农业面源污染中农田氮污染危害及其防治措施

我国农田氮污染现状之严峻,已经引起多方的关注。本文从农田氮素的污染现状及其危害出发,对农田氮素的污染成因进行分析,并综合施肥、灌溉、耕作和种植制度等多方面的研究,提出利用合理施肥、水氮耦合、保护性耕作及施用氮抑制剂等措施解决农田氮素污染。     

宁夏灌区不同类型农田土壤氮素累积与迁移特征

在宁夏灌区选择设施菜田（n=4）和水旱轮作大田（n=4）,通过田间多点取样观测和室内分析的方法,研究了2种类型农田土壤氮素累积与分布特点,以及其迁移对浅层地下水的影响。结果表明,设施菜田0~150 cm土壤剖面溶解性总氮（TSN）、硝态氮（NO3--N）和溶解性有机氮（SON）含量都显著高于大田,前者分别是后者的1.5~5.6、1.5~3.4倍和1.6~9.8倍。设施菜田土壤氮素主要累积在0~5 cm和5~20 cm土层,而大田主要在40~100 cm土体。设施菜田和大田土壤溶解性总氮占全氮比例分别在5.4%~11.5%和2.2%~4.9%之间,前者的淋失风险较高。设施菜田各形态氮素累积量表现为SON＆gt;NO3--N＆gt;NH4＋-N,大田为NO3--N＆gt;SON＆gt;NH4＋-N。设施菜田浅层地下水中TSN、NO3--N和SON含量也都显著高于大田,前者平均含量分别是后者的9.5、13.8倍和7.0倍。因此,硝态氮和溶解性有机氮都是2种类型农田氮素累积的主要形态,也是浅层地下水污染的重要来源。     

土壤氮素矿化模型研究进展

土壤氮素矿化研究对从农田生态系统氮素平衡到全球变化和环境问题均具有重要意义。土壤氮素矿化模型的研究方面．目前主要还是以简单功能模型模拟和预测氮素矿化量为主,以双组分一阶动力学模型和一阶-零阶混和动力学模型拟合效果较好;对机理模型的研究还处于探索阶段。从目前的研究看,土壤氮素矿化模型研究应当集中在建立机理模型以阐明主要生态系统的氮素矿化过程。     

污染农田土壤修复产业发展面临的问题及建议

目前国内农田土壤污染日益严重,对污染农田土壤修复产业的发展提出了迫切需求。目前我国污染农田土壤修复产业发展面临的主要问题包括:土壤修复技术及相关研究不成熟、土壤污染治理资金保障制度不健全、市场环境混乱无序及土壤修复基准不明晰等。建议应建立完善的责任认定制度,建立、健全生态补偿机制,加快制定我国污染土壤修复基准。     

生物炭对干旱区盐碱土磷淋溶的影响

以干旱区绿洲盐碱土为研究对象,探索玉米秸秆生物炭对磷淋溶的影响。采用室内土柱淋洗试验,设置0%,1%,5%和10%(w/w)四个生物炭添加比例;模拟大气降雨,定期收集淋洗液,分析其中有效磷和总磷的含量。结果显示,与对照组0%相比,5%和10%添加比例分别增加了土壤有效磷淋失量610%和630%;增加总磷淋失量分别达到432%和438%;土壤中有效磷增加量为96%和143%。我们的研究表明生物炭施用于干旱区绿洲盐碱土能明显增加土壤中磷的有效性,从而提高磷的利用效率(5%添加比例较为合适)。     

多环芳烃污染农田土壤生态修复标准研究——辽宁省地方标准(DB 21/T 2274-2014)的建立及其依据

为指导正确评价多环芳烃污染农田土壤生态修复效果及环境风险,根据辽宁省农田土壤多环芳烃污染状况、多环芳烃污染农田土壤生态修复技术特点,参考国内外相关标准,应用生态风险模型,建立辽宁省地方标准(DB 21/T 2274-2014)——多环芳烃污染农田土壤生态修复标准,提出了生态修复完成后农田土壤中总多环芳烃浓度和苯并[a]芘环境当量总浓度限值。主要内容为:生态修复完成后农田土壤中总多环芳烃浓度低于2 mg/kg,生态修复完成后农田土壤中苯并[a]芘环境当量总浓度低于0.53 mg/kg。     

