暴雨条件下不同灌排模式稻田排水中氮磷变化规律
降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷迁移转化规律研究
降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷迁移转化规律研究研究背景随着人口的增加和经济的快速发展，农业生产对水资源的需求量日益增大，农业排放也日益增多。
针对农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化规律，相关研究大多仅仅是在单一的自然条件下进行，没有完全考虑到降雨径流对水体中氮、磷的影响。
因此，本文旨在研究降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化规律。
研究内容实验设计在农田沟渠中布置样地，利用雨水模拟器进行模拟降雨，探究降雨时的径流对水体中氮、磷的迁移和转化规律的影响。
本实验设置三个处理组别：1）控制组，不加以任何处理；2）施氮组，每立方米加入50g尿素；3）施磷组，每立方米加入20g三钙磷。
实验步骤1.选取有土壤层的农田沟渠示范区。
2.将每个样地分为三个收集器进行取样。
3.施氮组和施磷组每立方米加入相应的氮、磷肥料。
4.使用雨水模拟器进行一定强度的降雨模拟，收集样地中产生的径流，并同时记录样地内氮、磷的浓度变化。
5.在每次降雨后10分种内取样，用离心机离心后，取上层水体样品进行分析。
实验结果实验结果表明，农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化过程受降雨和径流的影响较大。
不同组别水体中氮、磷的平均浓度组别氮平均浓度（mg/L）磷平均浓度（mg/L）控制组0.57 0.11施氮组 1.28 0.45施磷组 1.02 0.84由此可见，施氮组和施磷组水体中氮、磷的平均浓度均高于控制组，其中施氮组中氮的平均浓度较高，施磷组中磷的平均浓度较高。
氮、磷在水体中的贡献率为了进一步了解氮、磷在水体中的贡献率，根据样品分析数据，计算了不同处理组别氮、磷的迁移贡献率。
氮、磷在水体中的迁移贡献率组别氮迁移贡献率磷迁移贡献率控制组38.1% 20.3%施氮组47.7% 31.7%施磷组47.5% 36.2%通过计算得知，三个处理组中氮、磷在水体中的迁移贡献率均高于初始在水体中的含量，其中施氮组和施磷组在水体中的迁移贡献率更高。
结论1.本实验结果表明，农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化规律受到降雨和径流影响较大，并且施氮、施磷会导致水体中氮、磷含量增加。
降水对农田排水沟渠中氮磷流失的影响
降水对农田排水沟渠中氮磷流失的影响于会彬1,2,席北斗23,郭旭晶1,2,翟丽华2,3,何连生2,许其功2,刘鸿亮21.北京师范大学环境学院,北京 1008752.中国环境科学研究院,北京 1000123.清华大学环境科学与工程系,北京 100084摘要:以浙江嘉兴双桥农场为研究对象,分析降水对农田沟渠中氮、磷流失的影响,揭示氮、磷在降水径流中流失的一般规律.在单晚稻生长期间,同步监测了施肥后的2次降水量和沟渠径流量,并对2次降水径流的全过程进行污染物含量的测定,对农田排水沟渠径流量与污染物含量随2次降水变化过程进行监测.结果表明:污染物含量变化呈现出大致相同的趋势,且污染物含量峰值比流量峰值提前2～3h ;在降水初期,污染物含量随径流量的增大而升高;随着流量的继续增大,含量呈下降趋势.施肥后4d 内降水的农田沟渠中氮、磷随径流的流失量比4d 后大.影响氮、磷流失的因素主要有降水量、降水时间间隔、径流量、施肥的种类和数量、土壤前期含水量以及沟渠中的沉积物等.氮流失的主要形态为氨氮和硝氮;磷流失的主要形态为磷酸盐.通过回归分析发现,径流量与氮、磷排放负荷间符合多项式关系.关键词:农田排水沟渠;降水径流;氮;磷;回归分析中图分类号:X 52 文献标志码:A 文章编号:1001-6929(2009)04-0409-06E ffect of Rainfall Runoff on Nitrogen and Pho sphorus Lo ss in Farming Drainage DitchY U Hui 2bin1,2,XI Bei 2dou 2,G UO Xu 2jing1,2,ZH AI Li 2hua2,3,HE Lian 2sheng 2,X U Qi 2g ong 2,LI U H ong 2liang21.School of Environment ,Beijing N ormal University ,Beijing 100875,China2.Chinese Research Academy of Environmental Sciences ,Beijing 100012,China3.Department of Environmental Science and Engineering ,Tsinghua University ,Beijing 100084,ChinaAbstract :The relationship of nitrogen and phosphorus loss and rain fall runoff based on natural rain fall events was m onitored in a field drainage ditch of Shuangqiao farm in Jiaxing ,Zhejiang Province.During growth of a single crop of late rice ,rain falls and ditch runoffs after fertilizing were measured twice simultaneously ,and contents of nitrogen and phosphorous were als o measured.The variations