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分布式水土流失型面源污染模型初探 总被引：1，自引：1，他引：0
为研究丘陵山区水土流失与面源污染协同过程机理对丘陵山区环境改善的作用,本研究研发出一种分布式水土流失型面源污染模型,该模型通过耦合多个水土流失型面源污染关键过程模块,从源、流、汇等角度精准刻画水土流失型面源污染过程机理;进而开发了基于优化算法的汇流模块,解决了分布式模型运算效率低等技术问题。本研究利用新模型评价了三峡库区菁林溪流域水土流失型面源污染时空演变规律,并模拟了退耕还林、化肥减量、坡改梯和滨岸缓冲带对水土流失型面源污染的防治效果。结果表明：菁林溪流域年均泥沙、吸附态磷、溶解态磷的负荷量分别为17.23 t·hm-2、1.22 kg·hm-2和0.56 kg·hm-2,入河量分别为9 032.2 t·a-1、601.3 kg·a-1和541.7 kg·a-1,分别占负荷量的54.32%、50.87%和72.99%。不同土地利用类型的吸附态磷负荷强度为坡耕地>林地>水田,溶解态磷负荷强度为坡耕地>水田>林地,表明水土流失型面源污染优先控制区与传统农业面源有所差异。同时,滨岸缓冲带的防控效果最好,可减少25.01%的泥沙量和26.22%的吸附态磷。本模型较好地模拟了水土流失型面源污染及防控措施效果,可为水土流失型面源污染过程机理精准解析和优化防控提供依据。 相似文献
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本研究在农田排水沟渠末端增设农田生态塘,对麦季农田流失水体进行贮留,并通过在生态塘配置养分拦截植物进行养分富集研究,旨在为减轻我国农业面源污染提供技术支撑。小麦季农田设置农民习惯施肥（NN）和优化施肥（EN） 2个施肥水平;生态塘种植水芹菜和黑麦草2种拦截植物。结果表明：试验年度麦季农田共发生8次地表径流,麦季农田总地表径流水量为1 119.0 m3·hm-2。NN处理农田地表径流水体总N、总P、总K流失量分别为4.5、0.5、4.0 kg·hm-2,采用优化施肥能够减少农田地表径流养分流失量,EN处理总N、总P、总K流失量分别为3.9、0.4、3.8 kg·hm-2。本研究灌排单元农田面积为5.2 hm2,小麦季其农田地表径流水体总N、总P、总K流失量分别为23.3、2.4、20.8 kg,生态塘中水芹菜和黑麦草拦截农田N、P、K流失量分别为18.0、1.9、22.0 kg,植物养分拦截量占本灌排单元农田地表径流水体养分流失的77.3%、79.2%、105.8%。经折算,生态塘与农田的面积比例以1∶43~50为宜。研究表明,在太湖地区小麦田排水沟渠末端设置生态塘,并配置水芹菜和黑麦草2种养分富集植物,可拦截麦田地表径流氮磷养分超75%,有效减轻农业面源污染。 相似文献
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地膜覆盖技术应用带动了我国农业生产力的显著提高和生产方式的改变,对保障我国农产品安全供给做出了重大贡献,但随着地膜应用量和使用年限的不断增加,大量残留地膜造成的“白色污染”严重影响了农业生产的进行,对农业环境的安全与健康也构成了巨大的威胁。本文在青岛市 5 个农业主产区选择了 27 个代表性作物种植片区,对常年覆膜农田土壤地膜残留现状进行了调查。结果表明：青岛市农田土壤中地膜残留量在 10.7~69.3 kg·hm-2 之间,平均残留量为 32.3±15.7 kg·hm-2,中位值 27.3 kg·hm-2,其中有 7 个作物种植片区的残膜量均值超过 40 kg·hm-2,最高残留量均值达到 69.3 kg·hm-2,具有一定的残膜污染作物损害风险。青岛市农田土壤中地膜残留量与种植模式、覆膜年限之间没有明显相关性,而与当季残膜回收率有关。农田土壤中残膜大小以大于100 cm2 的最多,且 90%以上残膜分布在 0~20 cm 耕作层。为控制农田土壤地膜残留污染,提出 3 点建议：一是建立和完善地膜残留污染综合治理机制;二是强化超薄型聚乙烯（PE）地膜的质量提升与达标地膜的应用;三是积极研发推广生物可降解地膜,从源头解决 PE 地膜残留污染问题。 相似文献
