生态沟渠对水稻不同生长期降雨径流氮磷的拦截效应研究

农田养分的大量流失已成为农业面源污染的主要来源之一,研究生态沟渠对稻田降雨径流氮磷拦截效应具有重要意义。针对水稻不同生长期内的降雨以及降雨的不同时段下生态沟渠对稻田径流氮磷的动态拦截效应研究缺乏的现状,本文选取太湖西岸何家浜流域典型农田作为研究对象,将该流域的自然排水沟渠改造为生态沟渠。研究了生态沟渠对水稻不同生长期内的3场降雨径流的氮磷去除效果。研究结果表明:(1)在3场不同强度的降雨过程中,生态沟渠对TN(总氮)的平均去除率为31.4%,TP(总磷)的平均去除率为40.8%;(2)生态沟渠对降雨径流不同形态氮磷的去除率大小为NH4+-N(氨氮)PN(颗粒态氮)NO3--N(硝态氮),PP(颗粒态磷)DP(溶解态磷),且PN和PP的去除率随沟渠径流量的增大而呈现下降趋势;(3)生态沟渠底泥总氮、总磷浓度在水稻的生长周期内呈现先增加后降低的趋势,说明生态沟渠具有一定的自净能力,对氮磷的拦截去除具有可持续性。     

稻田沟渠施肥后降雨径流中氮素迁移规律研究

农田养分的大量流失已成为农业非点源污染的主要来源之一,针对施肥后降雨作用下农田沟渠氮素迁移规律的研究对农业非点源污染的防治具有重要意义。由于水稻生育后期施肥量大大减少,故以宜兴市何家浜上游的水稻耕作区为研究对象,重点对比分析了施肥后降雨作用下水稻生长前期沟渠水的氮素浓度分布特征,以及降雨径流过程中沟渠氮素的迁移规律。研究结果表明:(1)降雨量≤15 mm的限制型降雨事件中,处于施肥中期、末期的沟渠系统整个降雨过程中TN浓度波动范围较小;(2)水稻生长前期沟渠系统氮素输出的主要形态为NH4+-N和NO3--N,且降雨初期径流以颗粒态氮为主;(3)沟渠对氮素具有截留效应,沿沟渠水流方向氮素含量总体上沿程下降。     

生态塘对稻田降雨径流中氮磷的拦截效应研究

农田养分的大量流失已成为农业面源污染的主要来源之一,生态塘兼具排水和生态湿地双重功效,研究其对稻田排水氮磷的拦截效应对于防治农业非点源污染具有重要意义。针对降雨径流条件下生态塘对降雨径流中氮磷的动态拦截效应以及降雨径流结束后氮磷在静水中的去除效应有待明了的需求,本文选取太湖西岸何家浜流域典型农田作为研究对象,并将该区域的塘堰改造为生态塘,研究了生态塘对水稻生长期内的三场降雨径流氮磷的拦截去除效果及降雨径流结束后氮磷在静水中的去除效应。研究结果表明:(1)在三场降雨过程中,生态塘对总氮(TN)的平均去除率为34.7%,总磷(TP)的平均去除率为34.8%;(2)生态塘对降雨径流中不同形态氮磷的去除率大小排序为氨氮(NH_4~+-N)颗粒态氮(PN)硝态氮(NO_3~--N),颗粒态磷(PP)溶解态磷(DP),且径流状态下水体垂向分层氮磷浓度分布随降雨进行而变化,总体分布规律为底层氮磷浓度大于表层氮磷浓度;(3)降雨径流结束后,TN在生态塘中的去除率为50.4%,TP在生态塘中的去除率为52.3%,塘2对TN、TP的去除率大于塘1与塘3,生态塘表现了较强的抗冲击自修复性。     

