淀山湖区域茭白种植模式氮、磷流失规律及负荷特征

在常规施肥条件下,通过大田小区径流试验研究了淀山湖区域特有的茭白-水稻轮作和茭白单作种植模式的氮、磷流失规律及污染负荷特征.结果表明,研究区氮、磷面源污染物排放主要集中在6-9月,排水TN平均质量浓度最高可达130.0 mg·L-1,以NH+4-N流失为主,主要来源于化肥施用;茭白生长期内,排水TP平均质量浓度为0.104～0.777 mg·L-1,以颗粒态磷为主,约占TP总量的73.5%～90.3%(除8月外).茭白-水稻轮作和茭白单作模式TN污染负荷分别为134.8和88.6 kg·hm-2·a-1,均高于太湖流域其他几种种植模式;而TP污染负荷则分别为1.52和1.06 kg·hm-2·a-1,低于太湖流域常见种植模式的平均水平.氮肥施用及氮素流失控制应作为淀山湖区域农业面源污染控制的重点.     

不同减量施肥条件下稻田田面水氮素动态变化及径流损失研究

采用过量施用化肥获得高产已成为近年来太湖地区的普遍现象,而由此引发的农业面源污染对水体生态环境恶化的贡献值也越来越大。通过对苕溪流域地区的田间试验,研究了8种不同减量施肥处理条件下,稻田田面水中氮素的动态变化特征和径流损失量,研究结果表明,（1）各处理铵氮浓度在施肥后迅速上升,1～3d达到最大值,而总氮在施肥后第1天便达到峰值,之后随时间变化逐渐下降,铵氮、总氮浓度在一周之后均降至较低水平。（2）田面水中铵氮／总氮比在施肥后3～7d达到峰值,之后逐渐下降。（3）田间任何1次的径流排水均会造成田面水氮素的流失,径流排水发生的时间与施肥时间间隔越小氮素的流失负荷就越大。（4）各减量化施肥处理年度累计流失负荷较常规施肥处理下降6％～53％,当季稻田氮素流失率在1．4％～2．6％之间。为减少农田氮肥使用量,降低氮素流失量,减缓农业面源污染提供理论依据。     

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%.     

基于GIS的龙墩水库典型小流域面源污染氮磷负荷研究

以南京市高淳区龙墩水库流域为研究对象,运用地理信息系统(GIS)和通用土壤流失方程模型(USLE)预测氮磷的污染负荷.利用SWAT模型的子流域划分模块进行流域分区,运用等标污染负荷和等标污染强度进行面源污染评价,最后通过聚类分析完成氮磷污染负荷的分级,从而确定关键源区.结果表明,研究区总磷(TP)污染强度为4.95 t·km-2,污染负荷为124.25 t;总氮(TN)污染强度为10.96t·km-2,污染负荷为274.87 t.整个流域的等标污染负荷为2.76× 109 m3,其中TN为2.75× 108 m3,等标污染负荷比为9.96％;TP为2.48× 109 m3,等标污染负荷比为90.04％,TP为流域面源污染的主要污染物.不同土地利用方式的TP和TN污染负荷和流失模数均以旱地为最高,旱地是流域内面源污染物的主要来源.     

稻麦两熟农田稻季养分径流流失特征

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下江苏稻麦两熟农田稻季养分径流流失规律。结果表明：稻季径流水量可达5705.55m3·hm-2;常规施肥（T0）条件下,稻田径流流失全N（TN）、全P（TP）和速效K（AK）的总量分别为11.29、0.19和13.22kg·hm^-2,流失率分别为3.8%、0.21%和9.8%;径流水中全N和速效K质量浓度随距施肥时间的延长而呈逐渐下降趋势;较常规施肥处理而言,秸秆还田（T1）和还田减肥（T2）处理不仅能够有效降低径流水中TN、TP和AK质量浓度,而且能够减少稻季养分径流流失总量,分别减少13.48%、17.55%,25.00%、31.25%和22.69%、53.48%,并降低养分流失率,分别达13.16%、-2.63%,23.81%、14.29%和22.45%、41.84%。     

