文献综述8_农用地磷流失及水体富营养化研究进展.ppt

农用地磷流失及水体富营养化研究进展综述 研究背景及思路实验的方法室内分析实验室外模拟实验预期结果 程全国 面源污染物对环境的影响及趋势分析 辽宁城乡环境科技 2000 2 5 4 6 张维理 武淑霞 冀宏杰 等 中国农业面源污染形势估计控制对策i 21世纪初中国农业面源污染的形势估计 中国农业科学 2004 37 7 1008 1017 corwindl non pointpollutionmodelingbasedongis j soilandwaterconservation 1998 l 75 88 农业面源污染主要是溶解态或颗粒态污染物从非特定的地点 在非特定的时间 于降水 或融雪 冲刷作用下 汇入河流 湖泊 水库 海洋等自然受纳水体 引起的水体富营养化或其它形式的污染 程全国 2000 张维理 2004 全球范围来看 30 50 的地球表面已受面源污染的影响 并且在全世界不同程度退化的12亿ha耕地中 约12 由农业面源污染引起 corwin等 1998 1 研究背景 王道涵 梁成华 农业磷素流失途径及控制方法研究进展 j 土壤与环境 2002 11 2 183 188 黄东风 王果 陈超 农业面源污染研究概况及发展趋势 j 中国农村小康科技 2006 11 39 45 自20世纪70年代以来 中国各大湖泊 重要水域的水体污染 特别是水体的氮 磷富营养化问题急剧恶化 湖泊水质持续下降 黄东风等 2006 中科院对我国淡水生态环境质量的现状分析表明 在已监测的全国131个主要湖泊中有67个是富营养化的 其中农业面源氮 磷负荷占的比例较大 并且农业磷素的流失与土壤中积累的磷素总量关系密切 王道涵等 2002 haygarth pm jarvissc transferofphosphorusfromagriculturalsoil j advancesinagronomy 1999 66 195 247 leinweberp lunsmannf eekhardtku phosphorussorptioncapacitiesandsaturationofsoilintworegionswithdifferentiivestoekdensiticsinnorthwestgermany j soilusemanagement 1997 13 82 89 sharpleyan chaprasc wedepohlr managingagriculturephosphorusprotectionofsurfacewaters issuesandoptions j journalofenvironmentalquality 1994 23 437 451 徐明岗等 土壤磷扩散规律及其能量特征的研究 施肥量及水肥温相互作用对磷扩散的影响 j 土壤学报 1998 35 1 55 65 olgasusanaheredia aliciafernandezcirelli environmentalrisksofincreasingphosphorusadditioninrelationtosoilsorptioncapacity j geodrma 2007 137 426 431 parry vandermolenetal 研究表明 农业面源污染是内陆水体富营养化的重要诱导因素 而造成农业面源污染的主要原因是过量施肥 尤其是在畜牧业密集的地区 sharpley等 1994 leinwebe 等 1997 haygarth等 1999 长期而过量地施用磷肥 导致农田耕层土壤处于富磷状态 通过径流 渗漏等途径向水体迁移 引发受纳水体的富营养化 徐明岗等 1998 olgasusanaherediaetal 2007 司友斌 王慎强 陈怀满等 农田氮 磷的流失与水体富营养化 土壤 2000 4 188 193 引起水体富营养化的关键元素是氮和磷 其中磷的作用远大于氮 水体中磷的浓度不高时就可以引起水体的富营养化 一般 当水体中总氮浓度大于0 2mg l 无机总磷浓度达到0 02mg l时 就有可能引起藻华现象 金相灿等 1992 司友斌等 2000 oenema oroestcwj nitrogenandphosphoruslossesfroagricultureintosurfacewaters theeffectsonpoliciesandmeasuresinthenetherlands j watersci tech 1998 37 2 19 30段永蕙 张乃明等 滇池流域农田土壤氮磷流失影响因素探析 j 中国生态农业学 2005 1 2 116 118vighim chiaudanig eutrophieationineurope theroleofagriculturalactivities in hodgsone revrewsofeertinamevtaltoxicology amsterdam elsevier 1987 