环太湖丘陵地区农田氮素随地表径流输出特征

对环太湖丘陵地区农田氮素随地表径流的输出特征进行了研究，结果表明，地表径流中TN浓度随径流量而变化，浓度峰值出现时间滞后于径流量峰值；径流发生前期，NH3-N和NO3^--N浓度水平相当，后期NO3^--N浓度缓慢抬升，而NH3-N含量缓慢下降；NO3^--N浓度相对较低，随时间快速下降；对于TN和NO3^--N而言，溶解态含量高于悬浮态，而溶解态和悬浮态NH3-N的浓度相当；无机氮平均浓度高于有机氮，有机氮尤其是悬浮态有机氮浓度表现出随径流量而变化的特点。     

麦季施用不同尿素的氮排水和渗漏损失

在太湖地区乌栅土的稻麦轮作条件下,利用大型原状土柱渗漏液采集器(monolithlysimeter),比较不同尿素品种和施肥量(普通尿素150、300kg·hm-2和包膜尿素100、150kg·hm-2)处理对麦季土壤氮随径流和渗漏损失的影响。结果表明:施用的包膜尿素当季氮不易随排水流失,但可能增加下季氮流失的风险。两麦季排水溶解氮均以NO-3 N为主,达76.7%以上,NH+4 N比例很小;麦季排水氮输出量年际差异明显,降雨产生排水与施肥时间间隔的不同是造成排水氮输出量差异的关键因素;施肥后20d内发生排水易产生较多的氮排放。渗漏液硝态氮浓度(最高为8.12mg·L-1)均未超过饮用水NO-3 N含量标准,但均已超过水体富营养化标准;对照处理麦季渗漏液量显著高于施肥处理;在150kg·hm-2的施N量水平下,普通尿素或包膜尿素均未显著增加氮的渗漏,但过量施用普通尿素则加大氮渗漏的风险。     

碟形沼泽湿地水中氮的动态变化及影响因素分析

通过对三江平原碟形湿地不同植被类型沼泽水体中氮含量的研究表明,漂筏苔草、毛果苔草和乌拉苔草沼泽水体中各形态氮含量具有明显的季节变化特征.总氮(TN)含量在5-10月份的植物生长季节表现为先增加后降低的趋势,不同植被类型沼泽水体TN含量明显不同.NH4+-N是无机氮的主要存在形态,含量比例在44.81%～98.89%之间.在整个生长季,乌拉苔草沼泽水NH4+-N含量呈先增加后降低的趋势,毛果苔草沼泽水NH4+-N含量在8月份具有峰值,漂筏苔草沼泽水NH4+-N含量较低,波动不大.硝态氮(NO3--N)在生长季中期含量较低,而亚硝态氮(NO2--N)含量较高;生长季末期NO3--N含量增高,而NO2--N含量降低.沼泽水体中不同形态氮浓度与植被类型、植被生长阶段密切相关,并且受到水温、降雨、蒸发、农田排水等因素的影响.     

太湖地区湖、河和井水中氮污染状况的研究

连续监测了 2 0 0 0年 9月至 2 0 0 1年 9月太湖、大运河和井水中的N污染状况。结果表明 ,太湖水体中无机氮年均浓度达 1.14mg·L-1,已超过水体富营养化的浓度下限 ;大运河和井水分别达 7.16mg·L-1和 15 .84mg·L-1;井水中NO-3 -N浓度高达 15 .4 7mg·L-1,超过WHO所规定的生活饮用水NO-3 -N浓度上限的 5 0 %。试验结果还表明 ,河水中氮污染源以NH 4 -N为主 ,浓度高达 5 .6 3mg·L-1,占无机氮(NO-2 -N含量很低 ,忽略不计 )的 79% ;而井水中无机氮以NO-3 -N为主 ,占 98%。湖、河及井水中不同深度水样的分析结果表明 ,NO-3 -N和NH 4 -N浓度差异不显著 ,但其随时间变化差异明显。     

华南湿润区坡地氮素流失规律比较试验研究

通过两个径流场的对比试验,研究了华南湿润地区针叶林坡面氮素随降雨径流的流失规律,结果表明,氮素流失量均与坡面径流量和降雨强度具有极显著的线性相关关系,在没有施肥的情况下,氮流失形态以氨氮、硝氮为主,总氮产出浓度随降雨径流的增大,逐步下降,最后趋于稳定。在施放尿素的情况下,氮素随径流的流失形态以氨氮、硝氮和溶解态的尿素为主,总氮的产出浓度呈先升高而后随降雨径流的增大逐渐减少最后趋于稳定的特性。     

