农业种植对水体富营养化的影响

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第29卷，第3期2O8年6月中国农业资源与区划VoL29，No．3，ppll一15ChineseJournalofAgriculturalResourcesandRegionalP1anningJune，2008·资源利用·农业种植对水体富营养化的影响白由路，卢艳丽，杨俐苹，程宪国(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京100081)摘要该文从农田施用氮磷肥的数量人手，结合土壤中营养物质运移的基本原理，总结了前人报道的太湖湖区水体营养盐来源及比例，阐述了农业种植对水体富营养化贡献的数量与比例。分析认为：每年进入太湖湖区水体的氮素数量不足o．94万t，占总氮排放的10％左右，从农田中直接排出的磷不足83t，约占总排磷量的1．5％。综合分析表明：农业种植中施用的氮磷肥不会对水体造成严重污染，降低环湖农田产量目标、确定氮磷肥合适用量、限制环湖农田蔬菜作物种植是减少农业种植对水体富营养化的重要措施。关键词农业种植富营养化氮磷肥料目前，水体富营养化给环境和人民生活带来了巨大的压力，2007年4月25日，太湖发生大面积蓝藻水华，致使200万居民生活受到影响。据有关部门测定，目前整个太湖平均氮磷含量分别达到4．omg／L和o．13mg／L，远远高于水体富营养化的o．5mg／L和o．02mg／L标准[1]。在农业生产中，需要大量施含氮磷肥料，所以，明确农田中的氮磷养分对水体富营养化的贡献率，对治理水环境具有重要意义。从长期角度来看，太湖发生的大面积蓝藻水华是由于流域中人类活动导致营养盐进入湖泊，使湖泊水体营养盐浓度过高所致。其中，氮磷是主要的营养盐成分。目前关于太湖流域每年向水体中排放的氮磷总数认识还不十分一致，总氮大致在3．94万～7．96万t之间不等[2—3]。李荣刚在研究了江苏太湖地区水污染物及其向水体的排放量后指出，1997年各污染物向江苏太湖地区水体排放总氮为6．48万t[41；总磷每年排放大致为5660t【31到1．0021万t[5]不等。太湖流域水体中营养盐的来源主要有4个方面，一是工业排表l太湖流域农业及农村中氮的排放负荷污、二是生活排污、三是水体养殖、四是农业面裹2太湖流域农业及农村中水体的各种来源磷及其比例源。目前，太湖流域有2万个左右的小化工企业，据统计，太湖流域有纺织、化工、冶金、造纸、电镀、酿造等6个行业。不同研究人员对工业排污给水体造成的影响程度有一定出入，大致认为工业排污的总氮量占整个氮排放量的15％～22％[2“]，总磷约占10％左右[2-4]，表明工业排污对水体污染有不可忽视的作用。生活排污是太湖重要的污染来源之一，太湖流域大约1000／km2，据有关专家估计：全流域每年排放的生活污水高达5．68亿t，生活污水带人水体中的总氮磷量分别占25．1％和60％左右[3’6]。黄文钰等(2000年)将太湖流域进入水体中的总磷进行了分解[7]，认为每年全流域因使用洗衣粉进入水体的磷达1613．2t／年。占总进入水体数量的16．1％。人体排泄物每人每年为O．548kg，全流域排入水体的磷量为4366．77t／年，收稿日期：2007—12一04白由路为研究员卢艳丽为博士后杨俐苹为副研究员程宪国为副研究员 12中国农业资源与区划2007年占总量的43．57％，两者相加，可以看出：因生活排污，每年进入水体的磷量占59．67％，与前者结论基本相同。水产养殖对水体富营养化起到一定的作用，每年因水产养殖带入水体中的总氦磷量分别占17．2％～26．5％和6．5％～9．4％[3’6]。有关水体的富营养化研究，前人已做了大量的工作。但是，由于研究方法不同，得出的结论却不尽相同，很多数据间相差数十倍以上，使得数据基本上不具有可比性。该文根据前人的研究结果，结合农田养分运移的基本原理，以太湖为例，系统分析农业面源中由农田直接排出的氮磷营养对水体的影响，明确农业种植对水体的影响。明确农田施肥对水体富营养化的作用，旨在分析农业种植对水体富营养的影响程度，为科学治理水体污染提供决策参考。