长江三角洲河网平原地区集约化种植面源污染监测指标筛选研究

以长江三角洲河网平原地区典型区域不同种植模式(水稻、小麦和设施蔬菜)面源污染发生过程为研究对象,通过连续3 a田间试验,确定不同种植模式面源污染发生量。结果显示,水稻种植中氨挥发损失、地表径流损失和淋溶损失分别占施氮量的15. 4%、5. 3%和1. 8%,总损失量约占22. 5%。小麦种植中氨挥发损失、地表径流损失和淋溶损失分别占施氮量的3. 3%、5. 1%和3. 0%,总损失量约占11. 4%。设施蔬菜种植中氨挥发损失、地表径流损失和淋溶损失分别占施氮量的0. 1%、3. 0%和18. 9%,总损失量约占22. 0%。基于田间试验结果,针对长江三角洲河网平原地区水稻、小麦和设施蔬菜种植模式,分别提出4个(田面水铵态氮浓度、日最高气温、土壤120cm深度处总氮浓度和降水量)、5个(0~30 cm土壤中铵态氮浓度、日最高气温、土壤pH、氮肥投入量和降水量)和2个(氮肥投入量和降水量)简易监测指标,结合田间试验数据的验证,确认新建立的简易监测指标及构建的数学关系能够提高面源污染发生量预测精度,从而可为我国环境管理部门提供一种便捷有效的监测和管理方法。     

九龙江流域典型汇水区地表径流氮磷流失特征分析

选取九龙江流域5个典型汇水区，通过流域主要雨季天然降雨径流过程监测，对所获得的氮磷营养盐的监测数据进行归纳与分析，着重探讨了暴雨事件下径流氮磷流失及其形态的变化规律。结果表明：暴雨事件下农业汇水区地表径流氮输出以水溶态为主，磷以泥沙结合态为主，天然林地为主的汇水区则相反，前者以泥沙结合态为主，后者以水溶态为主；5个汇水区暴雨事件中总氮最高浓度值为日常采样浓度值的2．9～11．3倍，暴雨事件中总磷最高浓度值为日常采样浓度值的2．9～20．5倍；氮磷输出量均值的差异反映氮磷输出量大小受土壤质地、施肥量、土壤氮磷含量、土壤保水保肥性能等因素的综合影响。整个径流过程中水量和氮磷浓度随时间变化幅度较大，且2者变化呈大体相同的趋势。氮磷及其各形态的浓度多数在相同时间内达到峰值。泥沙结合态氮、水溶态磷变化幅度较小，水溶态氮和泥沙结合态磷浓度变化幅度较大。统计各汇水区雨量不同的降雨事件下氮磷流失负荷表明，特大暴雨对汇水区氮磷负荷的贡献非常显著。     

九龙江流域典型汇水区地表径流氮磷流失特征分析

选取九龙江流域5个典型汇水区,通过流域主要雨季天然降雨径流过程监测,对所获得的氮磷营养盐的监测数据进行归纳与分析,着重探讨了暴雨事件下径流氮磷流失及其形态的变化规律。结果表明:暴雨事件下农业汇水区地表径流氮输出以水溶态为主,磷以泥沙结合态为主,天然林地为主的汇水区则相反,前者以泥沙结合态为主,后者以水溶态为主;5个汇水区暴雨事件中总氮最高浓度值为日常采样浓度值的2.9～11.3倍,暴雨事件中总磷最高浓度值为日常采样浓度值的2.9～20.5倍;氮磷输出量均值的差异反映氮磷输出量大小受土壤质地、施肥量、土壤氮磷含量、土壤保水保肥性能等因素的综合影响。整个径流过程中水量和氮磷浓度随时间变化幅度较大,且2者变化呈大体相同的趋势。氮磷及其各形态的浓度多数在相同时间内达到峰值。泥沙结合态氮、水溶态磷变化幅度较小,水溶态氮和泥沙结合态磷浓度变化幅度较大。统计各汇水区雨量不同的降雨事件下氮磷流失负荷表明,特大暴雨对汇水区氮磷负荷的贡献非常显著。     

典型磺胺类抗生素在稻田土中的纵向迁移

兽用抗生素的广泛使用以及畜禽粪污还田资源化利用是农田土壤抗生素污染的重要来源,而抗生素在土壤中的迁移特性对生态环境具有潜在风险.为分析典型磺胺类抗生素在土壤中的迁移特征,采用室内土柱淋溶实验研究了磺胺甲基嘧啶(SM)、磺胺二甲基嘧啶(SM2)和甲氧苄啶(TMP)在稻田土中的淋溶规律,模拟了不同淋溶时间、不同污染程度和不同降雨p H对3种磺胺类抗生素在稻田土中纵向迁移的影响.结果表明,在雨水冲刷下,3种磺胺类抗生素的淋溶迁移性为TMPSMSM2.随淋溶时间的增长和污染程度增加,磺胺类抗生素纵向迁移能力增强,进而增加其向地下水迁移的风险.3种磺胺类抗生素在酸雨作用下更容易在土壤中吸附.     

