紫色丘陵区典型小流域氮素迁移及其环境效应

选择四川盆地中部紫色土丘陵区典型小流域,通过2002～2004年3 a对主要土地利用地类氮素流失、小流域地表水和井水氮素迁移形态、途径与通量的连续观测,研究非点源氮素的来源、去向、迁移特征及其环境效应。结果表明,紫色土坡地氮素主要通过径流与泥沙迁移,坡耕地、居民点氮素流失是小流域非点源氮的主要贡献者,其氮素流失负荷分别为150．4kg、73．84 kg,占小流域氮素迁移总负荷的52．4％、25．7％；紫色丘陵区小流域地表水已呈现明显氮索富营养化特征,地下水硝酸盐污染较为严重,应重视该地区非点源污染控制；小流域氮素迁移的尺度差异明显,坡地以颗粒态氮为主,小流域以硝酸盐为主,氮素迁移的尺度效应可能导致非点源氮污染的异地效应,从而加剧长江三峡水体富营养化压力。     

石家庄市地表水源氮、磷污染分布特征

氮、磷物质的输入是造成地表水源富营养化的主要原因,研究氮、磷污染分布特征对于了解其来源及其流失规律具有重要意义。笔者对石家庄市地表水源现状及环境背景水质进行了调查和分析,结果表明：岗南水库氮、磷污染丰水期比枯水期重;氮、磷元素形态及其流失形式均表现为非点源污染特征;汛期洪水输入是岗南水库氮、磷污染物的主要来源方式。     

农业非点源磷流失潜在风险评价——磷指数法研究进展

农业非点源污染主要输出污染物--磷已经成为决定水体富营养化的关键因子,但农业非点源污染具有空间分布的广泛性、不确定性等特点,对其控制和治理难度较大.目前通过识别农业非点源磷流失潜在高风险区,从而更加有的放矢的制定相应的管理措施已经成为提高农业非点源磷控制效率的有效途径.磷指数法(Phosphorus Index,PI)是考虑多因子协同作用,通过构建指标体系来评估磷流失潜在风险的有效方法,该方法简单、实用,并且注重与GIS的结合使评估结果具有更好的可视性和可操作性.本文对PI法的提出、因子选取、计算方法等关键技术环节的改进进行系统的评述,并总结该方法目前应用的范围和尺度,以促进该方法在中国的发展和应用.     

松花江流域非点源污染负荷估算与评价

结合RS和G IS技术,利用二元结构模型对2000年松花江流域非点源污染负荷进行计算与结果验证,并对流域内非点源污染状况做出评价。结果表明:4种非点源污染类型(农田、农村居民点、畜禽养殖和城市径流)中,农田TN、TP和NH₄⁺-N非点源污染负荷量最高;畜禽养殖COD非点源污染比重最大。流域TN、TP的非点源污染负荷大于点源的污染负荷,其中TP的非点源污染负荷远远超过点源;而NH₄⁺-N和COD的点源污染负荷则大于非点源污染。4种污染类型的不同污染指标(COD、TN、TP、NH₄⁺-N)在时间(2000年内)和空间上呈现出一定的分布规律。     

Effects of Extreme Rainfall on the Export of Nutrients from Agricultural Land

通过流量和水质的同步监测,在径流小区和流域尺度上研究了极端降水事件对氮、磷农田土壤养分流失的影响。研究结果表明:在极端降水事件频发的6￣8月期间,坡地农田随地表径流流失的养分占全年总量的50%以上。水稻田的养分流失占全年的60%左右。而在极端降水量较大的年份,养分流失量也显著高于多年平均值。一年中3次最大降雨事件中输出的氮占全年总量的35.7%￣52.4%,输出的磷占全年总量的46.8%￣66.4%。强降雨过程中小流域出口处的氮、磷浓度随水文过程线的上升而增加,在退水过程虽逐渐下降,但长时间平稳地保持在一个较高的水平。伴随着大流量出现的养分浓度升高导致大量的氮、磷在极短的时间内流失,4次极端降水事件中氮、磷从小流域的输出分别为全年总量的29.2%和44.5%。根据气象预报优化农事活动管理措施,尽量减少在极端降水事件频发期进行翻耕、施肥等农事活动,是减少农田生态系统养分输出和降低农业非点源污染的有效途径。     

