降雨对农家堆肥氮磷流失的影响及其面源污染风险分析

采用原位研究方法,经过历时120 d的农家堆肥试验,对比分析了秸秆、棚膜、土层、裸露等4种覆盖堆肥方式中,降雨对总氮、氨氮、硝态氮、总磷和可溶性磷径流流失的影响及其面源污染风险.结果表明,各种覆盖方式的堆肥随着堆肥的腐熟和径流的增加,氮素、磷素的径流流失浓度逐渐降低,其中总氮、氨氮、硝态氮浓度随时间的变化符合一级动力学方程,而总磷、可溶性磷符合直线方程.从各处理趋势来看,各种氮磷养分径流流失浓度与流失强度表现为无覆盖>秸秆覆盖>土层覆盖>棚膜覆盖.棚膜覆盖堆肥对面源污染的风险较小,可以作为改善农村环境卫生、控制氮磷流失的堆肥方法.     

基于证据权重法地下水中氮浓度影响因素分析

针对地下水中氮素浓度主控因素难以确定的问题,本文以三江平原松花江-挠力河流域为例,采用证据权重法,选取降水量、土地利用类型、人口密度、土壤有机质含量、粘土层厚度、地下水埋深、含水层厚度和地下水类型为证据因子,分别建立地下水中氨氮和硝态氮的预测模型,并分析其对氮素浓度分布的影响程度,取得了较好的预测结果,其中氨氮和硝态氮的预测精度分别达到77.2%和89.1%.分析表明:三江平原地下水中氨氮和硝态氮浓度与降水量、人口密度呈正响应关系;氨氮浓度与含水层厚度呈正响应关系,而硝态氮与含水层厚度则呈负响应关系,说明氨氮受含水层氧化还原环境条件影响较大,硝态氮受含水层对流弥散作用影响较大;当土地利用类型为居住用地时,地下水中氨氮和硝态氮浓度通常较高.     

徒骇河沉水植物腐烂对上覆水体中营养盐形态变化影响

将杀青后的菹草(Potamogetoncrispus)和金鱼藻(Ceratophyllumdemersum)剪成1 cm左右分别浸泡于装有原上覆水样的烧杯中,并置于27℃和10℃的恒温培养箱中,在不同时刻测定上覆水体的pH、溶解氧(DO)和不同形态氮磷营养盐的浓度。结果表明:由于菹草和金鱼藻的腐烂分解,上覆水体pH呈现先下降后上升的变化趋势,溶解氧急剧降低,氮磷浓度增加。氮浓度的增加以有机氮为主,平均约占63%,氨氮次之,约占25%;磷浓度的增加在实验前期以颗粒态磷为主,平均约占60%,而在实验后期以可溶性总磷为主,约占65%。在27℃下,氮磷形态浓度主要呈现先上升后下降的趋势;在10℃下,氮磷形态浓度主要表现为持续上升。硝氮和亚硝氮浓度的变化与溶解氧浓度变化具有较好的一致性。     

基于室内土柱模拟的坡耕地红壤氮磷淋溶特征

红壤坡耕地氮磷淋溶不仅造成土壤肥力的下降,而且已成为农业面源污染的重要来源。该研究通过室内土柱淋溶试验,采用间歇淋溶法研究坡耕地裸露红壤和稻草秸秆覆盖红壤2种处理下氮素与磷素的淋溶特征。结果表明:对氮素而言,无论是8次间歇淋溶还是单次淋溶过程,总氮及硝态氮、铵态氮、有机氮等各形态氮素浓度总体均呈现减小的趋势,在淋溶初期无论有无覆盖土壤的淋溶液中总氮浓度都很高(在20 mg/L左右),硝态氮是氮素淋溶的主要形态(有无覆盖分别占68.3%和67.9%);对磷素而言,淋溶液中总磷浓度均很低(在0.1 mg/L以下),且在淋溶过程中其浓度大小呈波动状态;与裸露红壤相比,秸秆覆盖处理下淋溶液的总氮和总磷累积量分别可减少19.4%和23.3%,秸秆覆盖措施能够抑制红壤坡耕地氮磷的淋溶。该研究可为减少红壤坡耕地氮磷损失,防控面源污染提供参考。     

