（环境工程专业论文）氮素在盐碱稻田中的迁移转化规律研究.pdf

东华大学硕一j ：学位论文氮素在盐碱稻中的迁移转化规律研究 氮素在盐碱稻田中的迁移转化规律研究 摘要 我国有各类盐碱地约1 亿h m 2 ，其中东北地区松嫩平原苏打盐碱地 面积高达2 3 3 3 万h m 2 ，是世界三大片苏打盐碱土集中分布区之一。苏 打型盐碱地的利用现状为农业和牧业利用并重，其中农业利用地占盐 碱地总面积的2 8 7 。近年来，在盐碱地上种植作物以改善盐碱地性 质的方法越来越普遍，但是也带来了新的农业污染问题。实验区所在 地前郭灌区位于松嫩平原，该区的水稻田氮素流失已经成为影响 水环境的一个重要污染源。由于氮肥过量施用、氮肥利用率较低和施 氮肥方式不合理等原因，使得氮肥大量流失，严重威胁到下游的查干 湖国家4 a 生态保护区的水质安全。 目前，国内对于苏打型盐碱地稻田中氮的动态变化、迁移转化规 律以及其对环境的潜在影响的研究尚缺乏系统研究。因此开展盐碱水 田中氮的动态变化规律的研究，对于科学进行水肥管理，盐碱地治理， 合理控制氮素流失，保护水体等均有十分重要的意义。本研究以松嫩 平原典型苏打盐碱地水稻田为研究对象，在两年大田实验的基础上， 结合室内模拟实验，探讨了盐碱地水稻田中氮素动态变化、迁移转化 规律及其对环境的潜在影响。课题的主要内容有：1 、调查试验区的 基本水文、气候等基本情况，连续两年跟踪监测盐碱水稻田中的流失 1 东华大学硕二卜学位论文氮素在盐碱稻田中的迁移转化规律研究 规律；2 、在大田实验基础上，取实验区的原状土，在实验室进行土 壤元素分析、土壤氮素物料平衡分析、氨挥发实验、氮素淋溶实验以 及土壤固铵性能分析等实验。通过土壤性质、氮素流失途径、施肥量 等几个因素，在理论上分析氮素在盐碱水稻田中的迁移转化规律；3 、 结合苏打盐碱地的主要特征及当地农田管理措施，提出减少氮污染的 主要途径及技术手段。 主要结论如下： 1 、试验区土壤属强碱土，土壤中氮、碳、磷元素含量偏低，在 土层剖面上随土层的加深而减少；土壤中的钠、镁、铝、钙等4 种元 素的含量较高，且4 种元素总量随着土层的加深而显著增加；土壤的 c e c 与其含有的蒙脱石含量和腐殖酸含量相关，且都是深层土中的含 量大于浅层土中的含量，这导致了浅层土壤的保肥能力差。 2 、两年试验期内，田表水中的盐碱化指标如c a 2 + 、m 9 2 + 等含量 波动较大；试验初期总氮和铵态氮浓度达到最高值，之后随时间的推 移而下降，强降雨对其影响较大；硝态氮浓度出现峰值晚于总氮和铵 态氮出现峰值的时间，之后随时间推移而下降；试验后期，总氮浓度 减少了7 8 4 9 0 2 ，铵态氮浓度减少了4 1 9 8 6 2 以上，硝态 氮浓度减少了6 6 5 8 7 1 以上，氮素流失严重。稻田排水中总氮浓 度均高于国家地表水环境质量i i i 类标准；农田退水中的非离子氨浓度 较高，对下游查干湖鱼类养殖存在潜在危害。 3 、实验室模拟实验中，淹水环境下，不同施肥量时，表水中氮 素较少以氨挥发的形式流失，约占总损失量的o 0 1 左右；表水与3 0 东华大学硕士学位论文氮素在盐碱稻田中的迁移转化规律研究 c m 土层出水中的总氮浓度与施肥量成正相关，而深层土出水中的总 氮浓度与施肥量无明显相关关系；不同施肥量处理时，氮素在盐渍土 中均大量的以硝态氮形式发生淋溶，深层土层出水中的硝态氮浓度基 本与施肥量无关；同一施肥量处理的土壤，其硝态氮淋溶浓度随土层 的加深而增大；盐渍土含有的大量的盐碱成分，影响土壤的氮饱和量， 是造成促进氮肥的淋溶损失的重要因素之一。 4 、铵的固定和释放是土壤氮素内循环的重要过程之一。实验土 壤对铵的固定符合l a n g m u i r 吸附等温式和f r e u n d l i c h 吸附等温式，但 f r e u n d l i c h 吸附等温式的拟合度较高( r 2 = o 9 5 2 3 ) ，由此推断土壤对铵 的固定属于多层吸附。同时，土壤对铵的吸附量在一定范围内随着溶 液中铵加入量的增加而增大，但从两种等温式上看，试验区土壤对铵 的固定能力较弱，最大吸附量在1 2 5m g g 。 5 、最佳管理措施( b m p s ) 是目前控制非点源污染的主要手段，试 验区可以通过加强耕作管理、综合肥力管理、合理灌溉以及构建人工 湿地等措施，控制当地的氮素污染。 关键字：氮素；盐碱地；水稻田；迁移转化 东华大学硕：l j 学位论文塾鲞垄苎堕堑里主塑堑堑堑些塑堡堕 t r a n s p o r t a n dt r a n s f o r m a t i o no fn i t r o g e ne l e m e n t i n s a l i n e a l k a l ip a d d ys o i l a b s t r a ct t h e r ea r ea l lk i n d so fs a l i n e a l k a l is o i la r o u n d1 0 0m i l l i o nh m 2i n c h i n a t h es a l i n e 。