模拟降雨条件下农田径流中氮的流失过程
土壤与环境 2001, 10(1): 6~10 https://www.360docs.net/doc/f11225508.html, Soil and Environmental Sciences E-mail: ses@https://www.360docs.net/doc/f11225508.html,
基金项目
39790100
???ú??
男 章
申
男
中国科学院院士
中国环境科学学会副理事长
2000-12-02
文章编号
２００１
章
申
陈喜保北京 １００１０１
在室内降雨模拟试验条件下
结果表明
施用NH 4
HCO
3
显著地增大了农田径流中溶解态氮浓度及流失量
P =0.1
在大暴雨和裸露地试验条件下
在44 min 降雨径流中
侵蚀泥沙有富集氮养分的特点
LOG(ER )=0.770-0.300LOG(SED )
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X14 文献标识码
Institute of Geographical Science and Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
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研究暴雨径流条件下农田氮
以控制降雨强度和时间
其后在白洋淀地区也进行了尝试[1, 2]
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SPRACO 锥形头
90 cm 长的延伸管
以及作装置稳定的
三角架和几条拉线构成
可在相对较低的降落高度下模拟天然降
雨每槽水平受水面积
0.5 m
× 2 m
·à?1?μóê?àé3?|3?
Vol.10 No.1 黄满湘等
V 型量水堰
收集并测定径流体积
为草甸褐土采土
壤表层30 cm 1?ê?íáèàμ?àí?ˉD??êáDóú±í11y4 mm 筛
将土壤分层装入模拟实验槽
用滴灌法将土壤湿润
在装土湿润后第3 d
ê?N 肥水平约133 kg/hm 2作为施肥处
理的3个重复不施氮肥
1周后作降雨试验
实验雨强为72 mm/h
当产流发生时并用容
器按照每9 min 分槽收集径流收集径流沉积物
用于径流氮浓度分析
径流全氮
包括颗粒态氮
和溶解态氮
ＤＮ溶解态氮包括溶解态有机氮
Dissolved Inorganic
Nitrogen, DIN
溶解态无机氮包括无机氧化氮
ＤＮＮAmmonia
ò?2?·??±?óó?
óú??á÷è?μa浓度测定紫外分光光度法测定
过滤水中溶解态氮
浓度与无机氧化氮浓度用美国Dohrmamn 公司生产的DN-1900
测氮仪分析[3]
DHN
èü?aì?óD?úμa浓度
和颗粒态氮浓度可用差减法算出
称重
并用中国标准中心提供的
标样进行质量控制
在降雨强度
试验小区的产流排水
p =0.1
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μ?±í??á÷á÷ê§1y3ìê±
?ú?μóê???è?a72 mm/h
?μóê??2 min 各小区开始产流排水
降雨在入渗和地表径流之间分配
径流量小
径流率增大并达到最大值
产沙速率也随地表径流的增大而增
大图
1径流泥沙浓度开始时最大
图
2
表１ 供试土壤的主要理化性质
土层深度/cm 总氮/(mg ?g -1)有机质/%阳离子代换量/(cmol ?kg -1)体积质量/(g ?cm -1)砂粒*/%粉粒*/%粘粒*/%0~20 1.638 3.0315.77 1.12951.217.820~30 1.321 1.81
14.30
1.2
22
59.0
19.0
砂粒
粉粒
粘粒
8 土壤与环境 Vol.10 No.1
２．２ 径流氮的流失及其变化趋势
侵蚀泥沙携带的养分流失和坡面径流携带的养分流失是坡地养分流失的两个主要途径
后者即溶解态部分
径流全氮的流失包括颗粒态氮和溶解态氮两部分
从径流中流失的总氮达到
494.2 mg
oí760.6 mg
?μóê??á÷2?í?ê±??μ?à??yμaá÷ê§á?oíà??y??á÷á?????′??ú?Y
??êyoˉêyμ?1??μ其中
mg R为相应时间的
累积径流量ｂ为常数
试验小区条件有关
单位时间内随径流流失的径流全氮呈下降趋势的这是用幂指数函数比线性关系能更好地描述径流中氮流失量与径流量之间的关系的原因
颗粒态浓度+溶解态浓度
系数a 大于1??ì?μa??·???μ?±í??á÷á÷ê§á?ó???ì???á÷á?3é?y?à1?ê?·ê??μ?±í??á÷?Dμaá÷ê§μ?ó°?ì?àμ±?÷??