渭河陕西段底泥间隙水与上覆水中污染物分布特征研究

通过渭河8个断面2015年4月和9月的采样分析,探讨了表层底泥间隙水和上覆水中污染物的分布特征,并对间隙水和上覆水中的污染物浓度进行了相关性分析。结果表明:在丰水期时上覆水中TN、NO_3—N、NH_3—N及COD含量均高于平水期,其中采样点D5(泾河汇入前渭河干流处)的污染物含量很高;间隙水中TN、NH_3—N、NO_3—N变化趋势相似,丰水期TN、NH_3—N、NO_3—N含量均高于平水期含量,采样点D5、D7(泾河汇入后干流处)丰水期总磷、COD含量很高;相关性分和上覆水中TN、COD浓度在丰水期高度相关,说明间隙水中TN、TP、COD的浓度是其上覆水中TN、TP、COD浓度的决定因素。     

沈阳市水功能区水质现状评价及水质变化趋势成因分析

针对仅用水质达标率并不能全面评价区域水资源保护现状的问题,根据沈阳市18个水功能区2012—2015年的监测历史资料,利用达标率法和基于改进的变权物元可拓模型对水功能区水质现状进行了综合评价,并在阐明水质达标率和综合水质变化趋势基础上,利用灰色关联和贡献率法分析了沈阳市水功能区水质产生变化的主要贡献因子。结果表明:沈阳市水功能区水质有快速好转的趋势,但现阶段达标率仍普遍偏低,其中BOD_5、NH_4~+-N达标率较低,18个水功能区平均值仅为66.7%和66.9%;水质好转的潜在影响因子的大小排序是:CODCOD_(Mn)BOD_5NH_4~+-N,但前3者对水功能区综合水质改善的贡献不大。NH_4~+-N是最主要的贡献因子,平均贡献率达161.8%,因为NH_4~+-N的生产弹性虽不大,但其单项水质增幅明显。研究成果可为评价沈阳市水功能区水质现状和明晓今后工作方向提供参考。     

广州城市河涌氮、磷污染研究

对广州市区典型河涌氮、磷污染进行分析研究。结果表明:上覆水中氨氮质量浓度为6.21~22.40 mg/L,间隙水中氨氮质量浓度为19.9~152.0 mg/L。河涌上覆水以及间隙水中的氮污染主要是无机氮污染,且以氨氮为主,占总无机氮的90%以上。各河涌的氨氮和总氮值之间表现出很强相关性,但上覆水的氨氮和总氮值与间隙水的氨氮和总氮值之间,却不存在明显相关性。底泥间隙水与上覆水磷形态差异较大,间隙水中可溶性正磷酸盐与总磷具有较好的相关性,且有机磷质量浓度比上覆水要高;底泥中可溶性磷(Psol)、铝结合磷(PAl)质量浓度较低,铁结合磷(PFe)质量浓度较高。悬浮物中各形态磷质量浓度整体上均比底泥样品要高。     

基于改进的SWAT模型农业面源污染变化规律数值模拟——以赣抚平原灌区芳溪湖小流域为例

以赣抚平原灌区内的芳溪湖典型小流域为研究区域,基于改进的SWAT模型,针对典型水文年年内不同降雨条件,模拟灌区氮磷面源负荷的迁移规律,同时对灌区农业面源污染负荷流失量的空间分布规律进行了模拟分析。结果表明,降雨是氮磷负荷流失的主要驱动因子,氮磷流失量随降雨的波动而变化,并与降雨同步达到峰值。因此,在灌区需加强汛期田间水肥管理,以减少氮磷的流失,提高肥料的利用率;在相同降雨条件下,研究区氮、磷负荷流失量空间分布差异较大,呈现出水系上游流失量多下游流失量少的趋势;在防控和治理灌区面源污染时,可适当考虑面源污染的空间分布规律,采用沿途生态沟渠和湿地对灌区内的面源污染负荷进行稀释和净化,以达到减轻和治理面源污染的效果。     

