监测期内,TN和NO-3-N年平均流失量分别为2.72~23.07 kg·hm-2和1.53~18.72 kg·hm-2,年流失率分别为0.65%~3.44%和0.82%~3.32%,且年总氮、硝态氮流失量均随年施氮量增加呈指数增加.氮素淋失形态中,NO-3-N比例较高,可占总氮淋失量的56.00%~81.00%,且随着氮肥用量的降低,其占总氮淋失量的比例也随之减小.可见,施氮量的大小在一定程度上会影响淋失液中各形态氮的比例.氮素表观平衡结果显示,随着施氮量提高,氮素在土壤中的残留和表观氮盈余均呈现指数增加趋势.长期施氮条件下,土壤-作物体系氮素表观损失率的幅度为32.60%~55.20%,土壤表观残留率为-0.17%~8.20%.多年监测结果表明,优化施氮模式下,作物不仅可以获得较高的产量和氮肥利用率,农田氮素淋失量也大幅降低,在节约肥料资源的同时减轻了潜在的环境风险.     

小流域农业面源氮污染时空特征及与土壤呼吸硝化关系分析

土壤呼吸与硝化特性是控制土壤生态系统中氮素转化和面源氮流失的关键因子,也是土壤氮循环的重要组成部分.选取位于巢湖北部的柘皋河流域作为案例研究区,应用BaPS技术测定林地和农田土壤呼吸、硝化和反硝化特性,运用SWAT模型分析农业面源氮污染输出的时空特征,并初步探讨土壤呼吸和硝化特性与农业面源氮污染的相互作用关系.结果表明,由于土地利用和施肥量的变化,1996~2012年间的年均和月均面源氮污染负荷明显大于1980~1995年间的模拟结果,不同月份的面源氮污染输出负荷均存在显著性差异,月均氮负荷受降雨量影响密切.1996~2012年流域面源总氮流失平均负荷为10.40 kg·hm-2,明显大于1980~1995年的8.10 kg·hm-2,方差分析表明两个时期面源总氮流失负荷的空间分布存在一定的差异.林地的呼吸速率远大于农田的呼吸速率.农田较高的总硝化速率和反硝化速率导致土壤氮库中的氮素减少,从而在一定程度上使得面源氮污染的输出负荷减小.农田土壤的总硝化速率大于反硝化速率,导致农田硝态氮的面源污染流失量增加,而有机氮的流失量有所减少.因此,土壤呼吸与硝化特性的研究有利于从土壤生物学角度深入分析土壤氮循环,对农业面源氮污染的防治具有重要的理论和现实意义.     

黄土高原丘陵沟壑区岔口小流域氮素平衡及其环境影响

黄土高原丘陵沟壑区岔口小流域是以种植业为主的农业小流域。利用获取的数据及相关文献,借助GIS工具,建立适合研究区域的农田氮素养分收支平衡模型。结果表明:2012年研究时段内流域氮素输入量为946.16t/a,输出量为600.16t/a。化肥氮输入是氮素主要来源,占64.05%;而作物收获是氮输出的主要方式,占69.81%。通过对岔口小流域农田氮素收支平衡进行分析,预测出农田氮负荷对该流域水体环境及地下水的潜在威胁,对该区域的农田非点源氮污染的预防与治理具有参考价值。     

施用不同氮肥对坡耕地径流中N输出的影响

以山东省泰安东北部刘家庄村坡耕地为研究区域,通过实地监测多次天然降雨中农田养分的流失,研究施肥处理对氮素流失的影响.结果表明,施肥显著地增大了农田径流中氮素浓度及流失量;在相同施肥量的实验条件下,与碳酸氢铵和普通尿素相比,控释尿素可有效地降低氮素流失15%～25%;70%左右的氮素流失发生在监测的前期.合理施肥、降低表土中速效氮养分含量是减少农田氮流失的关键途径之一.     

苏南太湖水系农业面源污染及其控制对策研究

提出并应用了差额污染负荷量的概念，建立了平原水网地区大面积集水区网络试验法，并设计了可以覆盖苏南太湖地区的７种类型水、旱田网络试验区、通过点面结合，室内外试验配合，采用１５＾Ｎ同位素示踪技术进行农田氮素流失模拟试验等研究，结果表明，农业面源氮素污染负荷量随年降水量和灌溉量的增加而增大；浅层地下水硝态氮的污染负荷量与氮肥的施用量呈正相关；稻田氮素污染负荷量显地高于旱田；农业面源磷素污染差额总负荷量     