213 257 parryr agriculturalphosphorusandwaterquality au s environmentalprotectionagencyperspective j environ qual 1998 27 258 261vandermolendt breewwsmaa boerspcm agriculturalnutri2entlossestosurfacewaterinthenetherlands impact strategies andperspectives j j environ qual 1998 27 4 11 农业面源污染提供的总磷占水环境污染总量的40 50 lineetal 1998 oenemaetal 1998 段永惠等 2005 对滇池流域农田土壤磷流失研究证实 农田径流输入的磷占滇池入湖总磷的53 在欧洲国家 农业面源污染同样是造成水体污染的首要来源 也是造成地表水中磷富集的最主要原因 由农业面源排放的磷为地表水污染总负荷的24 71 vighi等 1987 农田生态系统的磷素输入大于输出 作物对磷肥的利用率很低 通常情况下 当季只能利用5 15 加上后效一般也不超过25 所以 约有75 90 的磷滞留在土壤中 王庆仁 李继云 1999 当有机肥施用却未能被全部吸收利用时 必然会增加氮 磷流失风险 来自有机肥的地表径流和渗漏能引起严重污染 sherwoodm fanninga 1981 王庆仁 李继云 论合理施肥与土壤环境的可持续性发展 j 环境科学进展 1999 7 2 116 123 sherwoodm fanninga nutrientcontentofsurfacerun offwaterfromlandtreatedwithanimalwastes in broganjc ed nitrogenlossesandsurfacerun offfromlandspreadingofmanures martinusnijbo w junk thehague 1981 5 17 mueller d h r c wendt andt c daniel phosphoruslossesasaffectedbytillageandmanureapplication j soilscisocamj 1984 48 901 905 sharpleya n chapras c wedepohler etal managingagriculturalphosphoursforprotectiontosurfacewater issuesandoptions j journalofenvironmentalquality 1994 23 437 451 lehmannl lanz hylandc etal ketterings long termdynamicsofphosphorusformsandretentioninmanure amendedsoils j environ sci technol 2005 39 6672 6680 muelleretal 1984 sharpleyetal 1994 等指出土壤中施入有机肥是磷径流流失的直接原因 频繁施用大量有机肥超过植物生长吸收会引起大量磷素在土壤剖面累积 lehmannletal 2005 nelsonno etal 2005 尤其是如果施用有机肥后短时间内遇到暴雨或持续降雨则会增加磷素流失风险 jarvissc sherwoodm 1987 edwards 1993a 农田磷素通过地表径流进入地表水 是农田土壤磷素流失转移的主要途径 渗漏液占一定的比例 王道涵等2002 nelsonno parsonsje andmikkelsenrl field scaleevaluationofphosphorusleachinginacidsandysoilsreceivingswinewaste j j environ qual 2005 34 2024 2035 hubbardrk thomasdl leonardra etal surfacerun offandshallowgroundwaterqualityasaffectedbycentrepivotapplieddairycattlewastes transactionsasae 1987 30 2 430 437 jarvissc sherwoodm steenvoordenjh nitrogenlossesfromanimalmanures fromgrazedpasturesandfromappliedslurry in vandermeer hg etal eds animalmanureongrasslandandfoddercrops martinusnijho publishers thenetherlands 1987 195 212 edwardsdr danieltc