南水北调中线源头区蓄水前土壤氮磷分布特征

采集南水北调中线源头区(高程170m以下)19个村庄的43个土壤样品,分析了丹江口水库淅川县蓄水前不同土地利用类型土壤中有机质、总氮、硝态氮、铵态氮和总磷的分布特征.结果表明,研究区土壤总氮含量介于18.15~185.98mg/kg之间,硝态氮介于5.75~77.96mg/kg之间,铵态氮介于5.72~26.38mg/kg之间,总磷介于37.98~147.32mg/kg之间,有机质介于7.19~45.32g/kg之间;研究区土壤氮素、总磷和有机质含量受地形及地理位置影响较小,不同土地利用类型土壤中总氮、硝态氮及有机质含量存在显著差异,总磷和铵态氮含量差异性不明显,有机质含量大小依次为村庄>水稻田>池塘>消落带>旱地>林地,总氮含量大小依次为水稻田>村庄>池塘>消落带>旱地>林地,硝态氮含量大小依次为村庄>池塘>消落带>旱地>水稻田>林地;相关性分析表明,土壤有机质与总氮含量之间存在极显著正相关性(r=0.837, P<0.01),铵态氮含量与有机质、总氮呈显著正相关性(分别为r=0.455, P<0.05;r =0.434, P<0.05),而这三者与硝态氮之间相关性不明显;土壤总磷与有机质、总氮、硝态氮、铵态氮含量之间无明显相关性.     

基于PLFA法分析亚硝氮、硝氮和氨氮对厌氧微生物细菌群落的影响

利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究了亚硝氮、硝氮和氨氮在不同浓度水平下对中温厌氧颗粒污泥中厌氧细菌群落结构的影响.结果表明,高浓度亚硝氮(360 mg·L-1,以N计)、硝氮(300 mg·L-1,以N计)和氨氮(3000 mg·L-1,以N计)使系统COD去除率分别下降至3.49%、10.85%和71.53%,并使污泥表面主要细菌由杆菌变为球状菌;亚硝氮和硝氮引起厌氧细菌和革兰氏阳性菌的含量下降,氨氮引起革兰氏阴性菌的含量下降;PLFA香农-威尔多样性指数随着亚硝氮和硝氮浓度的升高从1.12分别下降至0.96和1.03,氨氮对PLFA香农-威尔多样性指数无明显影响.     

水稻田面水氮素的动态特征、模式表征及排水流失研究

采用具有独立排灌系统的田间试验研究水稻田面水氮素的动态特征、模式表征及田间排水氮素流失、施用尿素后，田间水氨氮、总氮浓度迅速增加；随时间的推移，田间水氮素浓度下降较快。施氮后第3－4天，田面水氨氮／总氮比为0．41－0．91，随时间的推移，氨氮／总氮比呈下降趋势。田面水总氮、氨氮浓度随时间动态下降的最佳拟合模式为指数、对数或乘幂型。在控水灌溉下的水稻田，两次田间排水合计总氮流失负荷分别为8．993－29．131kg/hm^2，氮肥表观流失率随施氮量提高而逐渐下降。施氮后一周是防止水稻田面水氨氮、总氮大量流失的关键时期。     

北方典型灌区不同灌期农田系统中氮素迁移特征分析

以内蒙古河套灌区杭锦后旗解放闸灌域为研究区,分析2009年夏灌和秋浇前后土壤中、浅层地下水和土壤渗滤液中的硝态氮、总氮的分布特征,研究不同灌期农田系统中氮素的迁移规律及其影响因素.结果表明:夏灌对氮素的稀释作用明显,反硝化作用也会降低地下水中硝态氮的浓度,此外玉米地块的氮流失在夏灌时相对明显;秋浇是农田氮素淋失的主要阶段,一方面是硝态氮 (NO3-N) 在灌水作用下向下淋失,另一方面是土壤中的NO3-N 在反硝化作用下转变成N2O、N2和O2释放;夏灌与秋浇两次灌水前后地下水中总氮 (TN) 的峰值滞后于NO3-N,表明氮素的流失除以NO3-N的形式发生之外,部分氨氮以及有机氮等其他形式的氮素在灌溉驱动下也发生一定程度的纵向流失.     