氮在不同生态特征沟渠系统中的衰减规律研究

在分析河流水体中氮的迁移转化过程和衰减机理的基础上,选择太湖流域宜兴大浦镇境内林渠和赵渠两条农田排水沟为观测现场,开展氮在不同生态特征沟渠中的衰减规律研究,分析不同尺度和水动力条件对水体中氮衰减规律的影响,探讨水体中氮截留、吸附、转化的内部机理。研究结果表明,沟渠的生态特征,特别是几何尺度和水动力特性与水体中总氮衰减过程紧密相关;沟渠流速越大,水体中总氮衰减率越大;水生植物密度越大总氮衰减率也越大。     

桂林毛村地下河水质评价

为确定桂林毛村地下河的氮磷水平及其来源,在毛村地下河出口设置水质自动监测仪,并根据地下河水系分布在流域内布点同时采样监测。结果表明:采用GB/T14848—93《地下水质量标准》Ⅱ类评价,毛村河地下水出口的NH_4~+-N超标率为63.4%,TP达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅱ类,氮磷浓度变化与枯雨季无直接联系。毛村地下河流域TN和NO-3-N的浓度呈现出从上游至下游逐渐升高趋势,经过洼地的大岩前采样点和毛村出口的TN浓度超过地表水水质Ⅴ类标准,其他指标均达Ⅱ类标准。对比不同降雨量条件下毛村地下河出水口NH_4~+-N和TP质量浓度实时动态变化发现,在小雨和中雨期间氮磷浓度变化无明显改变,说明农业施肥和生活污水对地下河水质影响除了集中降雨之外,还存在着通过岩溶地下管道直接流入的途径。在大雨期间,集中降雨对土壤冲刷,TP质量浓度出现了瞬间最高值(23.5μg/L),NH_4~+-N质量浓度则在降雨的携带和稀释下产生剧烈波动。     

紫色土丘陵区典型生态-水文单元径流与氮磷输移特征

通过对紫色土丘陵区典型农业-集镇-林地复合型小流域3次降雨-径流全过程的连续监测,测定了径流过程中泥沙含量和不同形态氮磷浓度,以期认识典型农村生态-水文单元降雨径流过程中氮磷迁移规律。结果表明：降雨-径流过程中悬浮泥沙的流失主要集中在径流前期,其峰值出现在雨强最大时;集镇径流污染的影响主要表现在径流前期,是径流前期铵态氮偏高的主因;降雨-径流过程中,颗粒态氮与可溶态氮比（PN/DN）、颗粒态磷与可溶态磷比（PP/DP）的峰值均出现在雨强较大时：其中 PN/DN 多小于1,而 PP/DP 范围为1.1~30.2,说明氮素流失主要通过可溶态的方式,而磷的迁移以颗粒态磷为主。因此在紫色丘陵区建议利用湿地植物与沉砂池等综合措施控制土壤侵蚀和非点源污染以保护当地生态环境安全。     

Effects of temperature and nutrients on phytoplankton biomass during bloom seasons in Taihu Lake

Long-term variations of phytoplankton chlorophyll-a (Chl-a), nutrients,and suspended solids (SS) in Taihu Lake, a large shallow freshwater lake in China, during algal bloom seasons from May to August were analyzed using the monthly investigated data from 1999 to 2007. The effective accumulated water temperature (EAWT) in months from March to June was calculated with daily monitoring data from the Taihu Laboratory for Lake Ecosystem Research (TLLER).The concentrations of Chl-a and nutrients significantly decreased from Meiliang Bay to Central Lake. Annual averages of the total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and Chl-a concentrations, and EAWT generally increased in the nine years. In Meiliang Bay, the concentration of Chl-a was significantly correlated with EAWT, ammonia nitrogen (NH4+-N ), TN, the soluble reactive phosphorus (SRP),TP, and SS. In Central Lake, however, the concentration of Chl-a was only correlated with EAWT, TP, and SS. Multiple stepwise linear regression revealed that EAWT, dissolved total phosphorus (DTP), and TP explained 99.2% of the variation of Chl-a in Meiliang Bay, and that EAWT, NH4+-N, and TP explained 98.7% of the variation of Chl-a in Central Lake. Thus EAWT is an important factor influencing the annual change of phytoplankton biomass. Extreme climate change, such as extremely hot springs or cold springs, could cause very different bloom intensities in different years. It is also suggested that both nutrients and EAWT played important roles in the growth of phytoplankton in Taihu Lake. The climate factors and nutrients dually controlled the risk of harmful algal blooms in Taihu Lake. Cutting down phosphorus and nitrogen loadings from catchments should be a fundamental strategy to reduce the risk of blooms in Taihu Lake.     