典型自然降雨条件下太湖地区水稻田氮磷输出特点

为了探究典型自然降雨径流过程中氮、磷的水稻田输出特点,了解各形态污染物之间径流输出关系,在2013年对太湖何家浜流域两次典型降雨全过程中产生的径流污染物进行了系统的原位监测分析。通过绘制田块混合出水及独立单田块出水的污染物浓度变化曲线、M(V)曲线以及计算径流事件平均浓度(EMC)、降雨径流过程中PN/TN(颗粒态氮/总氮)、PP/TP(颗粒态磷/总磷)质量输出百分比,发现:在中雨条件下,强降雨使水稻田中的SS(悬浮态颗粒物)、PN、PP输出浓度激增,最大变幅分别为628.77、4.43、0.46 mg·L-1,对AN(氨氮)、NN(硝酸盐氮)、PO(磷酸盐)无明显影响;降雨前期氮素磷素污染物输出以颗粒态为主,且颗粒态土壤对磷素的富集作用强于氮素,在径流量输出前35%时,颗粒态污染物(PN、PP)占据总污染物(TN、TP)输出量的60%左右;整场降雨PN/TN、PP/TP输出EMC比重在40%~60%之间波动;在氮肥进入低水平稳定期后,降雨中氮素输出峰值稳定;独立田块出水中颗粒态污染物(SS、PN、PP)初期效应明显,而在混合田块出水中初期效应被弱化;污染物EMC指标输出特点为SSTNPNANNNTPPPPO。     

高原深水湖泊程海氮磷形态分布特征及其与叶绿素a的相关性

湖泊水体氮、磷形态分布特征及其与藻类生长的关系是湖泊富营养化研究的重要方面。采用GPS定位,在程海湖设置了3个断面9个采样点,研究了氮、磷形态分布特征,并分析了各形态氮磷与叶绿素a的相关性。结果表明：总氮（TN）质量浓度为0.773 mg.L-1,总磷（TP）质量浓度为0.046 mg.L-1,叶绿素a质量浓度为0.024 mg.L-1。氮素的赋存形态特征是以溶解态总氮（DTN）占大部分,DTN中又以溶解态有机氮（DON）占绝大部分;磷素的存在特点是溶解态无机磷（DIP）含量比重较大。各形态氮、磷都有明显的季节性波动但区域性差异不明显,叶绿素a则有明显的季节节律和时空差异。叶绿素a很好地响应了总氮（TN）、总磷（TP）、溶解态总氮（DTN）、溶解态总磷（DTP）、颗粒态总氮（PTN）、颗粒态总磷（PTP）的变化。程海富营养化受氮和磷共同限制,控制富营养化必须同时削减氮和磷。     

香溪河流域坡耕地人工降雨条件下土壤氮素流失特征

采用人工模拟降雨条件下径流小区原位监测试验方法,对香溪河流域高风险输出源类黄棕壤坡耕地氮素随不同径流形式和泥沙的流失特征进行研究.结果显示,地表径流和壤中流的径流特征存在明显差异,次暴雨径流过程中,地表径流量约占总径流的68.44％,壤中流为31.56％.总氮、溶解态氮、NO3--N和NH4+-N的径流流失量分别为1.869、1.524、1.404和0.018kg·hm-2,壤中流流失总氮、溶解态氮、NO3--N的贡献率均在70％以上;地表径流氮素流失以颗粒态为主,壤中流以溶解态为主.次暴雨径流过程中氮素总流失量为2.90kg· hm-2,其中地表径流水相氮素流失量占14.56％,泥沙吸附态流失量占35.51％,壤中流流失量占49.93％.提高土壤的保肥蓄水能力,控制壤中流养分流失,对非点源污染控制具有重要作用.     