耕作制度对河北农业生产系统氮流的影响

为了解耕作制度对北方农田-畜禽养殖系统氮素梯级流动的影响,文章运用STELLA软件构建氮素流动模型,估算河北典型县2000-2015年间农田生产和畜禽养殖系统的氮素输入和输出通量及其利用效率,探讨耕作制度对其的影响。通过情景分析研究耕作制度变化对氮素利用率的影响,提出氮素管理措施。结果表明:2000-2015年间,该县农田生产系统氮输入量增加了24.25%,氮肥利用率由24.26%增长至34.32%;畜禽养殖系统氮输入量增加了67.78%,饲料氮利用率由41.62%增至55.43%。研究发现:若改变现有耕作制度:氮肥施用量可减少50%;若提高10%饲料利用率,可分别使农田生产系统和畜禽养殖系统氮利用率提高44.69%和18.69%。研究结果对河北农业发展具有指导意义。     

三峡库区小流域农户氮循环和排放特征

中国农业生产是以农户为单位进行的,农户氮素利用及平衡对农业生产和农村环境有非常重要的影响.本研究选择三峡库区秭归县张家冲小流域,对农户农田氮肥施用量、农户购买的饲料与食物、人畜粪便排放等进行了调查,并对农户氮素循环特征进行了分析.结果表明,根据该流域农户氮素流动的特点,可将其分为养殖型农户、柑橘种植户、茶叶种植户、蔬菜种植户、传统种植户5种类型;其氮素负荷大小顺序为养殖型农户蔬菜种植户柑橘种植户茶叶种植户≈传统种植户,以氮计分别为(363±129)、(355±127)、(345±107)、(152±60)和(151±73)kg.(hm2.a)-1;不同农户农田氮素循环分析表明,单位面积农田氮盈余变化在(102±68)~(303±134)kg.(hm2.a)-1之间,大小顺序为蔬菜种植户柑橘种植户茶叶种植户养殖型农户≈传统种植户,分别为(303±134)、(262±100)、(111±46)、(102±68)和(103±67)kg.(hm2.a)-1;在农户氮负荷中,居民生活排放的氮占28%,农田氮盈余占72%,说明农田是主要的氮污染源,生活污染也是不可忽视的.该地区的养殖型农户、蔬菜种植户和柑橘种植户对水体质量威胁较大,是氮素污染重点防治对象;实地调查农户生产与生活的方法能清晰地明确农业生态系统中氮循环的不同环节和估算循环流量,有利于揭示区域氮素循环特征.     

太湖流域肥料施用策略调整对典型作物系统氮磷流失的影响

太湖流域种植业肥料施用强度普遍较高，且以化学肥料为主要形态.因肥料投入不适宜，种植业氮、磷流失问题显著.2015年以来，各地区积极对种植业肥料施用策略进行调整，但当前工作主要基于粮食作物系统且仍停留在化肥施用总量削减和有机肥施用面积提升层面上，缺少菜地、果园、茶园作物系统的相关数据以及对农业环境问题的响应.对此，以苏州市吴中区为太湖流域典型农区代表，研究2019～2021年稻田、菜地、果园和茶园这4类作物系统肥料策略调整对氮、磷流失的影响.结果表明，肥料源养分投入强度的调控是决定氮、磷流失的关键；适宜的有机肥替代比例有助于降低氮、磷流失风险，但有机肥施用需考虑时机并尽可能搭配农用机械.肥料效率是兼顾农业生产过程环境友好、生产主体经济效益的核心，也是后期肥料施用策略调整的导向.稻田系统的肥料施用策略调整应重视养分中不同元素配比，菜地系统应以种植结构调整为抓手，茶园、果园系统可从复合系统视角制定同时满足茶、果生长的施肥策略，助力构建满足农业绿色发展需求的作物系统.     

控释肥条件下沿南四湖农田水稻吸氮特征

氮素是水稻必需营养元素中限制植物生长和形成产量的首要因素,同时也是南四湖水体主要营养性污染物之一.通过施用树脂包膜控释尿素不同氮肥量处理大田试验,研究了南四湖流域鱼台农田控释肥条件下水稻生育期的吸氮特征.结果表明,树脂包膜控释尿素对水稻产量有明显的促进作用,但并不随施氮量的增加呈线性增长,施用中氮量337.5 kg/h...     