a l k a l i s o i la r e ai ns o n g n e np l a i n ，w h i c h i so n eo ft h et h r e em a j o rs a l i n e a l k a l i s o i lc o n c e n t r a e d d i s t r i b u t i o na r e a ，i su pt o2 3 3 3m i l l i o nh m 2 e q u a l l yi m p o r t a n tt o a n i m a lh u s b a n d r y1 a n df o r d e v e l o p i n gs a l i n e a l k a l is o i l ，f a ml a n dt a k e s2 8 7 p r o p o r t i o no f m es a l i n e a l k a l is o i l i nr e c e n t y e a r s ，t h ew a yo fp l a n t i n go nt h es a l i n e a l k a l is o i la i m i n gt oi m p r o v e s a l i n e 。a l k a l is o i l 酽o w sm o r e a n dm o r ep o p u l a r h o w e v e r ，i tb r i n g st h en e wa g d c u l t l l r a lp o l l u t i o n i s s u e ：t h ea g n c u l t u m l n o n - p o i n ts o u r c ep o l l u t i o n q i a n g u oi r r i g a t e da r e a sa sm e 6 e l de x p e r i m e n t e ds l t e1 sl o c a t e dm m s o n 印e np l a i n n i t r o g e n1 0 s so ft h ep a d d yl a n di nq i a n g u o i so n eo fm eh e a v i l yp o l l u t i n gs o u r c e s f o rw a t e re n v i r 0 1 瑚e n t b e c a u s eo fe x c e s s i v ea m o u n t s ， t h el o wu t i l i z a t i o n ， a sw e ua st h e u n s c i e n t i 丘cw a yo fa p p l ) r i n gn i t r o g e nf e r t i l i z e r ，m eh e a v yl o s so fn i t r o g e nb e c o m e s as e n o u st h r e a t t ot h ec h a g a nl a k e ，m e4 ac l a s sn a t i o n a le c o l o g i c a lp m t e c t i o n z o n e1 a 如n gd o 、v n s t r e 锄 a tp r e s e n t ，t h es y s t e m a t i cr e s e a r c ho nd y n a m i c s ，仃a n s p o r ta n d t r a n s f o m a t i o no fn i 咖g e ni n s o d as a l i n e a l k a l is o i la sw e l la s t h e i rp o t e n t i a li m p a c tt ot h ee n v i r o n m e n tl s 1 ng r e a tn e e d t h e r e f o r e ，r e s e a r c h i n go nt h en i t r o g e nd y n a m i cc h a n g el a w o fs a l i n e a l k a l ip a d d y f i e l di sn o to n l y i m d o n a n tf o rw a t e ra n df e r t i l i z e r a n dt h er e g u l a t i n go fn i 仃o g e n 1 0 s s ，b u tw i l la l s o 嘶n gg o o d n e w st ot h em a n a g e m e n to fs a l i n e a l k a l is o i la n dt h ep r o t e c t i n gw a t e re n v l r o n m e n t c a u s e l nt n l s s t u d y s o n 