TN浓度为10.45 mg/L PN浓度为10.13 mg/L
DN浓度为0.33 mg/L在溶解态氮中
ＤＩＮ浓度较高
DNN浓度分别为0.04 mg/L和0.22 mg/L
?ú?′ê?ó?′óá?óD?ú·êoí?ˉ·êμ??ó?êíáèà?D???ò?÷òa?a?§ì?μaoí??ì?μa
?üò?°???è?μaμ?95%以上
甚至和非胶体的矿质土粒密切结合而成为复合体形态的氮
其稳定性就大大增加
表层土壤只有一薄层与雨水径流相互作用
硝态氮以及可溶性的有机氮进入水溶液中
DN
相对而言
与侵蚀泥沙结合的颗
粒态氮成为地表径流氮流失的主要形式
产沙各种形态氮浓度及产量影响
径流量/L产沙量/g泥沙含氮量/(mg?g-1) CK46.97(0.543)195.5(3.1) 2.437(0.0321)
施肥47.91(0.705)194.8(4.8) 2.5097(0.0828)
NS NS NS
TN PN DN DON DIN DNN DHN
径流氮浓度/(mg?L-1)
CK10.45(0.075)10.13(0.053)0.33(0.010)0.08(0.000)0.26(0.009)0.22(0.000)0.04(0.000)施肥15.88(0.632)10.21(0.438) 5.68(0.199)0.22(0.027) 5.45(0.174)0.31(0.032) 5.15 (0.205) VS NS VS VS VS S VS
径流氮产量/mg
CK494.2( 6.83)476.3( 7.5)15.8(0.75) 3.5(0.07)12.3(0.68)10.4(0.46) 1.8(0.23)施肥760.6(19.17)488.7(13.8)271.8(5.72)10.6(1.15)261.3(4.89)14.6(1.77)246.7(6.48) VS NS VS VS VS S VS
NS表示施肥与对照在P=0.1水平上差异不显著VS表示施肥与对照在P=0.01水平上差异极显著
Vol.10 No.1 黄满湘等
TN浓
度为15.88 mg/L PN浓度为10.21 mg/L
DN浓度为5.68 mg/L在溶
解态氮中最大部分为无
机态的铵态氮和硝态氮
DNN浓度分别为5.15 mg/L和0.31 mg/L
±í
2在表施易溶性的碳酸氢铵肥料后
ＤＮＤＩＮP=0.01
DNN浓度也
达到显著水平
P=0.1很显然
施加的氮肥要成为固定态铵需要
较长时间干湿交替作用
施肥处理径流TN浓度的增加是由DN
浓度的增加引起的
是径流TN浓度增加的根本原
因施用速效铵态氮肥后
活跃的土壤微生物也可将铵离
子转化为硝酸根离子
致使施肥处理后的径流中DNN浓度增大
增大了土壤中水解性
有机氮的溶解
表施易溶性的碳酸氢铵
肥料后ＤＮＤＩＮ
P=0.01
DNN流失量也达到显著
水平
P=0.1这一结论说明速效化学氮肥容
易随暴雨径流以溶解态流失
DN包括无机态的
铵和硝酸根离子它们都是
能被植物吸收利用的有效养分
施肥试验小区径流中DN浓度占TN浓度的百
分数从对照的3.1%增长到35.6%
增加了16倍
增大了它们
随径流流失的最终数量
降雨径流中TN DON DNN
μ?ê?
DIN DON DNN浓
度过程线都高于对照小区相应浓度线在
图４ 降雨径流中各形态氮浓度随时间变化规律
10 土壤与环境 Vol.10 No.1
施肥处理下
在降雨过程中表现出更迅速的下降趋势
这可
能是由于混合肥料的碱性水溶液增加了土壤中水解性有机氮的溶解
暴雨径流不仅可能大量地损失施用的速
效化肥
２．５ 侵蚀泥沙携带的养分流失
由于施用碳酸氢铵速效氮肥
PN 浓度占TN 浓度的百分数从对照处理
的96.8%下降到施肥处理的64.3%
±í
2由于侵蚀泥沙的氮负荷对
于被侵蚀的土壤的质量和流域水体的水质至关重要[3~5]?T??ê?·êó?·?
N
μ?ì?
D???ê′?àé3μ???·?
o?á?????sediment
enrichment
一般用某养分在侵蚀泥沙中的含量
与其在被侵蚀土壤中的含量之比即富集系
数
表示
降雨44
min
从降雨侵蚀过程来看
一般侵蚀量越大两者存在对数线性关系在
图5中
１５３３和42 min 累积侵
蚀泥沙
及其对氮的平均富集系数
取对数后求得的
两个回归方程来自同一总体
log(ER )=0.770-0.300log(SED )
SED
1?12??1é·?3ì
μ?′??ú?μ?÷ê?ó?ì??á?a?§?ú?ì?ú?ú2??á?÷????±???á÷?D??á￡ì?μaμ?á÷ê§1y3ìoí?á1?
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1
μ?±í??á÷μaá÷
ê§á?ó???á÷á?3é?y?à1?
2
在未施用肥料的情况下
占径流中氮浓度的96%以上
径流中溶解态氮
浓度占总氮浓度的35%以上
容易造成肥料的损失
施用铵肥后
侵蚀泥沙对氮素养分有富集作用
log(ER )=0.770-0.300 log(SED )
[1] 陈皓
章申. 白洋淀地区农田径流中氮磷与重金属元素变化规律
的模拟研究[A]. 见: 白洋淀区域水污染控制研究[C]. 北京: 科学出版社, 1995. 101-108.
[3] WAN Y, EL-SWAIFY S A. Sediment enrichment mechanisms of
organic carbon and phosphorous in a well-aggregated Oxisol[J]. J Environ Qual, 1998, 27: 132-138.
