基于机器学习的长江流域农田氮径流流失负荷估算

定量解析长江流域农田氮径流流失特征是实现长江及其河口氮污染有效控制的关键科学基础.基于收集的长江流域570个旱地和434个水田田间氮径流流失数据组,采用相关性分析、结构方程模型、方差分解和机器学习方法,探究了影响旱地和水田总氮径流流失强度的主要因素,建立了基于机器学习的长江流域旱地和水田总氮径流流失强度预测模型,量化了长江流域农田总氮径流流失负荷.结果表明,径流深、施氮量和土壤氮含量是影响旱地总氮径流流失强度的主要因素;径流深和施氮量是水田总氮径流流失强度的主要影响因素.与分类与回归树、多元线性回归和增强回归树方法相比,采用随机森林算法构建的长江流域旱地和水田总氮径流流失强度预测模型具有更高的精度（R²为0.65~0.94）.基于随机森林算法的预测模型估算的2013年长江流域农田总氮径流流失负荷（以N计）为0.47 Tg ·a^-1（旱地：0.25 Tg ·a^-1;水田：0.22 Tg ·a^-1）,中下游地区贡献了58%的流失负荷.模型预测5种防治情景下的长江流域农田氮流失负荷可削减2.4%~9.3%,其中减少径流量的削减效果最为显著.长江流域农田氮面源污染防治必须协同加强氮肥精准管理、减少农田径流量和提高土壤氮利用,且应将重点放在中下游地区.所发展的基于机器学习建模方法克服了氮径流流失强度与影响因素之间函数关系难以确定的问题,为估算区域或流域农田氮流失负荷提供了简便且可靠的方法.     

化肥减量配施生物炭和秸秆增加了坡耕地壤中流磷流失风险

紫色土坡耕地是中国西南地区的重要农耕用地,也是三峡库区农业非点源污染的主要来源地之一,采取合理的措施控制其土壤养分流失对该区域非点源污染治理具有重要意义.以紫色土坡耕地为研究对象,通过3 a(2018～2020年)大田试验,设置不施肥(CK)、常规施肥(CF)、优化施肥(OF)、生物炭+优化施肥减量15%(BF)和秸秆+优化施肥减量15%(SF)这5个处理,对自然降雨条件下坡耕地地表径流(0～20 cm)和壤中流(20～60 cm)磷流失规律进行监测与评估.结果表明,施肥减少了紫色土坡耕地产沙量和地表径流流失通量,但增加了壤中流流失通量.地表径流正磷酸盐(PO^3-₄-P)、全磷(TP)和颗粒态磷(PP)总流失通量以BF处理最高,SF处理最低.各施肥处理壤中流磷流失通量均高于CK处理,且PO^3-₄-P和TP流失通量以BF处理最高(213.88 g·hm^-2和694.54 g·hm^-2),其次为OF和SF处理.冗余分析(RDA)结果表明,地表径流流失通量和生物...     

前期土壤含水量对黄土坡面氮磷流失的影响及最优含水量的确定

采用室内人工降雨模拟试验的方法,研究了不同土壤前期含水量对填土和砂黄土的坡面土壤硝态氮和磷素流失过程的影响.研究结果表明,淋失是土壤硝态氮流失的主要途径,仅在前期含水量高于20%时,才产生硝态氮大量径流流失;随着土壤前期含水量的提高, 土溶解态磷(DP)流失量与泥沙浸提态磷(SEP)流失量的比值呈减少趋势,砂黄土中该比值却呈指数函数增大趋势;2种土壤坡面径流SEP流失量与产沙量呈线性关系;通过坡面物质流失量(NO3--N、SEP、DP和产沙量)与前期土壤含水量的二次多项式关系,获得了使黄土坡面物质流失量最小的最优前期含水量值,其中土为10.21%～11.37%,砂黄土为8.97%～13.39%.     

三峡库区农业化肥流失污染及其成因分析

农业化肥流失是三峡库区最主要的非点源污染源之一,其污染成因分析对有效控制三峡库区非点源污染具有重要的指导意义。通过对三峡库区19个区县化肥用量、施肥强度、品种、比例结构、流失负荷的统计资料分析,明确了库区化肥流失非点源污染的基本情况;接着随机性选取石柱县、开县、宜昌市、兴山县4库区县市12个监测点进行监测分析．同时结合秭归县15个人工模拟降雨试验。得出库区化肥施用强度高,分布不均匀,施用品种单一,重氮肥、磷肥轻钾肥,化肥N,P流失非点源污染有加重的趋势,且化肥N,P的流失量与土壤肥力成正比[N：R2=0.51〉0.468（n=16,95％）;P：R^2=0．68〉0．549（n=19.99％）],与农田地表中粉粒（0．002—0．02mm）和粘粒（〈0．002mm）浓度成正比,与施肥强度呈显著性正相关;降雨强度越大、地表植被越少,化肥N,P流失越大[R^2=0．98 R^2〉765（n=8.99％）]。     