of nutrient concentration and runoff were measured and analyzed.The trends of concentration variation for nitrogen and phosphorous were alm ost the same ,and their peak values were tw o to three hours earlier than the peak runoff.Shortly after rain fall started ,the concentrations of nitrogen and phosphorus increased with increasing runoff ter ,they decreased with increased runoff flow.The loss of nitrogen and phosphorus within the first four days after fertilizing was greater than the loss after four days.The predominant factors affecting nitrogen and phosphorus loss were rain fall ,rain interval ,runoff ,type and quantity of fertilizer ,preliminary water content in s oil ,sediments in farming ditch and s o on.The loss of nitrogen was mainly in the form of amm onia nitrogen and nitric 2nitrogen ;and the loss of phosphorus was mainly in the form of diss olved phosphate.Regression analysis results showed that a polynomial relationship existed between runoff and nutrient loads.K ey w ords :farming drainage ditch ;rain fall 2runoff ;nitrogen ;phosphorus ;regression analysis收稿日期:2008-04-01 修订日期:2008-05-01基金项目:国家重点基础研究发展计划(973)项目(2005C B724203);博士点专项基金项目(20050027011)作者简介:于会彬(1972-),男,山东青岛人,yhbybx @.3责任作者,席北斗(1969-),男,安徽砀山人,研究员,博士,主要研究流域水过程,xibeidou @ 农业非点源中营养物的过度排放是引起水体富营养化的主要原因之一[1],农业用地中排放的氮、磷不仅会造成巨大的经济损失,也会威胁到地下水和饮用水的安全[2].受化肥施用量增加、施肥结构不合理、农田排水直接进入河流等因素影响,农田排放的营养物对水体的危害也在日益加剧[3].降水引起的地表土壤侵蚀及农田化肥、农药的流失是非点源污染的重要原因[4],因此在降水条件下,径流的观测是研究农业非点源污染的基础[5].农田排水沟渠是农田流失氮、磷进入受纳水体前的运输通道[6],因第22卷 第4期2009年4月环 境 科 学 研 究Research of Environmental Sciences V ol.22,N o.4Apr.,2009此,选择我国南方典型高产农业流域———浙江嘉兴小流域为研究对象,分析降水对农田沟渠中氮、磷流失的影响,揭示氮、磷的迁移变化规律,以期为该区域农业非点源污染治理提供参考.1 材料与方法1.1 研究区概况浙江省嘉兴市秀洲区的双桥农场位于杭嘉湖平原北端(120°42′E ,30°50′N ),见图1.该地区海拔较低,地势平坦,田地成块,沟渠呈网状分布,沟渠坡度(<012)较小;属于典型的亚热带季风气候区,年均气温15～16℃1年均降水量119317mm ,最大降水量1750mm (1999年),最小降水量76616mm (1978年).降水大部分集中在3—9月,占全年总降水量的76%.有3个明显的降水时段:①3—5月的春雨,特点是雨日多;②6—7月的梅雨,一般来说,梅雨雨量较大,但变化也大;③9月的秋雨,也被称为台风雨,降水强度较大,多出现在8—9月.雨季分配呈现梅雨型(6月峰值)和台风型(9月峰值)的双峰型降水特征.图1 研究区地理位置Fig.1 Location of the study area 农场现有土地总面积为42hm 2,其中水田22hm 2,果、蔬基地315hm 2,畜牧场4hm 2,其他土地114hm 2.农场土地平整,土壤肥沃,田块成方,排灌自如,基础设施条件较好.农业种植区主要以单晚稻和冬小麦为主.种植方式为每年2季.植物种植组成见图2.图2 种植面积及其所占比例Fig.2 Crops area and proportion in a year 农场具有较完整的沟渠系统,降水或灌溉产流后,依次进入毛渠、支渠,最后汇入干渠并排入邻近河流水系.沟渠排水性能良好,沟渠底面和侧面均为水泥抹面,水力条件较好,沟渠总长222219m ,占地205312m 2,沟渠中水量与作物的耕作和季节变化密切相关,每年3—11月初,沟渠中的水位保持在10～40cm ,其中6—9月较深,11月水位逐渐下降,到11月底干涸,次年3月逐渐开始蓄水.双桥农场是国营农场,创办于1949年11月,为浙江省现代农业示范园区,耕作制度50年不变,农场及周边地区水网密布.因此,不论从农事管理还是自然地理特征来讲,该农场在杭嘉湖平原水网区都具有一定的代表性.1.2 研究方法图3 排水沟渠分布Fig.3 Drainage ditch distribution试验区位于双桥农场南部,是农作物种植区沟渠系统的重要组成部分,耕作方式为小麦和水稻轮作,具体分布如图3所示.