[4] WEIJING YAN, CHENGQING YIN, HONGXIAO TANG. Nutrient
retention by multi-pond systems: mechanisms for the control of non-point source pollution[J]. J Environ Qual, 1998, 27: 1009-1017.[5] 张兴昌
面源氮磷流失生态拦截工程
面源氮磷流失生态拦截工程 一、工程目的和意义 农业面源氮磷流失由农田排水和径流、乡村生活污水及农户畜禽养殖尾水等组成，其污水源具有面广、量大、分散、间歇的峰值和高无机沉淀物负荷的特点。采用生态湿地处理技术、生态隔离带技术及农区自然塘池缓冲与截留技术可以减少表土径流及氮磷污染物的流失。特别是生态沟渠塘改造是目前最为经济有效的生态湿地处理工程。 据实地勘察和初步估算，乡村面源氮磷流失的大部分淌入现有用于排水的沟渠塘流经入湖河道汇聚到太湖，许多沟渠塘成了农村固体废弃物的堆积场所，成为农业污染源的重要传播途径，必须尽快加以工程化技术改造，建立新型的沟渠塘生态湿地系统。 二、工程内容和特点 工程主要内容为先清除垃圾、清除淤泥、清除杂草，沟渠塘岸边种植垂柳、草被植物，侧面和底部搭配种植各类氮磷吸附能力强的半旱生植物和水生植物，减缓水速，促进流水携带颗粒物质的沉淀，有利于构建植物对沟壁、水体和沟底中逸出养分的立体式吸收和拦截，从而实现对农业面源污染排出养分的控制。整个植物系统最终达到“拦截污水、拦截泥沙、拦截漂浮物”的目的，不仅具有净化水质、绿化村庄、美化环境的效果，而且具有一定的经济价值。南京土壤所“863”科技计划最新研究成果显示,该系统对农田径流中总氮、总磷的去除效果分别达到48.36％和40.53％。 经工程化改造后，现有排水沟渠塘去污能力进一步提升，成本
大幅度降低。具有排水和湿地系统的双重功效，不仅可以吸附农田、漫溢水中氮、磷营养物质，而且能拦截蔬菜园地径流表层肥沃土壤进入河道，还可作为部分农村生活污水、畜禽养殖场尾水导流截污的排放通道之一。生态拦截工程与农村分散居住农户生活污水生物净化池、入湖河道控制性种养水生植物构成了农村面源氮磷流失的生态拦截和净化吸附的新型农业湿地系统，并且不占用耕地，符合太湖流域平原水网地区农田沟渠的实际，尤其适用于太湖、长荡湖、滆湖入湖河道两侧等周边水功能区域，具有巨大的推广应用潜力。 三、工程设计和管理维护 1、沟渠改造 充分利用现有排水沟渠，对其进行一定的工程改造，建设成生态拦截型沟渠塘系统。对淤积严重，连通度差或杂草丛生的区段，先进行清淤，拓宽沟渠容量。为保证水生植物正常生长，清理时要保留部分原有水生植物和一定量的淤泥。 2、渠体设计 渠体的断面为等腰梯形，沟壁和沟底均为土质，配置多种植物，并设置透水坝、拦截坝和节制闸等辅助性工程设施，使之在具有原有的排水功能基础上，增加对排水中氮、磷养分的拦截、吸附、沉积、转化和吸收利用。生态沟渠建设可以考虑适度增加沟渠的蜿蜒性，延长排水时间。建设密度应能满足排水和生态拦截的需要，分布在农田四周与农田区外的沟渠连接起来，并利用地形地貌将低洼地或者弃养渔塘改造成生态池塘，种植富集氮、磷的水生蔬菜，增加二次或三次净化，进一步提高系统的生态拦截能力。 3、植物配置
农田氮_磷的流失与水体富营养化(精)
农田氮、磷的流失与水体富营养化① 司友斌王慎强陈怀满② (中国科学院南京土壤研究所南京210008 摘要农田氮、磷的流失,不仅造成化肥的利用率降低,农业生产成本上升,还对水环境造成污染,引起水体富营养化。本文讨论了农田氮磷流失对水体富营养化的贡献、农田氮磷流失途径及影响因素,提出了减少农田氮磷流失、控制水体富营养化的措施。 关键词农田氮素;农田磷素;淋溶作用;水体富营养化 肥料提供了植物生长必需的营养元素,对保持作物高产稳产起了重要的作用,但是由施肥不当或过量施肥带来的环境污染问题也越来越突出,其中农田氮磷流失引起的水体富营养化问题目前已受到人们的普遍关注。 1水体富营养化的表现及形成原因 水体富营养化通常是指湖泊、水库和海湾等封闭性或半封闭性的水体,以及某些滞留(流速<1米/分钟河流水体内的氮、磷和碳等营养元素的富集,导致某些特征性藻类(主要是蓝藻、绿藻等的异常增殖,致使水体透明度下降,溶解氧降低,水生生物随之大批死亡,水味变得腥臭难闻。引起水体富营养化起关键作用的元素是氮和磷。研究表明,对于湖泊、水库等封闭性水域,当水体内无机态总氮含量大于 0.2mg/L,PO3-4-P的浓度达到0.02mg/ L时,就有可能引起藻华(Algae Bloms现象的发生。 据对我国25个湖泊的调查,水体全氮无一例外超过了富营养化指标,全磷只有2个湖泊(大理洱海和新疆博斯腾湖低于0.02mg/L的临界指标,其余92%的湖泊皆超过了这个标准,比国际上一般标准高出10倍或10倍以上(表1。 表1我国25个湖泊中的全N全P浓度(mg/L及所占比例[1]
全N全P <0.2>1.0>2.0>5.0<0.02>0.1>0.2>0.5 湖泊数 %0 21 84 13 52 5 20 2 8 16 64 12 48 6 24
稻田土壤氮素流失机制研究
稻田土壤氮素流失机制研究 摘要：本文通过查阅大量文献，总结了稻田土壤中氮素流失的过程机制和影响因素，并进一步探究了抑制或减缓稻田土壤氮素流失的方法，为稻田氮素流失的相关研究提供基础资料。 关键词：稻田；氮素流失；机制 Study on the mechanism of soil nitrogen losing in paddy field Abstract:Through consulting a large number of documents, this article summarizes the process of soil nitrogen losing mechanism and the influencing factors in the paddy fields, then explore the methods to inhibit or slow the nitrogen losing in the paddy fields; the goal is to providing a basic material for related research. Key words: paddy field; nitrogen losing; mechanism 氮素是动植物生长所需的主要元素。土壤中氮素的丰缺及供给状况直接影响着农作物的生长水平[1]。随着世界人口的日益增加, 对粮食的需求量也越来越大, 该元素在维持农业系统的可持续性和经济活力中扮演着重要的角色。由于其易于以气体形式挥发, 易于淋失和迁移, 因此氮素会大量流失, 进而影响水和空气的质量[2]。 为提高土壤的氮素水平，人们在农业生产中广泛使用大量的氮素化肥。目前中国已成为世界上氮肥年用量最多的国家之一[3]，单位面积的施用量也高于世界平均水平。由于施肥方法或农业管理措施不当，导致氮素损失加剧[4]，严重影响了氮肥利用率，中国氮肥利用率仅为30% ～50%[5]。研究表明，农田中氮素损失的途径主要包括：氨的挥发、反硝化脱氮、铵的固定、径流冲刷和硝态氮的淋失等。其中，硝态氮的淋失是损失的重要方面[6]，淋失量可达5%～41.9%[7]。 水稻是我国南方的主要粮食作物之一, 同时也是消耗氮素较多, 流失