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为确定黄土高原半干旱区玉米的合理氮肥投入阈值,采用田间试验和室内分析方法,在甘肃省定西市安定区连续3年定位研究了不同施氮量对玉米产量、土壤矿质氮累积量、土壤氮素表观平衡等的影响。结果表明,施用氮肥对玉米有显著的增产作用,施氮量为243.72 kg·hm-2时,玉米产量最高,为8 139.65 kg·hm-2。之后随施氮量的增加,玉米产量不增反降,产量与施氮量呈显著的二次抛物线关系;土壤矿质氮累积量与施氮量呈极显著指数相关关系,在200 cm土层内的累积量随施氮量及施氮年限的增加而增大,施氮量为270 kg·hm-2时,矿质氮累积量为563.01 kg·hm-2,显著高于施氮量为180、225 kg·hm-2处理的矿质氮累积量（410.88、480.97 kg·hm-2）;氮表观平衡值与施氮量呈极显著线性正相关。氮素表观平衡值为0时,施氮量为179.50 kg·hm-2。施氮量在179.50~243.72 kg·hm-2时,玉米产量为7 925.14~8 139.65 kg·hm-2,土壤矿质氮累积量为409.83~513.08 kg·hm-2,氮素平衡值为0~49.15 kg·hm-2。综合分析提出,施氮量为179.50~243.72 kg·hm-2是黄土高原半干旱区既保证玉米高产稳产又保证土壤氮素盈余及矿质氮残留较少,可实现环境安全的氮肥投入阈值。 相似文献
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张掖绿洲农田地膜残留量分布特征及影响因素 总被引：2，自引：1，他引：1
通过对地膜残留量区域分布特征及影响因素的调查研究，准确评估区域地膜残留污染现状，为提出区域性农田地膜污染防控措施提供科学依据。选择河西走廊张掖绿洲105个农田样地作为研究对象，监测农田土壤中地膜残留量，同时调查样地作物、土壤质地、地膜使用情况等指标，并进行统计分析与地统计分析。结果显示：张掖绿洲农田地膜残留量介于0.79~114.72 kg· hm-2之间，平均值为25.63 kg·hm-2，表现出西北部高于东南部的分布趋势，地膜残留量的空间异质性高且呈高斯模型分布特征；各县区地膜残留量表现为临泽县（49.07 kg·hm-2） > 高台县（33.72 kg·hm-2） > 甘州区（23.33 kg·hm-2） > 山丹县（11.32 kg·hm-2） > 民乐县（10.44 kg·hm-2）。地膜残留量受覆膜方式、覆膜年限、作物类型等因素影响：全覆膜、人工、机械覆膜3种地膜使用方式下地膜残留量差异显著（P<0.05），均值分别为37.35、27.46、15.26 kg·hm-2；连续覆膜10 a以上，地膜残留量显著增加（P<0.05）；种植作物中玉米农田（35.39 kg·hm-2）地膜残留量最多。研究区整体残膜污染处于中污染水平，其中临泽、高台县污染较重，覆膜年限是研究区地膜残留量空间变异的主要因素，贡献率达33.24%，作物类型次之（31.73%），张掖地区应因地制宜地合理调整农业种植结构并完善地膜使用政策，同时推广残膜机械回收技术，以减轻地膜污染。 相似文献
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不同降雨强度下旱地农田氮磷流失规律 总被引：7，自引：0，他引：7
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。 相似文献
7.
为探明不同水氮处理对复播油葵生长、产量及水氮利用效率的影响,采用裂区设计,设置不同灌水处理:低水处理(2 250 m3·hm-2)、中水处理(3 750 m3·hm-2)、高水处理(5 250 m3·hm-2)和不同施氮处理:不施氮处理(0 kg·hm-2)、低氮处理(120 kg·hm-2)、中氮处理(240 kg·hm-2)、高氮处理(360 kg·hm-2)进行大田小麦复播油葵试验。结果表明:复播油葵氮素吸收量、氮肥利用效率随灌水量的增加而增加;施氮量在0~240 kg·hm-2时,复播油葵的产量随着施氮量的增加而增加,施氮量超过240 kg·hm-2时增加不显著;随灌水量的增加,复播油葵耗水量增加,水分利用效率先增加后降低,且均在施氮240 kg·hm-2和360 kg·hm-2处理间无显著差异。本试验条件下,生育期内灌水5 250 m3·hm-2(高水)、施氮360 kg·hm-2(高氮)时,复播油葵的产量为3 598 kg·hm-2,生育期内中水3 750 m3·hm-2、中氮240 kg·hm-2时,复播油葵的单盘粒重、千粒重和产量表现一致,产量为3 518 kg·hm-2,综合考虑各因素,中水中氮的处理为产量和效益兼优的最佳组合。 相似文献
8.