基于SWAT模型的大伙房水库汇水区农业非点源污染空间特性研究

应用SWAT模型对辽宁省大伙房水库汇水区农业非点源污染进行了模拟,利用2006~2009年的水文和水质监测数据对模型进行率定与验证。研究结果表明:研究区泥沙坡面产量为15.40×104t,属于微度侵蚀,其中耕地的土壤侵蚀模数最高,为475.84 t/(km2.a),疏林地次之,灌林地、有林地的土壤侵蚀模数较小;汇水区农业非点源氮、磷产生量分别为1 248.83 t和102.88 t;不同土地利用类型氮、磷的产生量差异较大,耕地远远高于林地等其他类型。总体上,流域农业非点源污染的产生量浑河流域高于苏子河流域,社河流域最小,且河流上游地区高于下游。研究结果揭示了研究区农业非点源污染空间分布特性,可以为水土保持和非点源污染防治提供基础支持。     

北京地区农田氮素养分随地表径流流失机理

田间模拟降雨径流试验研究了北京地区农田暴雨径流氮素流失与雨强、作物覆盖、施肥因子的关系，以及侵蚀泥沙的粒径分布特征和对氮的富集作用。结果表明：（1）降雨强度越大，地表径流模数和侵蚀模数增大，氮素流失越多；作物覆盖有效地减少地表水土和颗粒态氮流失；（2）颗粒态氮浓度占径流全氮浓度的88.9%(施尿素）和98％以上（未施氮肥），是农田径流氮损失的主要形态；（3）施用化学氮肥增大了农田径流溶解态氮浓度，化学氮肥容易通过地表径流流失；（4）侵蚀泥沙的团聚体组成和原来土壤有很大差异，粒径＜0.25mm的团聚体，尤其是含氮量较高的＜0.045mm团聚体的富集是侵蚀泥沙富集氮的主要原因。减少地表径流和土壤侵蚀，降低表土速效氮含量是减少农田地表径流氮养分流失的关键。     

137Cs示踪技术在黑土区农业非点源污染负荷研究中的应用

利用¹³⁷Cs核素示踪和定位监测相结合,研究松嫩平原黑土区3个旱作坡面土壤的流失厚度和流失速率,坡面土壤流失厚度1.20~5.25 mm/a,侵蚀强度1 355.0~7 558.2 t/(km²·a);近40 a来,松嫩平原黑土区年均入河(湖)农业非点源污染负荷分别为TN 1.43 t/(km²·a)、NH₃^-N 15.01 kg/(km²·a)、NO₃^-N 8.51 kg/(km²·a)TP 0.42 t/(km²·a)、PO₄^3--P 1.85 kg/(km²·a);土壤流失氮以有机氮为主;水溶态无机氮占总氮的0.51%,水溶性磷酸盐磷占总磷的0.12%。黑土区农业非点源污染物的输出和水土流失密切相关,深入研究其输移机理及防治措施具有重要的环境意义。     

滇池流域非点源污染研究进展

非点源污染是滇池污染治理与控制的重点和难点,自20世纪80年代以来已有大量的研究。这些研究主要涉及了污染物来源及污染负荷估算、不同土地利用方式的污染物流失规律、污染控制方法及治理措施研究等内容、采用了实地考察、调查与监测、试验及模型模拟、3S及计算机技术等研究方法与研究手段。今后,还应在非农业生产所致的非点源污染、完整的监测系统及集成化非点源污染模型建立、水污染总量控制管理以及政策引导、环境保护的监管与实施等方面加强研究工作。     

滇池农村固体废物和化肥流失治理试验研究

怎样合理处置农村固体废物和减少农田化肥流失一直是农村面源污染控制的难题之一。该研究将农村固体废物的处理与减少化肥施用措施有机结合，利用微生物复合发酵剂和农村固体废物生产活性肥料，开展了一系列农业种植试验和数据监测，在此基础上，提出了一套实用性强、效果好的控制农业固体废物和化肥流失污染的对策措施。     