南方水网区农田氮磷流失治理技术
南方水网区农田氮磷流失 治理技术
（一）技术基本情况 农业面源污染是影响水环境、土壤环境和农村生态环境质量的重要因素之一，由于其涉及范围广、随机性大、隐蔽性强、不以溯源、难以监管等原因，治理的难度很大，已经成为我国现代农业和社会可持续发展的瓶颈。据全国第一次污染源普查数据，农业源排放的总氮、总磷占总排放量的57.2%和67.4%，控制农业源氮磷排放是实现水环 境质量根本改善的核心。然而在农业源氮磷排放中，来自农田的氮磷排放又占很大比例。因此，要实现农业面源污染的有效控制，必须首先控制农田面源污染。 南方水网区农田氮磷流失治理集成技术，即源头减量（reduce），农田氮磷投入源头减量技术；过程拦截（retain），农田径流排放的 过程拦截技术；养分再利用（reuse），养分循环利用技术；末端修复（restore），末端的生态修复技术。 （二）技术示范推广情况 农业农村从2013年起，在三峡库区兴山县、太湖流域宜兴市、 巢湖流域巢湖市、洱海流域洱源县开展农业面源综合防治示范区建设。四个示范区核心示范面积达11585亩，其中巢湖流域示范区核心面积2500亩，洱海流域示范区核心面积2320亩，太湖流域示范区核心面积约1500亩，三峡库区示范区核心面积5265亩。通过源头控制、过程拦截、末端处理等工程的建设，实现了示范区畜禽粪便、农村污水处理利用率90%以上，化学需氧量、总氮和总磷排放量分别减少40%、30%和30%以上，有效改善了当地农业生态环境和人居环境。
为推广上述示范区建设取得的可复制可推广的技术模式，2016 年农业农村部会同国家发展改革委，在太湖、淮河、巢湖、洞庭湖、鄱阳湖、洱海、三峡库区及丹江口库区等典型流域整县推进实施农业面源综合治理试点项目，总结一批成功治理范例和适用模式。每个试点项目的示范区覆盖耕地面积2万亩以上，养殖量不小于2万头猪当量，中央补助资金3000万元，总投资约4000万元。 （三）提质增效情况 1.农田氮磷投入源头减量技术。在保证水稻高产的基础上，减少氮肥投入10-20%，提高氮肥农学效率10-20%，减少氮排放20%以上。 2.农田径流排放的过程拦截技术。在保障农田排水的同时，对排水中的氮磷进行高效去除，氮磷的拦截率在40%以上。 3.养分循环利用技术。径流氮磷平均浓度下降70-80%，并通过氮素回用减少稻田氮肥投入20%。 4.末端的生态修复技术。通过高效吸收氮磷植物群落的合理搭配（经济型、景观型）、生态浮床/岛的组合应用、水位落差的设计以及高效脱氮除磷环境材料与微生物的应用等等，形成了农田面源污染治理的最后一道屏障。同时，水生植物定期收获后进行资源化再利用，生产成有机肥回用农田。 （四）技术获奖情况 南方水网区农田氮磷流失治理集成技术被列入农业农村部2018年十项重大引领性农业技术之一。
赣江流域未来降雨径流变化模拟预测
Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2014, 3, 522-531 Published Online December 2014 in Hans. https://www.360docs.net/doc/f11225508.html,/journal/jwrr https://www.360docs.net/doc/f11225508.html,/10.12677/jwrr.2014.36064 Simulation and Prediction of Future Precipitation and Runoff Change in the Ganjiang Basin Le Wang1, Shenglian Guo1, Xingjun Hong1, Jiali Guo2, Zhangjun Liu1 1State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Hubei Provincial Collaborative Innovation Center for Water Resources Security, Wuhan University, Wuhan 2College of Hydraulic and Environmental Engineering,China Three Gorges University, Yichang Email: lewangwhu@https://www.360docs.net/doc/f11225508.html, Received: Oct. 30th, 2014; revised: Nov. 22nd, 2014; accepted: Nov. 30th, 2014 Copyright ? 