三峡库区农田的化肥面源污染状况研究

通过对三峡库区19个县市1996年至2003年化肥的施用情况调查分析，发现库区化肥施用总量（折纯量）由1996年的9．1×10^7kg增加到2003年的1．1×10^8kg，增幅为20．9％；但由于库区蓄水的影响，2003年比2002年减少了2．6×10^7kg。8年来，氮肥、磷肥、钾肥的年递增率分别为4．5％、6．2％和25．4％。库区化肥施用存在偏施氮肥的不合理现象，8年中氮肥、磷肥、钾肥占施用总量的比例总体上分别为73．6％、21．0％、5．4％。农田径流监测结果表明，氮肥、磷肥在土壤中的平均残留率分别为30．3％、13．2％，地面径流率分别为9．5％、5．3％，地下淋溶率分别为0．54％和0．75％。三峡库区化肥的施用对环境有潜在的污染，其中氮肥对面源污染的贡献比磷肥和钾肥多。库区19个县市农田施用氮肥和磷肥后的污染源强总体为：土壤〉地表水〉地下水。     

三峡库区农田的化肥面源污染状况研究

通过对三峡库区19个县市1996年至2003年化肥的施用情况调查分析，发现库区化肥施用总量（折纯量）由1996年的9.1×107 kg增加到2003年的1.1×108 kg，增幅为20.9%；但由于库区蓄水的影响，2003年比2002年减少了2.6×107 kg。8年来，氮肥、磷肥、钾肥的年递增率分别为4.5%、6.2%和25.4%。库区化肥施用存在偏施氮肥的不合理现象，8年中氮肥、磷肥、钾肥占施用总量的比例总体上分别为73.6%、21.0%、5.4%。农田径流监测结果表明，氮肥、磷肥在土壤中的平均残留率分别为30.3%、13.2%，地面径流率分别为9.5%、5.3%，地下淋溶率分别为0.54%和0.75%。三峡库区化肥的施用对环境有潜在的污染，其中氮肥对面源污染的贡献比磷肥和钾肥多。库区19个县市农田施用氮肥和磷肥后的污染源强总体为：土壤>地表水>地下水。     

施用不同化肥后土壤氮磷释放模拟试验研究

为了有效降低农业面源污染,改善江苏省徐州市沛沿河水质状况,通过不同土壤施肥试验和氮磷释放试验研究不同情况下各种土壤在受雨水短期浸泡时氮、磷的释放规律和释放能力.结果表明,稻田土壤保肥能力最强,应以施基肥为主;果园土壤保肥能力最差,应采用少量多次追肥的方法.硫酸铵宜作追肥,尿素宜作基肥.对浸泡试验数据按一级动力学模型进行拟合,结果表明浸泡试验上覆水中TN、TP浓度变化较好的符合一级动力学模型.     

宁波市农田氮磷平衡的分析

应用1990-2005年的统计数据,研究了浙江省宁波市农田氮和磷的平衡状况.结果表明,由于耕地面积和复种指数的下降、畜禽养殖规模的提高,宁波市农田氮和磷盈余量逐年提高,2005年农田平均氮和磷盈余量分别相当于作物收获物带走氮和磷的158%和281%,各县(市、区)农田氮(N)盈余量为23.49～384.88kg/hm²,氮盈余量奉化>象山、市区>慈溪、宁海>余姚;磷(P)盈余量为15.78～122.60kg/hm²,磷盈余量奉化>象山>市区>宁海>慈溪>余姚.16年来,宁波市农田氮和磷盈余景增加迅速,氮和磷盈余量分别由1990年位于浙江省11个地市中排行第6位跃升至2005年的第1和第2位.在该市农田养分管理中,应重视氮肥的减量化施用和磷肥的高效利用.     