一、农业面源对水体富营养化的影响众所周知，氮磷是植物的重要营养元素，在农业生产中，施用氮磷肥已经成为了作物生产不可缺的措施。同时，氮磷肥过度施用的确对环境生产了一些负面影响，尤其对周围水域的富营养化起到一定的推动作用，所以，农业面源对水体富营养化的作用一直是人们所关注的热点。关于农业面源对水体的贡献统计方法差别很大，有些将农村生活废水、农村养殖、农田施肥等都纳入农业面源的范畴，从大农业角度讲，李荣刚等(2000)对太湖流域(苏南地区)农村、农业氮磷面源污染对水体氮磷的相对贡献率进行了统计(表1、表2)[4]。从数据分析可见：由于该区并未包括太湖流域的全部，所以该研究结果的磷排放量较其它研究高出许多¨’6]。曹志洪(2006)对太湖流域的污染进行了研究，并详细分析了太湖流域农业的污染负荷及比例，得出不同来源的磷素对水体中磷素的相对贡献(表3)[7]。该数据也与其它研究结果相差较大[3“’6]，也是目前研究中磷排放最大的报道，加上工业排放约10％左右，按该数据结果，整个太湖流域磷排放在1．44万t左右。通过以上结果可见，在农业面源污染中，以畜禽、人类排泄物以及农村生活排污占有相当大的比例，而由农田径流和排水对太湖水污染的贡献相对要低得多。表3太湖流域农业中磷的排放负荷二、农业种植对太湖污染的影响由于目前农业面源对太湖流水体的影响界定不明确，这里定义从农田直接排出的营养盐含量称为农业种植业对太湖水质的影响负荷。许多研究人员对种植业氮磷对太湖水体污染的贡献进行了统计，但是由于数据统计方法千差万别，导致研究或分析结果有很大差异，现将前人研究的结果汇总如下(表4)。表4农田氮磷对太湖水体污染的贡献统计结果汇总注：a表示该数据结果未包括工业排污通过表4数据分析表明，纯农业种植对太湖污染的影响数据差异很大，总氮由7．46％到49．52％之间不等，总磷由2．9％到25．56％之间不等。 第3期白由路等：农业种植对水体富营养化的影响13三、农业种植对水体富营养化的可能性及程度分析通过对以上数据的分析，不难看出：在农业种植对水体富营养化的影响方面，不同学者的研究结果相差很大，几乎不具有可比性，也很难得出一个科学可靠的结论，这里笔者从土壤中营养物质运移的基本原理出发，分析农业种植对水体富营养化的可能性，以供参考。(一)农业种植中氮素对水体富营养化的影响分析氮素是农业种植中施用量最大的营养元素，也是在土体中移动性较强的元素。据统计，目前太湖流域现有耕地面积1．5105万km2[10]，按目前小麦一水稻一年两熟制下的平均施氮量300kg／hm2计算口¨，全流域年施氮量约45万t，通过径流损失的氮素约占5％[12-1引，即使全部进入太湖湖区水体，每年从农田直接排出的氮量为2．27万t，若以每年流入太湖的总氮量为7．96万t[3]计算，约占氮素总量的28．3％。众所周知，太湖主要补给水量来自西南的笤溪和西部的南溪水系，约占总入太湖水量的70％，根据中国科学院南京土壤研究所采用DEM模型计算，太湖流域人湖的流域面积为1．1341万km2[15|，按太湖流域平均农田比例55．4％计算n⋯，该区现有耕地应为62．83万hm2，农田氮素排放约为o．94万t，仅占整个氮素排放的11．8％，其中还没有计算径流过程中的截流部分。同时，太湖流域水田中，通过渗漏可损失约2％的农田氮素n3|，但于由该区垂直比降很小，侧渗数量有限，农田渗漏可能对该区地下水质产生一定影响，但对地表水影响不会十分明显。以上分析可以认为，太湖流域农田氮素对太湖湖区水体总氮的贡献率不会超过10％。【二)农业种植中磷素对水体富营养化的影响分析磷肥是目前农业生产中施用量较大的化学肥料之一。磷素在土壤中的移动性极小，溶出率极低，所以，提高磷素在土体中的移动性，防止磷素固定是农业生产中提高磷肥有效性的重要研究课题之一。所以，土壤中的磷素向水体中转移的数量极为有限，研究表明：太湖平原80％的水稻田在当前施肥制度下，农田渗滤不能进入水体口’16-1引，农田磷素主要是通过水土流失，以吸附在土壤颗粒表面为主进入水体的，这些颗粒进一步沉积到湖底变成湖底淤泥，众所周知，对浅湖泊而言，本来湖底就是泥底，即使没有水土流失，湖底淤泥也会少量释放出一些可溶性磷素，只是目前通过农田水土流失进入湖底的淤泥含磷量比原来淤泥含磷高一些而已。