中高緯地區農田壤中流氮磷污染物輸移機理研究

《中高緯地區農田壤中流氮磷污染物輸移機理研究》是依託北京師範大學，由歐陽威擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：中高緯地區農田壤中流氮磷污染物輸移機理研究
• 依託單位：北京師範大學
• 項目負責人：歐陽威
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

農田壤中流在農田非點源污染遷移中的重要作用日益受到重視，然而對於具有穩定水流補給條件的我國中高緯地區農田系統，壤中流氮磷污染物輸移機理及其對農田非點源污染控制的相關研究顯著不足。本項目擬選擇位於我國中高緯典型農業區的三江平原859農場為案例區，研究中高緯農田壤中流發生、運移機制，追蹤在這種機制下氮磷非點源污染物的遷移轉化過程。採用原位監測和模型模擬相結合的方法甄別各階段微環境的環境驅動因子，分析各微環境下壤中流產流特點及其對氮磷的輸移機理。在實驗分析的基礎上改進現有模型的壤中流模組，使其更好地模擬我國中高緯地區農田壤中流與非點源污染物的動態規律，進一步研究凍融條件下壤中流對氮磷的輸移機理。本項目的實施將為完善中高緯地區農業非點源污染的理論研究和控制技術提供科學依據和實踐經驗。

結題摘要

本研究選取中高緯農區主要農田利用類型——水田和旱田為研究重點，基於長期原位試驗分析壤中流的時空分布特徵及其對氮磷的遷移作用，探討白漿層土壤對壤中流分布的影響；分析水田和旱田氮磷污染物流失潛能差異；在此基礎上，探討田間水文特徵及作物水分回響；基於非作物生長凍融期的連續監測，分析水田和旱田的凍融特徵和水分運移機制。得到以下主要結論： （1）壤中流在水田和旱田不同深度的分布研究發現：壤中流垂向分布在60cm深處有明顯分界層。水田60cm深度壤中流採集速率最高；60cm深度土壤含水量從7月開始高於淺層；旱田6月3日僅在60cm深度採集到土壤水。白漿土不透水層對水分垂向分布有影響。4月水田90cm深度含水量最大值和田間土體水儲量的增加與凍土融化有關。 （2）壤中流中氮磷的運移研究表明水田壤中流無機氮含量占總氮比例低，硝氮是旱田氮的主要流失形態。不同形態氮磷在田面水中的濃度衰減表現出非線性相關性。水田氨氮和硝氮在土體的垂向遷移有差異，在60cm處尤為明顯；2011年5月旱田60cm深度硝氮含量出現高值。白漿土不透水層對氮運移有一定影響。 （3）選取中高緯地區的典型小流域，在田間觀測基礎上對非點源污染輸出特徵分析，考慮由溫度變化造成的非點源污染的釋放。研究表明：從時間上來看，研究區內非點源污染除了與5-8月的夏汛降雨徑流有關外，還與12-2月低溫造成的融雪徑流關係較大；從空間上來看，研究區內污染負荷較高的區域主要集中在耕地面積較大，人類活動比較集中的區域。當只考慮土地利用變化時，土壤侵蝕量、TN、TP年平均負荷分別增加了113%、106 %、136%；當只考慮土壤屬性變化時，土壤侵蝕量、TN、TP年平均負荷同時減少了72 %左右；同時考慮兩者的協同作用時，土壤侵蝕量、TN、TP年平均負荷分別下降了44 %、53 %、36 %，由此可以斷定土壤屬性變化對非點源污染的影響更顯著，所以非點源污染總體呈下降態勢。