农田排水中氮磷监测规范化技术

在对农业面源污染的调查和研究中,氮磷浓度水平的确定至关重要。阐述了农田排水中氮磷样品采集的方法和注意事项,样品的保存、运输和预处理技术,以及分析方法和实验室质量控制,为农田排水中氮磷监测的规范化技术提供参考。     

东北三省农田化肥氮地下淋溶污染等级评估

本研究以我国东北三省（黑龙江、吉林、辽宁）为研究对象,统计了东北36个市级行政单元的化肥施用情况,分析了东北三省近10年的化肥施用趋势,并利用地理信息系统揭示了化肥施用空间特征。在此基础上,利用氮地下淋溶流失系数估算了农田化肥氮地下淋溶流失量,量化了东北三省各行政单元的氮地下淋溶流失强度。结果表明,近10年我国东北化肥施用量呈上升趋势,吉林省化肥施用强度最高,其次是辽宁省和黑龙江省;氮地下淋溶流失强度的平均值为0.314 4 kg·hm^-2·a^-1,氮地下淋溶高流失强度区主要集中在吉林省的长春市、四平市等地区,原因在于吉林省化肥施用量较高,同时玉米产量高,而玉米相对于其他作物,其氮肥施用量和氮素地下淋溶流失系数均处于较高水平。本研究相关方法可用于区域尺度上的农田氮地下淋溶估算,同时研究结果为我国农田面源污染防控和氮素管理提供了数据支持。     

稻田氮磷面源污染防控研究进展

水稻是我国三大主要粮食作物之一,在我国粮食生产和消费中具有举足轻重的作用,但长期过量施肥和管理不善,稻田氮、磷损失严重所带来的面源污染问题日趋严重。文章重点阐述了我国稻田氮、磷污染现状及损失途径,介绍了稻田氮磷污染防控的主要措施,主要从减少施肥量、提高养分利用率、改变排灌系统和耕作方式,及优化种养系统,并结合生态拦截措施,减少氮、磷向环境中的迁移,这将为我国农业生产提供重要理论及技术支持。     

化肥、农药的污染现状及对策思考

化肥、农药是农业面源污染中的两大污染因子。由于农业生产活动的广泛性和普遍性,加上化肥、农药污染涉及范围广、随机性大、隐蔽性强、不易监测、难以量化、控制难度大,因此,化肥、农药污染已成为目前影响农村生态环境质量的重要污染源,其发展趋势令人担忧。为此,笔者就我市化     

江苏省农田化肥使用环境风险评价及影响因素

提出了环境风险指数、环境安全阈值的概念,建立环境风险评估模型,对江苏省化肥使用强度进行环境风险评估,并应用灰色关联分析和相关分析方法进行影响因素研究。结果表明,江苏省苏南地区的5个城市中,除无锡市属于中等环境风险程度外,其余4个城市都属于低等环境风险级别。苏中、苏北地区除徐州市属于严重风险程度外,其余7个城市都属于中等环境风险程度。江苏省农田化肥使用已产生面源污染,存在中等程度的环境风险,对大气、土壤、地下水造成了不同程度的危害。     

基于GIS的农业面源污染风险评估

为满足农业面源污染控制实际需要,建立一种农业面源污染风险评估方法。该方法以农业面源污染风险影响因素分析为基础,建立面向农业面源污染风险评估的GIS空间分析模型,在GIS支持下,实现模型所需数据的提取及分析运算,获得多尺度农业面源污染风险程度分布图,为农业面源污染控制提供工作目标区。以杭埠河流域为样区进行模型应用,获得了较精确的计算结果;农业面源污染风险评估方法对监测地区基础数据要求不高,是一种可行的污染监测新途径。     