汇水面积为22hm 2,在沟014环 境 科 学 研 究第22卷渠总出口A处进行采样,并设置降水量自动观测仪,实时记录降水量的变化.为准确观测沟渠的径流过程和流量,在B处设置矩形堰,矩形堰的长、宽和深分别为5,015和015m.在矩形堰内监测断面设置水位自动监测仪,实时记录水位的变化,根据水位自动监测仪显示的水位-流量关系曲线可查得实时流量.农田排水沟渠径流中氮、磷流失量与降水和施肥间隔以及降水量有关[7].因此选取2种情境说明污染物含量随径流量的变化.情境1,单晚稻播种时施基肥(复合肥450kgΠhm2)2d后日降水量为21 mm的降水期;情境2,第2次追肥(尿素150kgΠhm2) 5d后累计降水量为44mm的降水期.不同情境下的降水特征见表1.表1 不同情境下的降水特征T able1 Rain fall chracteristics in different conditions情境监测日期降水量Πmm历时Πh最大雨强Π(mmΠh)平均雨强Π(mmΠh)检测次数Π次12005-05-29—302116 3.93 1.3133 22005-07-09—1044288.92 1.69471.3 样品采集与监测降水前采样1次,作为参照值.降水历时1h 内,采样时间间隔为15min;降水历时1～7h,采样间隔为30min;之后,采样间隔为1h,直至水位回复到降水前位置时止.沟渠水样采集后运回实验室,分析ρ(总氮),ρ(氨氮),ρ(硝氮),ρ(总磷)和ρ(磷酸盐).ρ(总氮)和ρ(总磷)均用原水样进行测定.ρ(总氮)采用过硫酸钾氧化,紫外分光光度比色法分析;ρ(总磷)采用过硫酸钾氧化消解法,用钼锑抗分光光度法测定.水样经0145μm微孔滤膜过滤后测定ρ(氨氮),ρ(硝氮)和ρ(磷酸盐).ρ(氨氮)采用钠氏试剂分光光度法测定;ρ(硝氮)采用紫外分光光度比色法分析;ρ(磷酸盐)用钼锑抗分光光度法测定.2 结果与讨论2.1 污染物含量随排水沟渠流量的变化规律2种情境下的流量过程线和污染物含量见图4.在情境1中,降水量和流量均出现了2个明显的峰值,流量峰值比降水量的峰值滞后约3h〔见图4 (a)〕;在情境2中,流量峰值比降水量的峰值滞后约2h〔见图4(b)〕,这主要是由土壤的前期含水量决定的.在相同的土地利用和下垫面条件下,土壤的前期含水量是决定产流时间的关键因素.3月排水沟渠开始蓄水,水位为15～25cm,5月15—28日区域内降水量仅为18mm;而6月15—30日降水量多达55mm,排水沟渠水位为25～35cm,此时土壤含水量要大于情境1.因此,导致了流量峰值出现的时间相差约1h.图4中污染物含量与流量变化趋势大致相同.在监测时段内,污染物含量也出现了2个峰值,而且这2个峰值的出现时间比流量峰值提前2～3h,比降水峰值略有滞后;第1个峰值明显高于第2个峰值.随着流量的增加,污染物含量呈逐渐递减趋势;在降水过程的后期,随着流量的减小,污染物含量有小幅度的锯齿状变化,但变幅很小,总体上呈递减趋势.污染物含量峰值出现在降水峰值与径流峰值之间且更接近前者,主要是由排水沟渠的特征引起的:①在降水初期,侵蚀作用处于主导地位,污染物随降水径流大量进入排水沟渠,导致含量增大;②化学肥料的大量流失;③沟渠中沉积物释放出部分氮、磷.沟渠底部有10～20cm的沉积物,在沟渠沉积物间隙水中ρ(硝氮),ρ(氨氮)和ρ(磷酸盐)都比较高,尤其是ρ(氨氮),比沟渠水体高8倍.沉积物对氮、磷的吸附能力与界面性质、水体的温度[8]以及pH[9]有关.降水初期,由于沟渠径流量的突增,导致水体的温度降低,pH升高,沉积物的吸附能力下降;加之雨点的撞击,致使界面扰动增强,沉积物间隙水释放出氮、磷(见表2).由图4可见,情境1ρ(总氮)低于情境2,但ρ(总磷)高于后者,这主要是由于化肥种类和施肥量等因素所致.情境1为复合肥450kgΠhm2(氮素为37kgΠhm2,磷素为19kgΠhm2),而情境2为尿素150 kgΠhm2(氮素为69kgΠhm2);虽然施肥时二者氮素相差近1倍,但前者ρ(总氮)最大值为5100mgΠL,后者为5120mgΠL,相差不大.张志剑等[10212]对水稻田面水氮素的动态特征及流失规律进行的研究指出,氮的流失一般是施肥后,其大多还存于土壤及作物表面,较易随田间水排入沟渠;而3～4d后,养分大多已进入土壤,并发生了一定的转化.情境1是施肥2 d后降水,而情境2为施肥5d后降水,所以前者氮114第4期于会彬等:降水对农田排水沟渠中氮磷流失的影响图4 降水径流过程及污染物含量变化Fig.4 Change of rain fall2runoff and nutrients concentration表2 情境2中沟渠水体与沉积物间隙水的污染物含量比较T able2 P ollutions com paris on in water of drainage ditch and water of sediment mgΠL类别ρ(总氮)ρ(硝氮)ρ(氨氮)ρ(总磷)ρ(磷酸盐)降水前最大值1)降水前最大值降水前最大值降水前最大值降水前最大值沟渠水体 2.00 5.200.40 1.10 1.20 3.700.350.760.300.72沉积物间隙水 1.23 1.099.12 5.700.820.76 1)指降水期间测得的最大值.流失的比例大于后者.在2种情境中,同一水样ρ(总磷)和ρ(磷酸盐)的差值为0104～0112mgΠL,说明流失的磷主要是磷酸盐.情境1ρ(磷酸盐)最大值为0197mgΠL,而情境2ρ(磷酸盐)最大值为0171 mgΠL,并且2种情境的ρ(磷酸盐)虽有一定程度的增加,但变幅比氮小,说明降水对于农田土壤中磷酸盐的流失影响不大.到了降水后期,由于土壤中污染物含量的下降和流量的持续增大,水的稀释作用开始占主导地位,从而导致污染物含量进一步降低.