不同土地利用方式土壤表层氮、磷流失特征研究

利用室内人工模拟降雨,选择徐州沛沿河流域3种典型土地利用类型,研究了不同土地利用下土壤表层N、P随降雨径流的迁移过程.研究结果表明,在相同降雨条件下,3种土地产流量大小顺序为稻田地〉林地〉果园,产泥沙量大小顺序为果园〉稻田地〉林地.降雨径流水相中TN、TP浓度呈现随降雨时间的持续显著下降,然后逐渐稳定的趋势,氮磷的流失...     

紫色土小流域土壤及氮磷流失特征研究

紫色土区土壤及其养分流失对长江水环境产生严重威胁。然而,有关该地区自然降雨侵蚀下土壤及氮磷流失规律的研究却较为少见。以紫色土农田利用为主小流域为研究对象,监测自然降雨侵蚀下土壤及其氮磷的流失过程,以期服务于流域尺度土壤及养分流失的模拟与控制。结果表明,次降雨径流含沙量与流量的变化基本同步,峰值含沙量往往出现在峰值流量处或略有提前,此后,含沙量迅速降低。硝态氮流失浓度与流量的变化成反比,峰值流量处流失浓度一般达到最低,此后,随着流量的降低,其流失浓度存在较为明显的升高过程。铵态氮与水溶性磷的流失表现为剧烈波动的变化特征。氮素流失的主要形态是硝态氮,其占到次降雨无机氮流失总量的88%～97%。     

凤眼莲生物炭对稻田土壤肥力的影响

我国南方稻田土壤在长期酸雨淋溶条件下养分淋失严重,不但制约了水稻等农作物的可持续生产,而且造成化肥资源的大量无效施用与水体富营养化的环境威胁.近年来研究表明,生物炭在减少亚马逊流域贫瘠土壤养分淋失方面具有突出效果,然而,关于生物炭对我国南方红壤性稻田土壤的养分保持作用研究报道较少.本实验以近几年在我国南方水域频繁暴发引发严重生态危害的入侵植物凤眼莲为生物质前体,于低温慢热解条件下制备生物炭,通过静态共育与模拟酸雨土柱淋溶,系统解析了凤眼莲生物炭(WBC)对稻田土壤养分的持留效果.结果表明:WBC的施用在有效提高土壤pH和CEC的基础上,能够显著增加土壤全N和速效K含量,但却使有效P含量随共育时间的延长而明显降低.在酸雨淋溶条件下,与对照相比,WBC处理中NH_4~+-N、NO_3-N和有效P淋失总量分别减少8.2%—49.8%,14.3%—76.2%和16.6%—43.3%,而K淋失总量提高16.5%—20.8%,但淋溶后WBC处理土壤中速效K含量仍显著高于对照,这表明淋溶液K浓度的升高主要来源于生物炭中丰富的水溶性K.根据以上研究结果,凤眼莲生物炭的施用在短期(1年)内有助于红壤性稻田土壤中主要矿质元素的保蓄持留,对减控稻田面源N、P流失具有重要作用,但其长期效应仍需定位试验的持续跟踪检测.     

不同生物炭添加量对土壤中氮磷淋溶损失的影响

蔬菜生产中普遍存在过量施肥等不合理施肥现象,氮磷养分大量累积于表层土壤。在降雨或灌溉作用下,氮磷养分容易发生淋溶损失,造成地下水硝酸盐污染。因此,研究菜地土壤中氮磷养分的淋溶损失及其控制措施对保护地下水资源具有重要意义。作为一种新兴的功能材料,生物炭具有比表面积大、吸附性能好、稳定性强等特点,常被用作土壤改良剂来改善土壤性质和减少氮磷养分的淋溶损失。该研究采用室内模拟土柱淋溶试验,测定淋溶液中总氮(TN)和总磷(TP)含量,探讨不同生物炭添加量(质量分数分别为0%、2%、4%、6%和8%)对菜地土壤中氮磷养分淋溶损失的影响。结果表明,土壤中添加生物炭能够有效减少TN和TP的淋失,添加量为2%、4%、6%和8%与不添加生物炭的对照相比,TN的淋失量分别显著减少17.6%、24.7%、30.6%和37.7%(P0.05),TP的淋失量分别显著降低26.0%、12.0%、15.7%和19.7%(P0.05);该试验中对土壤TN和TP淋失抑制效果最佳的生物炭添加量分别为8%和2%;施用生物炭能够有效降低土壤中TN和TP的淋失风险,是控制菜地土壤中氮磷养分淋溶损失的有效措施。     