2014 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.360docs.net/doc/f11225508.html,/licenses/by/4.0/ Abstract The SDSM statistical downscaling technique was adopted to degrade the output of BCC-CSM1.1 model under three representative concentration pathways: RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5 scenarios recommended by IPCC5. Future precipitation and temperature series were as inputs of distri-buted two-parameter monthly water balance model to simulate and predict future runoff change in the Ganjiang basin. The results show that under three representative concentration pathways, simulated annual runoff volumes of 2020s and 2050s are both less than the reference value in the recent period, but there are differences for 2080s period: under RCP2.6 and RCP4.5 concentration pathways, the simulated annual runoff volumes are almost equal to the recent reference value, while more than the recent reference value under RCP8.5 concentration pathways. Meanwhile, future runoff volume decreases in the main flood season and increases in dry season, which im-plies that climate change is likely to alleviate flood control pressure during flood season and water supply pressure during dry season to some extent in the Ganjiang basin. Keywords Climate Change, Runoff Prediction, IPCC5, Monthly Water Balance Model, Ganjiang Basin 赣江流域未来降雨径流变化模拟预测 作者简介：王乐(1992-)，女，湖南衡阳人，硕士研究生，主要从事流域水文模拟研究。
坡耕地氮磷流失及其控制技术研究进展
土 壤(Soils), 2009, 41 (6): 857~861 坡耕地氮磷流失及其控制技术研究进展① 吴电明1,2， 夏立忠2*， 俞元春1， 李运东2 （1 南京林业大学，南京 210037； 2 中国科学院南京土壤研究所，南京 210008） 摘 要：坡耕地N、P流失是造成农业面源污染的重要原因。文章综述了国内外有关坡耕地N、P流失的过程特征，降雨、土壤、地形、耕作与管理因素对N、P流失的影响等方面工作的研究进展，探讨了不同控制措施，如覆盖、植物篱、保护性耕作、坡改梯等，控制N、P流失的控制机制、效果和可操作性；并进一步对坡耕地N、P流失的研究与控制方面等今后应加强研究的趋势进行了展望。 关键词： 坡耕地；氮磷流失；控制技术 中图分类号： S157.1 坡耕地土壤养分流失是由于降雨作用于表层土壤，引起表层土壤N、P等养分溶解流失，或径流泥沙含有和吸附的颗粒态养分随径流迁移，进入水体的过程。坡耕地养分流失一方面造成了土壤质量退化、土地生产力下降，另一方面养分进入河流、湖泊等水体，引发了水体富营养化等一系列问题[1]。而施肥量的逐年增加，养分利用率低下，更加剧了农业面源污染[2]，并直接威胁到居民饮用水安全。因此，开展坡耕地养分流失研究具有重要的现实意义。 早在1905年，英国科学家Warrington[3]就开始注意到土壤中N素淋失的问题，并在此后几十年中一直没有中断对养分流失的研究。但当时偏重土壤侵蚀方面，养分流失没有得到足够重视。直到19世纪50 ~ 70年代，由于肥料投入的增加造成了湖泊污染，养分流失问题才受到关注。近年来，坡耕地养分流失的研究主要集中于人工模拟降雨探讨不同土地利用方式下养分流失的机理，建立基于3S技术支撑的预测模型，通过农业利用方式的调整和工程及管理技术的改进，控制N、P养分流失[4-5]。本文主要针对坡耕地土壤N、P 流失的特征，主要影响因素的作用机制以及控制技术的研究进展进行系统阐述，为下一步深入研究提供技术思路。 1 坡面径流氮磷流失的形态与过程特征 坡面N、P流失是降雨和径流驱动下，坡面土壤侵蚀及土壤N、P随径流迁移的过程。深入揭示降雨产流、径流侵蚀和养分流失过程特征，剖析关键影响因素的作用机制，是探讨坡面N、P流失控制技术的理论基础。 坡耕地土壤养分流失通过两个途径：一是土壤养分溶解于坡耕地表面的径流，随着径流而损失；二是径流携带的泥沙本身含有或吸附的有机无机养分。通过前者损失的养分称为溶解态，后者为颗粒态。黄土高原与长江中上游紫色土坡耕地的试验表明，坡面径流养分流失以颗粒态为主[5-6]。从损失养分在不同粒径分布结构体来看，泥沙中＜0.02 mm的微团聚体和＜0.002 mm的黏粒是养分流失的主要载体[7]。而径流携带的泥沙对P有富集作用，且不同粒径团聚体对P的富集作用和富集系数也不同[4]。 径流产生不同阶段养分流失有规律性变化。在不同的产流阶段中，以初始阶段N、P流失严重，径流中养分输出浓度最高[8]；并且土壤养分流失随时间的变化与泥沙流失的趋势一致，泥沙中速效养分的含量在降雨前期较高，而后逐渐减少，最后平稳。在年际变化中，以每年第一次产流浓度最大。 可见，人们已经认识到坡面径流养分流失的形态、载体分布与流失规律，但对于影响坡面径流养分流失过程的关键因素，尤其是可以人为调控影响要素的作用机理，缺乏深入的研究，不利于坡耕地农业面源污染的有效控制。 ①基金项目：国家自然科学基金项目（30870410）、中国科学院西部行动计划项目（KZCX2-XB2-07-02）和国家林业公益性行业科研专项（200804040）资助。 * 通讯作者 (lzxia@https://www.360docs.net/doc/f11225508.html,) 作者简介：吴电明 (1985—) , 男, 山东菏泽人, 硕士研究生, 主要从事土壤与农业生态研究。Email: dmwu@https://www.360docs.net/doc/f11225508.html,
VIC陆面水文模型在白莲河流域径流模拟中的应用