环渤海地区农田氮素养分收支空间差异研究(英文)

The Bohai Rim region is one the most important bases for commodity grain pro-duction in China.With the rapid pace of agricultural industrialization,nitrogenous fertilizer has been used at an ever increasing rate,which resulted in the trace of accumulative nitrogen in the soil and caused serious environmental problems.In this study we made use of the farm-land nitrogen balance model to assess the spatial difference of farmland nitrogen nutrient budget in the Bohai Rim region in 2008 with the assistance of GIS.Our results indicated that:1) Farmland in this region has a nitrogen surplus totaling 5.0822 million tons,or an average of 288.54 kg/ha.2) In the Bohai Rim region,farmland nitrogen input and farmland nitrogen budget both show a spatial differentiation.Major grain-producing areas have a higher nitrogen input than that of the grazing-farming areas.The main sources of nitrogen input include chemical fertilizer,organic fertilizer,deposition from atmospheric drying and wetting,and biological fixation,which account for 79.47%,9.53%,4.62%,and 3.58% of the total input,respectively.Therefore,chemical fertilizer is the predominant source of nitrogen input to farmland.3) A total of 3.3398 million tons of nitrogen were output from the farmland via har-vested crops and it accounts for 52.36% of the total nitrogen output from farmland in this region.On average,the amount of nitrogen output from unit farmland is equal to 176.65kg/ha.This study has shed light on farmland nitrogen budget and its spatial variation in the study area,may provide scientific evidences for rationalizing the use of chemical fertilizer and managing agricultural operation on the regional scale and is also valuable for improving the economic and ecological efficiency of fertilizer use at the regional scale.     

基于污染足迹模型的湖州市农业污染评估

太湖流域的水环境质量呈现严重恶化趋势,农业污染物的排放是太湖流域水体环境恶化的主要原因之一。农业污染物主要来源于种植业、畜禽养殖业和水产养殖业的生产过程,不同于以往分开论述三者对水环境的影响,本文基于全国第一次污染普查数据,运用污染足迹模型定量分析了湖州市农业面源(种植业、畜禽养殖业和水产养殖业)对水环境的影响。研究结果表明:(1)农业生产产生的污染物对水环境的影响排序为:磷>氮>有机物;(2)各农业生产类型对水环境的影响排序为:水产养殖业>种植业>畜禽养殖业;(3)湖州市各区县对水环境的影响也存在着明显的空间差异。通过对湖州市农业污染足迹评估,可以明确地提出哪种污染物类型、农业生产类型和区域是湖州市农业面源污染治理的重点。研究结果可以为太湖流域农业的可持续发展和水资源的可持续利用提供一定的参考价值。     

渤海氮污染的来源结构与污染压力空间分布

近30年渤海环境发生了巨大变化,陆源污染输入是导致渤海环境恶化的主要原因。为研究陆源污染压力强度与海域污染的空间关系,采用层级嵌套的水污染输出分区方法,将环渤海地区划分为23个陆海统筹管理分区,并基于土地利用数据、社会经济统计数据和污染普查等资料,估算出环渤海地区五类社会经济活动的总氮排放量,进而分析各分区单元的陆源污染压力。研究结果表明：① 渤海周边陆域总氮排放量约85万t,农业农村面源污染是氮污染的主要来源,占总排放量的57.4%,工业污染贡献有限,渤海湾沿岸城镇居民生活排放突出;② 23个陆海统筹管理分区之间的污染压力差异巨大,辽东湾、渤海湾和莱州湾周边的分区陆源污染压力大,其它分区的压力相对较低,各分区内陆域污染压力与对应海域污染状况在空间上高度一致;③ 各分区之间污染的来源构成差异显著,渤海湾氮污染的主要来源是居民生活排放,辽东湾工业污染相对突出,莱州湾农业面源污染占比大;④ 渤海周边陆源污染排海压力短期内难以缓解。     