水文因素影响稻田氮磷流失的研究进展

水文因素为农田氮磷元素的迁移提供了动力和载体,对稻田氮磷元素的流失具有重要影响。利用新型的稻田水分管理模式以代替传统的水分管理模式,对于有效控制面源污染具有重要意义。在综合调研国内外已有研究成果和最新进展的基础上,阐述了稻田氮磷流失特征、传统水分管理模式的弊端,并从新型稻田水分管理模式的种类、削减氮磷流失的效果与机理、与水平衡模型、营养负荷模型等结合应用等几个方面综述了国内外水文因素影响稻田氮磷流失的研究现状。进行稻田土壤吸附氮磷容量及人工调节机制的研究,在部分地区开展流域化水分管理系统研究,以及适用于我国稻田的水平衡模型和营养负荷模型的建立和深入研究应为今后我国关于水文因素影响稻田氮磷流失方面研究的一些方向。     

洱海近岸不同种植类型农田沟渠径流氮磷流失特征

为研究不同种植类型对沟渠径流氮磷流失的影响,以洱海西岸苗木地、菜地和稻田3种种植类型农田内的典型灌排单元为研究对象,通过监测沟渠径流流入和流出灌排单元断面的氮、磷浓度,分析不同种植类型对沟渠径流氮、磷浓度的影响及相对贡献。结果表明,不同种植类型农田沟渠出水径流氮、磷浓度从大到小依次为菜地、稻田和苗木地,其中稻田和苗木地沟渠出水口径流总氮(TN)浓度大于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水,而总磷(TP)浓度低于地表Ⅳ类水标准,菜地沟渠出水口径流TN、TP浓度远大于地表V类水标准。菜地沟渠出水口径流中各形态氮、磷浓度均大于沟渠入水口,苗木地则相反。5、6月稻田沟渠出水口径流各形态氮、磷浓度大于沟渠入水口,其他月份则相反。3种种植类型下沟渠径流氮磷的主要形态为无机氮和可溶性总磷(DTP),分别占TN和TP浓度的70.32%~81.49%和70.33%~79.33%,NO_3~--N占无机氮浓度的75.13%~84.75%。不同种植类型对沟渠径流TN、NH_4~+-N、NO_3~--N、TP和DTP浓度的贡献率从大到小依次为菜地(56.41%、85.81%、44.61%、66.17%和64.80%)、稻田(-4.50%、-15.14%、-10.01%、-0.85%和-0.29%)和苗木地(-89.88%、-64.81%、-96.49%、-72.11%和-69.69%)。     

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。     

崇明东滩旱作农田土壤磷素流失及其影响因素

对采用不同施肥和地表管理方式的梨园和菜地磷素的流失进行监测,研究了崇明东滩旱作农田土壤磷素的流失负荷、流失途径及其变化规律和影响因素,并分析了不同施肥和地表管理方式对农田土壤磷素流失的影响.结果表明,旱作农田土壤磷素径流流失、渗漏流失和泥沙流失浓度均超过水体富营养化总磷浓度临界值;土壤磷素流失以泥沙流失为主,泥沙总磷流失负荷占总磷流失总负荷的70.7%～82.2%;磷素流失主要发生在6、8和10月,这3个月总磷流失负荷占全年总磷流失总负荷的71.6%～73.0%.对磷素流失影响因素的相关分析表明,旱作农田土壤磷素流失与降雨量、降雨侵蚀力、径流量、径流水中总磷浓度等因素相关显著.与常规对照方式相比较,保持表土植被、覆盖地膜和精确滴灌,可减少旱作农田径流和泥沙产生量,降低总磷流失浓度,梨园和菜地总磷流失负荷消减率分别可达20.6%和12.6%.     

