太湖地区农田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水体使用功能的污染损失率以及农田氮素对人太湖总氮的贡献率,求得农田氮素造成太湖的经济损失值。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327.82～371.61kg/(hm~2·a)。     

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.     

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。     

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     

农田排水中磷素对苏南太湖水系的污染

采用封闭体系和磷素平衡方法研究苏南太湖地区农业面源中磷的排出负荷量和减少排出负荷量的措施。实验结果表明,雨水较丰富的１９８７年,苏南太湖流域农田地表排出磷的总负荷量为４４０．４ｔ／ａ,而较为干旱的１９８８年为２９９．９ｔ／ａ。     

小麦－玉米轮作期土壤排放N_2O通量及总量估算

对小麦－玉米轮作期周年的Ｎ２Ｏ通量进行了测定和总量估算，分析了Ｎ２Ｏ通量与土壤温度、地温、气温、降水和施氮量的关系。由实验获知，华北平原栾城农业生态系统实验站的农田Ｎ２Ｏ通量（Ｎ）为１０．６—２４．２μｇ／（ｍ２·ｈ），相应的全年排放总量（Ｎ）为０．９３—２．１１ｋｇ（ｈｍ２·ａ）。施用尿素的农田排放Ｎ２Ｏ量约占化肥施用量的０．５４％，施用有机肥和化肥的农田排放Ｎ２Ｏ量占总施氮量的０．７０％．     

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。     

农田氮素流失对水环境污染及防治研究进展

氮是造成水体富营养化的主要元素之一，农田氮素流失是水环境氮污染的主要来源。文章从农田氮素对水环境污染途径、氮污染控制模型、污染控制措施等方面对当前国内外水环境氮污染防治进行概述。综合国内外农田氮流失污染防治措施的成功经验提出：加强农田养分管理，利用平衡施肥技术，推广施用控释、缓释肥料，改进施肥方式，从污染源头控制和减少氮素流失；同时，充分利用生态工程技术，建立人工湿地、植被过滤带、多水塘系统，改变或切断氮污染物的传播途径是控制农田氮素对水环境污染的有效措施。     

鸭绿江口的溶解无机氮

本文讨论了１９９６年５月鸭绿江溶解无机氮的含量和分布变化特征，并同其他一些河口作了比较，鸭绿江口ＮＯ３－Ｎ，ＮＯ２－Ｎ，ＮＨ４－Ｎ的平均含量分别为５０．３．０．４５和３．０５μｍｏｌ／Ｌ，而丹东上游鸭绿江支流瑗河下降的溶解无机氮浓度很高，达２０３．４μｍｏｌ／Ｌ，主要由农业施用氮肥大量从耕用地中流失所致。     

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.     

农田氮素流失对环境的污染现状及防治对策

从地表水、地下水、大气以及农产品等方面 ,概述了农田氮素流失对环境的污染现状 ,阐述了控制农田氮素流失的防治对策 ,指出实施生态农业政策、优化氮肥管理、选育氮高效品种以及控释 /缓释肥料的应用将是今后农业生产发展的方向     

吉林西部农田生态系统氮平衡及其水环境影响研究

针对吉林省西部地区农田生态系统特点,以1997—2011年统计数据为基础,建立了基于物质守恒原理的氮平衡模型,估算了该地区农田生态系统的氮收支情况,并分析了其对水环境的影响.结果表明:近15年该区氮输入量平均值为56.98×104t·a-1,其中化肥输入氮占总氮的79.59%;氮输出量平均值为42.60×104t·a-1,以作物收获输出为主;氮平衡量变化范围为10.17×104~21.91×104t·a-1,均值为14.38×104t·a-1;氮平衡模型的各项呈增长趋势,受农业生产情况差异的影响,年际间时序变化较大,县市间空间分布差异明显.吉林西部农田生态系统氮平衡表现为盈余状态,氮素的盈余主要受氮肥施用和作物收获影响,农田生态系统氮素的持续盈余并累积对水环境构成一定程度的威胁,借助该区水环境监测数据进行综合分析,受盈余氮素的影响,该区地表水和地下水水质均体现出不同程度的氮超标.     

