皖南丘陵地区小流域氮素径流输出的动态变化

以亚热带北部皖南丘陵地区小流域定位实地观测为基础 ,研究了农林共存小流域氮素径流输出规律。发现小流域氮素径流输出季节性变化明显。降雨和施肥是影响这一变化的重要因子 ,模拟分析表明 ,它们与氮素输出之间具有很好的线性相关关系     

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。     

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NO3^--N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)输出量问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。     

广州流溪河流域典型农业集水区降雨径流污染物输出特征分析

选取广州市流溪河流域典型农业集水区--新田小流域为研究对象,对研究区降雨地表径流进行定点监测,探讨降雨-径流条件下农业非点源污染物的动态变化规律和不同利用类型的地表景观对非点源污染的贡献情况.结果表明:在降雨事件下,污染物输出浓度总体上高于日常非降雨条件的污染物浓度,T-N、T-P和CODCr的平均输出浓度分别是非降雨条件下的3.8倍、7.8倍和32.1倍;整个降雨-径流过程中,降雨初期是非点源污染物流失的高峰期,污染物浓度变化总体趋势滞后于降雨强度的变化,但与径流量变化趋势总体上相似;从不同地表景观径流产污来看,经生活区的径流CODCr输出浓度显著上升,水田田面径流是引起水体环境N、P污染的主要原因.     

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。     

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.     

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NO-3 N浓度水平相当,后期NO-3 N浓度缓慢抬升,而NH3 N含量缓慢下降;NO-2 N浓度相对较低,随时间快速下降;对于TN和NO-3 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。     

长三角地区典型稻作农业小流域氮素平衡及其污染潜势

江苏省句容市陈武镇水库流域是以稻作为主的农业小流域,在长三角地区颇具典型性。于2007年5月至2008年4月在该流域进行定位观测与现场调查,通过估算氮素平衡来分析预测流域农田氮污染潜势。结果表明,研究时段内流域氮素输入量为1 589.1 t,输出量为1 168.4 t。化肥氮输入是农田氮素的最主要来源,占氮输入总量的67.2%;而作物收获是农田氮输出的主要方式,占氮输出总量的46.7%。水田和旱地氮平衡均处于盈余状态,盈亏率分别为20.5%和52.4%,氮素利用率分别为33.6%和34.9%,利用率较低。水田47.8%的氮素以气态形式损失,气态氮和储存在土壤中的氮素极易导致大气和水体污染。     

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%。     

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%...     

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。     

缺资料小流域非点源磷素输出关键源区识别方法初探

为控制水体污染,改善水质,最大效率地降低磷素污染,迫切需要寻找非点源磷素流失的关键源区。采用半定量、经验性的流域尺度磷素流失危险分级方案,通过分析确定以土地利用类型为源因子,以坡度和区域至河流的距离为迁移因子,最大限度地识别缺资料小流域非点源磷素输出关键源区,并以辽宁社河农业小流域为例,通过GIS技术探索小流域磷素流失的关键源区。结果表明,社河流域大部分区域地表径流磷素流失风险等级为低,该部分区域面积占流域总面积的80%;河流两侧大部分农田非点源磷素流失风险等级属于中,该部分区域面积占流域总面积的13%;非点源磷素输出高风险等级的区域占流域总面积的7%,主要分布在流域内坡度较大、与河流距离较近的山区旱地和丘陵旱地等区域。需要对磷素输出关键源区域加强土地管理,降低非点源磷素负荷输出。     

亚热带典型花岗岩小流域径流化学特征与化学风化

为了解小流域尺度下生物地球化学过程对径流水体的影响及花岗岩化学风化对CO2的吸收,对亚热带典型花岗岩区不同利用条件下的2个相邻小流域(F-森林、FA-森林/农田)的地表径流及其常量离子和溶解Si含量进行了连续3年的定期观测和分析.结果表明,溶解Si,Na+和HCO3-构成地表径流的主要化学成分,FA流域离子总量高于F流域,反映了流域内农业活动对其化学径流的贡献.皖南典型花岗岩小流域(F、FA)径流中Sidiss/Na+和NO3-/SO24-比值均远高于同一生物气候带内富含碳酸盐岩的太湖流域径流中的相应值,揭示了区域岩性差异和人类活动导致的大气酸沉降组成差异是决定径流化学组成的主要因素.皖南花岗岩小流域(F、FA)径流化学组分约43%和38%来源于大气降水,57%和50%来源于岩石风化,FA流域内农业活动对其化学径流的贡献约为12%.皖南小流域(F、FA)花岗岩化学风化过程对CO2的消耗通量分别为(0.67—0.96)×105 mol.km-.2a-1和(0.64—1.05)×105 mol.km-.2a-1,远低于同一生物气候带内石灰岩母质流域.     

