（生态学专业论文）抚仙湖典型小流域烤烟坡地施肥与n、p输出特征研究.pdf

i i i i i ii ii iii iii iii i i ii i i il y 18 0 7 7 5 3 声明尸【凋 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下，进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南林学院或其它教育机构的学位或证书而使 用过的材料，与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示了谢意。 签名： 触吼牡 关于论文使用授权的说明 本人同意：西南林学院有权保留送交论文的复印件，可以采用影印、缩印或其他 复制手段保存论文；提交论文一年后，允许论文被查阅和借阅，学校可以公布论文的 全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名： ，+ f ： t ， 染 分 济 肥施用对提高作物产量具有重要作用，但是施入农田的化肥大多数以地表径流的形式 ， 流失进入水体，是导致湖泊水体富营养化的重要原因，研究坡地水土流失及n 、p 流 失规律，以及如何防治径流污染，是当今环境保护的一仑重要课题，也是从根本上保 护湖泊水体的一个重要途径。 。 本研究选择抚仙湖的一条主要入湖流域一尖山河小流域为研究对缘，选择流域 内具有代表性的烤烟坡地，采用标准径流小区法，并结合b ：；j 问施肥试验进行观测，通一 过2 0 0 7 - - 2 0 0 8 年产流产沙及n 、p 输出特征的连续观测，研究降雨与水土流失之问 的关系，以及不同施肥水平和施肥时间下烤烟坡地地表径流及泥沙中n 、p 流失的规 律，为指导科学合理施肥，正确评价烤烟坡地面源污染物质输出规律及防治农业面源 污染、保护湖泊水体提供理论依据。研究结果表明： ( 1 )产流量和降雨量关系密切，产流量和最大3 0 m i n 降雨强度具有较好的相关性。 产流量和降雨量大致存在相互消长的关系，每年开始几场降雨产流量很小，是由于长 期没有降雨，土壤前期含水量太小，因而降雨大部分被土壤吸收和下渗，导致产流量 较小，而在6 9 月降雨量偏多的月份，降雨量影响产流量作用比较明显。降雨量与 产流量之间的p e a r s o n 相关系数为0 7 7 1 ( s i g = o o o o ) ，产流量与最大1 0 m i n 和最大 3 0 m i n 降雨强度都具有较好的线性相关关系，产流量( y 1 ) 与最大1 0 m i n 降雨强度( x 1 ) 关系式为y 1 = 4 5 0 0 6 x l - - 2 0 3 3 3 ，与最大3 0 m i n 降雨强度( x 2 ) 关系式为y i = 7 9 3 0 4 x 2 1 9 7 0 8 ，r 2 分别为0 7 2 2 4 和0 7 5 0 5 ，p e a r s o n 相关系数分别为o 8 5 0 ( s i g = 0 0 0 0 ) 和 0 8 6 6 ( s i g = o 0 0 0 ) 。可见产流量与最大3 0 m i n 降雨强度线性相关性更好。 ( 2 )产沙量与最大3 0 m i n 降雨强度具有较好的相关关系。产沙量与最大1 0 m i n 和 最大3 0 m i n 降雨强度都具有较好的线性相关关系，产沙量( y 2 ) 与最大1 0 m i n 降雨强 度( x 1 ) 关系式为y 2 = 7 3 1 1 8 x l - - 8 1 2 4 6 ，与最大3 0 m i n 降雨强度( x 2 ) 关系式为y 2 = 1 3 0 0 7 x 2 - - 8 1 9 5 7 ，r 2 分别为0 7 2 4 9 和0 7 6 7 5 ，p e a r s o n 相关系数分别为0 8 5 1 ( s i g = 0 0 0 0 ) 和 o 8 7 6 ( s i g = o 0 0 0 ) 。可见产沙量也是与最大3 0 m i n 降雨强度线性相关性更好。 ( 3 ) 径流中n 素输出以n 0 3 - 为主，p 素输出以p 0 4 3 - 为主。2 0 0 8 年径流中t n 平 均浓度为5 8 4 m g l ，氨氮平均浓度为0 8 8 m g l ，n 0 3 一平均浓度为1 6 1 m g l ，n 0 3 - 平均浓度为约为氨氮的2 倍。t p 平均浓度为0 2 7 m g l ，p 0 4 3 - 平均浓度为0 2 2 m g l 。 ( 4 )施肥量对径流和泥沙中n 素输出影响明显，对径流中p 素影响不明显，但对 泥沙中p 素输出影响明显。施肥量增加为常量的1 5 倍和2 5 倍以后，径流中t n 浓 度变为常量施肥的i 3 5 倍和1 5 8 倍，氨氮浓度变为1 1 4 倍和1 5 9 倍，n 0 3 。- n 浓度 1 2 l 倍、2 4 2 倍；泥沙中全氮含量分别变为常量施肥的1 1 2 倍和1 1 9 倍，水解氮变 为1 1 0 倍和1 2 4 倍；泥沙中全磷含量分别变为常量施肥的+ 1 0 5 倍和1 1 5 倍，速效磷 含量变为1 2 7 倍和1 6 9 倍，增加明显；径流中p 素输出与施肥量关系不显著，主要 原因在于，烤烟施肥中p 含量较低，且p 素多以颗粒态形式流失，因此关系不显著。 ( 5 )随施肥时间的延长，径流中n 素输出浓度逐渐降低，泥沙中全氮含量变化不 明显，但水解氮含量下降趋势明显，径流和泥沙中p 素输出均有增大的趋势。t n 输 出浓度6 月1 2 日最高，到6 月1 7 日3 个施肥水平分别下降了6 2 6 、4 4 o 、5 1 5 ， 到9 月2 7 日3 个施肥水平t n 平均含量相对于6 月1 2 日分别下降了6 6 1 、6 5 9 、 5 5 9 。说明随施肥时间的延长，径流中t n 的浓度随之降低，6 月1 2 日t n 含量最 高主要是因为刚施肥不久，肥料中n 流失较大。氨氮输出浓度变化不大，基本在 0 7 m g l 上下波动。硝态氮含量在施肥前期含量较高，6 月1 2 日达3 5 m g l 左右，至 6 月2 7 日下降了5 8 4 7 5 6 ，说明施肥对硝态氮含量影响较大，施肥量对径流中硝 态氮含量影响明显。泥沙中全磷和速效磷含量随施肥量加而增大，随施肥时间延长， 泥沙中全磷含量变化不大，基本维持在o 5 一o 6 9 k g 之间，速效磷含量出现先升高再 降低再升高的变化趋势。 ( 6 )水平阶整地对防治水土流失、减少n 、p 输出具有重要作用，是山区坡地重 要的水土保持措施。2 0 0 8 年设置水平阶后，小区产流仅限于1 7 场较大的降雨条件下 才发生，且径流系数都很小，主要是因为水平阶起到了对径流的拦蓄作用，同时增加 了水分入渗，因而产流急剧下降。水平阶整地能有效减少坡地中产流产沙量，产流量 减少了6 1 9 ，平均泥沙含量减少了4 0 6 ，产沙量减少了7 7 4 。由于产流量明显 减小，随径流输出的n 、p 等养分输出量也明显减小，t n 输出量减少了4 8 3 5 ，氨 氮输出量减少了5 0 8 5 ，硝态氮输出量减少了5 6 5 3 ，t p 输出量减少了 6 8 。8 2 ，p 0 4 3 一输出量减少了7 6 1 8 。随泥沙流失的n 、p 等养分中，全氮输出量 减少了4 8 3 5 ，水解氮输出量减少了8 2 1 ，全磷输出量减少了8 5 8 ，速效磷输出 量减少了6 7 9 。 。 - 关键词：氮磷流失；、水土流失；旌肥水平；烤烟；抚仙潮：。_ ：一，t 。 。， ，| ， ：。： i ：。 ： 7 ：、： ：； ，t 互c c ? ，! 。：，i 。，。! ： ：。，一一j 一 一。j 一；j ：i ：、；，： ；：k ，。 ，j 、t i j ：；4 i - i 、t i - ：| 一；，1 ，p ，j ：一- ：，t ：! ：! 1 0 0 j ：。；，： - 。 ；。0 ：! 7 ：- 一，二，一 ， t ：。j 一? ：i 。 t。， j 、：，。j i 移 。：j j 。：。：= _ ，。 ，：。：、- ：。，：、_ t瓠“ j 一：j ji 。i - ：。：。i 。+ 。：+ ： 、 r e l a t i o n s h i po fn i t r o g e na n dp h o s p h o r u so u t p u tw i t h f e r t i l i z a t i o ni nf l u e - c u r e dt o b a c c os l o p ef a r m l a n di nt h et y p i c a l s m a l lw a t e r s h e do ff u x i a nl a k e a b s t r a c t ：f u x i a nl a k ei st h es e c o n dd e e p t hl a k ei nc h i n a ，a nw e l lt h el a r g e s ts t o r a g e c a p a c i t yl a k ei ny u r m a np r o v i n c e b u ti nr e c e n ty e a r s ，t h ew a t e rq u a l i t yh a sb e e nt r e n d e di n s l o wd o w n w a r d ，t h em a jo rs o u r c eo fp o l l u t i o na r ea g r i c u l t u r a la r e a sa n ds e w a g er u n o f fa n d o t h e rn o n - p o i n ts o u r c ep o l l u t i o n a st h em a j o rt o u r i s mr e s o u r c e si ny u n n a np r o v i n c ea n d f r e s h w a t e rs o u r c e s ，i ti se s s e n t i a lt oi n c r e a s et h ep r o t e c t i o na n d m a n a g e m e n tf o rf u x i a n l a k e y u n n a np r o v i n c ei st h el a r g e s tt o b a c c o p r o d u c i n ga r e a sa n dt h ei m p o r t a n ts o u r c eo f l l i g h - q u a l i t yf l u e c u r e dt o b a c c oi no u rc o u n t r y , i th a st h ea r e ao fa f f o r e s t a t i o na b o u t 。 