通过华北小麦和玉米田已发表文献分析,明确不同施氮量、氮肥基追比及氮素调控措施对土壤N2O排放和作物产量的影响。结果表明：高氮水平下减少氮肥用量并调整基追比有助于减少土壤N2O排放;添加硝化抑制剂双氰胺（DCD）对小麦和玉米产量的提高和土壤N2O的减排效果均较好。兼顾华北粮田N2O减排和作物产量,小麦季推荐合理施氮量167～174 kg·hm-2,基追比1∶1,添加DCD,土壤N2O总排放量为 0.31 kg·hm-2,籽粒产量6200 kg·hm-2以上;玉米季推荐合理施氮量177～181 kg·hm-2,基追比2∶3～1∶2,添加DCD,土壤N2O总排放量1.70 kg·hm-2,籽粒产量9000 kg·hm-2以上。 相似文献
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为了研究浙北平原区桑园氮磷径流流失负荷与肥料流失系数,开展了典型桑园原位定位试验,设置了常规施肥区和不施肥区对照处理,通过一个施肥周期（2年）内的径流氮磷流失量监测分析,研究了桑园氮磷养分的径流流失负荷与肥料氮磷流失率。结果表明,桑园年平均降雨径流系数约为0.253,一次施肥周期内常规施肥区TN和TP累积流失总负荷达到36.13 kg·hm-2和3.49 kg·hm-2,其中由施肥引起的N、P养分径流流失量分别达到6.415 kg·hm-2和1.090 kg·hm-2,肥料N、P径流流失系数分别为0.744%和3.047%。常规施肥区径流氮流失以可溶态为主,其中NO3-N和NH4-N分别占比约38.3%和14.4%;而常规施肥区径流液磷的流失以颗粒态为主,占比约为68.9%。施肥后前期的肥料氮磷养分流失较为严重,且磷流失风险比氮更大,施肥周期内桑园由降雨地表径流引起的氮、磷养分累计流失量与产流次数呈幂函数增加（R2>0.95）。 相似文献
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兴山县香溪河流域农业源氮磷排放估算及时空特征分析 总被引：11，自引：3，他引：8
基于典型调查与统计分析,应用排污系数法估算了兴山县香溪河流域2007-2013年种植业源、畜禽养殖业源和农村生活源TN、TP污染物的排放量,并对排放量、排放强度及其时空格局进行了分析。结果表明,香溪河流域农业面源污染TN、TP年均排放量分别为 1 145.2、56.5 t·a-1,排放强度分别为44.5、2.14 kg·hm-2·a-1.农业源TN和TP的年排放量逐年增加,2013年较2007年增幅分别为38.0%和85.1%,TN:TP为21:1,TN排放占主导,为香溪河流域兴山县段重点防控指标。从各类污染源贡献来看,畜禽养殖业源是TN的主要贡献源,占农业源污染总量的77.9%;种植业源是TP的主要贡献源,占55.4%.从不同源氮磷排放量空间格局来看,各乡镇中水月寺镇、黄粮镇和峡口镇的TN、TP排放量均最高。从氮磷排放强度空间格局来看,峡口镇、高桥乡和黄粮镇对TN排放强度最高;峡口镇、昭君镇和黄粮镇对TP排放强度最高。 相似文献
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种植业面源污染己经成为我国水环境质量安全的重大影响因素,近些年来的研究表明,农药化肥中的氮、磷元素的流失使种植业面源污染更加严重。本文通过流失系数法和空间叠加分析,对2015年云南三大高原湖泊（抚仙湖、星云湖和杞麓湖）流域种植业总氮、总磷、铵态氮、硝态氮的流失量和流失强度及其空间分布特征进行分析研究。结果表明：三大流域内种植业总氮流失量最大,其次为铵态氮、硝态氮、总磷,流失强度分别为2.73~22.07、0.003~3.52、0.01~2.25、0.05~1.36 kg·hm-2;总氮、总磷流失范围主要集中在杞麓湖的西南部,星云湖西部和南部。铵态氮、硝态氮流失主要集中在杞麓湖的南部,星云湖南部和北部;氮磷元素的流失主要来源于经济作物和水稻。本研究根据研究结果分别制定分区、分级、分阶段防治计划,以期为控制研究区种植业面源污染提供科学依据。 相似文献
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湖北省三峡库区1991—2014年农业非点源氮磷污染负荷分析 总被引：2，自引：2，他引：0