还以太湖流域农田总面积1．5105万km2计算，该区施磷量为30kg／hm2。全区施肥量约4．5万t，若以5％的数量流失[1川，约2250t，按太湖流域人湖农田62．83万hm2计算，土壤流失中的颗粒磷全部入湖，约有950t。在950t颗粒磷中，据中国农业科学院国家测土施肥中心实验室测定，水稻土对加入土壤中的磷的固定率为50％左右[9]，如果用水提取，土壤对磷固定率达80％，即仅有20％的磷素会转为离子态进入水体，故此，如果按农田通过径流流出农田的磷素全部进入太湖湖区水体，每年仅190t磷进入太湖湖区水体。众所周知，肥料中磷的含量是以P：o。计算的，如果折合为纯磷，仅83t，若以太湖流域年排总磷量5660t计算[3]，仅占1．5％，如此少量的磷，不会对水体造成污染，也不会引起水体富营养化。同时也完全可以说明，就磷而言，农业种植不会对水体造成富营养化。四、结语农业生产对水体的影响是不可避免的，但如何使农业生产对水体的影响减小到最低程度，是今后一个时期内所需研究的重要内容。(一)规范研究方法。确定各污染源的准确数量目前，由于各个学者采用的研究方法不同，各污染源的量化很不一致，例如：在农田方面，对水体的贡献率总氮由7．46％到49．52％不等，总磷由2．9％到25．56％不等，这给决策带来很大困难。同时，由于不同学者的研究方法不同，研究结果的可比性很差，令人困惑的是，据计算，太湖湖区水量约为46．7亿m3的容积[8]，按目前水体平均氮磷含量4．omg／L和o．13mg／L计算，太湖湖区总氮磷含量为1．87万t和607t，而很多研究资料的氮磷排放数量则大大高于该值。若以太湖换水周期约300天计算，太湖湖区每年1．5万t可溶性氮和500t可溶性磷即可使太湖湖区水体变成如此程度。然而在过去的研究中，估计的 14中国农业资源与区划2007年排放量超过实际量的4～20倍，这给确定水体污染防治方法带来很大的决策困难。所以，规范研究方法，确定各污染源的准确数量与比例是建立科学判断污染标准与防治污染的重要参考指标，同时为科学有效地防治污染提供科学的决策依据。(二)盲目减少化肥用量对湖区水体富营养化影响不十分明显目前，有关农业对水体的污染程度界定十分不清，其中，从农田中排放的氮磷数量与比例直接影响到农田施肥模式，进一步影响到粮食生产。由于化肥在农业生产中不可替代的作用，特别是其量大面广，减排十分困难，盲目减少化肥用量，势必影响到粮食生产，在全国范围内，则会影响到我国的粮食的安全。但是，如果是农村生活污染或畜禽养殖造成的污染，治理起来相对容易，所以，在研究水体污染时，要严格区分农业种植业对水体富营养化的直接作用，还是广义的农业污染，二者在治理上有严格不同的方式方法，混淆两者，一味采取化肥减量而达到治理农业污染的方法必定会给粮食生产带来不可估量的损失。(三)加强土壤养分指标研究，规范肥料用量农业生产，特别是种植业对水体的营养盐的含量是有一定的影响的。但是，如何兼顾粮食安全和环境风险是我们现代农业必需面对的实际问题。因为，目前粮食生产对化学肥料的依赖程度达到了40％～50％，在不提高农业科技管理水平的情况下，减少化肥用量必然会对我国粮食安全构成影响。如何将土壤中的养分水平控制在一个合适的范围内，既兼顾粮食生产，又能保护环境是较为理想，在施肥方面，超过土壤养分控制指标时，必须减少化肥的投入，达不到控制指标时，可以适当多施用肥料，这样既能保持一定的粮食生产水平，又能减少环境风险。所以，加强土壤养分指标体系的研究是规范肥料用量的基础。目前的土壤养分指标体系主要是从植物营养与施肥的角度考虑的，建立粮食安全、环境和谐的土壤养分指标体系尚需进一步的研究。根据这个思路，在我国水网密集的地区，不应限制粮食作物的生产，而是在这些地区不应过分强调作物的产量，在靠近水体的农田上，适当限制肥料用量大的蔬菜生产，建立环境和谐的农业生产体系，重塑我国江南鱼米之乡的美境。(四)疏堵结合。