典型农作措施对沙溪庙组壤质紫色土坡耕地径流氮流失的影响

明确典型农作措施对紫色土坡耕地径流氮(N)流失的影响可为优化面源污染防控措施提供科学依据。基于2019—2021年沙溪庙组发育的壤质紫色土坡耕地不同降雨等级次降雨产流事件,分析了常规施肥(CK),优化施肥(T1)和优化施肥+秸秆还田(T2)措施下径流、径流中总氮(TN)、硝态氮(NO₃-N)及铵态氮(NH₄-N)流失浓度和流失量的变化特征。结果表明,与CK相比,T1和T2的径流深分别减小了4.24%、12.71%,但减小程度不显著(P>0.05);CK与T1的径流系数相等,且比T2增加了12.5%(P>0.05);相比CK,T1和T2的TN浓度增加了19.35%、25.8%(P>0.05),TN流失量则均增加了11.54%(P>0.05),表明T1和T2的施用也有增加土壤N流失的潜在风险。与中雨、大雨和大暴雨事件相比,暴雨事件的径流深分别增加了6.5%—191.11%(P<0.05),而TN、NO₃-N及NH₄-N的流失量分别增加106.38%—177.14%(P>...     

湘南红壤丘陵区不同生态种植模式下土壤磷素流失特征

以湖南省祁阳县红壤坡地大型标准径流场为例,研究了湘南红壤丘陵区8种不同生态种植模式下土壤磷素的地表流失特征.结果表明: 总磷流失量以撂荒处理(T₁)最严重,顺坡种植模式处理(T₂、T₃)其次,5种梯田模式处理(T₄～T₈)均能有效减少土壤磷的流失,磷流失量分别是T₁处理的9.9%、37%、0.7%、2.3%和1.9%.生态种植模式直接影响红壤坡地土壤磷素的地表流失形态,研究区流失的磷素以颗粒磷为主.暴雨(日降雨量＞50 mm)情况下,降雨量对不同生态种植模式下磷流失量影响差异不大,但磷流失量随降雨强度增大而增加.红壤坡地土壤磷素地表流失主要集中在6-9月,降雨量和降雨强度是影响湘南红壤丘陵区土壤磷素地表流失时间分布的直接因素.
     

不同雨强下坡地氮流失特征

试验采用模拟降雨手段,对总氮、铵氮和硝氮流失量过程曲线及三者的浓度百分比变化规律进行分析总结,获得以下结论:(1)降雨过程中,随着降雨强度的增加,氮流失的浓度和流失总量都会相应增加,在覆盖度较小时,雨强对氮流失浓度和流失总量起决定作用。(2)径流量随时间延长的增加趋势十分明显,径流中流失的总氮浓度随着时间延长没有明显变化,但是流失量却呈上升趋势。铵氮和硝氮流失浓度随着时间的变化规律,主要表现为径流前期浓度较高,随着降雨时间的延长,浓度趋于稳定或减小,后期则又有所上升。(3)与"蓄满"、"超渗"两种径流方式相对应,氮流失类型也有两种:坡地产生"蓄满"径流时,氮流失中可溶性氮流失较多;坡地产生"超渗"径流时,则氮流失中不可溶性氮流失所占比例增加,但是两种情况下,均是以可溶性氮流失为主,其中又以硝氮流失所占比例最大。坡度较小的情况下,次降雨过程中,不溶性氮占总氮流失量的百分比随时间延长而增加。     

土壤翻耕影响坡地磷流失试验研究

以黄绵土为试验材料,通过模拟降雨试验研究了翻耕与压实(分别代表大田条件下土壤翻耕与免耕两种休闲方式)条件下坡地土壤中不同形态P的流失特征。结果表明,翻耕条件下,由于坡面产流产沙量增加,流失径流中溶解态磷(DP)、泥沙浸提态磷(SEP)以及泥沙全磷(STP)的含量与流失量均明显增加,增幅达10倍以上,P的流失形态以泥沙结合态为主,压实条件下,DP／生物有效磷(BAP)与BAP／径流总磷(TP)比率分别为15％和2．4％;而翻耕条件下DP／BAP与BAP／TP比率分别为12％和2．6％,在黄土高原地区实行免耕或者夏季留茬休闲,可有效降低坡地土壤与养分的流失量,有效遏制土壤退化,对于保护下游水环境具有重要意义。     