宝象河雨季径流过程氮素输移特征及来源示踪

为探究滇池主要入湖河道的氮素来源及输移特征,研究于雨季对宝象河水系径流氮营养盐进行了系统监测,分析了宝象河径流过程中氮的浓度、赋存形态特征及其变化规律等环境过程,并对不同区位的氮来源进行了示踪.结果表明,干流总氮浓度从上至下呈现增长趋势,河源至中游地区以硝酸盐氮(NO_3~--N)为主,而下游则以氨氮(NH_4~+-N)为主.流域主要氮源总氮浓度从低到高依次为:雨水、村镇排污口、农田沟渠径流、城市排污口,其中农田沟渠径流以NO_3~--N为主,而其他三类则以NH_4~+-N为主.雨季宝象河流域各主要氮源的汇入是导致宝象河径流氮浓度及其赋存形态的变化的重要原因,不同氮源的氮赋存形态在一定程度上决定了对应受纳区河道径流氮赋存形态.干流水体δ~(15)N-NO_3~--N从河源至入湖口呈现先增后减的趋势,其变化范围是6.576‰—9.708‰.流域雨水、农田沟渠径流、村镇排污口和城市排污口等氮源δ~(15)N-NO_3~--N分别为3.389‰—5.619‰、6.681‰—19.623‰、5.031‰—9.278‰和5.497‰—7.02‰.降雨和土壤径流是河源氮素主要贡献源;农业源和村镇源是上游、中游地区氮素主要贡献源;宝象河下游除了农业源、村镇源外,城市源也是其主要贡献源.研究结果能为滇池流域氮素面源污染精确治理和调控提供依据.     

大气主要温室气体源汇及其研究进展

全球气候变暖是全球生态学的重点研究领域,近10余年来在世界范围内对引起气候变暖的温室气体源和汇进行了广泛的研究。文章综述了大气中几种主要温室气体(CO2、CH4和N2O)源和汇的种类及大小,认为在3种温室气体的源汇通量方面仍缺乏准确的定量认识,并存在许多不确定因素。通过分析近10年的国内外文献,总结出大气主要温室气体源汇的国际研究趋势主要是研究方法日益先进、研究地域不断扩大、注重温室气体通量对全球变化的响应以及多学科综合研究等方面。国内对温室气体源汇研究起步较晚,且存在观测点少、观测频度低、研究不够系统等不足,近几年在全国范围内实施的有关碳循环的重大科研项目在很大程度上促进了我国在温室气体源汇研究的发展。     

城市湖泊流域面源污染的源-汇效应研究--以武汉市东湖为例

随着城市点源污染控制不断完善,城市面源污染已成为危害中国城市水体的重要污染源.由城市土地利用变化引起的地表径流污染是导致湖泊水质恶化和富营养化的主要因素,加强面源污染的源-汇效应研究是控制、管理流域污染的重要途径之一.研究选取中国最大的城市湖泊武汉市东湖为研究对象,运用遥感和GIS技术,进行流域划分和地类解译,建立土地利用基础数据库,后对水质统计数据进行定量化处理,通过建立了地类——湖泊水质关系模型,科学地分析了用地与水质的关系,并对城市湖泊水质的季节动态、影响因素进行了初步探索.研究结果表明土地利用和气候变化对流域内湖泊水质的影响显著.其中,农田和建设用地是城市湖泊面源污染的主要来源,绿地和坑塘水面能够有效的截流、吸收污染物,起到保护湖泊水质的作用;受降水、温度等气候因子的影响,湖泊水质状态呈现季节性波动.研究选取东湖为研究对象,研究面源污染的源-汇效应,具有代表性,对于更好保护城市湖泊,合理利用湖泊资源提供了理论依据.     

传统农业区土地利用对土壤氮素季节动态变化的影响——以官厅水库上游延庆盆地为例

土地利用对土壤养分时空动态变化的影响,不仅影响到土壤中养分元素的利用效率,同时会影响到养分流失的危险性和区域非点源污染的形成。本文通过野外采样分析,按照不同时期对官厅水库上游延庆盆地内的玉米地、蔬菜地、果园、其他经济类用地的土壤全氮含量进行了测定;分析了不同农业用地影响下土壤氮素的季节动态变化特征和土壤垂直剖面变化。结果发现:(1)0～40cm是玉米地养分活跃层;蔬菜地的养分含量在0～10cm土层变化最剧烈;果园整个剖面上养分变化均较剧烈;其它经济用地在25～40cm土层养分变化较大;(2)果园和蔬菜地是研究区内养分活动最活跃的土地利用方式,蔬菜地的表层养分流失风险性最高,对于地表水和地下水具有很高的潜在影响;果园在整个剖面上养分变化较大,其发生养分的淋溶流失的风险性最高;玉米和其他经济用地养分变化不大。研究结果建议,传统农业区在开展农业结构调整时,尤其是将传统的农作物种植改为蔬菜地和果园时,必须加强对农田生态系统研究,实施严格的科学管理,提高养分的利用效率,降低对环境的影响。     