综合防治荷兰的马丁·肖顿博士认为，自然水域中存在着水生食物链，即当水中的营养物质为水藻提供了生长条件，而浮游动物的捕食控制了水藻的生长，同时水藻为鱼类提供了食物，当这一水生生物系统发挥正常功能时，水体能保持清洁不受污染，而一旦浮游动物的捕食功能降低，水藻生长量超过其被消耗量而失去平衡时，就发生了富营养化，如英国的湖水磷含量很高，但湖水却很清，而有的湖泊磷含量不高，但水藻却疯长，为此可得出结论，富营养化是由于水生食物链被破坏所致[20-22|，营养盐不同决定富营养化的主要原因，减排不能从根本上解决富营养化的问题，注意疏堵结合[23|，创建一个功能正常的水生生物系统才是解决水体富营养化的根本所在。参考文献1国家环境保护总局，国家质量监督检验检疫总局．地表水环境质量标准(GB3838—83)．北京：中国环境科学出版社，20022赖格英，于革．太湖流域营养物质输移的模拟评估研究．河海大学学报(自然科学版)2007，35(2)；140～1443金相灿，叶春，颜昌宙等．太湖重点污染控制区综合治理方案研究．环境科学研究，1999，12(5)：1～54李荣刚，夏源陵，吴安之等．江苏太湖地区水污染物及其向水体的排放量．湖泊科学，2000，12(2)：147～1535舒金华，黄文钰，高锡芸等．合磷洗衣粉对太湖富营养化影响评估的研究．日用化学品科学，1999(增刊)：129～1456杨桂山。王德建等编著．太湖流域经济发展·水环境·水灾害．北京：科学出版社，20037曹志洪，林先贵等编著．太湖流域土一水闻的物质交换与水环境质量．北京：科学出版社，2006．8蔡履冰．太湖流域水体富营养化成园及防治对策的初步研究．中国环境监测，2003．19(3)：52～559张维理，武淑霞，冀宏杰等．中国农业面源污染形势估计及控制对策．中国农业科学。2004，37(7)：1008～101710秦伯强，吴庆农，高俊峰等．太湖地区的水资源与水环境．自然资源学报，2002，17(2)：221～22711朱兆良．推荐氮肥适宜施用量的方法论刍议．植物营养与肥料学报．2006，12(1)：1～412段亮，段增强．夏四清．太湖旱地非点霖污染定量化研究．水土保持通报．2006，26(6)：40～4313朱兆良，范晓晖，孙永红等．太湖地区水稻土上稻季氟素循环及其环境效应．作物研究，2004，(4)宋勇生，范晓晖．太湖地区稻田氪素平衡及其环境效应的研究．井冈山学院学报(自然科学)，2006，27(2)：38～4015h兆宏．唐万龙，杨林章．水土流失定量遥感方法进展及其在太湖流域的应用．土壤学报，2003，40(1)：1～9． 第3期白由路等：农业种植对水体富营养化的影响1516单保庆，尹澄清．于静等．降雨一径流过程中的土壤表层磷迁移过程的模拟．环境科学学报．2001，21(1)：7～1217张乃明，洪波，张玉娟．农田土壤磷素非点源污染研究进展．云南农业大学学报，2004，19(4)：453～46518钟秀明，武雪萍．我国农田污染与农产品质量安全现状、问题及对策．中国农业资源与区划，2007，28(5)：27～3219金继运．土壤养分状况系统研究法入其在我国的初步应用．土壤养分状况系统研究法，北京：中国农业科技出版社，199220陈呜钊，丁训静。许京怀．用生态环境再改变理论研究富营养化治理方法．水科学进展，z003，14(3)：323～327z1黄霞琼，张海涛．正确认识磷盐对水环境的影响．上海化工，200l(17)：8～10z2李荣刚，黄文钰．太湖流域生态农业建设成效、问题与发展规划．中国农业资源与区划，z003，24(4)：11～1523李兆华，卢进登，马清欣，等．湖泊水上农业试验研究．中国农业资源与区划，2007，28(2)：34～37IMPACToFAGRICULTUREPLANTATIoNoNWATERRICHALIMENTATIoNBaiYOulu，LuYanli，YangLiping，ChengXiaⅡguO(InstituteofAgricultureResourcesandRegionalPlanning，ChineseAcademyofAgricultureSciences，Be巧ing100081)AbstractStartingwiththequantityofnitrogenandphosphorousappliedinfarmfieldsandcombingwiththebasictheoryofnutritionalmattermovementinsoil，thispapersummarizesthesourceofnutritionalsaltandratioinwaterofTaiLakeregionreportedbyformerreporters；expoundsthequantityandratiocon—tributedbyagricultureplantationtowaterrichalimentation．