龋e np l a i ns o d as a l i n ep a d d yf i e l d s a r es e l e c t e da sm er e s e a r c ho b j e c t ，i nt 、) l ，o f i e l d e x p 甜m e n t s ，b a s e do nm ec o m b i n a t i 叽o fl a b o r a t o r ys i m u l a t i o ne x p 耐m e n t s t oe x p l o r et h es a i l n e p a d d yn i 们g e nd y n a m i c s ， m i 伊a t i o n a n dt r a n s f o m a t i o no fi t sp o t e n t i a li m p a c t o nt h e e n v i r o n m e n t t h em a i no b i e c t i v e so fm i sw o r ka r e ：( 1 ) p i l o fa r e as u r v e yo fm e b a s i ch y d r o l o g y ，c l i m a t ea n d o m e rb a s i cc o n d i t i o n sf o rt w oc o n s e c u t i v ey e a r so ft r a c k i n ga n dm o n i t o r i n gs a l i n ep a d d y n l t r o g e n d 、，i l a m i c s ；( 2 ) b a s e do nf i e l de x p e r i m e n t s ，t a k i n gt h ee x p e r i m e n t a l a r e ao fu n d i s t u 而e ds o i l ， e l e m e n t si nt h el a b o r a t o r yf o rs o i la n a l y s i s ，m a t e r i a lb a l a n c ea n a l y s i so fs o i ln i 仃o g e n ，锄m o m a v o l a t i l i z a t i o ne x p e n m e n t s ，n i 们g e nl e a c h i n ga n ds o i ls 0 1 i da m m o n i u mp 耐b m a n c ea n a l y s l sa n d o t h e re x p e r i m e n t s b ys o i lp r o p e r t i e s ，n i t r o g e nl o s s m e a n st h ea m o u n to ff e n i l i z e ra n do t h e r f a c t o r s ，i nt h e o r y ，a n a l y s i so fn i t r o g e ni ns a l i n ep a d d y6 e l d so fm i g r a t i o n a n dt r a n s f o m a t l o nn l l e s ； ( 3 ) p r o p o s et h em a i nc h a 皿e l sa n dt e c l l n i c a l m e a n st or e d u c en i t r o g e np o l l u t i o nw i t ht h em a m 4 垄坐查兰塑兰! 兰生兰生一 壑鲞垄苎型堡! ! 主堕堑望茎些塑堡堕壅 一 张尔u 一皿l y 呒1 ul l i 卜广u y u 修二f i 卜l 点魁1 半彬r ，己 t e a t u r e so f 。s o d as a l i n ea n dl o c a lf a 彻m a n a g e m e n t m e a s u r e s t h em a i nc o n c l u s i o n sa r ea sf 0 1 l o w s ： l ，t h et e s t e ds o i li sr i c hi na l k a l i n i t y ，d e p e n d i n go nt h ed e p t ho f s o i ll a y e r ；t h ec o n t e n t so f n ca n dpa r e1 0 wa n dr e d u c ew i t ht h ed 印f ho fs o i l ；t h ec o n t e n t so f n a ，m g ，a la n dc aa r eh i g h e r c o m p a n n gt oo t h e rm e t a l si ns o i la n dt h e i rc o n t e