水陆交错带农业非点源氮污染物土壤淋失研究

摘要

随着点源污染得到逐步控制,非点源污染已经成为水环境污染的主要因为,其中又以农业非点源污染贡献率最大。农业非点源污染是指在农业生产活动中,农田中的土粒、氮素和磷素等营养物质、农药以及其他有机或无机污染物质,在降水或灌溉过程中,通过农田的地表径流、农田排水和地下渗漏,使大量污染物质进入水体,造成的水环境污染。本文以水陆交错带白洋淀地区农业非点源氮污染物硝态氮土壤淋失为研究对象,采用田区与室内模拟相结合的方法,研究了水陆交错带土壤物理参数、水氮耦合以及缓控释肥对农业非点源氮污染物土壤淋失的影响,得出如下结论：
　　 ⑴水陆交错带土壤物理参数的测定,能为农业非点源氮污染物土壤淋失提供十分重要理论依据,并对其具有科学指导作用。本文拟合了水陆交错带白洋淀典型农田土壤水分特征曲线与土壤扩散度与土壤含水率关系曲线。明确了不同土地利用类型下土壤水的入渗过程及土壤饱和导水率,在相同的土壤质地和供水情况下,最初入渗率主要由土壤湿润程度决定,开始入渗时土壤较为湿润,在湿润前锋的吸力梯度小,最初入渗速率较低,随后入渗速率降低也较缓慢。开始入渗的土壤干燥,吸力梯度大,则最初入渗速率较高,以后随时间延长入渗速率降低也快。土壤水起始入渗速率:翻耕林地>未翻耕林地>小麦农田>鸭场林地；累积入渗量:翻耕林地>未翻耕林地>小麦农田>鸭场林地。土壤饱和导水率:小麦农田>翻耕林地>未翻耕林地>鸭场林地。
　　 ⑵土壤氮素主要随土壤水分的下渗而淋失,通过对土壤含水量及土壤水势的连续监测,尤其是对灌水后土壤水分大量下渗时期的监测,可以看出整个冬小麦生长季,在第三次灌水前,各处理不同土层的土壤含水量及土壤水势的差异相对不是非常明显,而从第三次灌水至冬小麦收获,各处理不同土层的土壤含水量及土壤水势的差异愈发明显。因此可以确定冬小麦生长季氮淋失的关键时期,为灌浆期。
　　 ⑶通过冬小麦播种前与收获后土壤剖面NO3-N含量的测定,确定60-90cm及150-180cm土层为整个土壤剖面的NO3-N累积层。从不同水氮管理条件下冬小麦生长期土壤NO3-N累积量的变化可以得出,土壤NO3-N累积层的累积量随施氮量的增加而增加,随灌水次数的增加而减少,且随灌水次数的增加,高施氮量与低施氮量处理间的差异减小,表明大量NO3-N淋失进入浅层地下水,NO3-N淋失量随施氮量的增加而增加。
　　 ⑷硫包衣缓控释肥及缓释尿素显著地减少了硝态氮的土壤淋失量,并有效地控制了硝态氮在前期的释放,增加了在中后期的供应。避免了作物苗期大量盈余硝态氮而导致的土壤淋失,肥效明显延长,控制了肥料过剩所产生的农业非点源氮污染。

目录

文摘

英文文摘

1 引言

1.1 研究目的意义

1.2 农业非点源污染问题

1.2.1 农业非点源污染的内涵

1.2.2 农业非点源污染的来源

1.2.3 农业非点源污染的特征

1.2.4 农业非点源污染的危害

1.3 农业非点源污染国内外研究进展

1.3.1 农业非点源氮污染物迁移转化国内外研究进展

1.3.2 缓控释肥控制氮污染物土壤淋失国内外研究进展

2 研究内容与技术路线

2.1 研究内容

2.2 技术路线

3 材料与方法

3.1 研究区域概况

3.1.1 白洋淀自然地理概况

3.1.2 白洋淀的历史演变及社会经济状况

3.2 供试材料

3.2.1 供试土壤

3.2.2 供试作物

3.2.3 供试肥料

3.3 试验设计

3.3.1 水陆交错带土壤物理参数测定试验

3.3.2 水陆交错带水氮耦合对农业非点源氮污染物土壤淋失影响试验

3.3.3 控制农业非点源氮污染物土壤淋失的缓控释肥室内模拟试验

3.4 测试项目与分析方法

3.5 数据统计方法

4 结果与分析

4.1 水陆交错带土壤物理参数研究

4.1.1 水陆交错带典型土壤水分特征曲线的拟合

4.1.2 水陆交错带典型土壤扩散度与土壤含水量关系曲线的拟合

4.1.3 不同土地利用类型对土壤入渗速率变化的影响

4.1.4 不同土地利用类型对土壤累积入渗量的影响

4.1.5 不同土地利用类型下土壤饱和导水率的研究

4.2 水氮耦合对水陆交错带农业非点源氮污染物土壤淋失的影响

4.2.1 水氮耦合对土壤含水量的影响

4.2.2 水氮耦合对土壤水势的影响

4.2.3 水氮耦合对土壤溶液NO3-N含量的影响

4.2.4 水氮耦合对典型农田氮污染物不同淋失时期淋失量的影响

4.3 缓控释肥对氮污染物土壤淋失的影响

4.3.1 不同缓控释肥硝态氮土壤淋溶液含量变化

4.3.2 不同缓控释肥硝态氮土壤淋溶总量比较

5 结论与讨论

5.1 结论

5.2 讨论

参考文献

作者简介

在读期间发表论文

致谢