植被覆盖度和综合治理对纸坊沟流域土壤氮素流失的影响

同小流域土壤侵蚀一样,小流域土壤氮素随洪流流失也受到植被覆盖度的影响,通常经过调整小流域内土地利用结构以达到控制水土流失.该研究以8.27 km2纸坊沟流域和1:400比例流域模型为研究对象,研究植被覆盖度和综合治理对纸坊沟流域土壤氮素流失的影响.结果表明:在模拟降雨下,当流域植被覆盖度分别为60%、40%、20%和0时,流域模型铵态氮流失量分别为87.08、44.31、25.16和13.71 kg/km2,硝态氮为85.50、74.05、63.95和56.23 kg/km2,全氮为0.81、1.18、1.98和7.51 t/km2;在自然降雨下,1998年与1992年相比,全流域年土壤侵蚀量为1 086 t/km2和1 119 t/km2,氮素流失量为8 758.5和7 562.2 kg,减少了15.8%,其中农地减少了52.0%.流域对降水中的矿质氮具有过滤作用,硝态氮的过滤作用明显高于铵态氮.洪流泥沙中＜20 μm微团聚体富集造成了泥沙有机质和全氮的富集.植被覆盖虽能有效地减少流域土壤侵蚀和全氮的流失,却能增加土壤矿质氮的流失.坡地退耕还林草可显著减少流域土壤氮素流失.     

植被覆盖度和综合治理对纸坊沟流域土壤氮素流失的影响

同小流域土壤侵蚀一样,小流域土壤氮素随洪流流失也受到植被覆盖度的影响,通常经过调整小流域内土地利用结构以达到控制水土流失。该研究以8.27 km2纸坊沟流域和1:400比例流域模型为研究对象,研究植被覆盖度和综合治理对纸坊沟流域土壤氮素流失的影响。结果表明:在模拟降雨下,当流域植被覆盖度分别为60%、40%、20%和0时,流域模型铵态氮流失量分别为87.08、44.31、25.16和13.71 kg/km2,硝态氮为85.50、74.05、63.95和56.23 kg/km2,全氮为0.81、1.18、1.98和7.51 t/km2;在自然降雨下,1998年与1992年相比,全流域年土壤侵蚀量为1 086 t/km2和1 119 t/km2,氮素流失量为8 758.5和7 562.2 kg,减少了15.8%,其中农地减少了52.0%。流域对降水中的矿质氮具有过滤作用,硝态氮的过滤作用明显高于铵态氮。洪流泥沙中<20 mm微团聚体富集造成了泥沙有机质和全氮的富集。植被覆盖虽能有效地减少流域土壤侵蚀和全氮的流失,却能增加土壤矿质氮的流失。坡地退耕还林草可显著减少流域土壤氮素流失。     

红壤小流域不同利用方式氮磷流失特征研究

从红壤小流域坡地资源合理利用和保护的角度研究了不同利用方式土壤氮、磷流失的特征,结果表明：恢复保护性植被的试验区3,由于其水土流失量最低,氮、磷流失量最小。侵蚀严重的试验区5,由于水土失量最大,磷的流失量最大,但其有效磷、水溶性磷及氮素流失量低于不注重水土资源保持经营利用的试验区1、注重水土保持措施的试验区2和试验区4。由于采用了水土保持综合农林措施,有效地减轻了水土流失,试验区2和试验区4的土壤氮、磷流失量明显小于试验区1土壤氮、磷流失量,红壤小流域不同利用方式中水土保持综合措施能有效地控制土壤养分流失。2000年不同试验区土壤氮、磷的流失主要集中于5、6及8月份,其流失量占全年氮、磷流失量的90％以上,这与当地的降雨季节性分配特征有关。土壤氮、磷的坡面流失方式为推移质流失和径流流失,磷的流失形态主要为泥砂结合态,约占总磷流失量的70％以上。除试验区3以外,其它试验区泥沙结合态氮素的流失量大于水溶态氮素流失量。     