氮肥减投条件下膜材料使用对稻田氨挥发排放的影响

氨挥发排放是稻田系统氮损失的主要途径.现有技术多以调控氮肥施用为削减氨挥发排放的技术手段;但由于氮肥投入基数较大且减投不能改变氨挥发途径氮损失比例,氮肥减投后的氨挥发排放仍是限制氮肥利用效率提升的瓶颈.对此,本研究选用满足环境友好和使用便捷的农业废弃物粉末和两性分子物质作为膜材料,配合氮肥施用在田面水表进行多次铺洒,研究膜材料对氨挥发排放过程及排放总量的影响,结合作物生长和氮去向探索膜材料对氨挥发排放的影响机制.连续2 a小区试验发现,膜材料使用可减少水稻种植期氨挥发排放总量的19%~31%,由此减少的氮损失或以矿质态氮形态贮存于土壤或提高了作物氮吸收量.施氮条件下,田面水铵态氮含量和pH以及膜材料使用是影响氨挥发排放的主控因子;氮肥减投后,膜材料使用可进一步削减氨挥发排放.基于不同膜材料对氨挥发排放影响机制差异,应用时,可根据实际生产需求对膜材料进行按需选择.     

西宁市农牧源氨排放清单及其分布特征

以西宁市为研究区域,通过实地调研获得西宁市农牧源活动水平数据,利用排放因子法编制了西宁市2018年农牧源氨排放清单.分析了西宁市农牧源氨排放特征,利用ArcGIS进行3 km×3 km的空间网格化分配,利用蒙特卡罗模拟对畜禽养殖和氮肥施用氨排放清单进行不确定性分析.结果表明,西宁市2018年农牧源氨排放总量为4 644.58 t.其中,氮肥施用和畜禽养殖的氨年排放总量分别为1 664.84 t和2 979.75 t,分别占西宁市农牧源氨排放总量的35.84%和64.16%.空间分布的结果表明,西宁市农牧源氨排放主要来自大通县、湟源县和湟中区,分别占西宁市农牧源氨排放总量的40.10%、 30.66%和28.05%.从月份分配来看,畜禽养殖氨排放无月份差异,氮肥施用氨排放集中在6月和7月,排放量分别为799.96 t和768.48 t,分别占全年排放量的48.05%和46.16%.蒙特卡罗模拟结果表明,在95%置信区间下,西宁市农牧源氨排放不确定性较低,为-24.38%～26.71%.     

Ammonia volatilization losses and balance from urea applied to rice on a paddy soil

Ammonia volatilization loss and 15N balance were studied in a rice field at three different stages after urea application in Taihu Lake area with a micrometeorological technique. Factors such as climate and the NH4+-N concentration in the field floodwater affecting ammonia loss were also investigated. Results show that the ammonia loss by volatilization accounted for 18.6%-38.7% of urea applied at different stages, the greatest loss took place when urea was applied at the tillering stage, the smallest at the ear bearing stage, and the intermediate loss at the basal stage. The greatest loss took place within 7 d following the fertilizer application. Ammonia volatilization losses at three fertilization stages were significantly correlated with the ammonium concentration in the field floodwater after the fertilizer was applied. 15N balance experiment indicated that the use efficiency of urea by rice plants ranged between 24.4% and 28.1%. At the early stage of rice growth, the fertilizer nitrogen use efficiency was rather low, only about 12%. The total amount of nitrogen lost from different fertilization stages in the rice field was 44.1%-54.4%, and the ammonia volatilization loss was 25.4%-33.3%. Reducing ammonia loss is an important treatment for improving N use efficiency.     

减氮条件下不同施肥模式对稻田氮素淋溶流失的影响

稻田氮素淋溶流失是农田面源污染的主要流失途径之一.为探究洱海流域稻田合理的施肥模式,减少稻田氮素淋溶流失,通过田间小区试验,在减氮条件下设置单施化肥、单施有机肥、有机无机配施和单施缓控释肥处理,研究不同施肥模式对稻田氮素淋溶流失和水稻产量的影响.结果表明,与常规施肥处理（CF）相比,单施化肥处理（T1）和有机无机配施处理（T3）水稻籽粒和秸秆产量无显著差异;单施有机肥处理（T2）水稻籽粒产量降低13.0%,秸秆产量降低17.1%;单施缓控释肥处理（T4）水稻籽粒和秸秆产量分别增加15.7%和21.0%.与常规施肥处理（CF）相比,单施化肥处理（T1）、单施有机肥处理（T2）和有机无机配施处理（T3）土壤30 cm处总氮淋溶流失量分别降低了26.9%、18.0%和33.9%,铵态氮淋溶流失量分别降低了24.4%、36.9%和36.6%,硝态氮淋溶流失量分别降低了40.2%、4.8%和46.4%;土壤60 cm处总氮淋溶流失量分别降低了34.2%、26.3%和42.1%,铵态氮淋溶流失量分别降低了31.4%、35.7%和46.6%,硝态氮淋溶流失量分别降低了8.0%、10.1%和23.9%,单施缓控释肥处理（T4）在30和60 cm深度总氮流失量增加41.6%和14.0%.综合考虑不同施肥模式的农学效益和环境效益等因素,单施化肥处理T1和有机无机配施处理T3是可供选择的环境友好型施肥模式.     