3 5 0 ，0 0 0h m 2 ，a n dh a sa b o v eo n eo ft h et h r e ea c c o u n t i n gf o rt h et o t a lt o b a c c op r o d u c t i o n , f l u e - c u r e dt o b a c c oc u l t i v a t i o ni sam a j o re c o n o m i cc r o p si nt h ef u x i a nl a k ew a t e r s h e d 雌；v a r e a s ，b u ta l m o s tp l a n t i n gi nt h es l o p ea r e a f e r t i l i z e rp r o v i d e st h en e c e s s a r yn u t r i e n t st o ，c r o p sf o rg r o w t h ，b u ti t i sa l s et h e u n d e r l y i n gf a c t o r so fe n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n c h e m i c a lf e r t i l i z e rp l a y sa l li m p o r t a n tr o l e 蟊 t oi m p r o v ec r o p sp r o d u c t i o n ，b u tt h em o s to fa p p l i e df a r m l a n df e r t i l i z e rl o s si n t ot h ew a t e r b o d yi nt h ef o r mo fs u r f a c er u n o f f , w h i c hi st h ei m p o r t a n tr e a s o nf o re u t r o p h i c a t i o no f l a k e s ，s os t u d y i n gt h el a wo fs o i le r o s i o na n dn i t r o g e na n dp h o s p h o r u sl o s si nt h es l o p ea n d f i n d i n gh o wt oc o n t r o lr u n o f fp o l l u t i o n ，i sc u r r e n t l ya l li m p o r t a n tt o p i ci ne n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n ，b u ta l s oi sa ni m p o r t a n tw a yt op r o t e c tt h el a k ew a t e ri nf u n d a m e n t a lb o d y i nt h i ss t u d y , w ec h o o s eo n eo ft h em a i nw a t e r s h e de n t r yf u x i a nl a k e j i a n s h a n r i v e rf o rs t u d y , s e l e c to n e r e p r e s e n t a t i v es l o p eo ff l u e c u r e dt o b a c c oi nt h ew a t e r s h e d ，t a k e s t a n d a r dr u n o f fp l o t sm e t h o d ，c o m b i n ew i t ho b s e r v a t i o n so ff i e l df e r t i l i z a t i o ne x p e r i m e n t s ， t h r o u g ht h ec o n t i n u o u so b s e r v a t i o ni n2 0 0 7 2 0 0 8a n n u a lr u n o f fa n ds e d i m e n ta n dn i t r o g e n a n dp h o s p h o r u so u t p u tc h a r a c