洞庭湖浮游植物增长的限制性营养元素研究

近20年水质监测资料表明,洞庭湖水体富营养化日趋严重。洞庭湖水体主要污染物为氮和磷,而营养盐赋存形态及其含量对浮游植物生长的影响在洞庭湖尚未见报道。2011年9月至2012年8月对洞庭湖浮游植物生物量及主要营养盐赋存形态与含量进行监测,同时利用藻类增长的生物学（NEB）评价方法对限制浮游植物增长的营养盐进行了研究,并分析了浮游植物生物量与各营养元素之间的相关性。结果表明：洞庭湖主要污染物总氮（TN）和总磷（TP）的年平均值分别为1.90 mg·L-1和0.093 mg·L-1,溶解态无机氮（DIN）平均占ρ（TN）比例为87%,溶解态总磷（DTP）平均占ρ（TP）比例为70%。洞庭湖水体中,DIN是TN的主要贡献者,且不同形态DIN的贡献大小依次为ρ（NO3--N）〉ρ（NH4＋-N）〉ρ（NO2--N）;磷形态组成中,TP主要以溶解反应性磷（SRP）存在。春季洞庭湖水体中ρ（TN）、ρ（TP）较高,这一结果可能源于春季面源污染。洞庭湖水体中ρ（Chla）与氮显著正相关,与磷显著负相关。NEB 实验结果表明氮对洞庭湖浮游植物生长有明显的促进作用,其幅度随氮浓度的增加而加强,而磷对浮游植物的生长影响不大,有时出现抑制作用,硝态氮与磷之间不存在交互作用。因此,氮可能是洞庭湖浮游植物增长的主要限制性营养因子,这一研究暗示在洞庭湖富营养化控制过程中应特别注重氮的控制。     

城市高架公路雨水径流的污染特征

对上海市内环高架一段路面的7场降雨径流进行监测,分析了径流中固体悬浮物和营养盐的变化特征,以期加深对城市高架公路径流污染物的认识和为高架公路径流净化工艺的选择提供理论支持。结果表明：溶解态氮、颗粒态磷是径流中TN和TP的主要输出形式;TP质量浓度变化与TSS基本一致,但TN质量浓度变化与TSS相关关系较弱;通过分析不同粒径固体悬浮物与污染物的相关性,发现〈45μm固体悬浮物是径流中营养盐吸附的重要载体,去除细小固体悬浮物是治理城市高架径流污染的有效途径。     

皖南低山丘陵地区流域氮磷径流输出特征

通过对安徽南部宣城地区梅村小流域的定位监测,研究了该小流域地表径流中氮磷输出特征。结果表明:氮输出以NO-3N为主,占氮素输出总量的60%,磷输出以悬浮颗粒结合态磷(PAP)为主,占磷输出总量的92%;各类形态氮素输出量间存在极显著线性正相关关系;PAP随悬浮颗粒输出量的增加而增加,PAP与水溶性磷(DP)输出量间存在着极显著的对数关系;氮磷输出具有明显的季节性变化规律,夏季输出量最大,其次是春季,再次是秋季,冬季最少,这是由降雨量的季节性变化所引起的。而且暴雨对氮磷输出的贡献率极大,因此控制雨季土壤侵蚀是有效控制氮磷通过径流输出的最重要方式。     

稻麦轮作田氮素径流流失特征初步研究

针对近年来氮素化肥施用量大而利用率较低现状，在江苏太湖地区设计田间试验，研究稻麦轮作田全年氮素流失特征。结果表明，在本试验条件下稻季和麦季径流中氮损失量相近，麦季略高，约占施氮量的2％左右。麦稻轮作田径流氮损失中氨态氮较少，以硝态氮和其他形态氮为主，其中氨态氮损失以稻季为主，硝态氮损失稻季和麦季相近，其他形态氮损失麦季较多。不同作物田径流氮组成存在差异，麦季径流氮以硝态氮和其他形态氮为主，氨态氮极少，而稻季在施肥后短时间内径流氮中氨态氮、硝态氮和其他形态氮大致相当，其他时间以硝态氮和其他形态氮为主。     

三江平原典型小叶章湿地土壤中硝态氮水平运移的模拟研究

选择三江平原小叶章湿地不同水分带上草甸沼泽土和腐殖质沼泽土2种土壤类型作为研究对象，以KNO3为示踪剂，模拟研究硝态氮在湿地土壤中的水平运移过程。结果表明，2种土壤各土层硝态氮水平运移浓度和速率均与运移距离呈极显著负相关（P〈0．01），并随运移距离增加呈一阶指数衰减曲线变化，各土层硝态氮水平运移速率主要受浓度梯度、水势梯度及土壤基质势的控制；土壤各土层中硝态氮水平运移速率与土壤含水量呈显著正相关（P〈0．05），并随土壤含水量增加呈指数增长曲线变化；土壤各土层中硝态氮水平运移浓度与土壤水分扩散率呈极显著正相关（P〈0．01），0—20cm土层硝态氮水平运移浓度随水分扩散率升高呈Boltzmann曲线变化，其他土层则呈指数增长曲线变化；草甸沼泽土比腐殖质沼泽土相应土层更利于硝态氮的水平运移，这主要与土层颗粒组成和孔隙度等物理性质的显著差异有关，而湿地水文条件可能对2种土壤物理性质的塑造有着重要影响。     