汉丰湖流域农业面源污染氮磷排放特征分析

为把握汉丰湖流域农业面源污染现状,探明其首要污染源和重点控制区域,应用排污系数法估算了汉丰湖流域2015年种植业源、畜禽养殖业源和农村生活源TN、TP污染物的贡献量,利用GIS空间分析法研究了其排放的空间分布特征.结果表明,2015年汉丰湖流域农业面源污染TN和TP的总负荷量分别为2721.42 t和492.04 t;等标污染负荷量以南河子流域最大,汉丰湖子流域最小;不同类型农业面源等标污染负荷总量差异很大,以肥料源和畜禽养殖源为主要来源,其中肥料源等标污染贡献率为76.92%,是汉丰湖流域首要污染源;各乡镇中,敦好镇、铁桥镇和白桥镇的等标污染负荷量较高,均高于350 m³·a^-1,为重点控制乡镇.等标污染负荷评价及聚类分析结果表明,汉丰湖流域农业面源有种植业源-畜禽养殖源复合主导型、肥料源-畜禽养殖源复合主导型、种植业源严重污染型和肥料源复合主导型这4种污染类型.     

千岛湖水体氮的垂向分布特征及来源解析

选取千岛湖水深0.2,5,10,20,30和40m处水样进行分析,利用氮氧同位素和稳定同位素模型（SIAR）研究千岛湖水体氮（N）的垂向分布特征,分析水体N的来源并计算各N源的贡献率.结果表明,硝酸盐（NO₃^-）和溶解性有机氮（DON）是千岛湖水体总溶解氮（TDN）的主要形式,分别占溶解态N的57.9%和39.7%.千岛湖水体δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-的平均值分别为4.5‰和4.3‰.上层水体（0~10m）中,硝化作用和浮游植物的同化作用共同控制水体N的形态组成和氮氧同位素值（δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-）的变化.中层水体（10~30m）中,硝化作用是主要的生物地球化学过程,使得水体NO₃^-含量增加而δ¹⁸O-NO₃^-值减小.底层水体（30~40m）受到硝化作用、底泥N释放和反硝化作用的共同影响.化肥是千岛湖水体NO₃^-的最主要来源,在S1和S2处的贡献率分别为51.9%和30.6%.新安江上游的农业面源污染使得S1处化肥贡献率远高于S2.土壤N是仅次于化肥的第二大水体NO₃^-来源,在S1和S2处的贡献率分别为17.8%和27.8%.此外,底泥对底层水体NO₃^-的贡献不可忽视.     

新鲜和老化生物炭对土壤氮淋失及油菜氮吸收的影响

粮食需求日益增加,为了实现增产,大量氮肥被施入土壤,而氮肥利用率较低导致土壤氮淋失严重,造成水体污染. 生物炭施入土壤被认为是减少土壤氮淋失的有效措施. 本文通过室内土柱模拟淋溶试验,共设置5个处理——对照(仅施氮肥,B₀)、氮肥+1%新鲜生物炭(B₁)、氮肥+4%新鲜生物炭(B₄)、氮肥+1%老化生物炭(Ba₁)、氮肥+4%老化生物炭(Ba₄). 在植物-土壤-淋溶液系统内探究不同施加量的新鲜和老化生物炭对土壤氮淋失和油菜氮吸收的影响,并通过物质守恒定律来探究其对气态氮损失的影响. 结果表明:与对照相比,添加1%和4%新鲜生物炭时土壤氮素含量分别提高4.63%和9.68%,淋溶液氮素含量分别降低33.91%和61.18%,油菜氮素含量分别增加40.70%和129.65%;添加1%和4%老化生物炭时土壤氮素含量分别提高7.46%和13.30%,淋溶液氮素含量分别降低53.68%和72.05%,油菜氮素含量分别增加78.20%和185.76%;气态损失的氮量随生物炭老化和施加量的增加而减少. 研究显示,土壤中施加生物炭对于提高土壤氮素固持能力、减少氮素淋失、促进油菜氮吸收和减少气态氮损失均具有显著效果,且施加老化生物炭的促进效果优于新鲜生物炭,证明生物炭减少土壤氮淋失的效应具有长期性.