施氮对黄土旱塬区春玉米土壤呼吸和温度敏感性的影响

了解施氮对土壤呼吸和温度敏感性的影响,是研究农田土壤呼吸变化的重要环节,对预测农田土壤呼吸变化具有重要意义.基于中国科学院长武黄土高原农业生态试验站的氮肥管理试验,于2013年4月至2014年9月利用LI-8100系统(LICOR,Lincoln,NE,USA)监测施氮和不施氮条件下旱地春玉米生长季土壤呼吸、温度、水分以及根系生物量的变化,研究施氮条件下生物与非生物因素对土壤呼吸速率和温度敏感性(Q10)的影响.施氮显著提高了生长季土壤的累积呼吸量(P0.05),与不施氮相比,施氮处理累积呼吸量2013年提高了35%,2014年提高了54%.但施氮显著降低了土壤呼吸温度敏感性(P0.05),施氮处理的Q10较对照2013年降低了27%,2014年降低了17%.施氮显著提高了春玉米产量、地上部生物量和根系生物量(P0.05).施氮处理根系生物量较不施氮处理2013年提高了0.32倍,2014年提高了1.23倍.施氮对土壤温度和水分无显著影响,根系生物量是施氮条件下导致土壤呼吸差异的重要生物因素.     

不同施氮水平对再生水灌溉土壤释氮节律的影响

土壤供氮能力是影响土壤氮素利用效率的一个重要指标,再生水灌溉和施氮水平均影响着土壤供氮能力,研究不同施氮水平对长期再生水灌溉土壤氮素的转化特征可为合理施肥及农产品增产增效提供理论依据.本研究选择河南新乡洪门试验站温室大棚内长期再生水灌溉和清水灌溉土壤,试验共设8个处理:A(N200)(施氮量200 mg·kg-1)、A(N160)(施氮量160 mg·kg-1)、A(N140)(施氮量140 mg·kg-1)、A(N100)(施氮量100 mg·kg-1)、A(N0)(施氮量0 mg·kg-1)、E(清水灌溉常规施氮)、CK(清水灌溉不施氮)、Re CK(再生水灌溉不施氮),采用实验室内常温培养法,分别在培养的7、14、21、28、35、42 d测定土壤铵态氮、硝态氮及全氮含量,并分析了土壤氮素矿化量和氮素矿化速率的变化,通过Freundlich线性等温吸附模型及一级动力学方程拟合了土壤吸附参数Kd和氮素矿化势N0.结果发现,培养前期土壤氮素矿化较快,释放的氮量较高,中后期变化较慢,土壤供氮平稳,同一时段不同处理间土壤累积矿化氮量存在显著差异(p0.05),表明不同外源氮肥输入对土壤氮素的矿化能力影响显著,A(N160)处理的供氮能力最强;同时,在培养前期Re CK处理的土壤氮素矿化累积量显著高于CK处理,表明再生水灌溉较清水灌溉促进了土壤氮素的矿化,显著提高了土壤氮素活性;土壤氮素的矿化速率随着培养时间的增加而逐渐降低,但降幅依次减小并趋于平稳,且不同施氮处理再生水灌溉土壤氮素矿化速率显著高于清水灌溉;不同土壤肥力水平(B0)、外源施氮A(N160)调控,土壤氮素矿化潜势可表达为N0=B0+117.5072t-0.1062.因此,外源氮肥输入显著影响了土壤氮素释放节律,再生水灌溉辅以适宜的施氮量可促进土壤氮素矿化,提高土壤氮素活性.     

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.     

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.     

炼山对杉木人工幼林养分流失影响的定量研究

根据５ａ长期定位观察结果,本文应用两模型参数ｔ检验、弹性分析及边际分析法,探讨年时间序列对炼山与对照的杉木人工幼林养分流失的效应。ｔ检验表明,不同处理在年时间序列上的铵态氮、亚硝态氮、硝态氮、磷酸盐、钾、有机质流失模型的Ｂ、Ａ参数存在显著差异。弹性分析和边际分析表明,年时间对不同处理的上述养分效应呈负效应,在炼山条件下,上述养分流失的弹性系数分别为－１．２１５％、－１．２１４％、－１．２１５％、－１．２１５％、－１．２４１％、－１．２１４％,上述养分流失的边际量分别为－０．３９４ｋｇ、－０．０３３ｋｇ、－０．３６５ｋｇ、－０．０２３ｋｇ、－３０．０１０ｋｇ、－５９．４２１ｋｇ。在不炼山处理下,上述养分流失的弹性系数分别为－０．８４２％、－０．８５１％、－０．８４４％、－０．８５４％、－０．８４５％、－０．８４１％,上述养分流失边际量分别为－０．１５９ｋｇ、－０．０１０ｋｇ、－０．０８５ｋｇ、－０．００６ｋｇ、－１２．０２４ｋｇ、－１７．７６７ｋｇ。