n t si n c r e a s ew i t ht h es o i l d e p t h ；c e co fs o i l r e l a t e st oo ft h es o i lm o n t m o r i l l o n i t ea n d h u m i ca c i dc o n t e n t s ，a n dd e 印s o i l l e v e l sa r eg r e a t e rt h a n c h es h a l l o ws o i li nt h ec o n t e n t ，w h i c hc a nb ea t t 抽u t e dt ot h es o i ls u m c e 6 耐i l i z e r 2 ，d u n n gt h et w oy e a re x p e r i m e n t a lp e r i o d ，c h ec a 2 + a n d m 9 2 + c o n t e n ti np a d d yf i e l ds u r f h c e w a t e rc h a n g e ds i g n i f i c a n t l y t h et o t a ln i t r o g e n ( t n ) a n da m m o n i a ( n h 4 + n ) c o n c e n t r a t i o n r e a c h e d1 t sp e a kv a l u ea f i e rf - e r t i l i z a t i o n ，a n ds u b s e q u e n t l yd e c r e a s e dw i t ht i m e h e a w s t o 咖w a s o b s e r v e d om c r e a s en 1 仃o g e nr u n o f ft 1 1 en i t r a t e ( n 0 3 。- n ) c o n t e n tw a s o b s e r v e dt or e a c hi t sd e a k v a l u el a t e rt h a nt na n dn h 3 。n ，a n d i t sc o n c e n t r a t i o nd e c r e a s e dw i m t i m e i tw a sf o u n dt h a tt n n h 4 + - n a n dn 0 3 一nd e c r e a s e db ya b o u t7 8 4 9 0 2 ，4 1 9 8 6 2 a n d6 6 5 8 7 1 r e s p e c t l v e l y ，w h i c hi sa ni n d i c a t i v eo fs e r i o u sn i 仃o g e nl e a c h i n g t h et n c o n c e n 仃a t i o n si np a d d v 蹦dr u n o f fe x c e e d e dt h en a t i o n a ls u 而c ew a t e rq u a l i t y s t a n d a r d ( 1 e v e l i i i ) i na d d i t i o n t h e n o n 1 0 n l ca m m o n l ac o n c e n t r a t i o nw a sv e r y h i g h ，a n dc o u l dp o s es e d o u st h r e a tt ot h ea q u a t i cb i o t a i nc h a g a nl a k e 3 ，t h r o u g ht h el a b o m t o 巧s i m u l a t i o ne x p e m e n t ，i nt h en o o d e de n v i r o n m e n t ，w i t hd i f f e r e n t t e n l l l z a t l o nn l t r o g e ni ns u m c ew a t e rm r e l y 1 0 s si nt h ef o mo fa m m o n i a v 0 1 a t i l i z a t i o n a c c o u n t s f o ra b o u t0 01 o ft h et o t a ll o s s ；t o t a ln i 仃o g e nc o n c e n 仃a t i o ni ns u m c e w a t e ra n d3 0 锄s o i l w a t e ra r ep o s l t l v e l yc o r r e l a t e dw i t ht h ea m o u n to f f e n i l i z e r ，w h i l ec o n c e n 缸a t i o no ft o