农田氮流失与农业非点源污染

随着氮肥的过量施用,农田氮流失容易造成农业非点源污染.农业非点源污染是农业环境富营养化的主要原因之一,改变了农业环境的生态结构与功能,造成很大危害.农田氮流失主要通过地表径流、农田排水和淋溶途径进入水体形成农业非点源污染,降雨状况、土壤特性、施肥状况、农业土地利用/土地覆盖和田间管理方式等因素与农田氮流失有密切关系.通过农田管理制度或立法、农田氮流失的源头控制和农田氮流失的扩散途径,可以实现对农业非点源污染的调控,降低施用化肥的环境风险.     

基于SWAT模型的梅江流域非点源污染时空分布特征

利用SWAT模型对亚热带季风湿润区红壤背景下江西省梅江流域非点源污染进行了模拟,并根据实测数据对模型的参数进行了率定和验证。在确定模型适用性的基础上,进行氮、磷营养盐负荷计算,分析了流域非点源污染负荷时空分布特征。结果表明：研究区非点源污染负荷具有显著的时空分布特征,在时间变化上,氮、磷污染负荷与降雨有明显相关性,R2分别是0.909和0.921;硝态氮年平均污染物负荷排放方式主要以下渗为主,下渗硝态氮排放量占总量的63%,与流域内高植被覆盖率有关;在空间分布上,有机氮与有机磷空间分布基本一致,流域内污染物主要分布在梅江中下游的黄陂河与会同河流域,不同土地利用下非点源污染负荷以耕地排放量为主。     

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。     

上海旱地农田氮磷随地表径流流失研究

选择上海宝山罗店镇具有代表性的旱地蔬菜农田生态系统，从2004年3月到8月的近半年时间里，通过对径流及径流中侵蚀泥沙的氮磷流失情况的连续监测，研究了旱地农田施肥与氮磷流失污染之间的关系，探讨了农田氮磷的迁移特征及环境效应，主要结果表明：当季施用化肥的地表径流总流失量，总氮为32．77kg/hm^2，总磷为8．1kg／hm^2，随径流排出农田的氮素中有37．7％是当季施用的氮素化肥，磷素中有26．9％是当季施用的磷素化肥；从过量施肥与环境污染之间的“因”与“果”来看，减量15％施肥区相比常规施肥区的茄子的产量减少2．7％，但是其污染负荷却减少了13．4％，表明在化肥利用的有效性上或增施化肥与控制环境污染之间，应该寻找一个最佳的平衡点。     

土地利用方式对流域氮输入输出关系的影响——以加州San Joaquin流域为例

土地利用方式影响流域氮输入的空间分布和氮素的迁移输出过程,与非点源污染的防治密切相关.本文利用加州San Joaquin流域数据,考虑不同土地利用方式的影响,在GIS平台上分析了流域氮输入与输出的关系及其空间分布.本文提出了一个新的指标(F=CN/(L/Q))来衡量河流氮输出的变化趋势,该指标综合考虑了田间产流和河道输移两个过程的影响因子,能够描述土地利用类型对流域氮素迁移转化的影响.在实例研究中,通过该指标能够指示出研究区氮素流失的高风险区,为流域土地利用规划和非点源污染防治提供了重要的科学依据.     

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。     

滹沱河流域本底状态地表水氮、磷非点源污染评价

通过对滹沱河流域各支流源头区地表水中氮、磷浓度监测分析,得出本底状态下总氮浓度为0.223～5.631 mg/L,氨氮浓度范围为未检出～0.634 mg/L,可溶态氮浓度为0.190～5.532 mg/L,总磷浓度为0.024～0.683 mg/L,可溶态磷浓度为0.026～0.220 mg/L.本底状态下各水文期氮的非点源污染形态都以可溶态氮为主;磷的非点源污染形态枯水期以可溶态磷居多,丰水期以颗粒态磷为主.滹沱河流域本底状态下氮、磷非点源污染水平较高.     

城镇化流域地下水氮素组成特征及来源解析

为揭示城镇化地区地下水氮素组成特征及来源,以深圳市坪山区麻雀坑水流域为研究区域,分别于2020年9月（丰水期）和2020年12月（枯水期）采集民井、采样井和基坑地下水样品并分析样品中氮素的组成特征,联合硝酸盐氮氧同位素和氨氮氮同位素示踪技术,识别氮素的主要来源及转化过程,结合稳定同位素源解析模型,计算不同硝酸盐来源的贡献比。结果表明：1）麻雀坑水流域地下水氮素的主要赋存形态为NO-3-N,其次是NH4+-N。NO-2-N质量浓度相对较低,平均在“三氮”中所占的比例仅为1.2%,氮素质量浓度的季节变化不显著;2）同位素示踪信号显示地下水氮素的主要来源为污水与粪便,氮的转化过程以硝化作用为主;3）稳定同位素源解析模型结果显示,丰、枯水期地下水硝酸盐不同来源的平均贡献率排序相同,为污水与粪便>土壤氮>大气氮沉降>肥料,但贡献率大小不同。丰、枯水期源于污水与粪便的地下水硝酸盐贡献率分别为45%和74%,民井与采样井、基坑地下水中硝酸盐来自污水与粪便的比例分别为68%和82%;4）已关闭养猪场的历史遗留氮素是区域地下水潜在的氮污染来源,并影响地下水氮素的转化过程,位于地下水排泄...     