Theresultindicatesthatnitrogenenteringin—toTaiLakeeveryyearislessthan94milliont，whichaccountsforabout10％ofthetotalnitrogenlettingamount；phosphorousdirectlydischargedfromfarmfieldsis1essthan83t，whichaccountsforabout1．5．％ofthetotaldischargedphosphorous．Analysisindicatesthatnitrogenandphosphorousfertilizerap—pliedinagricultureplantationcannotseverelypoUutewater．Importantmeasuressuchas：reducingyieldtargetforfarmfieldssurroundingtheLake，fixingsuitablequantityofnitrogenandphosphorusfertilizers，andrestrictingvegetableplantationinfarmlandaroundtheLakemustbetaken，soastoreducetheinflu—enceofagriculturefarmingonwaterrichalimentation．1【eywordsagricultureplantation；richalimentation；nitrogenandphosphorousfertilizer·众志成城抗震救灾·中国农科院资源区划所“农情遥感监测业务运行系统"启动灾害响应机制2008年5月12日，四川汶川县发生了8．o级特大地震灾害，造成了重大人员伤亡和人民财产损失。面对特大地震灾害，中国农科院资源区划所遥感室在农业部发展计划司、院所领导的直接参与、关心、领导下，以“农情遥感监测业务运行系统”项目为支撑，立即启动了灾害响应机制。中国农科院副院长唐华俊研究员亲自修改报告，确定监测方案。农业部发展计划司刘北桦处长、缪建明副调研员积极协调中国科学院、国土资源部等相关部门，获取高精度遥感数据，保证灾害评估工作的顺利进行；两位领导与遥感室的同志一道加班熬夜，给遥感室工作人员以巨大鼓舞。遥感室项目组成员在周清波主任的直接带领下，制定了科学可行的实施方案，相关同志积极配合，圆满完成任务。5月20日，分别向中国农科院、农业部发展计划司上报了。5．12汶川特大地震灾害对耕地及农业影响的遥感综合评估”报告。5月23日，再次向中国农科院、农业部发展计划司上报了“5．12汶川特大地震灾害对耕地损毁的遥感监测”报告。灾情评估报告准确地确定了受灾重点区域，结合灾区背景数据以及震前与震后遥感现状分析，对重灾区的农业生产受损以及地震后续灾害的影响进行了初步评价与评估。结果上报后，引起了院、部有关领导及相关业务的重视与支持。在四川农科院直接要求下，2008年6月3日，中国农科院资源区划所遥感室周清波及刘佳参加了中国农科院赴四川灾区农业慰问团，对灾区实况进行了调研。从灾区返回后加班加点拟定了详细的农业生产灾后遥感监测方案，并在6月9日提交到院、所有关部门，为下一步灾后评估与灾后重建工作顺利开展奠定了良好的基础。(中国农科院资源区划所王利民) 农业种植对水体富营养化的影响作者：白由路，卢艳丽，杨俐苹，程宪国，BaiYoulu，LuYanli，YangLiping，ChengXianguo作者单位：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京,100081刊名：中国农业资源与区划英文刊名：CHINAJOURNALOFAGRICULTURALRESOURCESANDREGIONALPLANNING年，卷(期)：2008，29(3)引用次数：2次参考文献(23条)1.