冀南地区农田氮磷流失模拟降雨试验研究

农田氮磷养分流失是我国农业面源污染的主要污染源,为了研究冀南地区农田氮磷流失特征,本文采用人工模拟降雨大田试验的方法,测定施肥前后裸地农田地表径流与壤中流氮磷流失量,分析径流中不同形态氮磷的流失规律。结果表明:地表径流与壤中流的产流存在明显差异,地表径流产流过程波动明显,壤中流流量变化较为平缓并具有一定的滞后性,且在总径流量中的比例较小,两次试验分别占9.0%与13.1%;径流中氮素浓度在产流初期较高,随后迅速衰减,产流后0～35 min是累积氮流失量较快的时段;产流中可溶性氮的输出以硝氮为主,占累积流失量的71.0%～99.7%,且硝氮的流失极易受水文因素的影响;磷元素在径流中的含量较低,多以颗粒态存在,并且随着产流时间的延长,壤中流逐渐成为磷流失的主要途径;累积产流量与累积氮、磷流失量之间可分别用线性拟合与幂函数拟合,拟合优度分别在0.99与0.97以上,存在显著相关关系。研究结果表明,冀南地区农田在降雨之后氮磷流失量巨大且呈现一定规律性,适宜氮肥施用量与控制产流前期养分流失是防控当地农业非点源污染的有效途径。     

基于农作物施肥量视角的区域尺度农田面源污染风险评价研究

为揭示区域尺度农田面源污染现状,以农作物及其化肥施用量研究对象,提出了农田面源污染风险等级(包括安全、微风险、低风险、中风险和高风险)与粮食作物当量概念,剖析了近20年主要作物与作物类型的农田面源污染风险及其变化过程,构建了区域尺度农田面源污染风险评价模型,在国家尺度、区域尺度与省域尺度开展了我国农田面源污染风险评价研究。结果表明:1)不同作物类型及作物农田面源污染风险有较大差异。粮食作物属氮低风险和磷微风险,油料作物属氮、磷微风险,棉花属氮高风险和磷低风险,麻类作物属氮高风险和磷微风险,糖料作物属氮、磷高风险,烟叶属氮安全与磷中风险,蔬菜属氮中风险和磷高风险,茶园属氮高风险和磷中风险,果园属氮、磷肥高风险;2)国家尺度农田氮、磷面源污染风险系数分别为1.14和1.45,属氮、磷低风险。区域尺度农田氮面源污染风险系数1.02~1.37,除华南属中风险外,其它区域均为属低风险;农田磷面源污染风险系数1.08~2.20,东北、华北、华中和华东属低风险、西南与西北属中风险,华南属高风险;3)省域尺度农田氮面源污染风险系数0.95~1.41,除广东等7省属中风险外,其它省均属低风险;农田磷面源污染风险系数1.16~2.99,除贵州等8省高风险、云南等4省中风险、以及黑龙江与吉林微风险外,其他17个省均属低风险。综上,作物类型及其种植面积对区域农田面源污染风险有重要影响,粮食作物比例越大,农田面源污染风险越低,如东北、华北、华东和华中地区;果园、蔬菜或茶园比例越大,农田面源污染风险越高,尤其是磷风险,如西南、西北和华南地区。     

生态沟-湿地系统对农田排水氮磷的去除效应

为探讨生态拦截系统对农田尾水氮、磷的去除效应及其应用前景,在太湖水源地陆域保护区原位构建生态沟-湿地系统对涵盖施肥期的农田尾水进行了拦截净化。结果表明,生态沟-湿地系统可对TN、NH_4+-N、TP平均浓度分别为23.45、19.87 mg·L-1和0.341 mg·L-1的高浓度农田尾水有效净化,出流最低TN、NH_4+-N分别可达地表Ⅴ类水和Ⅳ类水标准,出流TP稳定达到地表Ⅲ类水标准。生态沟对农田排水TN、NH_4+-N、TP平均去除率分别为49.95%、48.55%和53.22%,尾水进入人工湿地后得到再次净化,去除率分别为18.4%、9.43%和23.35%,系统总体去除率分别为59.6%、51.69%和60.92%。研究表明,生态沟末端配置人工湿地能有效提高氮、磷去除效率,系统具有一定的环境经济效益和可移植性,为太湖东部同类型农田排水的生态拦截提供案例参考。     