t a ln i 仃0 2 e n m d e e ps 0 1 1w a t e rh a sn os i g n i f i c a n tc o n e l a t i o nw i t hf e r t i l i z i i l ga m o u n t ；d i f r e r e n tf e r t i l i z a t i o n w h l l et h es a m el a y e rl o s so ff - o mb yn i 仃a t ei ns a l i n e a l k a l is o i l ，a n dt h ec o n c 饥t r a t i o no f n i 帆t ei i l d e e ps o i l i su n r e l a t e dw i t ht h ea m o u n to ff e r t i l i z e r ；s a l i n es o i lc o n t a i n sal o to fs a l tc o m p o s i t i o n a n d1 te 士t e c t sn l n o g e ns a t u r a t i o nq u a n t i 够o f s o i l ，a l s ob eo n eo ft l l ei m p o n a n tf a c t o r so fp r o m o t i n g n i t r o g e nf e r t i l i z e r1 e a c h i n 2l o s s 4 ，f i x a t i o na n dr e l e a s eo fa m m o n i ai so n eo ft h ei m p o n a n tp r o c e s s e so fi 加e rc y c l eo fs o i l n i t r o g e n c h a r a c c e r i s i i c so fs o i la m m o n i u m6 x a t i o nc o n e s p o n d sw i t ht h el a n g m u i ra d s o 印t i o n l s o t h e 衄a n df r e u n d l i c ha d s o 印t i o ni s o t h e ma n dt h ef r e u n d l i c h a d s o 印t i o ni s o t h e n ni sb e t t e rf r 2 2 0 9 5 2 3 ) s oc h a tt h es o i la d s o 印t i o no fa m m o n i ac a nb ea t t r i b u t e dt ot h em u l t i 1 a y e ra d s o r p t i o n m e c h a n i s m m e a n w h i l e ，t h es o i la d s o 叩t i o no fa m m o n i u ma r ee n h a n c e db yi n c r e a s i n ga m m o n i u m c o n c e n t r a t l o n1 ns 0 1 u t i o n b u tt h r o u g ht h eo b s e r v a t i o no fm oi s o i h e m t ) ，p e ，t h ec a p a c i t yo f a m m o m u mf l x a c l o no ft e s t e ds o i l i sl o wa n d t h em a x i m u ma d s o 巾t i o nc a p a c i t yi s1 2 5m g 5 ，b m p sa r et h ep n m a 叮m e a s u r e st oc o n t r o l n o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o n b yt a k i n gt h e m e a s u r e so fe n h a n c e m e n to ff a n n i n gm a n a g e m e n t ，i n t e g r a t e ds o i l f e n i l i t ym a n a g e m e n t ，r a t i o n a l 东华入学硕一l 学位论文墨鲞垄苎型堡! ! ! ! 塑垦堡鳖些塑堡! 