为研究湖北省三峡库区农业非点源氮磷污染负荷的时空分布特征,分析主要农业污染源和重点控制区域,运用改进的输出系数模型结合入河系数对研究区1991—2014年的不同农业源（农村生活、畜禽养殖和农田种植）和不同地区（夷陵、秭归、兴山、巴东）总氮总磷负荷量、排放强度进行估算,并对时空分布特征进行了分析。结果表明,1991—2014年湖北省三峡库区农业非点源污染总氮、总磷年均负荷量分别为2 132.10、222.64 t·a-1,年均排放强度分别为1.85、0.19 kg·hm-2·a-1。2006年以前,总氮、总磷负荷较低,而后缓慢增加。相比于1991年,2014年总氮年负荷量降低了4.22%,总磷年负荷量增加了12.30%。从各类污染源贡献来看,旱地和乡村人口是总氮的主要贡献源,旱地和猪的养殖是总磷的主要贡献源。从氮磷负荷空间分布看,巴东县的总氮、总磷负荷最高,夷陵次之。从排放强度的空间分布看,巴东县的排放强度最高,其次是秭归。研究表明,农田种植和畜禽养殖是总氮、总磷负荷的主要贡献源,巴东县是农业非点源防治的重点控制区域,湖北省三峡库区的农业非点源污染防治工作仍需努力。 相似文献
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中国化肥面源污染环境风险时空变化 总被引：9，自引：2，他引：7
刘钦普 《农业环境科学学报》2017,36(7):1247-1253
为了合理施肥,防治化肥面源污染,对中国化肥施用的环境风险进行研究。通过建立化肥施用环境安全阈值模型和环境风险评价方法,计算中国各省区时空维度化肥施用环境安全阈值,评价化肥施用环境风险程度及变化。研究结果表明:中国化肥施用环境安全阈值近25年来在200~300 kg·hm~(-2)之间变化,平均值为243 kg·hm~(-2),近15年来的平均值为251 kg·hm~(-2),与国家环保部生态乡镇建设规定的化肥施用强度标准基本吻合;总化肥施用在1994年由环境安全转为低度风险,氮、磷、钾单质化肥施用分别在1988、1999、2008年由环境安全转为低度风险状态;2014年中国总化肥施用环境安全阈值平均为285 kg·hm~(-2),化肥施用环境风险指数平均为0.54,氮、磷、钾化肥风险指数平均分别为0.54、0.53、0.49,化肥施用总体处于低度环境风险;2014年西藏等11个省区化肥施用处于环境安全状态,辽宁等16个省区处于低度环境风险状态,河南、海南和天津三省区处于中度环境风险,陕西处于严重环境风险。总之,中国化肥施用环境风险自1994年进入低度风险状态,并呈现上升的趋势,自2006年以后有所降低。2014年全国各省区的化肥施用环境风险程度总体为低度环境风险,但省区之间差异较大,各类风险呈现出聚集分布的特点。 相似文献
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化肥配施生物炭对稻田田面水氮磷流失风险影响 总被引：11，自引：5，他引：6
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)。 相似文献
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采用二次饱和D-最优设计,以关中夏玉米区对陕单308产量影响最主要的密度及氮、磷肥施用量为试验因子,建立了陕单308产量回归模型;分析了产量的主效因子及各因子对产量的效应。结果表明,陕单308在关中夏玉米区有着严格的留苗密度区间,一般留苗50784~56250株/hm2。氮肥不但是产量的主效因子,而且分别与密度、磷肥交互作用密切,足量的氮肥(N 343.3 kg/hm2)与适量的密度(50784~59859株/hm2)互作能够产生较大的增产效果。氮磷搭配施用有利于增加粒重提高产量;提出了目标产量分别为7500~8249 kg/hm2和8250~9000 kg/hm2的高产栽培最佳农艺技术措施。 相似文献
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不同水氮运筹模式对田间土壤氨挥发及春玉米籽粒产量的影响 总被引：8，自引：3，他引：5