基于养分回用-化肥替代的农业面源污染氮负荷削减策略及技术

有效削减农业面源氮污染负荷是提升水环境质量的关键,也是当前关注的热点之一。氮排到水体是污染源,但其本身是农作物生长必需的营养元素。为此,提出了基于养分回用-替代化肥的农业面源污染氮负荷削减策略,利用农业生产系统对农业面源污染排放的氮进行消纳和回用,减少农田化肥氮投入并有效削减排入到水环境中的氮,达到农业生产与环境保护的双赢。重点介绍了面源污水中氮的农田直接回用、水生植物回收-有机肥还田替代、环境材料吸附净化-回收还田等几种技术途径及其应用,并指出了目前存在的不足及以后发展的方向。     

生草覆盖及配合化肥减量对柑橘园地表径流氮磷流失的影响

为探讨柑橘园生草覆盖及配合化肥减量对地表径流氮磷流失的影响,本研究于2014—2021年在湖北清江流域开展了连续7年的野外径流小区监测试验。在自然降雨条件下设置清耕对照（CK）、生草覆盖（KF）和生草覆盖配合化肥减量（BMP）3个处理,探讨生草覆盖及生草覆盖配合化肥减量对柑橘园周年及主要时期的地表径流量、氮磷流失量、氮磷浓度的影响。结果表明：与CK相比,KF和BMP处理均能显著降低柑橘园中的总氮（TN）和总磷（TP）流失量,且BMP处理效果更好,其中,KF处理TN和TP流失量分别降低48.2%和50.0%,BMP处理TN和TP流失量分别降低54.2%和57.1%,BMP对氮磷流失量的削减效果主要是生草覆盖所起的作用。与CK相比,KF和BMP处理径流量分别减少了44.3%和50.1%,产流系数分别降低了3.3个百分点和3.8个百分点;KF处理地表径流中TN和TP浓度分别降低了11.0%和14.1%,BMP处理地表径流TN和TP浓度分别降低了11.9%和18.8%。柑橘园氮磷流失风险期为4—8月,在6—7月暴雨施肥耦合期,BMP处理减排效果最好,TN和TP流失量分别降低了54.6%和64....     

化肥配施生物炭对稻田田面水氮磷流失风险影响

在控制外源氮输入相同的前提下,通过大田试验研究生物炭部分替代化肥作为底肥,不同生物炭施用量(5、10、20 t·hm~(-2))对水稻生长期内稻田田面水氮磷迁移转化特征的影响。研究结果表明:各处理的田面水总氮、硝氮、铵氮浓度在施肥后第3 d达到最高,然后迅速下降,并逐渐稳定;田面水总磷浓度在施肥后2~4 d内增幅较小,而后迅速下降至稳定,施加生物炭对田面水总磷的影响不大;可溶性磷浓度在施肥后2~4 d内处于平稳下降的状态,之后迅速下降至稳定。稻田施肥后10 d内是控制氮磷流失的最佳时段。采用生物炭代替部分化肥的施肥方式,在一定范围内能降低稻田田面水的氮磷浓度,稻田退水氮、磷的输出负荷分别减少了39%~50%和38%~50%,显著提高了水稻生态效益。通过综合效益评估可知,施加5 t生物炭代替化肥是综合效益最高的施肥方法,该施肥方式下氮、磷的年输出负荷分别为16.83、1.89 kg·hm~(-2)。     