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.     

三峡库区梁滩河流域水化学与硝酸盐污染

运用水化学和水质分析技术,测定了三峡库区梁滩河流域地表水体和地下水体中的水化学组成和硝酸盐氮含量,揭示了梁滩河流域地表水和地下水水体的水化学组成和硝酸盐污染的空间分布规律、来源及循环过程。结果表明:梁滩河流域地表水的硝酸盐污染表现为沿着地表径流从上游到下游呈现出加重的趋势,这种污染趋势与养殖业、生活和工农业废污水的沿程直接排放有着直接关系;而地下水硝酸盐污染呈现出流域上游和下游较轻、而中游东侧支流区域较重的空间分布特征,这种空间分布特征与地表水体中氨氮和有机氮的含量、地表水与地下水之间的补给排泄关系、厚层土壤包气带的存在以及土地利用状况等因素有着密切的关系。     

基于遥感和 GIS 的洮河流域面源污染流域尺度模拟及防治对策研究

基于遥感与GIS技术的研究进展，采集洮河流域高程数据、土地利用类型、土壤类型特性、气象数据等，在SWAT模型中模拟与面源污染有关的降水、地表径流、壤中流、下渗和蒸散发等水文过程，计算侵蚀量、总氮和总磷等面源污染负荷，研究洮河流域面源污染特征。结果表明：洮河流域多年平均侵蚀量为0.70×10⁸ t，多年平均总氮面源污染负荷为244.11 t，洮河流域多年平均总磷面源污染负荷为27.91 t，洮河流域1967—2017年多年平均侵蚀量、总氮面源污染、总磷面源污染负荷总体呈不明显的波动减少趋势，同时提出了改变土地利用方式、设置植被过滤带、坡改梯等面源污染防治对策及建议。     

四川紫色土地区鹤鸣观小流域分布式侵蚀产沙模型

从四川省南部县鹤鸣观小流域Ⅱ号支沟为研究区,构建了适合紫色土地区小流域分布式侵蚀产沙模型。该模型以20m×20m栅格为空间步长,以10min为时间步长,定量分析鹤鸣观小流域Ⅱ号支沟水土流失程度,模拟了各时段每个栅格次降雨侵蚀产沙过程,计算了每个栅格次降雨径流量、侵蚀量与沉积量,并且运用递归算法计算出整个流域次降雨侵蚀产沙量,模型能够评价流域下垫面各因子空间分布不均匀性和人类活动的影响。在鹤鸣观小流域Ⅱ号支沟进行了模型的检验,模拟过程与实测结果符合较好。     

流域非点源污染模拟研究--以滇池流域为例

流域的水质管理是一个多步骤的过程,数学模型以其定量计算和动态操作在流域管理中起着重要作用。本文利用美国EPA开发的HSPF(HydrologicalSimulationProgramFortran)模型,选取云南滇池流域作为案例,给出非点源污染模型流域水文水质的模拟过程。首先在子流域划分的基础上,完成数据库的建立。参数估值主要依据流域性质、先前经验值、其他模拟研究和文献中的取值。参数优化、模型校正和模拟验证是采用流域河流出口流量和污染物浓度值完成。最后用校正后的模型计算了滇池流域河流入湖流量及各子流域污染总负荷量与非点源污染负荷量。     

北京地区坡面径流计算模型的比较研究

利用北京市西南山区房山蒲洼两个坡耕地小区30场降雨径流资料和密云石匣示范区休闲地试验小区13场降雨径流资料，对Chu修正的Mein-Larson-Green-Ampt(GAML)、Phillip、Horton和SCS径流曲线数法4种径流计算公式进行了对比。结果表明：GAML和Phillip计算结果的模型确定性系数较高，Horton入渗曲线和SCS曲线数的计算结果模型确定性系数偏低。根据模型参数的易获得性，建议在北京山区，在有降雨过程资料时，使用Chu修正的GAML入渗曲线进行径流计算；若无降雨过程资料可用SCS径流曲线数进行径计算。本研究结果可用于北京地区径流量预报和水土资源评价。     