堑兰l 一一 i n i g a t i o n ，c o n s t l l l c t i o no fa r t i f i c i a lw e t l a n d sa n do t h e r sa n dt h el o c a ln i t r o g e np o u u t i o n c a nb e c o n t r o u e d y 色j i e q i o n g ( e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db y l i 坠i i 韭h 曼 k e yw o i t d s ：n i t r o g e n ；s a l i n e a l k a l is o i l ；p a d d y ；t r a n s p o na n dt r a n s f o m a t i o n 6 东华大学硕： 学位论文 氮素在盐碱稻田中的迁移转化规律研究 1 前言 1 1 农业面源污染 农业面源污染( a 鲥c u l t u r a ln o n - p o i n ts o u r c ep 0 1 l u t i o n ，a n p s p ) ，也称农业非 点源污染，是指在农业生产活动中，农阳中的泥沙、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、农田排水和地下渗漏，进入 水体而形成的面源污染。 从本质上讲，农业面源污染物来自于土壤中的农业化学物质。因此，它的产 生、迁移与转化过程实质上是污染物从土壤圈向其它圈层特别是向水圈扩散的过 程。农业面源污染的主要特征可以概括为：发生区域的随机性、排放途径及排放 污染物的不确定性及污染负荷空间分布的差异性。 1 1 1 国内外农业面源污染概况 农业污染对于水体生态环境恶化的贡献越来越大【川】，已成为水体、土壤和 大气污染的重要来源。19 世纪，全世界3 0 5 0 的地表水污染来自面源污染【5 】， 而到2 0 世纪，这一比例上升到5 0 7 0 【6 j 。日本的稻田是b i s w a 湖的最大污染 源，丹麦2 7 0 条河流9 4 的氮负荷由非点源污染引起嘿在美国，6 0 左右的受 污染水体是由农田径流引起一j ；瑞典西海岸的拉霍尔姆湾，从河流输入的氮6 0 来自农业【9 j ；荷兰农业面源排放的总氮、总磷分别占水环境污染负荷的6 0 和 4 0 【6 】。据调查，我国5 3 2 条河流中，8 2 不同程度的受到n 污染【l o 】；在已监测 的全国1 3 1 个湖泊中有6 7 个是属于富营养化，其中农业面源n 、p 负荷占的比 例较大【l l j ；根据我国2 0 1 0 年第一次全国污染源普查结果显示，由农业源排放的 总氮、总磷负荷分别占总排放量负荷的5 7 1 9 和6 7 2 7 。现今，我国化肥年使 用量为4 0 0k 舭1 h 1 2 ，远超过发达国家为防止化肥对水体污染而设置的2 2 5k 虮瑚2 的安全上线【l2 i 。 1 1 2 农业面源污染国内外研究进展 6 0 年代，美、英、日等一些发达国家率先开展农业非点源污染的研究；7 0 年代以后世界各地逐渐重视农业非点源污染，其研究可分为几个阶段：7 0 年代初 主要研究面源污染特征、影响因素和长期平均污染负荷输出；8 0 年代面源污染的 研究地域范围增广，因素分析和污染物迁移机理研究更加深入；进入9 0 年代，研 究方向转向微生物对面源污染物迁移、转化的影响。在研究过程中也提出了众 多的识别污染的数学模型，从早期的简单统计模型到当前与3 s 技术相结合的复杂 模型，具体有城市暴雨模型、流域模型、农业和农田模型等。在每个模型中一般 东华大学硕士学位论文 氮素在盐碱稻田中的迁移转化规律研究 都包括水文、土壤侵蚀、污染物迁移等子模型，在农田模型中着重研究了氮和磷 的流失【”叫4 1 。 2 0 世纪8 0 年代初，我国的面源污染研究起步。先后在于桥水库、太湖、都 阳湖、滇池、巢湖、镜泊湖、三峡库区等湖泊，水库流域及沱江内江段、渭河宝 鸡段、辽河铁岭段进行探索性的研究，对水库湖泊的富营养化情况进行调查并对 流域水质及其规划进行研究，较好地把握了面源污染负荷发生状况，为面源污染 研究积累了经验，为湖泊、河流的水质规划与流域规划提供了可靠的依据1 1 5 1 6 j 。 但我国的面源污染研究仍存在不足，在研究内容上，基本上停留在对污染源的调 查研究上，如面源污染负荷评价、模型介绍及模型与g i s 技术结合等，尚未延 伸到相对的管理制度和法规政策保障体系上，研究存在阶段性和孤立性的缺点， 缺乏整体性和系统性；就面源污染控制技术而言，偏重于污染的末端治理技术研 究，且尚未制定出操作性和实用性强、可大范围推广的技术；就研究方法而言， 我国对面源污染的研究方法主要是分析土地利用方式和污染负荷之间的内在联 系，采用径流实验法，监测降雨径流的水质、水量，确定污染物单位负荷量，从 而估计面源污染发生负荷量【1 。总的来讲，我国农村非点源污染研究还主要侧重 于对河流、湖泊、水库等地表水的污染研究，而对地下水的污染研究相对较少【l 引。 1 1 3 农业面源污染的控制措施 农田非点源污染防治已成为我国农业发展重中之重的工作之一，“十五”期 间加强了无公害农产品的生产和研究，“十一五”国家科技支撑计划启动实施了 “农田污染综合防控关键技术研究与示范”项目，农业非点源污染防治水平在逐 步提升。