喀斯特灌丛坡地土壤-表层岩溶带产流及氮素流失特征

喀斯特二元结构发育,地表水大量漏失,养分表现出快速流失的特点,然而养分流失的途径和机制尚不清楚.本研究从喀斯特关键带三维空间的视角,通过监测喀斯特灌丛坡地雨季典型降雨产流和氮素流失特征,基于氢氧稳定同位素技术对主要水文路径“新旧水”比例进行划分,并探讨氮素流失的主要途径和机制.结果表明:深层渗漏和壤中流是喀斯特灌丛坡地主要水文路径,两者分别占降雨量的71%和9%,地表径流仅占2%;深层渗漏、壤中流均以“旧水”为主,“旧水”比例分别为85%、61%;硝态氮浓度在深层渗漏中最高(1.97 mg·L^-1),铵态氮浓度在壤中流中最高(1.18 mg·L^-1),深层渗漏对氮素流失的贡献率达89.4%,显著高于地表径流和壤中流;“旧水”比例与硝态氮、铵态氮浓度和流失总量均表现出显著正相关关系,“旧水”可能是喀斯特坡地土壤-表层岩溶带系统携带氮素迁移的主要介质.以上研究能够为西南喀斯特地区坡地水资源合理配置和养分流失阻控技术研发提供理论支撑.     

施肥对太湖地区青紫泥水稻土稻季农田氮磷流失的影响

选取太湖东岸的青紫泥水稻土区,对常规施肥和不施肥条件下水稻季稻田氮、磷的流失进行了观测。结果表明:水稻种植季内田面水和降雨径流水中氮磷的浓度呈现前期高后期低的趋势,初期施肥之后的降雨流失使稻田水中氮磷浓度大幅度降低;整个水稻生长季稻田氮磷的流失总量分别达38.8和0.95kg.hm-2,且主要以田面水径流流失为主;氮素主要以水溶性的铵态氮流失,而磷素则主要为颗粒态流失。不施肥处理中稻田氮、磷流失分别是常规施肥处理的47%和60%;水稻生长初期降雨下的氮径流流失占整个水稻生长期的50%,磷素占33%。降雨事件下的流失是农田非点源污染的主要贡献期,因而应作为控制的关键因子;对于基础肥力高的水稻土可考虑轮流施肥以减少环境的氮、磷流失与水系污染风险。     

水蚀条件下不同土壤氮素和有机质流失规律

人工模拟施水冲刷试验研究结果表明,随施水冲刷强度的增大,不同土壤硝态氮、铵态氮、有机质和全氮流失加剧,泥沙全氮和有机质富集程度减少;当给不同土壤施等量的硝酸铵时,发现随径流流失化肥的铵态氮和硝态氮分别占施入量的０．９％－３．５％和８．２％－１９．７％,硝酸铵主要随径流流失,以泥沙颗粒流失量甚微;土壤侵蚀、有机质和全氮流失量与〉２０μｍ团聚体相关系数分别为－０．８９３５、－０．７９２８和－０．８１５     