梁子湖沉积物营养盐的空间分布特征及其污染评价

采集梁子湖柱状沉积物,分析其硝氮、亚硝氮、氨氮、总氮和总磷的空间分布特征,并评价其污染程度.结果表明:梁子湖表层沉积物(0~5 cm)总氮、总磷、氨氮、硝氮、亚硝氮的含量范围依次为598~1372 mg·kg~(-1)、323~804 mg·kg~(-1)、60.7~142 mg·kg~(-1)、4.16~31.6 mg·kg~(-1)和0.001~2.29 mg·kg~(-1).湖心区营养盐含量较低,湖区西部营养盐含量高于湖区东南部.人类活动和污染物输入强度对梁子湖表层沉积物营养盐的空间分布特征有较大影响.沉积物硝氮、亚硝氮含量从深层到浅层递增,在2~3 cm处达到峰值,这表明梁子湖流域在该沉积时期的营养物污染较为严重.沉积物5~10 cm深度的氨氮含量为各深度中的最高值,但因水生生物对氨氮的优先吸收作用,其含量均在150 mg·kg~(-1)以下.同一区域的沉积物总氮、总磷含量的垂向变化特征相似,来自地壳释放的磷使得总磷含量的垂向波动幅度远大于总氮,这揭示了梁子湖沉积物中氮、磷的富集很可能来自同源污染物.该流域发达的水产养殖业是导致沉积物中氮、磷富集的原因之一.表层沉积物总氮和总磷的标准指数变化范围分别为1.09~2.49和0.54~1.34,梁子湖环境质量受到氮素的影响更为严重.湖区表层沉积物总氮、总磷的含量范围分别为598~1372 mg·kg~(-1)和323~804 mg·kg~(-1),均已超出我国东部浅水湖泊沉积物的营养物阈值参考范围,对湖泊生态系统构成了一定的威胁,需要格外关注.     

采煤塌陷水域氮、磷空间分布及营养状态评价研究

采煤塌陷水域是淮南矿区的一种特殊区域,为了分析采煤塌陷积水区域的氮磷空间分布特征及营养状态,选取潘一塌陷水域为研究对象,分析不同形态的氮、磷含量。结果表明,潘一塌陷水域总氮、氨氮、硝态氮的含量分别为1．38-8．22mg／L,0．44-1．16mg／L,0．21-1．23mg／L,呈现出泥河入口处氮的含量大,随着水流含量逐渐减小的趋势;总磷、可溶性总磷的含量分别为0．06-0．26mg／L,0．01-0．12mg／L,其空间分布和总氮的空间分布趋势一致。综合营养指数评价结果表明,潘一塌陷水域总体上处于轻度富营养化状态,水体中氮磷比（N：P）为21：1,塌陷水域中的总氮浓度超过总磷浓度7倍以上,说明潘一塌陷水域为磷营养限制性。     

农业非点源污染物在排水沟渠中的模拟与应用

排水沟渠系统是农业非点源污染田间产污和外界受纳水体之间的过渡带.通过对排水沟渠系统不同级别排水沟渠间递推关系以及农田排水和非点源污染物在其中迁移转化过程的分析,应用水动力学基本方程和污染物迁移转化方程,构建了农田排水及其中非点源污染物在排水沟渠中的一维迁移模型,并对模型求解进行了探讨;在此基础上,以黄河上游青铜峡灌区第...     

排水循环灌溉下稻田磷素时空分布特征

排水循环灌溉具有提高降水资源利用率和减少农田面源污染的潜力,为缓解我国南方地区降雨分布与水稻作物需水时间不匹配和农田磷流失污染的问题,开展了排水循环灌溉条件下稻田磷素时空分布规律研究.采用田间试验的方法,监测藕塘水和鱼塘水循环灌溉下水稻田面水和渗漏水中总磷、可溶性磷和可溶性反应磷的质量浓度,及土壤剖面总磷与Olsen-P含量的变化.结果表明,排水循环灌溉下水稻田面水和渗漏水中不同形态磷素质量浓度沿程降低,尤其渗漏水磷质量浓度的减少趋势更为显著,排水循环灌溉水源中磷质量浓度在一定范围内的变化不会增加田面水和渗漏水中的磷质量浓度.田面水和渗漏水中不同形态磷质量浓度在不同灌溉时期的变化较大,8月田面水和渗漏水的磷质量浓度明显低于其它时期.表土Olsen-P含量随距进水口的距离的增加而减少,并随排水循环灌溉水中磷质量浓度的增加而增加;土壤剖面TP含量受排水循环灌溉的影响不明显.在8月水稻需肥高峰期进行排水循环灌溉或延长灌溉水的流程,可明显改善排水循环灌溉下稻田的磷素去除效率.     