runoffqualityimpactsofswinemanureappliedtofescueplots transactionsoftheamericansocietuofagricultural1993a 36 81 86 王道涵 梁成华 农业磷素流失途径及控制方法研究进展 j 土壤与环境 2002 11 2 183 188 douz tothjd galligandt laboratoryproceduresforcharacterizingmanurephosphorus j journalofenvironmentalquality 2000 29 508 514 kleinman p j a a n sharpley effectofbroadcastmanureonrunoffphosphorusconcentrationsoversuccessiverunoffevents j journalofenvironmentalquality 2003 33 1072 1081 kleinman p j a a n sharpley etal effectofmineralandmanurephosphorussourceonrunoffphsophorus j journalofenvironmentalquality 2002a 31 2036 2033 近年 研究者呼吁减少化肥 增加有机肥施用来控制水土流失的想法和畜牧业的发展促使畜禽有机肥磷的产生量也相应增加 畜禽粪便 有机肥 中含有不同形态的磷 且具有不同的溶解性 dou等 douzatel 2000 在hedly测定土壤磷素分组法基础 上 将畜禽粪便中的磷素分为不同溶解性的5种形态 h2o p nahco3 p naoh p hcl p residual p 王涛 2007 kleinman等研究表明径流及渗漏流失的磷形态主要是h2o p态 maguirero edwardsac wilsonmj influenceofcultivationonthedistributionofphosphorusinthreesoilfromnescotlandandtheiraggregatesitefractions j soiluseandmanagement supplement 1998 14 147 15danieltc sharpleydr edwardsdr minimizingsurfacewaterseutriophicationfromagriculturebyphosphorusmanagement j journalofsoilandwaterconservation 1994 49 30 38 张兴昌 侵蚀条件下土壤氮素流失对土壤和环境的影响 j 土壤与环境 20009 3 249 252 农田有机肥磷素的流失程度与当地的降雨情况 雨强 时间等 施肥状况 肥料类型 时间 施肥量 土壤性质 地形地貌特点 植被覆盖条件 以及人为管理措施等多种因素有关 sharley daniel等 1994 maguire等 1998 张兴昌 2000 chichester等 1992 发现农田径流产生量与农田耕作方式无明显的相关关系 刘怀旭主编 土壤肥料 c 合肥 安徽科学出版社 1987 202 230 彭近新 水质富营养化与防治 c 北京 中国环境科学出版社 1988 191 李定强等 广东省东江流域典型小流域非点源污染物流失规律研究 j 土壤侵蚀与水土保持学报 1998 4 3 12 18 陈西平 黄时达 涪陵地区农田径流污染负荷定量化研究 j 环境科学 1991 12 3 75 79 余存祖等 水土流失区农田物质循环与改善途径 j 中国水土保持 1987 58 5 13 18 据估计全世界每年大约有300 400万吨p2o5从土壤迁移到水体中 刘怀旭 1987 美国每年由肥料和土壤进入水生态系统的磷达0 45亿公斤左右 彭近新 1988 我国广东东江流域农田的磷素流失量为1 16kg hm2a 李定强等 1998 四川涪陵地区农田磷流失量为1 17kg hm2a 陈西平 黄时达 1991 陕西黄土高原侵蚀最严重的地区府谷县 米脂县农田中磷流失量分别为9 9kg hm2a 和8 7kg hm2a 余存祖等1987 据2002 2003年云南省农科院对环滇池区域600多个农户有机肥用量调查结果显示 当地农民施用有机肥种类主要为猪粪 其次是牛粪 鸡粪 大多数农田有机肥用量达到5 8吨 亩 用量较少的为1 3吨 亩 而还有一些农田有机肥用量高达15 20吨 亩 朱荫湄 施肥与地面水富营养化 施肥与环境学术讨论会论文集 中国农业科技出版社 1994 40 44 张维理 武淑霞 冀宏杰 等 中国农业面源污染形势估计控制对策i 21世纪初中国农业面源污染的形势估计 j 中国农业科学 2004 37 7 1008 1017 lenabvoughtetal 河边过渡带养分的持留 ambio人类环境杂志 1994 3 6 342 