现代农业地理工程与农业高质量发展——以黄土丘陵沟壑区为例

农业地理学是农业科学与地理科学的交叉学科,农业地理工程是地理学与工程学交叉研究在现代农业与乡村领域的进一步深化和系统应用。随着现代农业科学技术和人地系统科学的创新发展,区域农业基础建设的科技需求日益旺盛,农业地理工程试验成为农业工程技术研发和农田系统管理的重要任务。本文阐述了农业地理工程的科学内涵、试验原理与技术方法,并以黄土丘陵沟壑区为例开展了地理工程试验研究和农业高质量发展对策探讨。结果表明：① 农业地理工程试验主要包括针对特定区域地理环境和农业发展问题的水土配置、土层复配、大田试验、生态防护、地理空间分析与监测,旨在探明区域高标准农田建设、健康农业生态系统营造的水土气生资源要素耦合规律,建立可持续土地利用系统与多功能农业经营模式。② 农业生态系统试验主要包括沟道边坡防护方式、健康农田系统结构、作物与土壤匹配关系、耕地投入产出经济分析,通过开展土地改良、作物优选交互试验和田间试种,揭示新造地“作土关系”耦合机理与优化调控途径。③ 作土关系优化调控是工程试验设计的主要内容,包括气候—作物优选、土体结构改良、地形—作物优选、土壤质量改良、土壤—作物优选、效益—作物优选6个阶段。④ 农业地理工程技术应用的核心任务是深化贯通综合研究、揭示微观耦合机理、建立工程试验范式,其应用路径主要体现在时间维、空间维与逻辑维三个维度。新时期农业地理工程试验与示范应用,有利于丰富农业地理学前沿理论与方法论,对于推进地理工程化研究和服务农业农村高质量发展决策具有重要意义。     

新疆和田地区耕地面源污染生态风险评价

随着化肥、农膜等在农业生产中的过量投入，耕地面源污染的程度随之加重。文章选取塔里木河流域上游和田地区为研究区域，依据P-S-R框架理论，构建和田地区耕地面源污染生态风险评价指标体系，加入土壤理化数据，使用生态风险评价模型对和田地区1980 年及2016 年耕地面源污染状况进行生态风险评价，运用耕地生态风险模型、生态风险转移矩阵、Arcgis分析和田地区耕地面源污染时空分异状况。研究结论如下：和田地区1980 年耕地生态风险等级均为II级或III级，呈“中间高，两侧低”分布；2016 年耕地生态风险等级上升至IV级或V级，呈“倒W型”分布，各县耕地面源污染程度较1980 年均有较大幅度的上升，其中墨玉县和于田县在2016 年耕地生态风险等级达到最高的V级，而民丰县因自身生态环境的强脆弱性，同样需要提高关注。根据面源污染“从源头治理”的原则，应切实推进和田地区耕地生态环境保护与治理，提高政府重视程度，增强技术指导，开展试点工作，改善和田地区耕地面源污染现状。     

Zero Growth of Chemical Fertilizer and Pesticide Use:China’s Objectives,Progress and Challenges

In 2015 China’s Ministry of Agriculture introduced two Actions that seek to achieve zero growth in the use of chemical fertilizer and pesticides by 2020. Success in reaching these targets will help control agricultural non-point source pollution, increase cost efficiency, energy conservation and emission reductions, help to ensure the safety and quality of the national grain supply and agricultural products and the safety of the ecological environment, and realize the sustainable development of agriculture. However, successful implementation will be crucial. This article considers the main contents of the Actions and analyzes their feasibility from the perspectives of policy formulation, local practices, technical support and achievements. We identify problems and challenges and suggest that zero growth of chemical fertilizer and pesticide use can be achieved by undertaking basic research on the factors that shape the use of farm chemicals, making improvements to the monitoring and statistical system for chemical fertilizer and pesticide use, setting up demonstration projects and enhancing policies formulated to reduce chemical fertilizer and pesticide use.     