水网平原地区不同种植类型农田氮磷流失特征

采用田间径流小区定位研究方法,在浙江省绍兴县选择27块农田,研究了自然降雨条件下水网平原地区7种种植类型农田N、P的径流流失特征、负荷及影响因素.结果表明： 农田径流总P（TP）、水溶态P（DP）和颗粒态P（PP）的年流失量平均分别为4.75、0.74和4.01 kg·hm^-2;PP占TP的比例高于DP.径流总N（TN）、水溶态总N（DTN）、水溶态有机N（DON）、NH₄⁺-N和NO₃^--N的年流失量平均分别为21.87、17.19、0.61、3.63和12.95 kg·hm^-2;流失的DTN各组分以NO₃^--N为主,其次为NH₄⁺-N,DON的比例较低.不同种植类型农田径流TN、DTN、DON和NO₃^--N的流失量由低至高依次为：休闲地<苗木地<单季晚稻农田<双季稻农田<油菜(或小麦)-单季水稻农田<小麦-早稻-晚稻农田<蔬菜地,而径流TP和PP的流失量依次为：休闲地<苗木地<单季晚稻、双季稻农田<小麦-早稻-晚稻农田<油菜(或小麦)-单季水稻农田<蔬菜地,不同种植类型间的DP流失量差异较小.N、P流失主要发生在作物生产期间,TN和TP的流失比例随作物复种指数的提高而增加.TN、DTN和NO₃^--N流失量主要与N肥施用量有关,土壤中NO₃^--N含量对TN和DTN流失量也有明显影响;农田DON的流失除与N肥施用量有关外,还受土壤全N和有机质积累的影响;NH₄⁺-N的流失量主要与土壤NH₄⁺-N水平有关,受N肥施用量的影响不明显;径流TP和PP的流失量受P肥施用量、土壤P积累的共同影响,而DP的流失与施P量关系不大,但与土壤全P和有效P都存在显著相关关系.     

不同施肥对雷竹林径流及渗漏水中氮形态流失的影响

雷竹经营过程中化肥的大量施用,是产区水体污染的主要原因之一,养分管理技术可有效控制面源污染。为了探明减量施肥和有机肥施用对雷竹不同氮形态流失的影响,2012年在浙江省临安市雷竹产区设置了4种施肥处理:对照(CK);常规施肥(CF);减量无机(DI);减量有机无机(DOI),试验于5月18日、9月7日、11月9日分别施用肥料总量的40%,30%和30%,施肥后均进行浅翻,深度5 cm左右。通过建立径流场和土壤渗漏水收集装置,同时在试验田附近布置量雨筒,观察2012年不同氮形态浓度及流失负荷随降雨量的动态变化。研究结果表明:不同施肥处理径流水硝态氮、水溶性有机氮(WSON)以及颗粒态氮的浓度分别在3.82-6.82 mg/L、0.89-1.85 mg/L和0.89-1.83 mg/L,其占总氮的百分比分别为60.9%-68.2%、16.0%-18.1%和15.1%-21.6%。不同施肥处理渗漏水中硝态氮、铵态氮及WSON的浓度分别在26.2-92.5 mg/L、0.50-6.42 mg/L和6.57-12.6 mg/L,其占总氮的百分比分别为75.8%-82.9%、1.50%-6.36%和11.2%-20.6%。不同施肥处理径流水的氮总流失负荷,减量无机和减量有机无机相对于常规施肥来说减少了46.9%和23.1%;不同施肥处理的渗漏水的氮总流失负荷,减量无机和减量有机无机相对于常规施肥来说减少了19.1%和52.1%,可见减量施肥和减量有机无机减少氮流失的效果显著。     

Assessment of Tannery Waste in Semi-arid Soils Under a Simulated Rainfall System

The use of tannery sludge in arid soils could be promising due to the high content of organic carbon and nitrogen. However, tannery waste also contains high amounts of Cr and salts that could leach into drainage water in response to rainfall. In order to study the effects of two tannery wastes as organic fertilizers on two types of semi-arid soils, simulated rainfall experiments were carried out. Soils collected from under and outside a mesquite tree canopy were amended with fleshing waste and/or tannery sludge and incubated 0 to 6 months prior to being subjected to simulated rainfall. The parameters measured were: infiltration, runoff, soil and Cr losses, and NH₄⁺-N and NO₃^?-N released after a rainfall event. Results showed that fleshing waste added to soils from outside the canopy tree was the most effective treatment for decreasing runoff, soil losses, and Cr, NH₄⁺-N and NO₃^?-N loss in runoff and infiltration, in general. However, the same treatment had the opposite results for soil under the canopy. These results indicate that the types of waste and soil must be taken into consideration when attempting to improve physical and chemical characteristics of semi-arid soils. Thus, the use of tannery waste represents a potential hazard, not only causing soil erosion but also Cr contamination in adjacent sites and aquifers.     