佳木斯市土壤环境质量研究

"十一五"期间,佳木斯市环境保护监测站结合国家第二次土壤污染源普查,对辖区内基本农田、草地、松花江沿岸农田、三江平原典型土壤白浆土进行了监测。监测结果显示,土壤污染仍以有机氯农药和重金属污染为主,有98.9%的农田监测点位土壤质量达到《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)二级标准。佳木斯市基本农田土壤环境整体质量良好,草地土壤质量基本保持自然背景水平,松花江沿岸农田未受污染。由于工业化进程和农药的大量使用,佳木斯市土壤中重金属、有机氯农药和酞酸酯等持久性有机物在一定区域显著增高。     

农田土壤重金属修复技术应用实例

以受电子垃圾污染的广东粤北某镇80亩农田土壤修复为例,通过物理、化学、生物等修复方式减少农田土壤中重金属含量,使产出的农产品符合国家食品卫生标准要求,并对该项目实施过程中遇到的问题进行了分析,总结了农田土壤修复经验。     

设施高肥力蔬菜地氮素调控下磷素特征研究

设施蔬菜种植中存在不合理施肥现象,土壤养分严重失调。为了解设施蔬菜地高氮肥力水平下不同氮素水平对磷素的养分吸收影响,2004—2007年在山东寿光进行不同氮素水平调控和秸秆还田试验,并于2007年冬春季进行裂区淋滤试验。结果表明,不同水平的氮素调控影响磷素含量变化,空白（NN）、有机肥（MN）、有机肥＋秸秆（MN＋S）供氮水平下土壤全磷含量逐年下降,降幅NN〉MN〉MN＋S,全磷增幅传统氮素（cN）〉传统氮素＋秸秆（CN＋S）〉氮素优化＋秸秆（SN＋S）〉氮素优化（sN）。CN、CN＋S供氮水平下土壤速效磷含量达到213．7、225．4mg·kg^-1,增长了17．1％、23．5％,磷素累积明显;其他供氮水平下速效磷含量逐年下降,降幅NN〉MN〉MN＋S〉SN＋S〉SN〉CN〉CN＋S,减少氮素供应有利于减缓磷素累积,促进磷的吸收利用。除NN供氮水平下土壤有机磷含量下降外,其他处理均不同程度增加,CN、CN＋S供氮水平下土壤有机磷含量累积明显（308．4、331Amg·ks。）,分别增长了28．5％、38．2％。SN＋S供氮水平下磷的吸收系数（HO,,rrg·100g。）达到了1571,增长了143．6％;CN、CN＋S供氮水平下磷的吸收系数出现了负增长,CN供氮水平下达到了416（P2O5,mg·100g^-1）,下降了35．5％。添加麦秸秆极大地提高了磷的吸收能力,在一定程度上能减缓土壤速效磷的累积。淋溶液中全磷含量SN〉SN＋S,有机磷含量SN〉SN＋S,秸秆还田对阻控有机磷素淋溶有一定的作用,但整个冬春生长季渗滤液中全磷含量在2．6～12．0mg·L^-1,有机磷含量在OA2～4．1mg·L^-1,淋出液水质仍超过了国家安全水质标准。因此,在高肥力水平下进行氮素调控,优化氮素供应量,促进了磷素的吸收利用,对农民在高肥力水平下施肥具有指导意义。建议农民在以后的种植中减少氮肥供应量及添加高碳源秸秆进行还田,以提高肥料的利用率,减少氮磷对土壤及水体的污染。     

基于PCA/APCS受体模型的崇州市典型农田土壤重金属污染源解析

为分析与掌握崇州市典型农田土壤重金属污染风险与来源,通过土壤采样与数据统计分析评价了研究区重金属污染风险,结合多元统计分析方法和主成分分析/绝对主成分分数(PCA/APCS)受体模型对污染源进行了解析,并采用地统计学分析方法阐明了研究区土壤具有污染风险的Cd和As污染来源贡献量的空间分布,推测了污染源和量化了污染源贡献率。结果表明:研究区土壤As、Cd部分点位超过风险筛选值,研究区土壤As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn均未超过风险管制值,说明研究区土壤As、Cd对农产品质量安全、农作物生长或土壤生态环境存在风险;研究区土壤重金属数据之间相关性较强,聚类分析表明研究区土壤8种元素可归类2类,即Cd-Zn-Cu-Hg-Pb、Cr-Ni-As;通过因子分析提取了特征值分别为5.185和1.214的两个主成分,方差贡献率分别为64.808%和15.178%,累积方差贡献率达到79.986%;主成分1对Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn有较大载荷,主成分2对As、Cr、Cu、Ni、Pb有较大载荷;推测研究区土壤重金属污染源主要有两个,源1为交通源,源1对研究区土壤As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的贡献率分别为9.68%、109.85%、16.86%、42.77%、68.39%、20.59%、44.71%、69.17%,源2为农业源,源2贡献率分别为147.16%、10.61%、39.46%、55.55%、93.68%、57.83%、60.55%、35.70%;在空间上源1高值区主要位于杞泉镇和隆兴镇中心城区附近,源2高值区主要位于农田区域。研究表明:研究区农田土壤存在As、Cd污染风险,应加强风险管理,避免污染扩大,必要时开展详细调查与修复治理工作;研究区农田土壤重金属污染受车辆往来、尾气排放和大气沉降等交通活动,以及农药、施肥等农业活动综合影响,推测污染来源主要为交通源和农业源。     