348 滇池也是我国典型的面源污染湖泊之一 滇池流域面积2920km 居住着200多万居民 其农田面积1305 8km2 占滇池流域面积的46 5 朱荫湄 1994 滇池流域地区有机肥资源丰富 农田有机肥施用水平较高 远超过国际上农田可承载畜禽粪便的最大负荷量标准 张维理 2004 据统计 2004年滇池流域磷肥 p2o5 的年均施量已达到390kg hm2 远远超出全国平均水平81kg hm2 lenabvoughtetal 1994 农田养分的流失 迁移及输入水体 引起水体富营养化已是目前全球性水环境问题 而磷是水体富营养化发生的最为关键的限制因子 因此控制农业磷素输入水体是全球水体富营养化预防研究领域内的一个关注的热点 农业生产实践在引起水体富营养化方面的作用一直受到国内外许多学者的高度重视 grolimundd elimelechm orkoveem transportofinsitumobilizedcolloidalparticlesinpackedsoill1columns j environmentalscienee technology 1998 32 3262 3569 haygarth pm jarvissc transferofphosphorusfromagriculturalsoil j advancesinagronomy 1999 66 195 247 igedv akinremi00 flatendn environmentalindexforestimatingtheriskofphosphorussoilincalcareoussoilofmanitoba j journalofenvironmentalquality 2005 34 1944 1951kretzschmarr borkovcem grolimundd elimelechm mobilesubsurfacecolloidsandtheirroleincontaminanttransport j advaneesinagronomy 1999 66 121 193 motoshita m t komatsu p moldu p l wdejonge n ozakiandt fukushima soilconstituentfaeilitatedtransportofphosphorusfromahighpsurfaee5011 j soilfound 2003 43 105 114 国内外对农田土壤磷素向水体迁移流失已有大量研究 grolimund 1998 haygarth等 1999 kretzsehmar等 1999 motoshita等 2003 ige等 2005 sharley等 2000 toor等 2005 高超等 2005 但由于耕作制度的异同 国外研究对象多为旱地和草地 国内则侧重对水稻田 旱地土壤磷素流失进行研究 在微区试验条件下 多数研究对水田磷素的流失特征进行模拟试验 黄满湘等 2003 粱涛等 2005 梁新强等 2006 在自然降雨条件下 也有很多学者对农用地磷素的流失进行了一些长期定位试验研究 张乃明等 2003 高超等 2005 曹志洪等 2005 张志剑等 2007 李学平等 2008 李瑞玲等 2010 danieltc sharpelcyan lemunyonjl agriculturalphosphorusandeutrophication asymposiumoverview j journalofenvironmentalquality 1998 27 251 257 刘建玲 北方耕地和蔬菜保护地土壤磷素状况研究 j 植物营养与肥料学报 2000 6 4 409 416 paget haygarthpm bevenk joynesj etal spatialvariabilityofsoilphosphorusinrelationtothetopographicindexanderiticalsourceareas samplingforassessingrisktowaterquality j environ qual 2005 34 2263一2277 刘建玲等 2000 研究表明 磷肥的大量施用不仅导致0 40cm土壤磷素大量积累 而且40 100cm土层中的磷素也有明显的增加趋势 在质地轻 固磷能力低以及大量施用有机肥的土壤上 磷通过渗漏进入地下水也是很明显的 daniel等 1998 pageetal 2005 测定不同地区河流的可溶性磷发现olsen p浓度较高能引起河流中可溶性磷浓度增加 而有机肥含有较高的olsen p 王涛 张维理 张怀志 滇池流域人工模拟降雨条件下农田施用有机肥对磷素流失的影响 j 植物营养与肥料学报2008 14 6 1092 1097龚文 滇池流域有机肥水溶性磷组分及其氮磷流失原位模拟研究 m 云南农业大学 2010 王涛 2008 等对滇池流域人工模拟降雨条件下农田施用有机肥对磷素流失的影响研究结果显示 