化肥减量替代对华北平原小麦-玉米轮作产量及氮流失影响

为降低氮素流失风险,提高肥料利用效率,在华北平原采用田间定位试验研究了不同施肥措施对小麦-玉米产量、周年氮素淋溶和径流损失的影响。结果表明,相比当地常规施肥处理(CON),减施氮肥150 kg·hm~(-2)的条件下,单施化肥(RF)和10%比例沼液替代(RFM)不会降低小麦和玉米产量。相较于CON处理的氮素年均盈余量218.1 kg·hm~(-2),RF和RFM处理氮盈余量分别显著降低了66.7%和55.9%。CON处理总氮平均淋失浓度和年均淋失量分别为33.70 mg·L~(-1)和22.01 kg·hm~(-2),与之相比,RF处理总氮平均淋失浓度和年均淋失量分别降低了31.45%和30.58%,而RFM处理分别降低了40.65%和43.39%。试验期间径流产流只发生2次,氮素淋溶发生次数和氮损失量远高于径流损失,因此淋溶是氮素流失的主要途径。CON处理总氮平均径流浓度和年均径流流失量分别为23.0 mg·L~(-1)和0.095 kg·hm~(-2),与之相比,RF处理总氮平均径流浓度和年均径流流失量分别降低了32.9%和30.5%,而RFM处理分别降低了45.5%和50.5%。由于施肥量较高,CON处理氮淋溶表观流失率为4.19%,而RF和RFM处理氮淋溶表观流失率分别降低了2.86%和20.76%。NO_3~--N是氮素流失的主要形态,分别占淋溶和径流总氮流失量的66.3%和73.3%,其与总氮流失变化趋势一致。综上,化肥减量配施沼液在保证作物产量的情况下,是降低氮素流失的有效措施。     

基于SWAT的河套灌区氮磷面源污染时空变化研究

以河套灌区为研究区,采用SWAT模型估算该灌区流域面源污染负荷,分析面源污染的空间分布特征和年际变化趋势,识别灌区面源污染关键区域和关键污染源。结果表明:2001-2020年灌区内总氮、总磷负荷年平均值分别为565.23 kg·a^-1和108.93kg·a^-1;面源氮磷负荷高值区主要分布于灌区中部,低值区主要分布于灌区北部;面源氮磷负荷在中部地区表现为先上升再下降趋势,西部地区表现为先下降再上升趋势,而在东部及北部地区表现为下降趋势;灌区内在产生生活污水过程中产生的氮类和磷类污染物贡献率最大,达到44.51%,其次就是种植业源和养殖业源,贡献率分别为28.76%和26.73%,其中种植业源贡献率会受降雨量变化影响,从东部的乌拉特前旗站向西至杭锦后旗站水量逐渐减少,种植业源贡献率也表现出东部高于西部。生活污水作为第一污染来源,需要严格控制其排放,应着重对厕所粪尿通过排入化粪池等处理方法将其中有害物质转化为沼液等对农作物有用的物质。     

不同降雨强度下旱地农田氮磷流失规律

为阐明旱地农田径流氮磷流失规律,以种植空心菜的旱地为研究对象,采用人工模拟降雨方式,设计10、15、25 mm·h^-1三个降雨强度,研究不同雨强下旱地氮磷流失特征和径流拦截效果。结果表明：在相同降雨量条件下,旱地径流量随降雨强度的增大而增加,10、15、25 mm·h^-1雨强下产生的径流总量分别为197.07、381.92、649.45 m³·hm^-2,对应的径流系数分别为0.20、0.38、0.65。总氮（TN）浓度变化随产流时长呈现出先上升后下降的趋势,峰值明显,氮的流失形态以硝酸盐氮（NO₃^--N）为主;TN流失量随着降雨强度的增大而增加,10、15、25 mm·h^-1雨强下分别为0.67、2.48、9.74 kg·hm^-2。总磷（TP）流失浓度随降雨强度的增大而降低,流失过程相对平缓,磷的流失形态以颗粒态磷（PP）为主;10、15、25 mm·h^-1雨强下TP流失量分别为0.061、0.050、0.030 kg·hm^-2。通过田间沟渠水位的管控,可有效减少TN的径流排放,不同雨强下减少比例分别为100.00%、63.56%、33.98%。研究表明,氮的拦截是控制旱地面源污染的重点,在拦截能力有限的情况下,选择污染负荷较高的时段可有效提高面源污染拦截效果。