１引言 通常，陆面模型将研究着重点放在“土壤～植物～大气”间的 水热通量交换上，其研究方法和成果对蒸发蒸腾计算具有重要的参考价值，因此值得借鉴到流域水文模拟研究中。另一方面，流域水文过程影响了土壤水分水平方向的再分布，但目前的大多数陆面模型均未考虑这种影响，而土壤水分湿度影响陆面水与能量的通量分配和陆面过程对大气过程的反馈，因此陆面过程又急需加强水文过程模拟。所以，两者之间的交叉合作将越来越重要［１］。其中，将水文与气象相耦合的陆面水文模型也会得到气象界及水文界的共同关注。本文引进ＶａｒｉａｂｌｅＩｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｃａｐａｃｉｔｙ（ＶＩＣ）陆面水文模型，并选取湖北省白莲河流域为例， 对ＶＩＣ模型在中小流域尺度的径流模拟及预报中的应用进行探讨。 ２ＶＩＣ模型概述 ＶＩＣ可变下渗能力水文模型是美国Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ大学、 Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ大学Ｂｅｒｋｅｌｅｙ分校以及Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ大学共同研制的 陆面水文模型，是一个基于空间分布网格化的分布式水文模型［２－４］。该模型参加了ＰＩＬＰＳ许多项目，研究了从小流域到大陆尺度再到全球尺度，在不同气候条件下的应用。作为ＳＶＡＴＳ的一种，ＶＩＣ模型可同时进行陆～ 气间能量平衡和水量平衡的模拟，也可只进行水量平衡的计算，弥补了传统水文模型对热量过程描述的不足。ＶＩＣ模型已分别用于美国的Ｍｉｓｓｉｓｓｉｐｐｉ、Ｃｏｌｕｍｂｉａ、Ａｒｋａｎｓａｓ－Ｒｅｄ等流域、德国的Ｄｅｌａｗａｒｅ等流域的径流模拟。谢正辉等人利用该模型对中国的淮河、渭河、黄河、海河流域进行了模拟［３－６］，都取得了较好的效果。 ＶＩＣ模型最初由Ｗｏｏｄ提出，仅包括一层土壤，Ｌｉａｎｇ等在 原模型基础上发展为两层土壤的ＶＩＣ－２Ｌ模型。ＶＩＣ－２Ｌ基于简化的ＳＶＡＴＳ植被覆盖分类，用空间动力学的方法来表示地表潜热和显热通量。ＶＩＣ－２Ｌ模型在水平方向上，其陆地表面由 Ｎ＋１种地表覆盖类型描述，ｎ＝１，２，…，Ｎ表示Ｎ种植被覆盖，ｎ＝Ｎ＋１代表裸土；在垂直方向上，和每种地面覆盖种类联系在一起 的是单层的地表植被层、第一层土壤和第二层土壤。对于裸地，没有植被覆盖层。 ＶＩＣ模型中考虑了３类蒸发：冠层湿部蒸发、 叶丛蒸腾及裸地蒸发。裸地蒸发中，当第一层土壤湿度饱和时，按照 Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式蒸发潜力蒸发，当上层土壤不饱和时， 采用可变下渗曲线来解决次网格裸地土壤水分空间不均匀性的问题。裸地地表径流用计算入渗的公式来计算。模型中对基流的描述采用的是ＡＲＮＯ模型方案，它表示在某一阈值以下基流是线形消退过程，而土壤水分含量高于这个阈值时基流是非线性的。 经改进，在ＶＩＣ－２Ｌ顶层分出一个顶薄层（通常情况为 ０．１ｍ）而成为ＶＩＣ－３Ｌ，它允许土壤层与层之间的土壤水的扩散， 并在一个计算网格内分别考虑裸土及不同植被覆盖类型。ＶＩＣ－ ３Ｌ模型用Ｒｉｃｈａｒｄｓ方程来描述垂向一维土壤水运动，土壤各 层间的水汽通量服从Ｄａｒｃｙ定律。谢正辉等人发展了ＶＩＣ新的地表径流参数化方法［３，４］，它同时考虑了蓄满产流和超渗产流机制以及土壤性质的次网格非均匀性对产流的影响，并分别用土壤蓄水容量面积分配曲线和下渗能力面积分配曲线来表示土壤不均匀性对产流的影响。并在此基础上建立了地下水动态表示方法。 由此可见，ＶＩＣ模型主要特点是［４］：（１）同时考虑陆－气间水 VIC 陆面水文模型在白莲河流域径流模拟中的应用 宋星原１，余海艳１，张利平１，李丹颖２ （１．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉４３００７２； ２．水利部办公厅，北京１０００５３ ）摘 要：本文从气象与水文水资源学科交叉的角度引进ＶＩＣ陆面水文模型，将其应用于湖北省白莲河流域，探讨模型在 中小流域降雨径流模拟中的适用性。本研究利用白莲河流域ＤＥＭ、植被、土壤等数字化资料，经过模型预处理，建立了白莲河流域ＶＩＣ模型框架。并进行了模型参数敏感性分析。模拟结果表明，模型基本能够反映该流域的日径流水文过程，具有一定适用性。 关键词：陆面水文模型；ＶＩＣ模型；白莲河流域；径流模拟中图分类号：Ｐ３３８＋．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－０８５２（２００７）０２－００４０－０５ 水文 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＡＨＹＤＲＯＬＯＧＹ 第２７卷第２期 ２００７年４月 Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．２Ａｐｒ．，２００７ 收稿日期：２００６－０６－２６ 基金项目：国家自然科学基金项目（５０３７９０４０） 作者简介：宋星原（１９５３－），男，湖北孝感人，教授，博导，主要从事水文水资源方面的教学科研工作。
稻田氮磷面源污染现状
稻田氮磷面源污染现状、损失途径研究进展 摘要稻田养分损失是农业生产领域的热点，其对控制面源污染和保护生态环境 有着十分重要的现实意义。本文主要通过对稻田氮磷面源污染现状、损失途径及其影响因子等方面的阐述，提出了减少稻田氮磷损失的对策，并对今后的研究进行了总结。 关键词稻田；氮磷素；损失 氮(N) 、磷(P)是重要的生命元素，生命支持系统不可替代的主成分，也是促进农业持续发展的根本要素。但是，氮磷肥料的投入，在我国局部地区使用过量[1]。据联合国世界粮农组织1995～1997年资料统计[2]，中国是世界上最大的氮肥消费国，氮肥用量已占全球氮肥总量的36.9％，其中，占全国24%的氮肥用于水稻生产，目前稻田单季氮肥用量平均为180kg／hm2，比世界平均用量高出75％[3-4]左右。氮、磷肥施入土壤后，被作物吸收利用的分别占其施肥量的30-35%和15-25%[5]，大部分氮、磷肥经各种途径损失到环境之中，导致土壤和地下水污染，河流和湖泊水质的富营养化，不仅破坏水生生物的正常生长条件，引起鱼类的死亡，同时也严重危害人类的健康[6]。我国水稻田面积占耕地面积的26.18%，而在南方占到70.19%[7]。在水稻生产中，氮肥的损失多达30-70%[8]。今后的30年，中国的人口还将继续增加，为了满足人口增长及生活水平的提高对农产品的需求，氮、磷肥的施用量还将进一步增加。