因此,径流中污染物含量的变化不仅与径流量有关,同时还取决于降水量、降水时间间隔、施肥的214环 境 科 学 研 究第22卷图5 径流量与污染物排放负荷的多项式回归分析Fig.5 P olynomial regression of runoff and pollutants load种类和数量、土壤前期含水量及沟渠中的沉积物等多种因素.2.2 污染物排放负荷与径流量的回归分析研究表明[13],径流量与污染物排放负荷之间存在着非线性关系.为研究二者的关系,对径流量与污染物排放负荷进行了回归分析.在排水沟渠总出口处的污染物排放负荷根据流量和污染物质量浓度同步监测值进行计算,计算公式如下:y j =∫tc t(t )q t(t )d t ≈6n -1i =1Δt ic i +c i +12×q i +q i +12(1)x =∫tq t (t )d t ≈6n -1i =1q i +q i +12(2)式中,y j 为第j 种污染物的排放负荷,g ;c t 为t 时刻径流中第j 种污染物的质量浓度,mg ΠL ;q t 为t 时刻的流量,m 3Πs ;c i 为第j 种污染物在样本i 监测时的质量浓度,mg ΠL ;q i 为样本i 的监测流量,m 3Πs ;x 为径流量,m 3;Δt 为样本i 和i +1的时间间隔,s.对5种污染物的排放负荷和径流量进行多项式回归分析,结果见图5.由图5可以看出,污染物排放负荷与径流量之间存在着多项式关系,且R 2>0195,表明污染物的排放负荷累积流量与积累通量有很强的相关性.但是,由于2个变量中都有流量,并且试验结果只有2个实测径流量过程及对应的输出通量,建立预报关系数据太少,采用该曲线进行预报及外推误差可能很大.因此,通过计算2005年总氮和总磷的年通量,然后外推降水产流后的氮、磷的年通量,进而估算肥料的流失率,以估计该方法的误差大小.314第4期于会彬等:降水对农田排水沟渠中氮磷流失的影响由于把农田及其排水沟渠视为人工小流域,所以采用下式计算总氮和总磷的年通量:W=K6n i=1C i Q P(3)式中,W为年通量;K为估算时间段的转换系数;C i为污染物的瞬时质量浓度,mgΠL; Q P为代表时段平均流量,LΠs;n为估算时间段的样品数量.因为式(3)强调径流量的作用,较适合非点源占优的情况[14].根据实测数据和有关文献[15],算出2005年研究区总氮和总磷的年通量分别为8964和1752tΠa.根据嘉兴水文站实测资料得到实测年的累积年径流量约为82103m3,代入图5的总氮和总磷回归方程,计算可得总氮、总磷的年通量预测值为12437和2481 tΠa.总氮、总磷年通量的相对误差为01387和01416,尽管相对误差较大,但在预测时扣除误差后,仍具有一定的参考价值.通过这些回归方程,并根据流域内某次降水径流量,可计算出该流域的污染物排放负荷.在我国的其他地区也得出过类似的经验方程,同样说明了污染物排放负荷与径流量有明显的指数或对数关系[16217].但是,由于非点源污染与研究区域的土地利用类型、土壤的理化性质、流域管理措施等多种因素有关,各研究区域得出的经验方程相差很大,因此,该方程只能用于杭嘉湖平原农田排水沟渠.3 结论a.农田排水沟渠系统本身不太稳定,在降水的作用下可以引起一系列变化.在2种情境中,降水量和流量均出现了2个明显的峰值,且流量峰值比降水量的峰值滞后约2～3h;污染物含量也出现了2个峰值,而且这2个峰值的出现时间比流量峰值的出现时间提前2～3h,比降水峰值略有滞后.随着流量的增大,稀释开始占据主导作用,污染物含量表现出随流量增大而递减的趋势.b.试验期间,2种情境ρ(总氮),ρ(氨氮)和ρ(硝氮)的最大值分别为5100和5120mgΠL,3190和3170mgΠL,0187和1110mgΠL,沟渠系统输出氮的主要形态为氨氮和硝氮;沟渠系统输出磷的主要形态为磷酸盐,ρ(总磷)和ρ(磷酸盐)的最大值分别为1106和0175mgΠL,0197和0172mgΠL.c.通过回归分析发现,氨氮、硝氮、总氮、总磷和磷酸盐的排放负荷与径流量之间存在着多项式关系,R2分别为019788,019885,019679,019676和019580.其中,总氮、总磷的相对误差为01387和01416.在杭嘉湖平原,该经验方程可直接应用于降水情境下农田排水沟渠中氮、磷流失量的计算,计算值要相应的扣除误差影响.参考文献(R eferences):[1] HO LLINGER E,CORNISH P S,BAGINSK A B,et al.Farm2scalestorm water losses of sediment and nutrients from a market gardennear Sydney,Australia[J].Agricultural W ater M anagement,2001,47(3):2272241.[2] CAMEIRA M R,FERNANDO R M,PEREIRA L S.M onitoringwater and NO32N in irrigated maize fields in the S orraia W atershed,P ortugal[J].Agricultural W ater M anagement,2003,60(3):1992216.[3] OWE NS L B,VAN KE URE N R W,E DW ARD W M.Budgets ofnon2nitrogen nutrients in a high fertility 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降雨条件下农田土壤中磷的迁移规律
降雨条件下农田土壤中磷的迁移规律
汤波
【期刊名称】《江西化工》
【年(卷),期】2013(000)002
【摘要】研究农田土壤中不同深度处的磷元素含量在多次降雨后的变化规律.[方法]通过三次人工降雨,分别从不同土壤深度处取出土样,进行测定分析,找出磷元素含量随土壤深度变化以及降雨量变化的变化趋势.[结果]第一,降雨后磷含量随土壤深度增加而逐渐减少,这一规律主要体现在30cm以上的土壤层；第二,30cm土壤层以上,同深度的土壤P含量随着降雨次数的增加的而减少.[结论]选择科学合理的磷肥施用量,同时控制农田土壤水的排出.