太湖富营养化主要指标及营养水平变化分析

分析了太湖1980-2011年富营养化水质指标的变化情况,同时利用水质富营养化评价结果,分析了2002-2011年不同湖区营养水平的变化特征。结果表明:太湖富营养化水质指标整体呈上升趋势,虽然TN和TP在1996年后开始降低,但仍处于较高水平;NH+4-N和Chl-a的最高值出现在2006年;TN和NH+4-N具有相似的月间变化特征,但是NH+4-N的极值较TN提前一个月出现;CODMn和Chl-a呈单峰的月间变化特征,而TP的月间变化呈双峰特征。西部沿岸区和五里湖的水质改善明显,梅梁湖、竺山湖和南部沿岸区水质改善不明显,东部沿岸区和东太湖水质呈恶化趋势。太湖不同湖区富营养水质出现频次的月变化特征也非常明显。     

2种浮床植物吸收不同N/P水体中氮磷的研究

选取水稻、空心菜这2种常见植物作为研究对象,通过在容积为25 L的塑料水桶中设置浮床,在低、中、高3种N/P（分别为8∶1,25∶1,55∶1）富营养化水体表面种植植物,研究其对氮磷的去除效果。研究结果表明：①所选的2种试材--浮床水稻与空心菜能较好地吸收富营养化水体中的氮磷元素,可作为水体富营养化防治的浮床栽培植物进行推广;②在所选的3种N/P水体中,浮床水稻对TP的净去除率均大于浮床空心菜,而浮床空心菜对TN,NH₃-N的净去除率大于浮床水稻,可根据富营养化水体的性质,选择适合的浮床植物进行栽种;③在低N/P（比值为8∶1）的水体中,2种植物对TN,NH₃-N,TP的吸收能力最强,浮床水稻对其的净去除率分别为19.0%,91.4%,95.0%,浮床空心菜净去除率分别为28.2%,99.2%,87.2%。
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Nitrogen and phosphorus changes and optimal drainage time of flooded paddy field based on environmental factors

While many controlled irrigation and drainage techniques have been adopted in China, the environmental effects of these techniques require further investigation. This study was conducted to examine the changes of nitrogen and phosphorus of a flooded paddy water system after fertilizer application and at each growth stage so as to obtain the optimal drainage time at each growth stage. Four treatments with different water level management methods at each growth stage were conducted under the condition of ten-day continuous flooding. Results show that the ammonia nitrogen (NH⁺₄-N ) concentration reached the peak value once the fertilizer was applied, and then decreased to a relatively low level seven to ten days later, and that the nitrate nitrogen (NO^-₃-N) concentration gradually rose to its peak value, which appeared later in subsurface water than in surface water. Continuous flooding could effectively reduce the concentrations of NH⁺₄-N, NO^-₃-N , and total phosphorus (TP) in surface water. However, the paddy water disturbance, in the process of soil surface adsorption and nitrification, caused NH⁺₄-N to be released and increased the concentrations of NH⁺₄-N and NO^-₃-N in surface water. A multi-objective controlled drainage model based on environmental factors was established in order to obtain the optimal drainage time at each growth stage and better guide the drainage practices of farmers. The optimal times for surface drainage are the fourth, sixth, fifth, and sixth days after flooding at the tillering, jointing-booting, heading-flowering, and milking stages, respectively.     