因此，如何兼顾氮肥施用的农业效益和环境效益，减少稻田中氮、磷肥的损失，降低其对环境的影响是一项重要而紧迫的任务。本文基于水环境角度，对近20年来国内外有关农田氮、磷流失方面研究动向 作一概述，为今后的深入探讨提供借鉴。 1 稻田氮、磷损失的现状 水稻是我国南方的主要粮食作物之一，同时也是消耗氮索较多[9]，流失氮索较多的作物。稻田排水中流失的氮磷在河湖汇集，严重污染附近水体，加重周边环境负荷。农田氮素的流失是目前日益严重的非点源污染的源泉之一，水体生态环境的恶化很大程度上归因于农业面源氮等营养型污染物[10-13]。在美国，对非点源污染状况进行了鉴别和测量，发现农业是一个主要的非点状污染源，农田径流是全国64%受到污染河流和57%受到污染湖泊的主要污染源[14-15]。另据调查，在我国以地下水为主要水源的北方地区，几乎所有城市的地下水中硝酸盐的检出水平均有明显的上升趋势[16]。含氮的污水灌溉，过量地施用化肥和不合理的施肥方法，加之不合理灌溉的耦合效应，都能使得农田氮素对地表水和地下水体造成氮
水土流失实验
水土流失实验 一、活动原理：自然地理环境的整体性原理 二、活动方案设计： 1.活动材料： 两个浅底圆盘、若干土壤、适量草皮、适量水 2.活动步骤： （1）将土壤分成两份，分别置于A,B两个圆盘中央，堆成形状大体相近的两个圆锥体。 （2）在A盘的土堆上覆盖一层草皮。 （3）分别将一杯清水在距土堆顶部约20厘米的高度慢慢淋至两盘内。 （4）比较A,B两盘土堆边缘泥土的多少。 三、活动结果：A盘土堆边缘泥土较少，B盘土堆边缘有较多泥土。 四、结果分析： 植物对降水有较大的节留作用，良好的植被能迟滞雨水从地表中流出的时间，控制地表经流，减少对地表的冲刷作用。 导致水土流失的原因有自然原因和人为原因。 ⑴自然因素。主要有地形、降雨、土壤（地面物质组成）、植被四个方面。 ①地形。地面坡度越陡，地表径流的流速越快，对土壤的冲刷侵蚀力就越强。坡面越长，汇集地表径流量越多，冲刷力也越强。 ②降雨。产生水土流失的降雨，一般是强度较大的暴雨，降雨强度超过土壤入渗强度才会产生地表（超渗）径流，造成对地表的冲刷侵蚀。 ③地面物质组成。 ④植被。达到一定郁闭度的林草植被有保护土壤不被侵蚀的作用。郁闭度越高，保持水土的越强。 ⑵人为因素。。 人为原因主要指地表土壤加速破坏和移动的不合理的生产建设活动，以及其他人为活动，如战乱。 引发水土流失的生产建设活动主要有陡坡开荒、不合理的林木采伐、草原过度放牧、开矿、修路、采石等。人类对土地不合理的利用、破坏了地面植被和稳定的地形，以致造成严重的水土流失。 在我国，人口多，粮食、民用燃料需求等压力大，在生产力水平不高的情况下，对土地实行掠夺性开垦，片面强调粮食产量，忽视因地制宜的农林牧综合发展，把只适合林，牧业利用的土地也辟为农田。大量开垦陡坡，以至陡坡越开越贫，越贫越垦，生态系统恶性循环；滥砍滥伐森林，甚至乱挖树根、草坪，树木锐减，使地表裸露，这些都加重了水土流失。另外，某些基本建设不符合水土保持要求，例如，不合理修筑公路、建厂、挖煤、采石等，破坏了植被，使边坡稳定性降低，引起滑坡、塌方、泥石流等更严重的地质灾害。 我国是个多山国家，山地面积占国土面积的2/3；我国又是世界上黄土分布最广的国家。山地丘陵和黄土地区地形起伏。黄土或松散的风化壳在缺乏植被保护情况下极易发生侵蚀。我国大部分地区属于季风气候，降水量集中，雨季降水量常达年降水量的60%～80%，且多暴雨。易于发生水土流失的地质地貌条件和气候条件是造成我国发生水土流失的主要原因。由于我国对自然资源使用不合理，我国多地区出现水土流失，如黄土高原、南方低山丘陵、河西走廊、宁蒙河套平原等。 就黄土高原而言，黄土高原地表支离破碎，千沟万壑，有70％是坡地，植被覆盖极差，
农田径流氮磷生态拦截沟渠构建技术规范db-2008
江苏省苏州质量技术监督局发布 2009－03－01实施 2009－03－01发布 农田径流氮磷生态拦截沟渠构建技术规范 DB3205/T 157-2008 DB3205 苏州市农业地方标准 B 05 前言 本标准在编写结构、内容和格式等方面均符合GB/T 1.1—2000《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》和GB/T 1.2—2002《标准化工作导则第2部分：标准中规范性技术要素内容确定方法》。 本标准由苏州市农林局提出。 本标准起草单位：苏州市绿色食品行业协会、苏州市相城区虞河蔬菜产销合作社。 本标准主要起草人：秦伟、施赞红、吴钰明。
农田径流氮磷生态拦截沟渠构建技术规范 1 范围 本标准规定了农田径流氮磷生态拦截沟渠构建的术语和定义、总则、生态沟渠设计、生态沟渠构建、生态沟渠效果与检测及生态沟渠管理。 本标准适用于农田地表径流生态拦截沟渠的构建。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 50288-1999 灌溉与排水工程设计规范 SL 18-2004 渠道防渗工程技术规范 SL/T 246-1999 灌溉与排水工程技术管理规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本规程。 3.1 生态拦截
采用生物技术、工程技术等措施对农田径流中的氮、磷等物质进行拦截、吸附、沉积、转化及吸收利用，从而对农田流失的养分进行有效拦截，达到控制养分流失，实现养分再利用，减少水体污染物质的目的。 3.2 生态沟渠 在农田系统中构建成一定的沟渠，在沟渠中配置多种植物，并在沟渠中设置透水坝、拦截坝等辅助性工程设施，对沟渠水体中氮、磷等物质进行拦截、吸附，从而净化水质。这样的沟渠称为生态沟渠。 4 总则 根据“兼顾农田排水和生态拦截功能，因地制宜，循环利用，生态降解”的原则，充分利用原有排水沟渠，对农田排水沟渠进行一定的工程改造，建成生态拦截型沟渠系统，使之在具有原有的排水功能基础上，增加对农田排水中所携带氮磷等养分的吸附、吸收和降解等生态功能。 5 生态沟渠设计 应符合GB 50288-1999和SL 18-2004要求。 5.1 密度、布局 生态沟渠建设密度应能满足农田排水要求和生态拦截需要，一般为每hm2农田100m生态沟渠。一般分布在农田四周与农田区外的河道之间。 5.2 生态沟渠组成 生态拦截型沟渠系统主要由工程部分和生物部分组成，工程部分主要包括渠体及生态拦截坝、节制闸等，生物部分主要包括渠底、渠两侧的植物。
次暴雨下作物植被类型对农田氮磷径流流失的影响(1).