菌渣施肥对土壤—作物体系重金属污染及迁移特征评价

为研究抗生素制药菌渣施肥对土壤—作物体系中重金属的污染及迁移特征的影响,选取新疆伊宁县某试验田作为研究对象,运用单因子污染指数和内梅罗综合污染指数评价抗生素施加后农田土壤重金属污染状况,采用富集系数(BCF)来表示重金属在土壤—作物体系间的迁移性能.研究表明:大豆和玉米在苗期、开花期和成熟期所有地块的重金属含量均达到标...     

三峡库区氮肥污染趋势与对策

本文利用三峡库区历年氮肥用量的系统资料,探讨了库区氮肥污染现状。并预测了三峡库区建坝与不建坝的氮肥污染趋势。结果表明:如果不建坝,到本世纪末,氮肥污染比目前加重1.3倍左右;若建坝,到本世纪末,氮肥污染比目前加重1.67倍。根据氮肥污染趋势预测,提出了库区氮肥污染对策。     

秸秆还田下氮肥用量对玉米产量及土壤无机氮的影响

研究连续2年秸秆还田下氮肥用量对玉米产量、氮肥利用率及土壤硝态氮的影响,结果表明,玉米产量随着施氮量的增加逐渐增加,施氮量达到216 kg·hm^-2时,产量最高,施氮量超过216 kg·hm^-2时产量有降低的趋势。相同施氮处理玉米产量年际变化明显,2010年较2009年产量提高0.69％~4.75％。氮肥利用率、氮肥农学利用率和氮收获指数随着秸秆还田年限的增加,均有不同程度的增加。2年0~100 cm土层土壤硝态氮含量均以施氮240 kg·hm^-2最高,且有向土壤深层迁移的趋势,对浅层地下水构成潜在的威胁。与施氮240 kg·hm^-2相比,施氮168、192 kg·hm^-2和216 kg·hm^-2处理0~100 cm土壤无机氮残留量2年平均减少39.87％、35.84％和29.38％。相同施氮处理,0~100 cm土壤无机氮累积量2010年较2009年略有降低。综合考虑玉米产量、氮肥利用率与生态环境效益,该地区最适施氮量200 kg·hm^-2左右。     

Comparative effectiveness of discharge and input control for reducing nitrate pollution

Nitrate pollution has caused serious environmental concerns, but its control is often complicated by its diffuse nature. In most cases, nitrate control has been linked to either nitrogen input or leaching. By incorporating the relationship among land use, fertilizer application, and nitrogen leaching into a linear programming model, this analysis investigates the comparative effectiveness between input and leaching control. The empirical results from a groundwater catchment in eastern England suggest that leaching control can be more cost-effective in nitrate reduction than fertilizer input control. The implications for control of nitrate leaching through incentives systems are discussed.     

IMPLICATIONS OF ON‐GROUND NITROGEN LOADING AND SOIL TRANSFORMATIONS ON GROUND WATER QUALITY MANAGEMENT1

ABSTRACT: This paper presents a modeling approach based on a geographic information system (GIS) to estimate the variability of on‐ground nitrogen loading and the corresponding nitrate leaching to ground water. The methodology integrates all point and nonpoint sources of nitrogen, the national land cover database, soil nitrogen transformations, and the uncertainty of key soil and land use‐related parameters to predict the nitrate mass leaching to ground water. The analysis considered 21 different land use classes with information derived from nitrogen sources such as fertilizer and dairy manure applications, dairy lagoons, septic systems, and dry and wet depositions. Simulations were performed at a temporal resolution of one month to capture seasonal trends. The model was applied to a large aquifer of 376 square miles in Washington State that serves more than 100,000 residents with drinking water. The results showed that dairy manure is the main source of nitrogen in the area followed by fertilizers. It was also seen that nitrate leaching is controlled by the recharge rate, and there can be a substantial buildup of soil nitrogen over long periods of time. Uncertainty analysis showed that denitrification rate is the most influential parameter on nitrate leaching. The results showed that combining management alternatives is a successful strategy, especially with the use of nitrification inhibitors. Also, change in the land use pattern has a noticeable impact on nitrate leaching.     