典型灌区稻田多氯联苯残留特征及生态风险评估

以南方典型小灌区的两块稻田为试验小区,采用GC-ECD对其田间水体和土壤中EPA优控14种多氯联苯（PCBs）进行了检测和定量分析。结果表明,14种PCBs同系物有不同程度检出,优势残留物主要以3氯和5氯取代PCBs为主,水和土壤占PCBs总量的88.24%、90.13%。水中∑PCBs质量浓度为24.09～310.34ng·L^-1,其中地表水均值为245.84ng·L^-1,地下水均值为96.46ng·L^-1;土壤中∑PCBs质量分数为10.01～54.63ng·g^-1,均值为33.92ng·g^-1。稻田地表水中的PCBs质量浓度远高于地下水,垂向迁移明显但速度较慢;稻田地表及地下水中PCBs质量浓度有随时间衰减的趋势,可能与水稻的生育周期有关;淹灌处理稻田PCBs质量分数高于节水灌溉。研究区毒性当量TEQ在2.65×10^-2～7.54×10^-2pg·g^-1之间,生态风险处于中等水平。地表及地下水均遭到污染,再加上PCBs具有生态累积效应,危害不容忽视。     

宁夏引黄灌区稻田氮磷流失特征初探

在宁夏引黄灌区选择相对封闭灌排体系作为试验监测区,通过2年在作物灌溉期间对试验监测区的灌排水中氮磷的跟踪监测,研究了该区域氮、磷流失,分析了支渠灌溉水、支沟排水中的氮磷动态变化规律。研究表明：2006年种稻区的氮磷流失明显高于2007年的稻旱区,稻区氮的流失负荷15.2kg·hm-2,磷的流失负荷6.9kg·hm-2;稻区比稻旱区氮磷流失严重,稻区总氮变幅在0.32～8.22mg·L-1,总磷变幅在0.012～0.921mg·L-1,均超过水体富营养化指标;稻区支沟排水中氮磷组分变化与稻旱区一致,氮都是以硝态氮为主,磷以溶解性总磷和颗粒磷为主,支沟排水中的硝态氮动态变化与总氮变化一致,颗粒磷与总磷动态变化一致,均为前期颗粒磷含量较高,中后期较低,可溶性总磷与之相反;灌溉前期支沟排水中氮磷流失严重的几个时期,均是在各种作物施肥7～10d后,尤其氮、硝态氮流失严重,后期支沟排水中氮磷流失是由于传统的不合理的灌溉形成的地表径流,将灌溉水养分含量迁移到排水中,造成支沟排水氮磷流失加重。结合宁夏引黄灌区的自然条件、耕作方式等因素,综合分析了宁夏引黄灌区在作物灌溉期间非点源污染产生过程及污染特点,为该地区非点源污染管理和控制提供科学依据。     

太湖地区侧渗水稻土连续施磷处理下稻田磷的径流损失

太湖地区侧渗水稻土稻田磷素动态特征及其潜在环境效应的田间测试结果表明,水稻地上部收获带走的磷量平均为47.5kg·hm-2;土壤表层0—10cm富集的磷、整个稻季径流流失的溶解态磷、颗粒态磷和总磷与施磷量呈线性相关关系。水稻生长季由径流损失的总磷量约在1.3～5.1kg·hm-2,损失量随施磷量的增加而增加。过量施肥会增加磷素径流流失风险,在当地施磷量30kg·hm-2条件下,水田磷素流失量相对很小。太湖地区侧渗水稻土稻季建议施磷量为50kg·hm-2。     

多年连续种植转基因Bt汕优63稻田水体和土壤中Cry1Ab/c蛋白残留调查

以湖北武汉、随州、武穴和孝感以及山东德州5个多年转基因水稻种植区为试验地,在水稻生育期采集转cry1 Ab/c基因水稻Bt汕优63(Bt-SY63)和对照非转基因汕优63(SY63)稻田水体和土壤,使用酶联免疫吸附测定(ELISA)方法对稻田水体和土壤Cry1 Ab/c蛋白残留量进行动态监测.结果显示,与SY63稻田相比,连续种植2～4 a后,不同生育期Bt-SY63稻田水体Cry1Ab/c蛋白残留量大多与同一生育期SY63样品间差异未达显著水平(P＞0.05),最高残留量为0.373 ng· mL-1.与水体Cry1Ab/c蛋白残留情况相似,不同生育期Bt-SY63稻田土壤Cry 1Ab/c蛋白残留量大都低于试剂盒检测限(0.25 ng·g-1),仅随州苗期、德州拔节期和开花期样品有微量残留,鲜土残留量分别为0.261、0.540和0.361 ng·g-1,并分别与SY63样品间差异显著(P＜0.05).另外,多年连续种植Bt-SY63水稻后,2、3和4a种植年限的Bt-SY63稻田水体和土壤中Cry1Ab/c蛋白残留量之间大都没有显著差异(P＞0.05).认为连续种植2、3和4a的Bt-SY63水稻稻田水体和土壤仅存在微量Cry1Ab/c蛋白残留,不会造成Cry1Ab/c蛋白在稻田水体和土壤中的累积.     