农田排水沟渠水体-底泥中溶质氮分布特征试验研究

沟渠系统"过程拦截"是现阶段农业非点源污染控制和管理的重要手段.针对当前农田排水沟渠水体-底泥-植物系统内各介质间非点源溶质迁移转化机制不清的现状,本研究以天然沟渠为对象,以非点源溶质氮为例,通过2014年3月~2015年2月现场监测试验,分析了农田排水沟渠水体及底泥中非点源溶质氮的分布特征.结果表明,沿沟渠纵向,试验沟渠水体中总氮质量浓度、底泥中总氮含量均呈现一定程度递减趋势,表现出沟渠系统对非点源溶质的净化作用;水体中总氮质量浓度、底泥中总氮含量在沟渠横断面分布存在较大不均匀性,其分布特征与断面形态、流量变化过程、流速分布等因素有关,其中水体中总氮质量浓度均衡度为76.89%,底泥中总氮含量均衡度为57.04%;试验期内,水体中总氮质量浓度呈"凹"形变化、底泥中总氮含量呈"凸"形变化,二者表现出相逆的变化趋势.     

青铜峡灌区典型排水沟水污特征解析

以2009年青铜峡灌区排水沟实测流量和污染物浓度为基础,结合典型排水沟纳污现状调查及灌区灌溉与排水特点,对比点源污染和非点源污染的浓度和负荷特征,对典型排水沟污染物来源进行解析.结果表明,青铜峡灌区典型排水沟农田排水期盐分、氨氮、总磷月平均浓度依次为1 124、8.59、0.48 mg.L-1,非农田排水期盐分、氨氮、总磷月平均浓度分别为1 952、18.13、4.15 mg.L-1,农田排水期月平均输出盐分、氨氮、总磷负荷为20 896、90.35、5.80 t,非农田排水期月平均输出盐分、氨氮、总磷负荷分别为7 842、67.81、21.38 t.其中,第一排水沟水污过程与农田灌溉排水周期具有很好的一致性,表明第一排水沟以农田灌溉排水和农业非点源污染为主;第三排水沟、银新沟等则在承接农田灌溉排水的基础上,接纳了较多的点源污染,表现出点源与非点源综合污染并以点源污染为主导的污染特征.     

滩涂农业垦区排水沟连接度对氮磷输出的影响

沟渠廊道提供了氮磷输送与排放通道,同时还提供氮磷滞留降解的环境,因此排水沟渠及其连通程度与氮磷输移及面源污染排放密切相关。为揭示不同连接度水平对氮磷污染物质扩散功能和净化功能的影响,论文以江苏盐城农业垦区排水沟为研究对象,分别在2015年8月和10月两次降水事件前后对不同等级排水沟进行4次水质（氮磷）监测,研究构建了基于氮磷输移过程关系的沟渠廊道连接度模型,进而利用回归模型分析了垦区排水沟连通度与氮磷输移的关系,结果显示：1）氮磷负荷呈现出10月雨前 < 8月雨前 < 10月雨后 < 8月雨后的时间变化特征,并有从上游到下游先升后降的空间变化特征;2）回归模型分析表明,排水沟TN、TP 输出随沟渠廊道连接度的增大呈先增后减的趋势,且其拐点分别位于沟渠廊道连接度为0.79、0.77时。研究表明,排水沟连接对于农田排水沟的扩散和净化功能的发挥起着重要作用,农业面源污染可以通过提高排水沟连接度来控制。     

滴灌沼液对茶园土壤-茶树氮磷含量影响研究

茶园滴灌沼液,不仅可以将沼液进行生态处理,避免其造成二次污染,而且可以充分利用沼液中营养成分,提高茶园效益。实验表明,适时滴灌沼液可以保持土壤中铵态氮含量,有利于提高茶叶产量;可以改善土壤结构,增强土壤微生物活性,使滴灌区土壤中有效磷含量升高,滴灌可以提高氮磷的利用率。与非滴灌区相比,滴灌系统水肥耦合较好,更利于茶树吸收利用养分。就产茶中氮磷含量作为茶树对氮磷的吸收量而言,与非滴灌区相比,滴灌区茶树对氮磷的吸收利用率分别提高了18.12%、8.33%。     