【总页数】4页(P147-150)
【作者】汤波
【作者单位】陕西理工学院,陕西汉中723001
【正文语种】中文
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1.降雨条件下西安蔬菜地土壤中氮的迁移规律 [J], 汤波
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4.模拟降雨条件下土壤溶质迁移规律试验研究 [J], 魏文硕;童菊秀;杨瑞;张效苇;李佳韵
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氮磷流失机制
氮磷流失机制引言：氮磷是农业生产中重要的营养元素，但它们的过度流失对环境和生态系统造成了严重的影响。
本文将探讨氮磷流失的机制，以便更好地理解和管理这一问题。
一、氮的流失机制：1. 水体流失：氮肥施用后，随着降雨或灌溉水的流动，氮化合物会溶解在水中，进而流入河流、湖泊和地下水。
这种水体流失是氮流失的主要途径之一。
2. 水土流失：在农田中，氮肥施用过量或不当的施肥方式会导致土壤侵蚀，使氮肥随着土壤颗粒一起被冲刷到水体中，从而造成氮的流失。
3. 水分蒸发：在干旱地区，土壤中的水分蒸发会导致氮肥浓度的增加，进而促使氮的流失。
这种流失机制在缺乏有效灌溉和水分管理的地区尤为突出。
二、磷的流失机制：1. 土壤侵蚀：磷肥施用过量或不当的施肥方式会导致土壤侵蚀，使磷肥随着土壤颗粒一起被冲刷到水体中。
这是磷流失的主要途径之一。
2. 水体流失：与氮不同，磷主要以固体形式存在于土壤中，但在降雨或灌溉水的冲刷下，一部分磷会以悬浮物的形式进入水体，从而造成磷的流失。
3. 植物吸收不足：土壤中的磷肥如果无法被植物充分吸收利用，就会逐渐积累并流失到水体中。
这种流失机制在土壤磷素含量过高的情况下尤为明显。
三、防止氮磷流失的措施：1. 合理施肥：根据土壤养分含量和作物需求，合理施用氮磷肥，避免过量施肥和不当施肥方式，减少养分流失的风险。
2. 水分管理：合理管理灌溉水和降雨水的流动，避免水体流失带走氮磷肥。
采用节水灌溉技术和排水系统，减少水分蒸发和土壤侵蚀。
3. 土壤保护：采取措施减少土壤侵蚀，如植被覆盖、梯田建设、合理耕作等，防止磷肥随土壤颗粒流失到水体中。
4. 植物管理：合理选择作物品种，提高植物对氮磷的吸收利用效率，减少养分在土壤中的积累和流失。
结论：氮磷流失是农业生产中面临的重要问题，对环境和生态系统造成了严重的影响。
了解氮磷流失的机制，并采取相应的管理措施，可以有效减少养分流失，保护环境和生态系统的健康。
通过合理施肥、水分管理、土壤保护和植物管理等综合措施的应用，可以实现农业生产的可持续发展。
天然降雨条件下水稻田氮磷径流流失特征研究
天然降雨条件下水稻田氮磷径流流失特征研究梁新强;田光明;李华;陈英旭;朱松【期刊名称】《水土保持学报》【年(卷),期】2005(19)1【摘要】采用具有单排单灌的试验小区,对水稻田在多次天然降雨条件下形成的径流中氮磷的流失特征进行了研究。
结果表明,几次降雨径流的累积量中总氮的最高浓度达到22.15mg/L,总磷的浓度达4.84mg/L,可溶态氮是天然降雨径流流失氮素的主要形态,约占总氮的70%～92%,尤其是硝态氮,约占总氮的40%～80%,而径流流失中氨态氮的浓度较小,仅占总氮浓度的3.4%～27%,颗粒态磷在径流流失磷素中占到较大的比重,可达76%～79%;几次降雨事件中总氮的累积流失负荷约在0.23～0.80kg/hm2,总磷的累积流失负荷约在0.07～0.15kg/hm2,两者都小于当季施肥量的1%;降雨和施肥是影响氮磷素径流输出的主要因子,对降雨、施肥量、氮磷素输出负荷运用二元一次方程进行拟合,结果表明相关性达到了显著性水平。
【总页数】5页(P59-63)【关键词】磷素;径流流失;水稻田;施肥量;氮磷;降雨;高浓度;总氮;总磷;累积【作者】梁新强;田光明;李华;陈英旭;朱松【作者单位】浙江大学环境工程系【正文语种】中文【中图分类】S157;X832【相关文献】1.不同磷水平处理下水稻田磷氮径流流失研究 [J], 谢学俭;陈晶中;汤莉莉;张海鸥2.太湖流域典型平原河网区降雨径流氮磷流失特征分析 [J], 曾远;张永春;范学平3.二次降雨条件下紫色土壤中流的氮磷流失特征研究 [J], 王玉霞;龙天渝;卢齐齐4.紫色丘陵区小流域典型降雨径流氮磷流失特征 [J], 蒋锐;朱波;唐家良;罗专溪;王冬;辛伟;魏世强5.海河流域水稻田氮磷地表径流流失特征初探 [J], 陈颖;赵磊;杨勇;孙春元;张晓岚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
涝害对水稻碳氮代谢的影响及其生理机理
涝害对水稻碳氮代谢的影响及其生理机理水稻，这个古老的粮食作物，不仅是我们日常餐桌上的常客，也是全球人口赖以生存的主要食物来源之一。
但你知道吗？水稻的生长其实是很挑剔的，它的“脾气”有时也蛮大，尤其在面对涝害的困扰时，表现得尤为明显。
你瞧，涝害对水稻的影响，简直就是一场天灾，刚刚长得好好的稻谷，突然间成了水里的“漂浮物”，日复一日泡在水里，根本喘不过气来。
这一泡，水稻的碳氮代谢就开始出了问题，甚至连它的生命力也有点摇摇欲坠了。
咱们先从水稻的“日常生活”说起吧，水稻可是个吃货，碳和氮对它来说就是能量的源泉。
平时它吸收空气中的二氧化碳，通过光合作用把这些二氧化碳转化成有用的养分，用来合成糖分、蛋白质等等，这些可是水稻生长不可缺的“能量包”。