SOIL EROSION AWARENESS AND USE OF CONSERVATION TILLAGE FOR WATER QUALITY CONTROL1

Water pollution through loss of topsoil from farmland continues to be a major problem, despite nearly 50 years of providing farmers technical and financial assistance for soil and water conservation. The technology for controlling erosion and water pollution is available, but farmers have been slow in implementing control practices. Past research has shown that farmers tend to be unaware of the seriousness of the erosion problem on their own operations. Using a random sample of farmers from central Iowa, the relationship is examined between awareness of a soil erosion problem and the use of conservation tillage. Results indicate that awareness of a soil erosion problem effects the use of conservation tillage, and that awareness can be enhanced by experiential educational strategies such as the development and implementation of a soil and water conservation plan.     

河南农田土壤重金属污染状况及其评价

在河南境内取自农田土壤102例表层样品，分析了其中的Cr、Zn、Cu、Pb、Ni、As等8种重金属元素的含量。结果表明：河南农田土壤中除Cr偶有超出我国《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）二级标准的土样外，其他项目均不超标，重金属污染由高到低排序为Cr〉Zn〉Ni〉Cd〉Hg〉Cu〉Pb〉As。重金属元素在河南各土壤利用类型中分布规律不明显，按4种主要土壤利用类型考查来看，重金属污染程度大小排序为：果园地〉水田〉菜地〉其他粮田；河南农田土壤综合污染指数总平均为0．981，土壤总体为尚清洁，重金属污染处于警戒水平；河南农田土壤中Cr含量较高的土壤主要是粗骨土与石质土，其天然本底值较高。     

SOIL EROSION AND GROUND WATER POLLUTION TRADEOFFS FOR NONIRRIGATED FARMING SYSTEMS1

ABSTRACT: Traditional focus on reducing one environmental externality may cause another externality to increase. This article examines the environmental and economic costs of abating soil loss and (or) nitrate leaching through alternative optimal production systems in the nonirrigated farming systems of Northeastern Oregon. Models estimating soil loss and nitrate‐nitrogen leaching rates associated with current production processes, are linked to a Multi‐Objective Programming (MOP) model. The results show that site specific conditions influence the level of abatement expenditures and optimal production strategies to reduce soil loss and leaching rates. Moreover, while existing production strategies are effective in reducing soil loss at little cost, no strategies could be identified to reduce nitrate leaching rate on some soils.     

土壤As动态影响下枸杞质量评价及环境风险预测

选择柴达木盆地诺木洪农场3种类型农田进行20 cm表层土壤砷（As）含量检测。第1种为新开垦原生地,第2种为20年耕种地,第3种为50年耕种地,检测As含量分别为16.29、14.90、14.04 mg·kg^-1。3种土壤As含量均达到无公害食品标准（25 mg· kg^-1）和绿色食品标准（20 mg·kg^-1）。多年耕种并没有造成农田表层土壤As积累。农田灌溉用河水中未检出As。生产中使用的22种农药、肥料均检测到As,其中15种杀虫剂、杀真菌剂、除草剂、植物激素等,每年输入土壤As 4513.59 mg·hm^-2;7种肥料每年输入土壤As 258015.24 mg·hm^-2。施肥是土壤中As输入的重要来源,最主要的输入源是磷酸二铵,占到50％;其次为复合肥、鸡粪和有机肥。每年随作物输出As总量为4380 mg·hm^-2。模拟田间灌溉,进行土壤柱淋漓试验,农田20 cm表层土壤每年随灌溉淋漓输出As为245230.65 mg·hm^-2,这与随着肥料、农药输入量几乎相等。表层土壤As处在一个输入、输出相对稳定的动态平衡状态。从土壤中输出的As,随灌溉水输入到水系统中,继而造成水系统As的积累,最终将影响到地区农业的可持续发展。