t e r i s t i c s ，r e s e a r c hb e t w e e nr a i n f a l la n ds o i le r o s i o n ，a sw e l la s t h ed i f f e r e n tl e v e l so ff e r t i l i z a t i o na n df e r t i l i z a t i o nt i m eo ff l u e c u r e dt o b a c c ou n d e r t h el a w o fn i t r o g e na n dp h o s p h o r u sl o s si ns l o p es u r f a c er u n o f fa n ds e d i m e n t , i no r d e rt op r o v i d ea t h e o r e t i c a lb a s i st og u i d et h es c i e n t i f i ca n dr a t i o n a lf e r t i l i z a t i o na n de v a l u a t i o no fg r o u n d s o u r c ep o l l u t a n t se x p o r t si ns l o p eo ff l u e c u r e dt o b a c c oc o r r e c t l ya n dh o wt oc o n t r o lt h e a g r i c u l t u r a ln o n - p o i n ts o u r c ep o l l u t i o na n dp r o t e c tt h el a k e sw a t e rb o d i e s t h er e s u l t ss h o w t h a t ： ( 1 ) r u n o f fa n dr a i n f a l lh a v ec l o s er e l a t i o n s h i p ，r u n o f fh a sg o o dc o r r e l a t i o nw i t ht h e m a x i m u m3 0 m i n u t er a i n f a l li n t e n s i t y r u n o f fa n dr a i n f a l lh a v et h ee x i s t e n c eo fm u t u a l r e l a t i o n s h i pb e t w e e ng r o w t ha n dd e c l i n e ，t h eb e g i n n i n go fs e v e r a lr a i n f a l l sp r o d u c tv e r y l i t t l er u n o f f , b e c o u s eal o n g - t e r mh a v en or a i n f a l l ，t h es o i lm o i s t u r ec o n t e n ti st o os m a l l ， a n dt h em o s to ft h er a i n f a l li sa b s o r bb ys o i lo ri n f i l t r a t i o ni n t ot h es o i l ，t h er e s u l t i n gi s r u n o f f i sv e r yl o w i nt h ec o n t r a r y , i nj u n et os e p t e m b e rt h er a i n f a l li sm o r e ，r u n o f f i n c r e a s e sw i t hr a i n f a l li sm o r ev i s i b l e t h ep e a r s o nc o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tb e t w e e nr a i n f a l l ， a n dn m o f fi s0 7 71 ( s i g _ o 0 0 0 ) ，r u n o f fh a sac l e a rl i n e a rc o r r e l a t i o nw i t ht h em a x i m u m l o - m i n u t e s 髓dt h em a x i m u m3 0 m i n u t er a i n f a l li n t e n s i t y , t h er e l a t i o n s h i po fr u n o f f ( y r ) 、 ，i t i lt h em a x i m u m10 一m i n u t er a i n f a l li n t e n s i t y ( x 1 ) i s ：y l = 4 5 0 0 6 x