2009年 3月 水利学报 SH UI LI X UE BAO 第 40卷第 3期 收稿日期 :2008203214 基金项目 :国家自然科学基金重点项目 (50639040;50739003 作者简介 :焦平金 (1980- , 男 , 安徽人 , 博士生 , 主要从事农田排水与水环境保护方面的研究。 E 2mail :jiaopj@iwhr. com 文章编号 :055929350(2009 0320296207 次暴雨下作物植被类型对农田氮磷径流流失的影响 焦平金 1 , 王少丽 1 , 许迪 1 , 王友贞 2 (1. 中国水利水电科学研究院水利研究所 , 北京 100044; 2. 安徽省 , 233000 摘要 :基于汛期次暴雨径流实验数据 , 。结果表明 , 作物植被类型差异对地表径流量 >玉米地 >棉花地 >黄豆地。因素。。对具有较高植被覆盖度的黄 , 而玉
米地中颗粒态氮和可溶性磷分别是农田氮磷、棉花等高叶面积指数的作物可有效减少氮磷地表径流流失 , 减缓农业面源污染带来的威胁。 关键词 :降雨 ; 作物 ; 植被 ; 径流 ; 土壤侵蚀 ; 氮磷 ; 流失中图分类号 :S157.1; X 144 文献标识码 :A 1研究背景 地表径流与土壤侵蚀引起的氮磷流失是导致农业面源污染、河流湖泊等地表水体产生富营养化的 主要原因 , 其带来的环境、经济及社会问题已引起国内外普遍关注 [1-2] , 研究农田氮磷径流流失规律对提高化肥利用率、减轻农业面源污染、缓解水资源危机具有重要理论意义和实用价值。现有大量针对氮磷地表径流流失机理与规律的研究多在室内外模拟降雨条件下基于坡面产流或农田径流状态开展 , 其 考虑了植被覆盖、施肥、雨强、耕作方式等因素对地表径流氮磷流失规律的影响 [3-6] , 以及地表径流中不 同形态氮磷的构成 [7], 研究发现作物植被覆盖对农田氮磷地表径流流失的影响较为明显 [8-9] 。由于人工降雨模拟条件与自然降雨状态间在降雨属性等方面存在着差异 , 上述得出的相关研究结论用于指导实践具有一定局限性 [10] , 故深入研究自然降雨条件下作物植被类型差异对农田氮磷径流流失规律的影响凸显重要。本文基于汛期典型暴雨径流实验观测数据 , 研究不同作物植被类型下的农田地表氮磷径流流失规律和特征 , 探讨作物植被类型差异对地表径流量、
模拟降雨条件下农田径流中氮的流失过程
土壤与环境 2001, 10(1): 6~10 https://www.360docs.net/doc/f11225508.html, Soil and Environmental Sciences E-mail: ses@https://www.360docs.net/doc/f11225508.html, 基金项目 39790100 ???ú?? 男 章 申 男 中国科学院院士 中国环境科学学会副理事长 2000-12-02 文章编号 ２００１ 章 申 陈喜保北京 １００１０１ 在室内降雨模拟试验条件下 结果表明 施用NH 4 HCO 3 显著地增大了农田径流中溶解态氮浓度及流失量 P =0.1 在大暴雨和裸露地试验条件下 在44 min 降雨径流中 侵蚀泥沙有富集氮养分的特点 LOG(ER )=0.770-0.300LOG(SED ) ?μμí±ííá?D?ùD§μa??·?o?á?ê? ??éù??ì?μ?±í??á÷μaá÷ê§μ?1??ü è?1¤?μóê μaá÷ê§ X14 文献标识码 Institute of Geographical Science and Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China á×μè??·???μ? ±í??á÷?ò??ì?μ??¨ò?òy?eá?1?·oμ???êó ?? ??ì??ì3éá??±?óμ??eo| í?ê±μa ?? è???ì? òò′? á×??·??eê§1??é 研究暴雨径流条件下农田氮 以控制降雨强度和时间 其后在白洋淀地区也进行了尝试[1, 2] ×üì??à1?×êá???éù ?úê?ó?μa·êó?2? ê?·êμ?ì??t?? ?¨ ?èoí??ê′?àé3μaμ?o?á? ?aóDD§??????ì?μaμ??eê§oí·à?1??ì?μ???óa ???ˉìá1????§μ?òà?Y ?′1????μí3 ??á÷ê??éíáèàD???oí×??ˉ2é?ù ?÷ 2éó??à1ú SPRACO 锥形头 90 cm 长的延伸管 以及作装置稳定的 三角架和几条拉线构成 可在相对较低的降落高度下模拟天然降 雨每槽水平受水面积 0.5 m × 2 m ·à?1?μóê?àé3?|3?