氮呢，也是水稻生长的重要元素，它通过根部吸收土壤中的氮源，然后用来合成氨基酸、蛋白质，保证自己健康成长。
正常情况下，水稻的碳氮代谢是井井有条的，每天都忙得不亦乐乎，生长速度自然也是飞快。
可一旦碰到涝害，问题就来了。
涝害，不是洪水泛滥的那种大规模灾难，而是指水稻田土壤中长期积水，导致氧气供应不足，根部“窒息”了。
这时候，水稻的根系就变得懒散，甚至失去了它们原本应该有的活力，吸收水和养分的能力大大下降。
更惨的是，根系不工作，水稻就只能依赖地面上有限的水分和空气来维持生长，而这就导致了碳的吸收和利用大打折扣。
原本能够通过光合作用转化的二氧化碳，变得无处可用，水稻就好像被“断了粮”，吃不饱，精神自然不振，生长也变得缓慢。
涝害对氮的代谢影响也不小。
土壤中氧气减少，根系难以有效吸收氮源，这就意味着水稻体内的氮供给减少了。
这时候，水稻就会出现氮素缺乏的症状，叶子发黄，生长变慢，甚至出现“营养不良”的现象。
你想啊，氮是构成蛋白质的基础，没了氮，水稻的营养就成了问题，最后影响到产量和品质。
简直是“雪上加霜”！这时候，咱们水稻就陷入了一个恶性循环：根系受损，碳和氮的吸收受阻，导致生长不良；生长不良，又让水稻的抗病能力下降，抵抗力差，容易感染病虫害，最终就成了农民的“心头大患”。
农田退水过程中氮素运移规律试验研究
农田退水过程中氮素运移规律试验研究农田退水是指通过排涝方式将农田中的积水排走的过程。
随着农田的退水，水中所含的氮素会随着水流迁移，进而影响农田周围的环境。
氮素是植物生长发育所需的重要元素之一，但是如果氮素过量，会对土壤和水体环境造成污染，甚至对人类健康产生潜在危害。
因此，研究农田退水过程中氮素的运移规律，对于农田环境保护和水资源管理具有重要意义。
一般来说，农田中的氮素主要以两种形式存在，即硝态氮和铵态氮。
硝态氮是植物吸收的主要形态，但也容易溶解于水，因此在农田退水过程中流失比较多。
铵态氮则相对稳定，不容易流失。
在进行农田退水过程中氮素运移规律试验研究时，首先需要选择具有代表性的农田进行实验。
在实验中，可以选择几个典型的农田，分别进行采样和分析。
可以选择不同类型的农田，比如水稻田、小麦田和玉米田等，来研究不同农作物的氮素运移规律。
在实验过程中，需要进行流域监测和水质分析。
可以设置流量计和水质采样器等设备，监测农田退水的流量和水质参数，比如氨氮、硝态氮和总氮含量等。
通过持续监测，可以获得农田退水过程中氮素的运移规律。
此外，还可以设置不同处理组，比如不同施肥水平和不同的排水方式等，来探究这些因素对氮素运移的影响。
通过对不同条件下的农田退水过程进行对比分析，可以进一步了解氮素运移的机制和规律。
最后，根据实验结果，可以进行定量分析和模拟预测。
通过分析不同农田类型和不同农作物种植方式对氮素运移的影响，可以为农田管理和水资源保护提供科学依据。
在模拟预测方面，可以借助水文模型和氮素迁移模型等工具，对农田退水过程中氮素运移进行模拟和预测，为合理制定农田排水和农业生产措施提供指导。
总之，农田退水过程中氮素运移规律试验研究对于农田环境保护和水资源管理具有重要意义。
通过实验和模拟预测，可以更好地了解氮素运移的机制和规律，为农田管理和农业生产提供科学依据。
随着技术的不断发展，相信在未来会有更加深入和精确的研究成果出现。
长湖流域农田地表径流氮磷流失特征分析
长湖流域农田地表径流氮磷流失特征分析长湖流域是我国江苏省苏中平原的一个典型小流域，该流域的农业生产得到了快速发展，但同时也面临着农田地表径流中氮、磷等养分的流失问题。
本文通过对长湖流域内多个农田进行研究，分析了农田地表径流中氮、磷流失的特征。
首先是在不同颗粒级别下，氮、磷在农田地表径流中的流失。
研究表明，在沉积于农田表面的粗颗粒中，磷流失量较大，而氮的流失则相对较少；而在细颗粒中，氮、磷流失量均较大。
这是因为在粗颗粒的表面，磷容易被吸附并形成磷酸盐，从而导致其在土壤中的流动性较弱；而氮则更容易被水分带动，从而在细颗粒中更容易流失。
因此，减少粗颗粒在农田表面的覆盖，可以有效减缓磷的流失，从而达到减少氮磷流失的目的。
其次是在不同降雨量下，氮、磷在农田地表径流中的流失。
研究表明，在持续暴雨的情况下，农田中的氮、磷流失量均非常大，其中磷的流失量尤为明显。
随着降雨量的不断增加，农田的土壤结构会逐渐被破坏，导致氮、磷等养分在土壤中流动性变强，从而使其在径流中的流失量增加。
因此，农业生产中应该避免大量施肥和在降雨期间进行农业生产活动，在此基础上采用合理的排水和养分管理措施，有效减缓氮、磷等养分在农田地表径流中的流失。
最后是不同种植方式对农田地表径流中氮、磷等养分的影响。
研究表明，不同作物的生长过程中，其吸收养分能力不同，从而导致在农田地表径流中的流失量也有所不同。
具体而言，水稻和麦田的氮、磷流失量均较大，而玉米的流失量则相对较小。
这是因为水稻和麦田的生长过程中，需要大量的氮、磷等养分来支撑其生长，这些养分在生长过程中会被植物吸收，但同时也会在农田地表径流中流失；而玉米的生长过程中，其对氮、磷的需求量相对较小，因此在其生长过程中流失的养分也相对较少。
因此，在种植方式的选择和农业生产管理中，可以结合不同作物的特点，选择适宜作物和采用合理的农业生产管理措施，有效减缓氮、磷等养分在农田地表径流中的流失。
综上所述，针对长湖流域农田地表径流中氮、磷等养分的流失问题，可以从粗颗粒的覆盖、降雨量和种植方式等多个方面进行管理，有效减缓氮磷流失的程度，提高农业生产的可持续发展水平。