l 一2 0 3 3 3 ，a n d 晰mt h e , m a x i m u m3 0 - m i n u t er a i n f a l li n t e n s i t y ( x 2 ) i s ：y l = 7 9 3 0 4 x 2 - 1 9 7 0 8 ，w e r eo 7 2 2 4a n d 0 7 5 0 5 , t h ep e a r s o nc o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t sw e r eo 8 5 0 ( s i g ：= 0 o o o ) a n d0 8 6 6 ( s i g = ：镜。? ，： 0 0 0 0 ) s oi t i s c l e a rt h a tt h er u n o f fh a sab e t t e rl i n e a rc o r r e l a t i o n 、析t l lt h em a x i m u m 3 0 一m i n u t er a i n f a l li n t e n s i t y 。 ( 2 ) ：s e d i m e n ty i e l dw i t ht h em a x i m u m3 0 - m i n u t er a i n f a l li n t e n s i t yh a v eab e t t e r r e l a t i o n s h i p s e d i m e n ty i e l dh a sac l e a rl i n e a rc o r r e l a t i o nw i t ht h em a x i m u m 10 - m i n u t e s a n dt h em a x i m u m3 0 一m i n u t er a i n f a l li n t e n s i t y , t h er e l a t i o n s h i po fs e d i m e n ty i e l d ( y 2 ) 谢t l l t h em a x i m u m1 0 m i n u t er a i n f a l li n t e n s i t y ( x oi s ：y 2 = 7 3 1 1 8 x l - 8 1 2 4 6 ，a n d 、析t i lt h e m a x i m u m3 0 一m i n u t er a i n f a l li n t e n s i t y ( x 2 ) i s ：y 2 = 13 0 0 7 x 2 - 81 9 5 7 ，rw e r e0 7 2 4 9a n d 0 7 6 7 5 ，t h ep e a r s o nc o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t sw e r eo 8 51 ( s i g = 0 0 0 0 ) a n do 8 7 6 ( s i g = 0 o o o ) s oi ti sc l e a rt h a ts e d i m e n ty i e l dh a sab e t t e rl i n e a rc o r r e l a t i o nw i t l lt h em a x i m u m 3 0 一m i n u t er a i n f a l li n t e n s i t y ( 3 ) n 0 3 。o u t p u ti st h em a i nn i t r o g e no u t p u ta n dp 0 4 扣o u t p u ti st h em a i np h o s p h o r u s o u t p u ti nr u n o f f i nt h ey e a ro f2 0 0 8 ，t h ea v e r a g et nc o n c e n t r a t i o ni s5 8 4 m g l ，t h e 2 a v e r a g en h 4 + c o n c e n t r a t i o ni s0 8 8 m g l ，t h ea v e r a g en 0 3 。c o n c e n t r a t i o ni s1 61m g l ，t h e a v e r a g eo fn 0 3 。