不同放牧制度草地径流中氮流失及模拟研究

为了探究不同放牧制度对草原地表径流和各形态氮流失特征的影响,以及氮流失过程中主要的影响因素,以呼伦贝尔砂质土壤草地为研究对象,分别在实行自由放牧、轮牧、休牧3种放牧制度的草地,调查采集主要植被及土壤特征数据,并进行25.2、44.4、64.8、90 mm·h~(-1)雨强的降雨模拟实验。结果表明:地表径流与降雨强度和载畜率存在显著正相关,与植被覆盖程度呈负相关。3种放牧草地中,自由放牧草地氮流失最多,轮牧草地次之,休牧草地流失最少。随降雨强度的增加,径流中氮流失量增加显著(P0.05),而径流中氮浓度增加不显著(P0.05)。不溶态氮是降雨径流中氮的主要流失形式,在同一放牧草地,高强度的降雨会引起溶解态氮流失比例下降,不溶态氮的流失比例上升。各形态氮流失量的主要影响因素为径流速率、径流量和产流时间。利用简化参数的有效混合深度模型对土壤氮迁移过程进行模拟,不完全混合模型模拟效果优于完全混合模型,模拟精度较高,误差不超过5%。因此,适当的将呼伦贝尔草原自由放牧草地向休牧和轮牧草地转变,将有利于减少土壤氮的损失,可以为放牧制度的选择和管理提供基础信息。     

基于RZWQM模型的华北平原冬小麦-夏玉米土壤硝态氮淋溶和氨挥发评估方法研究

硝态氮淋溶和氨挥发是华北平原农田因施肥所引起的最重要的氮损失途径,直接监测法的过程复杂且需要消耗大量人力物力,如何建立科学准确的损失量与土壤性质之间的关系,以支撑管理部门便捷快速估算各途径氮损失量成为迫切需要解决的问题。利用已经通过华北平原冬小麦-夏玉米长期定位试验数据进行参数率定验证的RZWQM模型,输出不同施肥水平下1 m内土壤硝态氮残留量、硝态氮淋溶量和氨挥发量,通过回归分析构建了土壤硝态氮淋溶量和氨挥发量分别与1 m内土壤硝态氮残留量之间的函数关系,并利用华北地区研究文献中实测数据对函数准确率进行分析,得出在华北平原2个函数平均准确率分别为70. 9%和71. 2%,该方法可供管理部门在估算和管理华北地区面源污染发生量过程中推广使用。     

太湖流域稻田对3种低污染水氮的消纳利用及化肥减量效果

为探讨稻田对不同低污染水氮的消纳利用效果以及化肥减量潜力,选用生活污水处理尾水、沼液和富营养化河塘水3种来源的低污染水,采用盆栽试验研究稻田直接回用对水稻生长和产量、氮养分吸收、田面水氮径流风险、氨挥发和土壤养分的影响及对化肥减量的贡献。结果表明:(1)3种污染水回用均可保证水稻的正常生长,提高了氮肥利用率,对产量则无显著影响。(2)与清水灌溉相比,3种低污染水回用的田面水总氮浓度在基肥期降低21.6%~48.2%,蘖肥期基本持平,穗肥期及灌浆期则明显提高。(3)3种低污染水回用降低了基肥期和穗肥期的日均氨挥发量,增加了蘖肥期和灌浆期的日均氨挥发量,但稻季氨挥发总量(以N计)差异不明显,为41.58~45.45 kg·hm~(-2)。(4)3种低污染水回用均增加了土壤碱解氮、总磷、有效磷和有机碳含量,以生活污水处理尾水回用最为明显。(5)整个生育期稻田可消纳生活污水处理尾水、富营养化河塘水和沼液4 858~5 441 m~3·hm~(-2),回用的氮量分别为107.1、31.4和132.9 kg·hm~(-2),分别替代化肥用量44.41%、12.83%和55.11%。综合产量以及环境效益,生活污水尾水回用显著提高了氮肥利用率,降低了生育前期的径流损失风险,并具有提升土壤肥力的功效。     

水土环境介质中阿特拉津修复过程研究进展

除草剂阿特拉津农用后的残留物会随地表径流或地下渗漏作用进入江河湖泊等自然水体,由于阿特拉津的环境内分泌干扰作用,其会造成水资源污染和水生态失衡。根据阿特拉津的生产和使用状况,将阿特拉津的污染对象分为土壤、市政污水、河流湖泊等地表水和地下水系统模块,分别阐述了这几种环境介质中阿特拉津的物理、化学和生物修复技术以及阿特拉津在修复过程中的变化特点,介绍了土壤在淋溶过程中阿特拉津的固定手段和今后污染水体中阿特拉津修复的研究重点。