山西北部农村区域大气活性氮沉降特征

利用DELTA系统、被动采样器和雨量器在山西省北部生态脆弱区朔州的一个监测点通过一整年的监测试验,研究了该地区农村区域大气氮素干湿沉降的月际变化。结果表明:2011年该地区大气氮素湿沉降为12.43kgN hm~(-2)a~(-1),远低于华北平原大气氮素混合沉降的平均值28.0kg N hm~(-2)a~(-1),降水中铵态氮、硝态氮和有机氮平均分别为1.24 mg N/L、1.27 mg N/L、1.26mg N/L。大气氮素湿沉降的年内分布不均,60%的沉降集中在降水较丰沛的4-10月份。试验区干沉降以氧化态氮(HNO_3NO_2和pNO_3~-)的沉降为主,氧化态氮的干沉降量是还原态氮(NH_3和pNH_4~+)的1.37倍,大气氮素干沉降总量为35.43 kg N hm~(-2)a~(-1)。总体来看,作为典型的干旱区,该地区氮的干沉降是湿沉降的3倍,氮素干湿沉降总量达到47.86kg N hm~(-2)a~(-1)。此外,硝态氮和铵态氮在雨水中呈线性相关,而在PM_(10)颗粒物中乘幂正相关;雨水中总碳和总氮呈线性正相关,而PM_(10)颗粒物中二者呈二次多项式关系。鉴于朔州地区古城镇较高的氮沉降数量,应该对该地区输入农田的氮素环境养分引起足够重视。     

Agricultural non-point source pollution in the Yongding River Basin

More and more nitrogen and phosphorus chemical fertilizers are applied in the upstream of the Yongding River Basin. With the aid of convertibility between emergy and value, the calculated ESI (Environmental Sustainability Index) of basin agricultural production is 0.1056, indicating that local agriculture is seriously unsustainable. According to the different combining types of nitrate and ammonium salts with soil particles, soil nitrogen losses under the influence of rainfall-runoff are quantitatively evaluated from the perspective of the nitrogen cycle. By virtue of the content of dissolved and particulate phosphorus in soil, the calculation process for soil phosphorus loss is modeled according to the field runoff volume. The total nitrogen and total phosphorus losses from soil are 96 kg hm⁻² and 9 kg hm⁻², respectively. The calculation result of nitrogen and phosphorus losses in the basin is certainly reasonable. Finally, the research emphasis of calculation method for reducing basin agricultural non-point source pollution is represented from management level.     

绿色屋面降雨径流水质及消减污染负荷研究

2011年5月至11月对12场降雨时段的屋面径流和干湿沉降进行采样监测,比较了屋面径流(绿色屋面和沥青屋面)、干湿总沉降和降雨中污染物的浓度和污染负荷,并运用多元统计方法分析了降雨特征对绿色屋面径流水质的影响。结果表明,从径流水质层面上分析,绿色屋面是总悬浮物(TSS)的汇,对p H值有较好的中和作用,对于总磷(TP)、溶解态铜(DCu)和溶解态锌(DZn)是非源非汇,是电导率(EC)、总氮(TN)、氨态氮(NH+4-N)、硝态氮(NO-3-N)、化学需氧量(COD)、5日生化需氧量(BOD5)和溶解态铅(DPb)的源;从污染负荷的角度分析,绿色屋面是NH+4-N、TSS和BOD5的汇,对于TN、DPb、DCu、DZn、TP和COD是非源非汇,是NO-3-N的源;与控制屋面相比,绿色屋面可以消减TSS、TP、BOD5、COD、NH+4-N、DZn和DPb的污染负荷,分别消减了90.53%、49.38%、41.31%、36.48%、35.45%、28.27%和14.20%;但是增加了NO-3-N和TN的污染负荷,分别增加了821.02%和275.48%;绿色屋面径流污染物的浓度与降雨量、降雨历时和降雨强度呈负相关关系,而与降雨间隔呈正相关关系。研究结果为绿色屋面的科学设计及正确评价绿色屋面对径流水质的影响提供依据。     