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暴雨条件下不同灌排模式稻田排水中氮磷变化规律孙亚亚;俞双恩;陈军;肖梦华;王宁【摘要】A field experiment was conducted in the Sucheng District, in Suqian of Jiangsu Province, in order to study the changes of the concentrations of nitrogen and phosphorus in surface drainage from a paddy field after a rainstorm with different irrigation and drainage modes, and to reduce agricultural non-point source pollution and improve the utilization efficiency of nitrogen fertilizer. The experimental results show that, compared with conventional irrigation and drainage modes, the controlled irrigation and drainage mode caused an 18. 7% reduction intotal irrigation water, a 50. 6% reduction in total drainage water, and a 3. 6% reduction in rice yield. As the controlled irrigation and drainage mode increased the storage water depth in the paddy field, it caused drainage to decrease after the rainstorm, the drainage time to be delayed, and thetotal amounts of NH+4-N, NO-3-N, TN, and TP losses in the surface drainage from the paddy field to decrease by 48. 15%, 49. 09%, 45. 54%, and 49. 10%, respectively, indicating a significant effect in water conservation and drainage reduction.%为研究暴雨条件下不同灌排模式稻田排水中氮磷质量浓度变化规律，减少农田面源污染，提高氮肥的利用效率，在江苏省宿迁市宿城区运南灌区开展田间试验。
试验结果表明：与常规灌排模式( CK)相比，控制灌排模式节水18.7%，排水总量减少50.6%，水稻产量减少3.6%；控制灌排模式由于增加了稻田蓄水深度，减少了雨后排水量，延迟了雨后排水时间，稻田排水中NH+4-N、NO3--N、TN和TP流失总量分别比CK减少48.15%、49.09%、45.54%和49.10%，节水减排效果显著。
【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P455-459)【关键词】稻田;暴雨;控制排水;控制灌溉;氮磷质量浓度;氮磷流失【作者】孙亚亚;俞双恩;陈军;肖梦华;王宁【作者单位】河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室，江苏南京 210098; 河海大学水利水电学院，江苏南京 210098;河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室，江苏南京 210098; 河海大学水利水电学院，江苏南京 210098;宿迁市宿城区水务局，江苏宿迁 223800;河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室，江苏南京 210098; 河海大学水利水电学院，江苏南京 210098;河海大学南方地区高效灌排与农业水土环境教育部重点实验室，江苏南京 210098; 河海大学水利水电学院，江苏南京 210098【正文语种】中文【中图分类】S511水体富营养化现象是当今世界水污染治理的难题,已成为全球最重要的环境问题之一,而农业面源污染是引起水体富营养化的一个重要原因[1-3]。
常规的灌排模式(CK)下,灌溉和降雨均可能导致较多携带大量农田养分的排水直接进入水体,导致河流和湖泊水质富营养化。
研究表明,单位面积稻田由于渗漏和径流产生的氮磷流失量达旱田的4倍以上,传统的灌排模式已不能应对日益严重的水环境问题,因此,稻田控制灌排技术引起人们的关注[4]。
在保证水稻产量的同时,控制灌溉模式可以提高作物水分利用效率,减轻灌溉和排水对环境的压力[5-6];通过对农田水位的调控,控制排水技术能减少稻田排水量,降低排水中氮磷质量浓度,进而有效减少农田氮磷的流失[7-8]。
南方地区水稻生长期的降雨多以暴雨形式出现,雨滴击溅侵蚀效应明显,尤其是在水稻生长早期,稻田地表裸露,容易导致稻田土壤表层可溶性养分以及吸附和结合在地表水中泥沙颗粒表面的无机态和有机态养分随泥沙流失[9-10]。