广西坡耕地主要经济作物施肥与养分径流流失初探

为研究广西坡耕地主要经济作物甘蔗、玉米和花生农民常规施肥及不施肥处理对植株生长情况、经济产量及养分径流流失的影响,探寻提高广西经济作物经济效益、减少成本、减少环境污染的最佳施肥量,在坡耕地,观测降雨过程的养分径流流失,运用SPSS统计分析软件对试验数据进行分析,寻找成本低、效益高的种植方法。结果表明,对照与常规施肥相比,甘蔗、玉米、花生作物的生长情况差异不明显。对照处理的玉米经济产量、生物产量、淀粉含量分别为851．42kg·667m-2 3640．4kg·667m-2．68．40％;比玉米（常规施肥）高100．62kg·667m-2．485．98kg·667m-2 7．5％;花生对照的粗脂肪比其常规施肥高了45g·kg-1;径流养分总氮、总磷、总钾、硝态氮、铵态氮径流流失总量最高的均是花生常规施肥,其次是甘蔗对照,最少的玉米对照。径流量与总氮、总磷、总钾、硝态氮、铵态氮的相关系数,常规施肥处理偏高于对照。玉米对照的养分径流流失总量最少;花生常规施肥养分径流率最大;玉米比花生更适合在广西肥沃的坡耕地中种植。     

汉丰湖和高阳湖水体氮磷分布及影响因素研究

为了研究三峡水库蓄水及汉丰湖调节坝运行对湖库氮磷营养盐的影响,于2018年11月~2019年10月对汉丰湖和高阳湖进行逐月水样采集.结果表明：汉丰湖TN浓度为0.78~2.38㎎/L,TP浓度为0.03~0.13㎎/L;高阳湖TN浓度为0.57~2.48㎎/L,TP浓度为0.03~0.09㎎/L,两湖库全年易发生富营养化.汉丰湖和高阳湖水体氮素浓度变化趋势一致,水体氮污染主要来自径流污染、城市污水以及淹没土壤的释放;两湖库磷素时空差异显著,高阳湖水体磷浓度随水位的变化波动性显著,说明水位调节对磷循环产生更直接的影响.外源污染的输入、浮游植物生长以及气温变化是影响汉丰湖水体氮磷营养盐浓度的主要因素,而高阳湖水体氮磷浓度主要受水位波动的影响.     

潜流人工湿地中基质在污水净化中的作用机制与选择原理

潜流人工湿地依靠基质、微生物以及植物的共同作用实现对污水中各类污染物的去除。其中,基质是潜流人工湿地的重要组成部分,在水质净化中发挥着至关重要的作用。基质可对污染物进行直接吸附去除。不同基质类型对氨氮与总磷具有不同的吸附能力,同时,吸附效率受到水质、水力条件等参数影响。此外,基质为微生物提供附着表面,基质材质、内部孔道结构、比表面积等均影响生物膜的形成与发展,进而间接影响人工湿地的污水净化功能。通过改变基质所处淹没/暴露状态、增加缓释碳源基质、增加铁碳电解对基质等方式来增加补氧、强化反硝化和电化学强化,从而改善人工湿地对NH₃-N、TN与TP类污染物的去除效果。     

外源硫输入对稻田土壤硒流失的影响

土壤中硒的甲基化可能会导致硒的挥发,加剧土壤硒的流失,而农田土壤硒的缺乏会造成农作物中硒含量偏低.施用硫肥是保障作物增产、增收的一种重要农艺措施,外源硫输入对土壤硒的含量可能产生重要的调控作用.本研究模拟稻田淹水环境,通过添加典型有机硫(甲硫氨酸)和无机硫(硫酸钠),测定硒的挥发量以及土壤中残留的硒含量,以揭示外源硫输...     

黄浦江上游蔬菜田氮素流失规律测坑研究

通过测坑试验,研究了黄浦江上游蔬菜田渗漏水中氮素的变化动态和流失规律。结果表明,蔬菜田渗漏水中氮素以NO3^--N为主,NO3^--N作为氮素在土壤中流失的主要形态将成为施用氮肥造成地下水污染的重要来源;施用精制有机肥或粗猪粪代替部分化学氮肥有利于减少蔬菜田渗漏水中氮素的流失。     

模拟降雨条件下生物可利用磷在地表径流中的流失和预测

本文通过模拟降雨径流实验,运用两种生物可利用磷（ＢＡＰ）的化学浸提方法,在１．２ｍｍ．ｍｉｎ＾－１的大暴雨条件下,研究在施肥在未施肥两种情况下,ＢＡＰ的径流流失方式和过程,并建立模型ＢＡＰ的预测。结果表明,运用两种ＢＡＰ的化学浸提的结果差异性不显著（ｐ＝０．０５）,并具１：１的线性相关关系;ＢＡＰ的流失通过溶解态磷（ＤＰ）和颗粒态生物可利用磷（ＢＰＰ）两种形态方式,随着降雨径流时间的延长,累积的Ｂ