秋浇对内蒙古农业灌区磷元素迁移转化的影响

通过对内蒙古农业灌区一年中水量最大的一次灌溉（秋浇）期间,灌、排水干渠和农田土壤中总磷（TP）、无机磷（IP）以及有机磷（OP）进行分析监测,考察了秋浇对灌区磷元素迁移转化的影响.研究表明,秋浇使灌区土壤水分得到极大地补充,促进了土壤磷元素的溶解.由于灌溉引水中携带了大量泥沙,附着了较高含量的颗粒态磷（PP）,并沉积在农田土壤中,使灌区土壤总磷含量略有升高,排水中总磷浓度降低.原有土壤中有机磷在碱性环境中与土壤中钙离子形成难溶性盐类,促进反应平衡向有机磷增加的方向进行,使灌区有机磷含量大幅增加.同时,在周期较长的淹灌期间,土壤潮湿的厌氧环境增强,促进了厌氧微生物对溶解态磷的吸收利用,将其转变成有机态磷,因而在灌区土壤和排水中有机磷含量均有显著提高.     

模拟排水沟渠非点源溶质氮迁移实验研究

农田排水沟渠是由水-底泥-植物组成的复合生态结构,其间非点源溶质的迁移转化对研究沟渠拦截、控制和管理农业非点源污染具有重要意义.本研究以模拟排水沟渠静态实验为基础,以典型非点源溶质氮素为例,分析了实验期内水体、底泥及芦苇不同介质内氮含量变化过程,分析了底泥吸附与解析、芦苇生长与衰败等年内不同时期对水体中氮素浓度的影响,探讨了水-底泥-芦苇复合生态体内氮迁移及对水体中氮浓度的影响机制.结果表明,底泥的吸附与解吸、芦苇生长的吸收和同化对水体中氮素浓度均有影响,10月之前这种影响表现为促使水体中氮素浓度降低,是水体的氮净化过程;10月之后这种净化作用开始降低,11月之后表现为促使水体中氮素浓度升高.同时,模拟沟渠水-底泥-芦苇生态体内氮迁移联系密切,任一介质内或介质间氮素迁移转化都会引起水体中氮素浓度相应调整.     

水生植物对农田排水沟渠中氮、磷的截留效应

为有效阻控农田土壤流失氮、磷通过沟渠进入水体,通过动态模拟实验研究对比不同排水沟渠对农田流失氮、磷的截留作用,同时通过静态模拟实验重点探讨了水生植物对氮、磷在水－沉积物－水生植物这一微观系统中的截留机理.结果表明:沟渠中的水生植物茭白和菖蒲对氮、磷的截留和转化有明显的促进作用;水生植物的存在可以加速氮、磷界面交换和传递,从而使上覆水中氮、磷含量快速减少;沉积物间隙水中氮、磷含量的变化受界面交换、沉积物吸附、微生物转化及植物吸收等各方面因素影响,水生植物调整并加强氮、磷的各种转化,植物的存在使得间隙水中氨氮及磷酸盐含量降低并呈现规律变化.      

三江平原水田灌溉-排水过程中铁形态变化及输出贡献

采集三江平原农田灌溉地下水、稻田积水、渠系排水、土壤侧渗水,并采用切向超滤技术分离水体中不同形态铁,分析在灌溉排水及地下侧渗水中铁的迁移特征,并估算水田排水中铁的输出贡献.结果表明,在灌溉排水过程中,铁主要以低分子量形态和酸性不稳定形态迁移,地下水中Fe2+含量占可溶态铁的80.45%;地下水抽取到稻田后Fe2+含量显著降低,络合态铁含量升高,稻田积水中络合态铁占可溶态铁的75.50%;稻田积水排入渠系后,络合态铁中不稳定弱配位铁含量降低13.58%,其他铁形态变化不大.稻田积水通过地下侧渗进入渠系,随侧渗水体深度加深,Fe2+含量升高,络合态和胶体态铁含量降低,地下侧渗水向渠系水主要提供络合态和胶体态铁.三江平原湿地水田化改变了水体中铁的输出形态,同时,排水过程中铁的输出也对河流形成补给,水田灌溉排水过程可溶态铁的输出通量约为390kg.a-.1km-2,输出系数为0.186,灌溉-排水过程中残留在稻田土壤中铁的量约为1460kg.a-.1km-2,残留在排水渠系土壤中铁的量约为250kg.a-.1km-2,这对三江平原水土环境产生了深远影响.