非点源污染是一个十分复杂的自然过程，是在一块地或一个区域通过地 表径流、土壤渗透进入水体，没有固定的排放点，其污染源的不确定性和污染影 响范围的广阔性使得人们不可能在野外对所有非点源污染进行监测，也无法采取 集中治理的方法解决农田非点源污染，高昂的投入使得观测只能在极为有限的范 围内进行，这就给非点源污染的识别带来了不确定性，进而造成调控策略的偏差。 但可以根据其特点采取针对性的措施减轻危害。现今国际上对控制农业面源污染 应用较广且成熟的是农业面源污染最佳管理措施( b e s tm a n a g e m e n tp r a c t i c e s ， b m p s ) ，美国环保局( u s e p a ) 将b m p s 定义为：任何能够减少或预防水资源污染的 方法、措施或操作程序，包括工程、非工程措施的操作与维护程序【1 7 1 。 1 1 3 1 工程性b m p s 工程性b m p s 是在面源污染的末端，在削减或控制污染物的同时，通过滞留 与渗透作用能显著减少径流量、延长径流过程，从而削减下游河道的洪峰流量 1 引， 包括有人工湿地、生态塘、植被缓冲带等。昆明理工大学莫绍周【l9 】运用复合人工 湿地技术来处理农业面源污染，应用于抚仙湖北岸的窑泥沟，起到了很好的效果， 总氮的去除率高达6 0 ；d o n a l d 等【2 0 】根据多个小流域的实验结果得出结论认为， 东华大学硕：卜学位论文 氮素在盐碱稻中的迁移转化规律研究 占流域面积1 5 的湿地已足以完成大部分过境养分的去除工作；巴西 p i r a c i c a b a 市的e n g e n l l o 湿地对磷、硝酸盐和氨的去除率分别达到了9 3 、7 8 和5 0 【2 1 1 。 目前正在实验室开发的工程性项目有美国的植被过滤带( v e g e t a t e d f i l t e r t r i p s ) 、新西兰的水边休闲地( r e t i r e m e n to fr i p 撕a 1 1 z o n e s ) 、英国的缓冲区 ( b u 虢rz o n e s ) 、中国的多水塘和匈牙利的k i s p a l a t i o n 工程【2 2 。我国南方的人工 多水塘系统作为一种独特的缓冲带，对于自于农田径流和非点源污染物，也具有 很强的截留能力的生态功能。两年的研究发现，巢湖多水塘系统对地表径流截留 平均比例达到8 5 5 ，总氮和总磷截留平均比例分别是9 8 o 和9 6 0 2 3 】。金可 礼等【1 8 在茜坑水库流域内设计并建造两种串联式b m p s 系统，包括滞留池、湿地、 草沟以及生物滞流槽、生物滤槽等，实验结果表明，所建造的b m p s 对t s s 、 b o d 5 、n h 3 n 和总磷等典型的面源污染物都具有较好的去除效果。 1 1 3 2 非工程性b m p s 非工程性措施包括耕作措施和管理措施等，旨在从源头控制面源污染，强调 政府、公众的共同参与，包括法律措施、经济措施、农田覆盖、测土施肥等措施。 ( 1 ) 耕作管理 免耕少耕法又称保护性耕作法，其技术体系是采用少( 免) 耕、覆盖等耕法， 结合施用除草剂，减少中耕除草的次数，以减少对土体的扰动和破坏，增加地表 残茬，保护土壤结构，减少地表径流及降雨和径流对土壤的冲击与侵蚀来影响水 土和化肥农药的流失【2 3 2 4 1 。采用少耕法或免耕法的田块n 0 3 一n 的渗漏量比传统 耕作法的田块少【2 5 1 。磷肥、有机农药等与土壤颗粒结合较紧，保护性耕作可减少 约8 9 的泥砂结合态磷的流失【2 6 】。 ( 2 ) 综合肥力管理措施 综合肥力管理措施( 1 1 1 t e g r a t e df e n i l i t ym a n a g e m e n t ) 属于养分管理的范畴，主 要由两种方式：测土施肥( s o i lt e s t i n ga 1 1 df e n i l i z e rr e c o m m e n d a t i o n ) 和变量施肥 ( a b l er a t ef e n i l i z a t i o n ) 。测土施肥的目的是针对土壤的养分供给能力和水平来 推荐合理的养分补给措施。在美国，一般各州的商业土壤分析机构承担测定土样 的工作。变量施肥实质是自动的高密度的测土施肥技术。利用g p s 、g i s 技术， 将区域内土壤的养分变化和产量绘制成数字化信息图，根据信息图的变化自动调 施肥量。变量施肥是精确农业变量施用技术的第一项内容，也是研究最多的内容 【2 3 】 o ( 3 ) 合理的灌溉制度 合理的灌溉制度与灌溉系统既能满足作物生长时所需的水分，同时又能减少 进入水体的营养盐、农业、泥沙等污染物质，使得农业面源污染对水体的影响程 度减少到最小。农田灌溉制度中的灌溉方式与养分、农药流失密切相关。我国氮 东华大学硕：i ：学位论文 氮素在盐碱稻中的迁移转化规律研究 素通过地表径流，冲刷和随水流失1 5 左右【2 7 。