随着有机肥 猪粪 施用量的增加 农田流失液中各形态磷素的平均浓度提高 施用有机肥产生的径流 其中以可溶性无机磷为主 约为水溶性磷的80 水溶性有机磷约占20 说明畜禽有机肥中水溶性无机磷在水溶性磷中的流失潜能和风险是最高的 王涛 滇池流域施用有机肥农田氮磷流失模拟研究 d 昆明 中国农业科学院硕士论文 2007 龚文 2010 对滇池流域有机肥水溶性磷组分及其氮磷流失原位模拟研究 证实了 通过径流 渗漏途径流失的不同形态磷浓度和流失量都随着有机肥用量的增加而增加 它们之间存在显著相关关系 王德举 等 利用粉煤灰合成沸石的研究进展 j 粉煤灰综合利用 2002 6 32 34 wudy zhangbh licj etal simultaneousremovalofammoniumandphosphatebyzeolitesynthesizedfromflyashasinfluencedbysalttreatment j journalofcolloidandinterfacescience 2006 304 2 300 306 林立君 等 粉煤灰除磷试验研究 j 粉煤灰综合利用 2010 2 29 33 孔思达 等 粉煤灰除磷特性初探 j 化工技术与开发 2011 40 2 51 54 阎存仙 周红 粉煤灰处理含磷废水的研究 j 上海环境科学2000 19 1 33 36 阎存仙 粉煤灰的综合利用 j 上海环境科学 1996 15 2 30 33 李萍 林海等 粉煤灰及沸石对污泥回流液中磷的吸附研究 j 环境污染与防治 2009 31 9 6 9 肖利萍 吕娜等 粉煤灰颗粒吸附剂处理含磷废水的试验研究 j 非金属矿 2011 34 3 68 70 于广超 李方敏 几种填料对磷的等温吸附特性研究 j 长江大学学报 自然科学版 2009 6 3 139 142 王德举等 2002 wudy etal 2006 林立君等 2010 孔思达等 2011 阎存仙 周红等 2000 阎存仙 1996 李萍 林海等 2009 肖利萍 吕娜等 2009 于广超 李方敏等 2009 进行了粉煤灰对水体中的磷的吸附能力的研究 证实了粉煤灰对磷具有较好的吸附能力 且吸附曲线符合langmuir方程随着一定用量的增加 粉煤灰对磷吸附率呈显著增加趋势 张曦 陆轶峰 天然沸石吸附技术防治暴雨径流氮磷污染 j 云南环境科学2003 22 1 48 51 单保庆等 常见基质对暴雨径流中磷素去除效果的比较研究 j 环境科学 2007 28 10 2880 2886 周栋 等 沸石和麦饭石组合滤料对城市降雨径流氮磷去除效率的研究 j 华东师范大学学报 自然科学版 1 185 193 吴彦霖 等 mvp法与沸石组合吸附条件下去除氮磷的吸附研究 j 上海环境科学 2009 28 4 178 181 李超 等 沸石吸附处理含磷废水的研究进展 j 广东化工 2010 37 3 28 30 胡细全 等 天然沸石吸附氨氮和磷的研究 环境科学与管理 2009 34 4 72 74 张学清 等 天然沸石对磷的吸附研 云南大学学报 自然科学版 2011 33 6 676 682 张曦等 2003 单保庆等 2007 周栋等 2011 李超等 2010 胡细全等 2009 张学清等 2011 吴彦霖等 2009 进行了沸石对水体中的磷的吸附能力的研究 证实了沸石对磷具有较好的吸附能力 且吸附曲线符langmuir方程随着一定用量的增加 沸石对磷吸附率呈显著增加趋势 yyang yqzhao ao babatunde etal characteristicsandmechanismsofphosphateadsorptionondewateredalumsludge j separationandpurificationtechnology 2006 51 2 193 200 52 yyang dtomlinson skennedy etal dewateredalumsludge apotentialadsorbentforphosphorusremoval j waterscienceandtechnology 2006 54 5 207 213 53 吴晓雨 廖恒锋等 活性氧化铝 锰砂和煤的磷吸附能力计较研究 j 上海环境科学 2010 29 6 240 251 54 李艳君 王莉红等 活性氧化铝除磷吸附剂的试验研究 j 昆明冶金高等专科学校学报 2009 25 1 59 61 65 55 付大勇朱冰 金属氧化物吸附除磷方法探讨 j 中国科技信息 2011 11 43 44 yyang yqzhao etal 2006 yyang dtomlinson etal 2006 吴晓雨等 2011 李艳君等 2009 付大勇 朱冰 2011 进行了活性氧化铝对水体中的磷的吸附能力的研究 证实了其对磷具有较好的吸附能力 且吸附曲线符合langmuir方程随着一定用量的增加 活性氧化铝对磷吸附率呈增加趋势 金晓丹