c o n c e n t r a t i o ni sa b o u t2t i m e st h a nt h ea v e r a g eo fn h 4 + c o n c e n t r a t i o n t h ea v e r a g et pc o n c e n t r a t i o ni s0 2 7 m g l ，t h ea v e r a g ep 0 4 3 c o n c e n t r a t i o ni s0 2 2 m g l ( 4 ) f e r t i l i z e rs i g n i f i c a n t l ya f f e c t sn i t r o g e no u t p u ti nr u n o f fa n ds e d i m e n t ，a n da f f e c t s p h o s p h o r u so u t p u ti ns e d i m e n ts i g n i f i c a n t l y , b u ta f f e c t sp h o s p h o r u so u t p u tn o to b v i o u si n r u n o f f f e r t i l i z a t i o nf o rt h ec o n s t a n ti n c r e a s eo f1 5t i m e sa n d2 5 t i m e s ，t h et n c o n c e n t r a t i o ni nr u n o f fi n t oac o n s t a n tf e r t i l i z a t i o no f1 3 5t i m e sa n d1 5 8t i m e st o1 14 t i m e st h ec o n c e n t r a t i o no fa m m o n i aa n d1 5 9t i m e s ，n 0 3 - nc o n c e n t r a t i o n so f1 21 t i m e s 2 4 2t i m e s ；m u dt h es a n di n t oac o n s t a n tt o t a ln i t r o g e nf e r t i l i z a t i o n ，r e s p e c t i v e l y , 1 12t i m e s a n d1 1 9t i m e st o1 1 0t i m e st h eh y d r o l y s i so fn i t r o g e na n d1 2 4 f o l d ；s e d i m e n t t o t a l p h o s p h o r u sf e r t i l i z a t i o n ，r e s p e c t i v e l y , - i n t oac o n s t a n t1 0 5t i m e sa n d1 15t i m e st h e a v a i l a b l ep h o s p h o r u s c o n t e n tt o1 2 7 一f o l da n d1 6 9 f o l di n e a s e ds i g n i f i c a n t l y ；r u n o f fo f p h o s p h o r u sf 、e r t i l i z e rs u - o u t p u tr e l a t i o n sa n dn o s i g n i f i c a n tm a i nr e a s o nc l i e s ，i nt h ef a c tt h a t f e r t i l i z a t i o n o f f l u e - c u r e dt o b a c c oi nl o w p a n dps u - m o r et ot h el o s so f p a r t i c u l a t ef o r r o 遐一i 。 s ot h er e l a i o n s h i p 。i sn o ts i g n i f i c a n t ! ，：。i ：i i ：一：i ：， 毛，一：；：r 和 蕊 ：( 5x w i t ht h ef e r t i l i z a t i o n t i m ep a s s i n g , no u t p u tc o n c e n t r a t i o n sd e c r e a s e dj 曩r u n o f f ； t o t a ln i t r o g e nc o n t e n ti n + t h es e d i m e n td i dn o tc h a n g es i g n i f i c a n t l y , b u tt h ed o w n w a r dt r e n d 碧色。锄 i nn i t r o g e nh y d r o l y s i so b v i o u s l y , r u n o f fa n ds e d i m e n ta r ei n c r e a s i n gp s u - t r e n d ：o u t p u t 矗 c o n c e n t r a t i o no ft no m p mt h eh i 曲e s tj u n e12 ，j u n e17t ot h r e ef e r t i l i z a t i o n 1 e v e l s d e c r e a s e db y6 2 6 ，4 4 0 ，51 5 ，t os e p t e m b e r2 7l e v e l3f e r t i l i z a t i o nt n r e