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。     

平原河网区旱田表土氮素溶出量估算方法

降雨径流过程是导致农田氮素流失的重要驱动力。在降水产流过程中,农田表层土壤的溶解态氮素会出现溶出现象,是农田溶解态氮素输出的重要途径。有效估算地表溶出量,有助于改进和完善非点源氮污染负荷估算方法。该研究根据大尺度模型溶解态污染负荷计算方法中冲刷渗出的概念,建立了适用于平原河网地区的旱田表土氮素溶出量估算方法;将该方法应用于江苏省大丰市典型平原河网区旱作农田,通过实时观测和模型估算,确定完整降水过程中表土氮素的冲刷渗出系数,并将估算结果与已有研究进行对比验证。该方法可为平原河网地区旱作农田表土氮素溶出量的估算模型和实验研究提供有益补充。     

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%。     

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。     

太湖流域典型稻-麦轮作农田区氮素流失过程研究

太湖地区经济高度发达,劳动力紧缺,种植小麦(Triticum aestivum)经济效益不高,而且小麦-水稻(Oryza sativa)轮作中,麦季氮素淋洗损失高于稻季,为探讨和揭示太湖流域典型稻-麦轮作农田区氮素流失过程及平衡特征,选取典型太湖流域农田系统为研究对象,采用径流小区的研究方法,在太湖流域典型稻-麦轮作种植模式下,对太湖流域典型稻-麦轮作区进行连续3年(2007─2010年)原位监测,阐明了太湖流域典型稻麦轮作区氮素流失过程及其影响因素,分析了该区域氮素平衡特征,结果表明:大气氮干沉降量冬春季较多且分布较均匀;总氮(P0.001***)及铵态氮(P=0.02*)的大气湿沉降量和降雨量呈现极显著的相关性。地表径流中氮素的主要流失形态为可溶性氮素,同时,径流水量是引起氮素径流流失的主要驱动因子(P0.01)。雨水是驱动小麦季氮素下渗的唯一动力。铵态氮是氮素淋失的主要形态,在稻作期,铵态氮渗漏流失量约占总渗漏流失量的70%。太湖流域稻麦轮作区,各项氮素年平均流失去向分别为:作物收割290 kg·hm-2,占总输入量55.98%;反硝化流失130 kg·hm-2,占总输入量25.10%;径流流失59.5 kg·hm-2,占总输入量11.49%;氨气挥发22.28kg·hm-2,占总输入量4.30%;渗漏流失16.1 kg·hm-2,占总输入量3.11%。全年平均氮素流失总量为518 kg·hm-2,氮素的盈余量为91.9 kg·hm-2。该研究结果对于指导太湖农流域农田水肥管理,控制农业面源污染具有积极意义。     

我国集约化种植业面源氮发生量估算

面源污染已经成为一个世界性问题,当前大尺度面源氮负荷核算方法主要通过区域收支法或考虑氮肥用量的输出系数法,存在很大的不确定性。基于全国187组文献数据,应用逐步回归分析方法,提取影响种植业面源氮发生量(氮素径流和淋洗)的关键因子,构建了关于氮肥用量、降雨量和土壤黏粒含量的多元回归模型。应用2011年统计年鉴数据,模拟得到全国种植业氮素径流总损失量为0. 96 Tg,占氮肥投入量的6. 0%,其中,旱地和水田径流损失量分别为0. 76和0. 20 Tg。而全国种植业氮素淋洗总损失量为1. 01 Tg,占氮肥投入量的6. 3%,其中,旱地和水田淋洗损失量分别为0. 87和0. 14 Tg。面源氮发生量较高的区域位于长江中下游地区、西南丘陵地区、山东半岛和华北平原。所建模型不仅能估算我国集约化种植业面源氮发生量分布情况,而且与传统的考虑单一氮肥用量的排放系数模型相比,能大大降低大区域尺度估算的不确定性。     

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。