农田生态系统大气氮、硫湿沉降通量的观测研究

2007年10月至2008年9月,借助自动降雨收集器(APS-2A)及自动气象观测站(VSALA-M52),在中国科学院红壤生态实验站(江西鹰潭)农田区内定位采集雨水样本,探讨了大气氮、硫湿沉降特征,估算了大气氮、硫的湿沉降向农田生态系统的输入通量.结果表明,雨水中氮、硫素的月质量浓度变异较大,全氮(T-N)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)和硫(SO_4~(2-)-S)的月质量浓度,即ρ(T-N)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(NO_3~-N)和ρ(SO_4~(2-)S)分别为1.09～7.84、0.64~6.25、0.34～1.83和0.95～7.64mg·L~(-1),均与降水呈负相关,其中ρ(T-N)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(SO_4~(2-)-S)与降水的相关性达到比较显著水平(n=11,p<0.10).湿沉降月通量F(T-N)、F(NI_4~+N)、F(NO_3~--N)和F(SO_4~(2-)-S)分别为1.0～7.84、0.64～6.25、0.17～1.54和1.22～9.15 kg·hm~(-2),均与降水呈正相关,其中F(T-N)、F(NH_4~+-N)和F(SO_4~(2-)-S)与降水的相关性均达到显著水平(n=11,p<0.05).季节上,雨水氮、硫浓度及湿沉降氮、硫通量均呈冬春>夏秋的特性.湿沉降向农田生态系统输入N 35.94 kg·hm~(-2)·a~(-1)和S45.93 kg·hm~(-2)·a~(-1),其中NH4~+-N的年沉降通量为22.92 kg·hm~(-2),占湿沉降氮总量的63.75%.     

不同施肥水平下菜地径流氮磷流失特征

研究施肥对菜地径流氮、磷流失的影响,对控制水体富营养化有重要意义。采用田间小区监测的方法,研究常规施肥、减量施肥1和减量施肥2等三种施肥水平对菜地径流氮磷流失的影响。结果表明,（1）不同施肥水平的径流氮、磷流失浓度均较高,径流TN、NH4＋-N、NO3--N的平均流失质量浓度分别在20.5~34、2.2~2.4、6.3~9.5 mg L-1之间,径流TP、DP的平均流失质量浓度分别在7.7~11.1、2.1~2.4 mg L-1之间,菜地土壤径流氮、磷流失风险较大。（2）减量施肥可明显降低径流TN和NO3--N的流失浓度,与当地常规施肥相比,减施肥料20%和30%可分别降低径流TN流失浓度的40%、32%和NO3--N流失浓度的23%、35%,而减量施肥对径流TP、DP的流失浓度影响不大。（3）不同施肥水平的径流TN、NO3--N流失负荷分别在5.8~7.6、1.6~2.3 kg hm-2之间,与常规施肥相比,减施肥料20%和30%可分别减少TN、NO3--N流失负荷的24%、19%和11%、29%。不同施肥水平的径流TP、DP流失负荷分别在1.7~2.9、2.5~2.7 kg hm-2之间,减量施肥并不能减少径流TP、DP的流失负荷。     

三江平原农田源头排水沟渠截留排水中氮素动态

通过小尺度野外原位试验,研究排水沟渠水体、底泥和植物中氮含量的变化规律.结果表明,随水体停留时间增加,沟渠对水体氮素的净化能力增强,认为停留8d左右较适宜.沟渠对NH4-N的截留率大于TN和NO3--N.渠水停留11d时,4条试验沟渠[氮浓度高、磷浓度低(NHPL),氮浓度高、磷浓度高(NHPH),氮浓度低、磷浓度低(NLPL),氮浓度低、磷浓度高(NLPH)]对NH4+-N的截留率均达100％,对NO3--N的截留率分别为84.63％、84.35％、75.67％和76.14％,对TN的截留率分别为88.02％、89.89％、90.88％和88.53％.试验结束时沟渠表层(0～15 cm)底泥氮含量降低,植物氮累积量远大于进水TN总量,说明植物生长同时吸收了水体、土壤和底泥中的氮,建议在秋季适时收割植物,以避免植物分解导致二次污染.     