l a t i v et ot h e a v e r a g el e v e lo fj u n e12f e uo f6 6 1 a n d6 5 9 ，5 5 9 h e l pw i t ht h ea p p l i c a t i o nt o e x t e n dt i m e ，t h ec o n c e n t r a t i o no ft ni nr u n o f fd e c r e a s e d ，j u n e12h i g h e s tt n c o n t e n tw a s m a i n l yd u et oj u s tt h en e a rf e r t i l i z a t i o n ，f e r t i l i z e rnt h el o s so fm o r e l i t t l ec h a n g ei nt h e c o n c e n t r a t i o no fa m m o n i an i t r o g e n o u t p u t ，a n db a s i c i nt h e 0 7 m g lf l u c t u a t i o n s ? s i g n i f i c a n t l y a f f e c tt h en i t r a t ec o n t e n t s e d i m e n t t o t a l p h o s p h o r u sa n da v a i l a b l e p h o s p h o r u sc o n t e n ti n c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s eo ff e r t i l i z e r , f e r t i l i z a t i o nw i t ht i m e ， s e d i m e n tt o t a lp h o s p h o r u sc o n t e n tc h a n g e dl i t t l e ，t h eb a s i c 0 5 0 6 9 k g m a i n t a i n e da t b e t w e e nt h ea v a i l a b l ep h o s p h o r u sc o n t e n ta p p e a r e dt or i s eh i g ha n df u r t h e rl o w e rt h et r e n d o f r i s i n ga g a i n - 3 ( 6 ) l e v e l t e r r a c el a n dp r e p a r a t i o n i sa ni m p o r t a n tm e a s u r ef o rw a t e ra n ds o i l c o n s e r v a t i o ni nm o u n t a i ns l o p e ，i tp l a y sa ni m p o r t a n tr o l e i nr e d u c t i o no fn i t r o g e na n d p h o s p h o r u so u t p u ta n dr e d u c e ss o i l e r o s i o n s e tt h el e v e lo fo r d e ri n2 0 0 8 ，t h ed i s t r i c t17 r u n o f fi sl i m i t e dt ot h el a r g e rm a r k e tw o u l do n l yo c c u ru n d e rc o n d i t i o n so fr a i n f a l la n d m n o f fc o e f f i c i e n ta r ev e r ys m a l l ，m a i n l yb e c a u s eo ft h el e v e lo fo r d e rh a sp l a y e da r o l eo f l 绪论 1 绪论 抚仙湖典型小流域烤烟坡地施肥 与n 、p 输出特征研究 1 1 面源污染概述 1 1 1 面源污染及其基本特征 面源污染是指在流域面上伴随着降雨径流过程而发生的一种污染现象。其结果不“ 仅会使水体受到污染，产生富营养化现象，而且会破坏流域生态环境，降低土壤的持t 续生产潜力【l 】。4 农业面源污染是指在农业生产活动中，农田中的泥沙、营养盐、农药 及其它污染物在降水或灌溉过程中，通过农田地表径流、。壤中流、农田排水和地- p - 。 渗漏，进入水体而形成的面源污染。这些污染物主要来源于农田施g 队农药、畜禽及 一 水产养殖和农村居民o 农业面源污染是最为重要且分布最为广泛的面源污染，哝业型 电 产活动中的氮素和磷素等营养物：农药以及其他有机或无机污染物，通过农田地表乍争 氅 流和农田渗漏形成地表和地下水环境污染【2 】。土壤中未被作物吸收或土壤固定的氮和j ：寸= 磷通过人为或自然途径进入水体是引起水体污染的一个因素【3 】。 