在相同水量的灌溉情况下，农 田养分、农药流失量以下列顺序递增：喷灌 试验田三， 其变异系数为试验田二 试验田三 试验只：1 一；c a 2 + 的平均浓度与其变异系数 均为试验田二 试验田三 试验罔一；n a + 的平均浓度试验f 只一 试验田 二 试验田三，其变异系数为试验田三 试验田二 试验田一；k + 的平均浓 度为试验田一 试验田三 试验阳二，其变异系数为试验田二 试验田三 表4 - 2 前郭灌区苏打型盐碱地水稻田盐碱化程度的基本描述统计 t a b l e4 - 2b a s i cd e s c r i p t i v es t a t i s t i c so fs a l i n i z a t i o na b o u ts a l i n e a l k a l ip a d d ys o i li nq i a n g u o 盐碱化变量 平均值标准差 方差变异系数 最小值最大值 n a 。( m g l ) 5 2 8o 0 2 1 o 0 0 0 40 0 0 45 2 553 一_ 一 试 验 田 试 验 田 一 试 验 田 。 二 m 旷( m g l ) 1 8 2o 0 3 9o 0 0 2 o 0 2 11 7 61 8 6 s o 一( m g l ) 2 7 8 30 7 5 3 o 5 6 7o 0 2 72 72 9 p h 7 6 30 2 4 7 o 0 6 lo 0 3 27 4 8 0 9 s a r 1 80 0 6 1 o 0 0 40 0 3 41 7 1 1 8 6 s s p0 2lo 0 0 8 6 4 0 e 0 5o 0 3 9 0 20 2 2 k + ( m l ) 2 8 9o 1 8 50 0 3 4 o 0 6 42 7 3 1 9 s d r 0 310 0 2 o 0 0 0 40 0 6 4 0 2 80 3 3 c a “( m l ) 1 5 4 51 1 0 21 2 2 5 0 0 7 11 4 2 71 7 m c r 0 1 20 0 1 1 0 0 0 0 l0 0 9o 1 0 1 3 p h 7 51 0 1 6 80 0 2 80 0 2 27 2 9 7 7 7 c a ”( m g l ) 2 1 3 8 4 1 7 31 7 4 1 40 1 9 5 1 4 3 l2 4 5 7 m g ”( m g l ) 0 8 5 0 6 1 40 3 7 7o 7 2 o 4 51 8 9 s s p o 0 90 0 7 5 o 0 0 60 8 5 60 0 20 2 n a l ( m l ) 2 3 6 2 0 2 74 1 0 70 8 6 0 5 25 3 2 s a r o 7 4o 7 0 8 0 5 0 1o 9 5 40 1 61 8 7 m c r0 0 5 0 0 4 8o 0 0 2 1 0 3 lo 0 2o 1 3 s d r 0 1 20 1 2 60 0 1 6 1 0 6 3o 0 20 3 3 k 。( m g l ) 1 4 l1 7 4 63 0 51 2 4 1 0 4 24 4 9 s 0 4 。( m l ) 8 21 2 1 3 31 4 7 2 1 4 802 7 p h 7 51 0 0 80 0 0 60 o l l7 47 6 2 c a ”( m l ) 1 9 3 3 1 8 7 3 4 9 80 0 9 71 7 62 1 9 8 k ( m l ) 1 6 l 0 5 8 30 3 40 3 6 31 0 l 2 3 9 s 0 4 ( m g l ) l3 66 5 84 3 3 o 4 8 482 3 m g “( m l ) 0 6 40 3 2 5 0 1 0 60 5 0 60 4 61 2 2 m c r0 0 30 0 1 9 0 0 0 0 40 5 5 40 0 20 0 7 s s p0 0 60 0 6 1 0 0 0 41 0 0 50 0 1 3 6 n a ( m g l ) 1 5 7 1 6 3 92 6 8 71 0 4 7 03 4 3 s a ro 4 8 5 60 5 0 90 2 5 9 1 0 4 8o1 1 0 1 s d r0 0 80 0 7 9 0 0 0 61 0 5 1o 0 1 7 7 2 9 东华大学硕士学位论文氮素在盐碱稻田中的迁移转化规律研究 试验田一。这四种金属离子成分中，试验田一的变异系数均较小，反映它们在该 田水环境中相对稳定；试验田二的变异系数均较大，说明它们是决定该田水体盐 渍化学特性的主要成分。 对派生成分而言，钠离子占阳离子百分率( s s p ) 的变异系数均较小，而钠离 子与二价阳离子( s d r ) 的变异系数较高，说明n a + 含量与c a 2 + 、m 9 2 + 含量的和的比 相对变化较大；三块田中钠吸附比( s a r ) 与钠钾离子之和的变异系数很接近，说 明该地区水稻阳水体中s a r 的变化在很大程度上取决于钠的变化；镁与钙根的之 比的均值都很小，且钙离子的浓度大于镁离子、钠离子和钾离子的总和，表明水 稻田中钙离子占绝对主导地位。 另外，通过对三块试验田中c a 2 + 含量与n a + 含量的相关分析，发现试验田一 中两者之间的线性关系比较明显，对其关系进行拟合，回归方程为 n a + 1 = 5