黄土丘陵沟壑区典型流域土地利用变化对水沙关系的影响

以黄土丘陵沟壑区内相邻的2条支沟(桥子东沟和桥子西沟)为研究对象,基于遥感影像获得土地利用数据,利用水文站1986-2004年观测的次降雨-径流-泥沙过程资料,研究了小流域土地利用变化(主要以增加水土保持措施为主)对径流输沙的影响。结果表明:在黄土丘陵沟壑区,增加土地利用/土地覆被能够有效地减少小流域的径流量、产沙量;在次降雨量、降雨强度较小,土地利用变化不明显的情况下,两流域次降雨水沙关系差异不显著,在次降雨量、降雨强度较大和土地利用变化明显时,两流域次降雨水沙关系差异显著,坡耕地改梯田的农田水利建设可能是导致水沙变化的主要原因。     

干旱区典型流域近30年土地利用/土地覆被变化的分形特征分析——以玛纳斯河流域为例

利用1976、1989、2005年三期遥感影像,运用GIS和分形理论研究干旱区典型流域——玛纳斯河流域近30年的土地利用/土地覆被变化的复杂性和稳定性。结果表明:玛纳斯河流域各时段的土地利用/土地覆被类型分布具有分形结构,土地利用/土地覆被类型形状复杂性和斑块的稳定性波动变化,1976、1989、2005年三时期的各种土地利用/土地覆被类型总平均分维值分别为1.394 0、1.363 4和1.389 9。总平均稳定性指数分别为0.606 0、0.636 6、0.610 1。三期土地利用/覆被类型平均稳定性排序为:沙地>未利用土地>居民点工矿用地>水域>林地>草地>耕地>盐碱地。耕地、林地、草地、盐碱地稳定性相对较差。通过对流域土地利用/土地覆被类型变化复杂性和稳定性的研究,可以为政府协调水土开发和调整土地利用结构提供支持。     

干旱区典型流域近30 a土地利用/覆被变化和景观破碎化分析——以玛纳斯河流域为例

 利用1976年、1989年、2005年三期遥感影像,运用GIS和FRAGSTATS景观分析软件对玛纳斯河流域近30 a的土地利用/覆被变化和景观破碎化进行了研究。结果表明：①玛纳斯河流域土地利用/覆被在过去30 a间发生了普遍的变化。耕地、建设用地不断增加,而草地、林地、水域、盐碱地不断减少。耕地主要是在草地上开垦出来的。②绿洲内部的耕地趋于集聚状态,破碎性降低,而绿洲边缘的耕地,破碎性增强。草地面积大减,破碎性增强,退化严重。沙地、水域破碎性也不断增强,林地、未利用土地的破碎化于1989年增强,2005年减缓。③驱动力分析表明,流域变化是自然和人类活动共同作用的结果,其中人口的快速增长、政策环境的变化和自然环境变化如干旱等是最主要的驱动因素。     

荒漠绿洲农田土壤水热动态及硝态氮淋溶特征北大核心CSCD

灌溉和氮肥的施用是保障干旱荒漠区农田生产的关键措施,但过量的氮肥会随水分淋溶至深层土壤或地下水中,从而导致氮素的损耗和地下水的污染。本研究以黑河中游荒漠绿洲过渡带两种开垦年限的农田土壤(风沙土和灰棕漠土)为研究对象,通过土柱模拟试验监测分析了玉米生育期和休闲期内土壤水分和温度的动态变化及硝态氮(NO_(3)^(-)-N)的淋溶规律,揭示了不同耕作年限农田土壤中硝态氮损耗的差异。结果表明:新绿洲农田深层渗漏及NO3--N的淋失主要发生在苗期-拔节期以及休耕期,深层渗漏年损失量97.65-105.1 mm,占年灌溉水总量(810 mm)的12%-13%,NO_(3)^(-)-N淋溶年损失量68.1-123.8 kg·hm^(-2),占年施氮总量的18.7%-34.2%,休耕期灌水致使生育期内土壤中大量积累的氮素淋溶至深层,NO3--N淋失量是当年生育期内NO_(3)^(-)-N淋失量的2.2倍;开垦年限较长的老绿洲农田在相同灌溉施肥条件下无深层渗漏和NO_(3)^(-)-N的淋失现象发生,其“蓄水保墒”及抑制水分和NO_(3)^(-)-N渗漏淋失的生态效应优于开垦年限较短的新垦绿洲农田。因此,为降低土壤水分损失和NO_(3)^(-)-N淋失风险,建议新绿洲农田生育期内减少春季灌溉次数或降低灌水定额,冬季休耕期降低灌水定额或采取免冬灌措施,以此保证灌溉水资源的优化利用并减少农田氮素的淋失。