笔者在以往成果的基础上[11-13],研究了暴雨条件下不同灌排模式对稻田排水及氮磷质量浓度变化的影响,为合理制定稻田排水方案和控制面源污染提供依据。
1.1 试验区基本情况试验于2012年6—10月在江苏省宿迁市宿城区运南灌区试验基地进行。
试验区(33°87′N,118°26′E)属于暖温带季风气候,年降雨量为892.3 mm,年均降雨天数为120 d,主汛期(6—9月)雨量占年降雨量的60%～70%,且多以暴雨形式出现。
该区年均水面蒸发量约为900mm,年平均气温为14.1℃,最高月平均气温为27.2℃,日照时数为2 315 h,平均无霜期为211 d。
耕层土壤为砂壤土,0～30 cm土壤密度为1.35 g/cm3,总孔隙度为45.32%,pH为7.5,土壤有机质质量比为22.31g/kg、全氮质量比为0.9105g/kg、速效氮质量比为0.02746 g/kg、土壤全磷质量比为0.31 g/kg,土壤速效磷质量比为0.0115 g/kg。
1.2 试验设计供试水稻品种为粳稻,施肥量根据当地施肥习惯确定。
试验期间共施肥3次,于6月25日、7月9日和8月10日分别施基肥、分蘖肥及穗肥,施肥量以纯氮计算,分别为120 kg/hm2、60 kg/hm2和60 kg/hm2。
此外,各处理基肥中均施用50kg/hm2的磷肥(P2O5)和钾肥(K2O)。
各试验小区长30 m,宽20 m,试验小区之间从田埂边向地下内嵌50 cm深的塑料防渗膜,防止小区间的水分交换。
常规灌排格田按照原有农田规格布置;控制灌排格田田埂高30 cm,顶部宽30 cm,逐层压实后修坡。
试验区排水沟出口处设水位调控闸门和三角量水堰,可以实现排水沟水位的控制和排水计量。
试验设计常规灌排和控制灌排2种处理,每种处理3个重复,共6个小区,总计0.6hm2。
田间小区布置如图1所示。
常规灌排模式:按照当地水稻用水习惯管理(浅湿灌溉),各生育阶段稻田水位控制指标见表1,低于适宜水位下限时灌水至适宜水位上限,降雨时超过允许蓄水深度时及时排水至允许蓄水深度,排水沟自由排水,不进行沟水位调节。
控制灌排模式:各生育阶段稻田水位控制指标见表1,稻田水位低于适宜水位下限时灌水至适宜水位上限,稻田水位超过允许最大蓄水深度时,排水至允许最大蓄水深度,但蓄水不超过5d取(本文的淹水天数为5d),5d后将稻田水层深度降至适宜水位上限,排水沟的排水口有控制闸,可以进行沟水位调节。
1.3 分析项目与方法2012年水稻生长期24 h降雨量达到暴雨级别(＞50 mm)的次数有4次,分别出现在7月24日(102.6 mm)、8月15日(169.1 mm)、9月3日(74.2 mm)和9月17日(59.5 mm)。
a.以8月15日暴雨为例分析不同灌排模式稻田排水的氮磷质量浓度变化,取水间隔为暴雨后控水开始第1天、第2天、第3天、第4天、第5天。
水样取后保存于低温冰箱内,在24 h内进行分析。
取样点为各排水农沟出口。
b.水质分析。
水样测TN、NH-N、NO-N、TP共4项指标,依照《水和废水监测分析方法》分别采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法、絮凝沉淀纳氏试剂光度法、紫外分光光度法、过硫酸钾消解法进行测定。
测定仪器为UV2800岛津紫外分光光度仪。
2.1 不同灌排模式稻田灌排水量及产量2012年不同灌排模式下水稻全生育期灌排水量及产量见表2。
由表2可知,控制灌排模式全生育期地表排水总量比CK减少50.6%,提高了降雨利用率。
运南灌区耕层土壤为砂壤土,稻田水入渗较快,有利于稻田控制排水,提高降雨利用率。
控制灌排模式下水稻全生育期灌水量 507.6 mm,产量为6416.83 kg/hm2,比CK 节水18.7%。
由于深蓄指标略深且蓄水时间长,导致水稻生长受滞轻微减产3.6%。
控制灌排模式合理调控了土壤水分,保证了水稻的经济产量,实现了田间水资源的高效利用,基本达到节水、高产的目标。
2.2 不同灌排模式稻田田面水深变化8月15日暴雨后不同灌排模式稻田田面水深变化见表3。
降雨后第1天,按照水稻不同灌排模式各生育期水位控制指标,稻田水位超过允许最大蓄水深度,排水至允许最大蓄水深度。
降雨后第2～4天,稻田不进行地表排水,排水沟中的排水量主要是稻田侧渗水量。
降雨后第5天,控制灌排模式将多余的地表水排出,并达到适宜水位上限,CK无地表排水。
2.3 不同灌排模式稻田排水中氮质量浓度变化暴雨后不同灌排模式稻田排水中ρ(NH-N)、ρ(NO-N)、ρ(TN)变化规律为(表4):(a)NH-N、NO-N、TN主要集中在降雨后第1天的初次排水,后3次采样的质量浓度明显要小于初次排水,主要是由于暴雨雨滴击溅侵蚀稻田表层,使稻田地表水中悬浮物增多,导致氮随稻田地表排水流失。
(b)控制灌排模式允许蓄水深度大,悬浮物浓度相对较低,使得前期地表排水中ρ(NH-N)、ρ(NO-N)、ρ(TN)稍低于CK。
(c)降雨后第2～4天,ρ(NH-N)呈下降趋势,主要是由于第2～4天排水沟中的水主要是稻田侧渗水,随着时间的推移,硝化作用以及土壤的吸附作用使ρ(NH-N)下降;控制灌排模式排水中ρ(NH-N)稍低于CK,是因为控制灌排模式延长了降雨在稻田土壤中的滞蓄时间,使NH-N向NO-N转化的时间增加;ρ(NO-N)、ρ(TN)亦呈下降趋势,但控制灌排模式部分时段排水中ρ(NO-N)、ρ(TN)稍高于CK,主要是因为控制灌排模式田面水层深,侧渗量稍大。