基于空间溢出效应的粮食主产区粮食增产与农业生态污染关系研究

采用空间计量模型,立足于粮食主产区,并引入非主产区作为对照,通过评估主产区与非主产区粮食增产对农业生态污染的影响,探讨粮食增产与农业生态变化关系。结果表明：① 粮食产量与农业生态污染均存在显著的空间相关性,且两个变量的空间相关性在时间上存在异质性,这就意味着空间同质性假说不再适用,传统的关于粮食增产影响生态污染的研究可能存在局限性;② 粮食增产并未加剧农业生态恶化。粮食主产区的设立本是为了保障粮食安全,其结果是不仅在一定程度上扭转了“非粮化”的趋势,还削弱了对农业生态环境的污染;③ 粮食增产并未加剧农业生态恶化的原因在于,粮食生产规模比重的增加所产生的规模效应和一系列行之有效的政策措施降低了粮食主产区的化肥施用强度,而农业机械化投入对农业生态污染的影响存在一定的门槛效应,大中型农机跨区服务可能有利于减少主产区农业生产对生产环境的污染程度。上述结论意味着粮食安全与生态保护之间不存在不可调和的矛盾;未来在农业适度规模经营过程中应激发农业机械化抑制农业生态恶化的潜能;考虑到空间效应的影响,应建立邻近区域农业污染治理联动机制。     

农业集聚对农业面源污染的影响——基于中国地级市面板数据门槛效应分析

农业集聚的环境效应相比其他产业更为复杂,然而学术界对此探讨较少。在理论分析的基础上,利用2007—2015年中国337个地级市面板数据,核算农业集聚水平与农业面源污染排放量,并采用空间分析技术、计量模型,实证探究农业集聚与农业面源污染的时空特征及农业集聚对农业面源污染的门槛效应。结果显示：① 农业集聚与COD、TN、TP三种农业面源污染在时序变化、空间布局、空间关联以及空间趋势变化上特征相异。② 农业集聚对COD、TN、TP农业面源污染皆呈现正相关的单门槛效应。低于门槛值阶段,农业集聚水平的提高显著加剧了农业污染,集聚水平跨过门槛值后,污染加剧形势有所缓和。③ 农业集聚与农业面源污染之间经历的两个阶段,取决于规模效应、结构效应、技术效应、社会效应、累积效应分别对农业面源污染排放的加剧与制约作用。随着农业集聚水平提高,各效应增污作用明显,导致污染水平显著提高,进入高于门槛值的阶段,各效应对污染排放的抑制能力提升,削弱了部分负环境外部效应。④ 农业经济水平、农业生产条件在一定程度上加剧了COD、TN、TP污染;畜牧业结构、环境规制对COD、TP污染存在显著的正相关关系;生产者素质的提高可以影响农户生产行为并改善农业环境。⑤ 农业集聚对COD污染的降污效应较弱,农业COD污染较为严重且主要来源于畜牧业养殖,畜牧业污染防治亟待加强。     

博斯腾湖环境与资源的保护和可持续利用

通过实地调查和对监测资料的分析，从水域面积和水环境质量变化，湖滨湿地萎缩和芦苇资源衰退以及湖泊水环境的恶化导致生物多样性受损等方面探讨了新疆博斯腾湖生态与水环境问题及其成因，提出建立博斯腾湖保护区，加大管理检查和执法力度，加强对农田排污水的控制，强化重点排污口和重点城镇生活污水的排污管理，并通过湖滨湿地生态恢复工程、增源节水工程、加速湖水循环工程等措施，解决博斯腾湖水污染问题，保护和改善生态环境。     

The Status of Ammonia (NH3) Emissions and Achievements of Emissions Reduction Technology in Farmland Ecosystems

NH₃ is one of the leading causes of grey haze, and one of the main causes of serious ecological imbalances that result in environmental problems such as acid rain and air quality deterioration. At present, excessive fertilizer application greatly intensifies NH₃ emissions intensity on farmland. In order to understand status and achievements of research on farmland NH₃ emissions, the literature of farmland NH₃ emission-related studies was retrieved from SCI journals and the Chinese science citation database. These are summarized with respect to the research progress on NH₃ emission factors and emission reduction technologies. The future research direction of field NH₃ emission and emission reduction technology need to strengthen the field observation on different soil environment and crop types, and understand the effect of NH₃ emission on fertilizer application period and the proportion, temperature and organic fertilizer management in farmland mainly. The research results can provide more information about the factors that influence NH₃ emissions. This study offers theoretical guidance and support directed at mitigating farmland NH₃ emissions in the future.