人类在进行农业生产的过程中会诱导出许多生态环境问题。首先是大量地使用农 药、化肥等，它伴随着降雨径流过程，这些物质被带入水体，造成水体污染，影响人 类健康；其次，在坡地上，由于耕作措施的不科学，以及对植被的人为破坏，。过垦过、 牧，产生严重的水土流失现象，这不仅会带走地表大量肥沃的土壤，使土地资源日益 贫瘠，而且其产生的泥沙会淤塞河道、水库、湖泊等。 面源污染自上个世纪7 0 年代被提出和证实以来，对水体污染所占比重随着对点 源污染的大力治理呈上升趋势，而农业面源污染是面源污染的最主要组成部分，重视 农业面源污染是国际大趋势。在美国，自从上世纪6 0 年代以来，虽然点源污染逐步 得到了控制，但是水体的质量并未因此而有所改善，人们逐渐意识到农业面源污染在 水体富营养化中所起的作用【4 】。经统计，面源污染约占总污染量的2 3 ，其中农业面 源污染占面源污染总量的6 8 0 0 , - - 8 3 ，农业己经成为全美河流污染的第一污染源【5 l 。 由于农业活动的多样性，实践中的农业面源污染包括土壤侵蚀、农田化肥农药的施用、 抚仙湖典型小流域烤烟坡地地表径流与n 、p 输出特征研究 农村家畜粪便与垃圾、草牧场的家畜生产、农田污水灌溉等等。农业面源污染问题日 益突出，开展相关研究寻求解决面源污染治理的方法尤为必要。 与点源污染相比较，面源污染具有许多显著不同的特点，面源污染的主要特点如 下 6 , 7 1 i ( 1 ) 发生具有随机性，因为面源污染主要受水文循环过程( 主要为降雨以及降雨 形成径流的过程) 的影响和支配，而降雨径流具有随机性，所以由此产生的面源污染 必然具有随机性； ( 2 ) 排放途径及排放污染物具有不确定性，影响面源污染的因子复杂多样，从 而使其排放途径及排放污染物具有不确定性。以农业面源污染为例，农药和化肥的施 用是面源污染的主要来源，但不同的施用量，在生长季节、农作物类型、使用方式、 土壤性质和降雨条件不同时，所导致的排放途径及排放污染物具有很大的不确定性。 ：( 3 ) 污染负荷的时间变化( 次降雨径流过程、年内不同季节及年际间) 和空间( 不 同地点) 变化幅度大f ，：- - 7 。一 ， ， ：二 一( 4 ) 监测、控制和处理困难而复杂i 这是由以上几点特点决定的。一 。 一 1 1 2 农业面源污染与水体富营养化 h 。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，以及某些一o ，： 滞流河流水体内的氮、磷和碳等营养元素的富集，导致某些特征性藻类( 主要指蓝藻、 绿藻等) 的异常增殖，致使水体透明度下降，溶解氧下降，水生生物随之大批死亡， 水体变得腥臭难闻，并产生某些毒素，使水体的正常功能破坏。 水体富营养化是当今困扰发达国家的水污染问题之一，也是发展中国家面临的现 实问题，治理这种水污染需花费昂贵的代价。在1 9 7 2 年，美国水污染控制法就把水 质富营养化当作污染的重要问题。在日本，最大的淡水湖泊琵琶湖由于水质富营养化 从1 9 7 7 年起开始发生淡水赤潮。另据联合国环境规划署( u n e p ) 的一项调查，在全球 范围内3 0 - 4 0 的湖泊和水库遭受了不同程度富营养化的影响。特别在气候干旱半 干旱地区，水源以人工或半人工方式蓄积起来，富营养化情况尤为严重。例如，在西 班牙的8 0 0 座水库中，至少有五分之一的水库是高度富营养化的。 在我国，大部分地区夏季降水集中，多年的人类经济活动带来的生态破坏导致水 土流失严重，化肥、农药数量急剧增加，使我国水环境面源污染问题日益突出。据研 l 绪论 究，进入太湖的污染物中，总氮排放量最多的是太湖流域的农业面源污染；北京密云 水库、天津于桥水库、安徽巢湖、云南洱海、上海淀山湖等流域也由于过量施肥、施 肥结构不合理、农田排水直接进入河流等因素，加剧了水体富营养化的发生。由水体 富营养化引起的水质恶化、水源紧缺、生态环境破坏，严重制约着国民经济的健康持 续发展。目前，我国面源污染问题已成为水环境质量研究中拯待探讨的课题 8 - 1 0 1 。 联合国粮农组织【l l 】估计中国农田磷素进入水体的量为1 9 5k g h m 2 ，印度为 1 0 9 k g h m 2 ，美国为2 2k g h m 2 ，我国农田流失进入水体的磷素量比美国高8 倍以上， 按这一估计中国每年农田进入水体的磷素流失量则为1 9 5 万t 五氧化二磷( p 2 0 5 ) 。世 界银行资料显示，我国地下水将近5 0 被农业面源污染。目前我国水体氮磷污染物中 来自工业、生活污水和农业面源污染的大约各占三分之一，地表水中尤其是湖泊的氮 磷5 0 以上来自农业面源污染。 ，+ ，一 ： ；。、，抽? f ：； 71 氮、磷化肥对水环境安全造成的面源污染主要包括两个途径，即通过农田排水与 地表径流，以及通过渗漏途径对地下水的污染。据估算，我国每年农田氮肥损失率是 3 3 3 0 旷7 3 6 ，平均总损失率在6 0 左右。：其中以气态氮挥发损失占2 0 哆墟右农田 排水和暴雨径流损失占1 5 ，地下渗漏损失占1 0 【1 2 1 。 ， “ 农业面源污染最终对水体的影响就是导致