不同利用方式下吴江市耕地土壤环境质量变化

土地利用方式的不同影响着土壤环境质量的变化。文章采用了2003年江苏省吴江市耕地质量监测中资料,分析了6种不同土地利用方式下的土壤养分及Pb、Cr、Hg、As、Cd等5种重金属元素全量的变化,并采用土壤质量综合指数(SQI)法计算不同利用下的土壤环境质量指数。结果表明:近20多年来,吴江市土地利用方式发生了明显的变化,这种变化对本土壤养分和重金属含量产生了十分明显的影响。在稻田、林地、桑园、菜地、果园、旱地六种吴江常见的土地利用方式中,稻田土壤环境质量综合指数显著高于其他利用下,而其他五种利用方式下土壤质量的差别不明显。可见稻田不仅是一种太湖地区传统的利用方式,更是保持环境质量相对最佳的土地利用方式。     

不同源类型农业非点源负荷特征研究——以新田小流域为例

以珠江三角洲北部新田小流域为研究对象,采用源类型法,在流域范围内建立林地、果园、旱地和水田四个全封闭的农业用地单元,并对四个单元出口处的径流量进行同步采样,分析COD、BOD、氨氮、总氮和总磷等污染物的负荷特征.结果表明:(1)流域地表水存在着明显非点源污染现象,不同源类型,地表径流的污染程度不同.(2)不同源类型农业非点源污染负荷强度不同,其中水田、旱地单位面积非点源负荷强度较大,果园、林地各项污染物的负荷强度相对最小.受地表扰动、施肥等人类活动影响,流域内水田、旱地是农业非点源污染发生的关键源区.(3)流域范围内,不同源类型农业非点源负荷总量不同,其中,果园各项污染物非点源负荷总量最大,其次是林地,水田、旱地非点源负荷输出总量较小,流域范围内,源面积成为影响非点源负荷总量的主要因素.(4)相应的非点源污染治理不仅是关键源区,同时应关注大面积流失区.     

密云县密云水库流域坡耕地养分流失特征

于2005年和2006年连续2 a对密云水库流域坡耕地进行水土流失小区试验,并完全按照当地农民习惯进行农事管理.试验结果表明:(1)降雨后坡耕地产生的地表径流量、泥沙量随坡度增大而增加,并与坡度正弦值呈一定的线性关系;(2)坡度对雨后地表径流和泥沙中养分含量影响不明显,但对泥沙养分流失量有明显影响;(3)养分流失以泥沙携带为主要途径,且通过泥沙携带途径流失的养分量占流失养分总量的比例随坡度增加而增加;(4)水库周边区域内坡耕地流失养分的主要来源为施用于坡耕地的化学肥料.(5)调整水库流域内坡耕地的种植结构、对坡耕地实施改造以截留或减少泥沙流失和控制化学肥料投入等措施对于治理流域内农业非点源污染、保护水源地水质显得尤为迫切.     

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。     

Case study on nitrogen and phosphorus emissions from paddy field in Taihu region

The agricultural non-point source pollution by nitrogen (N) and phosphorus (P) loss from typical paddy soil (whitish soil, Bai Tu in Chinese) in the Taihu Lake region was investigated through a case study. Results shown that the net load of nutrients from white soil is 34.1 kg ha(-1) for total nitrogen (TN), distributed as 19.4 kg ha(-1), in the rice season and 14.7 kg ha(-1) in the wheat season, and for total phosphorus (TP) 1.75 kg ha(-1), distributed as 1.16 kg ha(-1) in the rice season and 0.58 kg ha(-1) in the wheat season. The major chemical species of N loss is different in the two seasons. NH4-N is main the form in the rice season (53% of TN). NO3-N is the main form in wheat season (46% of TN). Particle-P is the main form in both seasons, (about 56% of TP). The nutrient loss varied with time of the year. The main loss of nutrients happened in the 10 days after planting, 64% of TN and 42% of TP loss, respectively. Rainfall and fertilizer application are the key factors which influence nitrogen and phosphorus loss from arable land, especially rainfall events shortly after fertilizer application. So it is very important to improve the field management of the nutrients and water during the early days of planting.     