为了减少氨挥发带来的氮素损失和面源污染,寻求一种节水、节肥、稳产的水氮运筹模式,研究分析了氨挥发规律及春玉米籽粒产量对不同水氮运筹模式的响应。试验采用裂区设计,共15个处理。主区为灌水定额,设置3个水平,分别为525、750、975 m~3·hm~(-2);副区为施氮量,设置5个水平,分别为0、80、160、240、320 kg·hm~(-2)。于2014、2015年连续两年进行田间试验。采用通气法采集田间氨挥发量,并计算氨挥发速率、氨挥发损失量及损失率。结果表明:2014、2015两年同一处理追肥后的氨挥发速率峰值均大于该处理施入基肥后的氨挥发速率峰值,追肥后氨挥发速率峰值比施入基肥后的氨挥发速率峰值分别高出63.31%和62.06%。施氮量、灌水定额以及两者的交互作用均对NH_3-N损失量具有极显著影响,三者对田间土壤NH_3-N损失量的影响表现为施氮量灌水定额两者的交互作用。2014、2015两年各施氮处理施入基肥后平均NH_3-N损失量为5.71~13.95 kg·hm~(-2),追肥后平均NH_3-N损失量为8.70~18.66 kg·hm~(-2)。2014年各施氮处理NH_3-N总损失量为13.90~32.21 kg·hm~(-2),2015年各施氮处理NH_3-N总损失量为15.45~32.99 kg·hm~(-2)。处理W2N3(灌水定额750 m~3·hm~(-2),施氮量240 kg·hm~(-2))既能节水、节肥,又能保证获得高产,同时显著地降低了NH_3-N损失量,故推荐该处理为适用于当地的最优水氮运筹模式。 相似文献
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为有效缓解京津冀区域种植业化肥源污染,亟需摸清其投入现状及存在问题,提出减施增效的污染防控对策。基于统计数据和实地调查数据,从宏观层面分析2010—2018年期间,北京市、天津市、河北省氮、磷、钾肥和复合肥(折纯量,下同)投入变化、京津冀区域化肥使用总量(氮、磷、钾和复合肥总折纯量,下同)变化、单位面积施用量变化以及施肥行为等特征。结果显示,2010—2018年期间京津冀区域的化肥施用量以2014年为转折点,呈现先逐年增加后转为下降趋势,2018年降至336.65万t。氮肥和复合肥是主要的肥料品种。2010—2018年期间N、P2O5用量整体呈下降趋势,2013年以后K2O用量由升转降,复合肥用量总体呈现上升趋势。2018年N、P2O5、K2O和复合肥施用量分别为123.12万、26.34万、25.70万t和161.50万t。北京市单位面积化肥施用量由2010年的358.45 kg·hm^-2提高到2017年的504.03 kg·hm^-2,增幅为40.61%。2018年降至485.58 kg·hm^-2,下降了18.45 kg·hm^-2。天津市单位面积化肥施用量呈明显下降趋势,从2010年的516.51 kg·hm^-2下降到2018年的370.16 kg·hm^-2,减少了28.33%。河北省单位面积化肥施用量维持在330.07~360.11 kg·hm^-2,总体变化较为平缓。京津冀地区整体单位面积化肥施用量为339.72~363.73 kg·hm^-2,平均348.66 kg·hm^-2。北京市、天津市单位面积化肥施用量明显高于全国平均水平,河北省单位面积化肥施用量接近全国平均水平。综上,2010—2018年期间,京津冀化肥投入呈现先升高后降低趋势。单位面积化肥施用量偏高,存在下调空间。北京市单位面积化肥施用量呈现增加趋势,更为值得关注。针对京津冀化肥投入存在的问题,文章提出了化肥减施增效的污染防控对策。 相似文献
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甬江流域土地利用方式对面源磷污染的影响:基于SWAT模型研究 总被引：3，自引：2，他引：1
为定量探讨SWAT模型在土地利用方式对面源磷污染影响研究中的适用性,以甬江流域为研究区,构建流域2010年至2014年的SWAT水文水质模型,从水文响应单元的空间尺度上进行了分析研究。结果表明:模型在开展大中流域尺度,长时间序列的土地利用方式对面源磷污染影响的研究中表现良好;流域内林地、建设用地、耕地、园地年均产流深度分别为588.05、729.52、624.26、608.05 mm,产沙年均单位负荷分别为10.09、0.90、44.68、13.29 t·hm-2;总磷年均单位负荷分别为1.42、0.35、9.81、1.82 kg·hm-2。产流深度、产沙单位负荷与总磷单位负荷之间的一元线性回归模型表明:产流、产沙和面源磷之间存在明显的线性关系,且各土地利用方式产沙和磷(R2=0.83～0.88,P0.001)之间的一元线性回归模型预测能力均高于产流和总磷(R2=0.63～0.68,P0.001),表明了面源磷流失的主要载体为泥沙。此外,不同类型土地利用方式下磷输出空间差异性也十分显著,林地在坡度级别为6级时磷流失是2级时的6.90倍;土壤类型RGd(不饱和疏松岩性土)在坡度2级下磷流失是ACu(腐殖质低活性强酸土)的1.15倍,而在6级下是1.42倍。 相似文献