上海市淀山湖水域春夏季水质特征及环境容量分析

根据2011-2015年间春夏季对上海市淀山湖水域中pH、水温、溶解氧、总氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、总氮及总磷等环境因子的调查结果,分析水体中氮磷变化特征及营养盐限制状态,采用综合营养状态指数法对水体富营养化现状进行评价,利用数学模型估算淀山湖主要特征污染物的环境容量。结果表明:调查期间TN、TP春季与夏季存在显著差异,除2014年TP季节规律不明显外,春季TN、TP含量显著高于同年夏季;淀山湖三态氮含量排序,NO_3~-—N含量最高,TAN其次,NO-2—N最低,淀山湖水域三态氮基本达到热力学平衡;氮磷Pearson相关性分析表明湖库整体呈氧化性环境,氮磷补给具有异源性。根据水中营养物限制性分类标准分析得出,大多数情况下淀山湖水域氮磷比例合理,少数情况下营养盐限制状态以磷限制为主,氮磷限制状态交替存在的情况,可能会对浮游植物生长和群落演替产生影响。综合营养状态指数法计算结果表明调查期间淀山湖均处于富营养化状态,其中2014年之前基本处于中度富营养化状态,2014年以后处于轻度富营养化状态。环境容量分析表明除2014年夏季CODMn外,调查期间淀山湖水体CODMn、TN及TP的污染负荷现状均大于同期保护目标要求的水环境容量,为达到水环境保护的目标,需要进行不同程度的削减。     

沉积物-水界面中可交换态氮对不同菹草密度的响应

为了认清沉水植物对富营养化浅水湖泊沉积物-水界面可可交换态氮的影响,通过模拟试验,利用连续流动注射分析仪测定了NO-3-N、NH3-N等指标,并结合其他环境指标,研究了沉积物-水界面中TN、NO-3-N、NH3-N对不同菹草量(0 g、150 g、300 g)的响应。结果表明,菹草的存在增加了间隙水氧化还原电位(Eh),降低了p H,且菹草量越大,间隙水中Eh、p H值变化越明显;利用单因素方差分析,得出300 g菹草组与对照组的间隙水TN质量浓度有显著差异(P0.05);菹草量越大,间隙水中TN、NO-3-N和NH3-N以及表层沉积物中固定态铵、有机氮、NH3-N和NO-3-N的去除效果越好。     

表面流人工湿地不同植物及其组合净化污水处理厂尾水研究

为提高表面流人工湿地对低污染水的生态净化效率,对人工湿地中湿生植物的组成进行比选研究,设置8个由不同湿生植物(包括挺水、沉水和浮叶植物)组成的表面流人工湿地,比较其净化尾水氮磷效果。结果表明:挺水植物圆币草(Hydrocotyle verticillata)和大聚藻(Myriophyllum aquaticum)组合的表面流人工湿地净化尾水氮磷效果最好,其人工湿地对TN、NO-3-N和NH3-N的平均去除率分别为68.6%、62.6%和78.2%,对TP和溶解性无机磷(DIP)的平均去除率分别为64.5%和80%。浮叶植物睡莲(Nymphaea L.)人工湿地去除氮磷能力次之,TN、NO-3-N、NH3-N、TP和DIP平均去除率分别为55%、55.2%、63.3%、56.1%和64.7%,体现一定的污染物去除潜力。沉水植物苦草[Vallisneria natans(Lour.)Hara]在与圆币草等共存净化尾水过程中逐渐失去优势种地位。而由黄菖蒲(Iris pseudacorus L.)和再力花(Thalia dealbata)等挺水植物构建的表面流人工湿地,虽然生物量高,但其氮磷去除效果较差,尤其是再力花人工湿地对TN、NO-3-N和NH3-N平均去除率仅在18%~36.2%之间,对TP和DIP平均去除率也分别只有41.5%和38.7%。因此,采用圆币草和大聚藻组合构建的表面流人工湿地能更有效净化污水处理厂尾水中氮磷,对TN的去除尤为高效,能有效提升尾水水质。