暗管排水治理渍害田初探

暗管排渍改良低产稻田的试验结果表明,暗管排水显著降低地下水埋探,提高了土壤通透性,减少了土壤中的有毒物质,改善了水稻生长的土壤环境。在宾阳试区和环江试区采用不同水稻品种试验结果表明。与改良前的1989年相比,分别增产53.8％和36.5和36.5％;比同年农艺措施相同的明沟排水田分别增产11.15％和19.93％。     

稻田流失养分循环利用系统构建研究初探

针对长江三角洲经济发达地区集约化农田化肥投入超量、稻区水体N、P、K富集度超高,农田生态环境遭到严重破坏等现状,该文系统研究了农田流失养分从农田到水体,再由水体回到农田的循环利用过程,并构建农田养分流失循环利用系统工程,为我国农田流失养分循环利用和农业生态环境健康提供科技支撑。研究结果表明：本区域农田面积为18.6 hm2,水稻季农田化肥N、P、K投入量分别为305.7、44.9、150.8 kg·hm-2;整个水稻季本区域农田地表径流量为4 518.0 kg·hm-2,其中N、P、K流失量分别为16.6、0.5、9.6 kg·hm-2,占水稻季N、P、K肥投入量的5.45%、1.07%和6.37%;农田周围净化池塘中水生植物的N、P、K拦截量分别为67.8、8.1、99.7 kg,分别占本研究区域N、P、K流入量的21.84%、90.31%和55.73%。将水生植物还田,晒干水葫芦（Halerpestes cymbalaria）按4 500 kg·hm-2农田施用,可分别减少农田化肥N、P、K的投入量106.2、9.5、105.8 kg·hm-2。该研究成果对于减轻农业生产面源污染,推进农业生产可持续发展具有积极意义。     

基于氮磷指数的小流域氮磷流失风险评价

识别区域氮磷流失综合风险分布状况并对氮磷流失进行综合调控是控制非点源污染的有效措施。但传统的研究往往局限于氮或磷流失风险的单独评估和调控,以密云水库沿湖集约化农区东庄小流域为例,应用氮指数、磷指数及氮磷综合指数法,对区域氮磷流失风险进行综合评价。结果表明：流域氮、磷流失风险总体上较小,80%以上的区域均处于氮、磷流失的无风险或低风险区,但氮、磷流失的空间分布存在较大差异。其中氮流失的高度风险区集中在山地中土壤侵蚀指数较大的果园;而磷流失的高风险区域主要分布在河流沿岸的农业用地。氮磷综合风险指数显示,93.1%的区域处于无风险和低风险区,中度以上风险区占总面积的6.9%,主要集中在流域中部有着较高的肥料施用、地势陡峭且处在河流沿岸的农业用地或山地中。单独考虑氮指数或磷指数都难以反映区域氮磷流失的综合风险状况,容易忽略磷指数高氮指数低、氮指数高和磷指数低以及氮、磷风险在中等的区域。因此,在氮、磷流失风险评估基础上,进行氮磷流失风险的综合评价,可为氮磷流失的综合调控提供指导。     

Case Study on Nitrogen and Phosphorus Emissions from Paddy Field in Taihu Region

The agricultural non-point source pollution by nitrogen (N) and phosphorus (P) loss from typical paddy soil (whitish soil, Bai Tu in Chinese) in the Taihu Lake region was investigated through a case study. Results shown that the net load of nutrients from white soil is 34.1 kg ha^–1 for total nitrogen (TN), distributed as 19.4 kg ha^–1, in the rice season and 14.7 kg ha^–1in the wheat season, and for total phosphorus (TP) 1.75 kg ha^–1, distributed as 1.16 kg ha^–1 in the rice season and 0.58 kg ha^–1 in the wheat season. The major chemical species of N loss is different in the two seasons. NH₄-N is main the form in the rice season (53% of TN). NO₃-N is the main form in wheat season (46% of TN). Particle-P is the main form in both seasons, (about 56% of TP). The nutrient loss varied with time of the year. The main loss of nutrients happened in the 10 days after planting, 64% of TN and 42% of TP loss, respectively. Rainfall and fertilizer application are the key factors which influence nitrogen and phosphorus loss from arable land, especially rainfall events shortly after fertilizer application. So it is very important to improve the field management of the nutrients and water during the early days of planting.     

农村小流域景观结构与水质耦合关系分析——以仪征市陈集镇为例

选择江苏省仪征市陈集镇2个典型的农村小流域进行水质监测和景观空间分异耦合关系研究,结果表明:不同地势区景观结构差异明显,水环境特征也有较大差别。随着地势的降低,总氮、总磷浓度在小徐庄流域呈降低趋势,而高塘流域则先升高后降低;总磷、总氮、氨氮、硝态氮浓度与源景观比例、沟渠密度和景观多样性指数具有良好的相关关系,逐步回归分析发现,94%的总氮浓度由源景观比例和沟渠密度决定,80%以上的氨氮和硝态氮浓度由源景观比例决定。因此,可以通过对流域景观结构的优化调整,达到对流域景观中养分的有效管理,实现对农业非点源污染的控制。