氮肥运筹和少免耕对麦田氮素径流流失的影响

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下氮肥运筹和少免耕措施对稻麦两熟农田麦季氮素径流流失特征的影响。结果表明：自然降雨后麦田耕层土壤平均水分质量分数26.34%为径流事件发生的临界土壤水分质量分数。常规施肥（T0）条件下,麦季径流水量达2185.05 m3·hm-2,径流侵蚀泥沙量达716.08 kg.hm-2,少免耕（T2）处理增加麦田径流水量达29.67%,减少径流侵蚀泥沙量达13.96%,而肥料运筹（T1）与T0处理差异不显著;就整个麦季而言,T0处理条件下,径流水全氮（TN）平均质量浓度和径流侵蚀泥沙TN平均质量分数分别为10.51 mg·L-1和1.19 g·kg-1,T1处理显著降低径流水TN质量浓度和侵蚀泥沙TN质量分数分别达11.63%和5.93%,T2处理显著降低径流侵蚀泥沙TN质量分数达7.95%;麦季氮素径流流失主要集中在小麦生育前期,包括径流水氮素流失量和径流侵蚀过程中由泥沙流失的氮素量。T0处理条件下,氮素流失总量达31.76 kg·hm-2,其中,径流水氮素流失量占麦季氮素总流失量95%以上,T1处理减少麦季氮素总流失量达9.25%,而T2处理则增加麦季氮素总流失量达16.75%。     

上海城市降水径流营养盐氮负荷及空间分布

在野外采样和室内化学分析的基础上，研究了上海市区，郊区各不同功能区内降水径流中营养元素氮的含量水平及其空间分布差异，研究结果表明，城市降水径流中营养元素氮具有较高的含量水平，其中TIN，NH4－N，NO3－N的均值含量分别为7．45，3．14，2．98和1．33mg/L，与同期河流水体中氮含量相比，降水径流中营养元素氮对河流水中氮含量水平具有重要的贡献，反映城市降水径流是一种不容忽略的非点污染源，从城市降水径流中营养元素氮负荷的空间分布来看，在工业区，交通要道，氮含量普遍偏高，而在居民居住区和商业区，氮含量普遍较低，此外，市区和郊区相比，在市区内氮含量普遍比郊区高。     

不同水力负荷下凤眼莲去除氮、磷效果比较

采用人工模拟方法,研究了不同水力负荷(0.14、0.20、0.33和1.00m3.m-2.d-1)对凤眼莲去除富营养化水体氮、磷效果的影响,试验期间进水TN、NH4+-N、NO3-N、TP平均质量浓度分别为4.85、1.33、2.92和0.50mg.L-1。结果表明,凤眼莲净化系统对富营养化水体具有较好的去除效果,低水力负荷(0.14、0.20m3.m-2.d-1)下,出水TN、NH4+-N和TP均达到了GB3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅳ类水质标准;当水力负荷提高到1.00m3.m-2.d-1后,出水TN、NH4+-N、NO3-N和TP质量浓度明显上升。4种水力负荷下,凤眼莲净化系统对TN和TP去除率分别为84.95%和80.65%、73.87%和73.04%、51.60%和64.05%、30.77%和47.79%,即随水力负荷的提高而降低;相应的TN、TP去除负荷分别为0.58和0.06、0.72和0.07、0.83和0.11、1.47和0.23g.m-2.d-1,即随水力负荷的提高而增加。综合考虑净化效果和污水处理能力,本试验条件下凤眼莲系统的水力负荷宜控制在0.33m3.m-2.d-1。     

可降解聚合物PCL、PBS在低有机污染水中固相反硝化脱氮效果比较

为了解决低有机污染高氮素水中由于低碳氮比而造成的后续脱氮问题,通过设反应填充床,外加固相碳源,对比了2种可降解聚合物PBS和PCL的反硝化效果。结果表明,（1）在进水TN质量浓度维持在14.33～18.31 mg.L-1,HRT为15.6 min时,PBS填充床平均TN去除率为94.93%,高于PCL填充床。（2）PBS填充床平均反硝化速率为13.55 mg.L-1.h-1（以N计）,高于PCL填充床的9.07 mg.L-1.h-（1以N计）。（3）PBS填充床NO3-N、NO2-N、NH3-N的出水质量浓度分别维持在0.37～0.87、0～0.20、0.01～0.07 mg.L-1,优于PCL填充床。（4）PBS和PCL颗粒表面附着的微生物以杆菌为主,伴有少量的弧菌。该研究为日后新型固相碳源的开发提供了科学依据。