基于大气沉降与径流的乌鲁木齐河源区氮素收支模拟

选取天山乌鲁木齐河源区作为自然状态下内陆河源区的代表,将区域氮循环简化为大气沉降输入与径流输出,模拟了该区域内的氮素收支状况,得出结论:(1)乌鲁木齐河源区(总控制水文点以上区域)的年均氮素干湿沉降量为17.0 t/a,且以有机氮为主,其次为铵态氮与硝态氮;年均氮素沉降通量为5.92 kg·hm-2·a-1,明显小于下游受人类活动影响更为强烈的地区。(2)河源区氮素的径流输出主要包括大气沉降直接随径流流失、冰川融水流失与泥沙输移流失等,在总控制水文点以上区域以泥沙输移为主,其次为大气沉降直接随径流流失,冰川融水携带氮量相对较少。(3)河源区氮素的输入量普遍小于输出量,该区域表现为一个氮源;在仅计算大气沉降与径流的情况下,总控制水文点以上区域的年均氮素净通量为-2.64 kg·hm-2·a-1,若将生物固氮与反硝化作用纳入考虑则氮源效应更加显著。     

基于遥感RMMF模型的喀斯特地区水土保持功能评价

为支撑我国重点生态功能区生态效益补偿工作,以半物理水土模型RMMF (The Revised Morgan, Morgan and Finney Model)为基础,通过对模型部分输入物理量进行遥感化改进建立了遥感RMMF模型(RS-RMMF)。为在评价中进一步排除气象要素波动带来的水土流失量变化,通过RS-RMMF模型构建了单位降水截留率、单位径流冲蚀量以及单位径流运输量3项评价指标来综合评价区域生态系统本身的水土保持能力。研究选取了《全国主体功能区规划》中的桂黔滇喀斯特功能区为典型区,分别基于上述评价指标和经典RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation)模型开展了2011年至2019年水土保持功能计算与对比。结果表明：相比2011年,2019年喀斯特功能区的降水截留率PI₀升高1.94%,径流冲蚀量H₀下降5.96×10^-4 Mg/hm~2,径流运输量TC₀下降6.0×10^-7Mg/hm~2,水土保持功能综合得分增加0.83,水土...     

紫色土流域次降雨条件下碳、磷非点源输出过程及其流失负荷

通过对位于川中丘陵区的紫色土流域在次降雨过程中溶解态有机碳(DOC)和不同形态磷素的输出进行动态监测,分析降雨过程DOC和P输出负荷,并探讨降雨径流对C、P迁移和水环境的影响。研究结果表明:(1)3次降雨共产生地表径流20399.8 m3,碳、磷输出负荷为83.19 kg和5.1 kg,次降雨过程径流C、P输出动态差异较大,其中径流DOC浓度随降雨历时的延长而降低,随后迅速升高,在达峰值后逐渐降低并趋于平稳。(2)降雨径流过程中磷素迁移主要以颗粒态(PP)为主,磷酸盐(PO3-4-P)是径流溶解态总磷(DTP)的主要存在形式,3次降雨PP输出负荷分别为1167.491、1891.331、984.74 g;PO3-4-P输出负荷分别为108.37、338.8、167.79 g。(3)3次降雨径流DOC输出浓度分别为3.37、4.77、6.97 mg/L,总磷(Total phosphorus,TP)输出浓度分别为0.11、0.43、0.74 mg/L;次降雨径流C/P比分别为192、48和42.1,相比于暴雨而言,大雨和中雨带来的水质问题需引起关注。