国家环境保护总局.国家质量监督检验检疫总局GB3838-1983.地表水环境质量标准20022.赖格英.于革太湖流域营养物质输移的模拟评估研究[期刊论文]-河海大学学报（自然科学版）2007(2)3.金相灿.叶春.颜昌宙.任丙相.张永春.汪小泉.汪耀斌太湖重点污染控制区综合治理方案研究[期刊论文]-环境科学研究1999(5)4.李荣刚.夏源陵.吴安之.钱一声江苏太湖地区水污染物及其向水体的排放量[期刊论文]-湖泊科学2000(2)5.舒金华.黄文钰.高锡芸含磷洗衣粉对太湖富营养化影响评估的研究1999(zk)6.杨桂山.王德建太湖流域经济发展@水环境@水灾害20037.曹志洪.林先贵太湖流域土-水间的物质交换与水环境质量20068.蔡履冰太湖流域水体富营养化成因及防治对策的初步研究[期刊论文]-中国环境监测2003(3)9.张维理.武淑霞.冀宏杰.KolbeH中国农业面源污染形势估计及控制对策Ⅰ.21世纪初期中国农业面源污染的形势估计[期刊论文]-中国农业科学2004(7)10.秦伯强.吴庆农.高俊峰.范成新.许刚.陈伟民.毛锐.陈宇炜太湖地区的水资源与水环境——问题、原因与管理[期刊论文]-自然资源学报2002(2)11.朱兆良推荐氮肥适宜施用量的方法论刍议[期刊论文]-植物营养与肥料学报2006(1)12.段亮.段增强.夏四清太湖旱地非点源污染定量化研究[期刊论文]-水土保持通报2006(6)13.朱兆良.范晓晖.孙永红.王德建太湖地区水稻土上稻季氮素循环及其环境效应[期刊论文]-作物研究2004(4)14.宋勇生.范晓晖太湖地区稻田氮素平衡及其环境效应的研究[期刊论文]-井冈山学院学报2006(2)15.卜兆宏.唐万龙.杨林章.席承藩.刘复新.吴嘉裕.唐合年水土流失定量遥感方法新进展及其在太湖流域的应用[期刊论文]-土壤学报2003(1)16.单保庆.尹澄清.于静.白颖降雨-径流过程中土壤表层磷迁移过程的模拟研究[期刊论文]-环境科学学报2001(1)17.张乃明.洪波.张玉娟农田土壤磷素非点源污染研究进展[期刊论文]-云南农业大学学报2004(4)18.钟秀明.武雪萍我国农田污染与农产品质量安全现状、问题及对策[期刊论文]-中国农业资源与区划2007(5)19.金继运土壤养分状况系统研究法入其在我国的初步应用199220.陈鸣钊.丁训静.许京怀用生态环境再改变理论研究湖泊富营养化治理方法[期刊论文]-水科学进展2003(3)21.黄霞琼.张海涛正确认识磷盐对水环境的影响2001(17)22.李荣刚.黄文钰太湖流域生态农业建设成效、问题与发展规划[期刊论文]-中国农业资源与区划2003(4)23.李兆华.卢进登.马清欣.张圣书湖泊水上农业试验研究[期刊论文]-中国农业资源与区划2007(2)相似文献(3条)1.期刊论文刘毅.陈吉宁.LIUYi.CHENJi-ning滇池流域磷循环系统的物质流分析-环境科学2006,27(8) 研究营养元素在社会经济系统中的物质代谢结构及特征,是有效预防和控制地表水体富营养化的关键性分析技术之一.以滇池流域磷循环为研究案例,运用物质流分析方法建立了2000年流域静态物质流模型(PHOSFAD),并在此基础上识别出流域磷循环系统的总体结构特征,以及资源开采、化工生产、农业种植、畜禽养殖、居民生活等生产和消费部门的物质利用效率特征,为科学防治滇池水体富营养化提供了重要决策依据和参考.2.期刊论文李国栋.胡正义.杨林章.王彩绒.林天.金峰.LIGuodong.HUZhengyi.YANGLinzhang.WANGCairong.LINTian.JINFeng太湖典型菜地土壤氮磷向水体径流输出与生态草带拦截控制-生态学杂志2006,25(8)农业面源氮磷输出是导致太湖流域地表水富营养化主要原因之一,查明该地区农田土壤地表径流氮磷向水体迁移形态与通量,并实施径流控制,对水体富营养化治理具有重要现实意义.蔬菜地是太湖流域重要的农业种植方式.通过设置野外径流小区,观测了春夏季蔬菜地土壤氮磷径流输出,并探讨了生态拦截草带对径流中不同形态氮磷拦截效果.结果表明,2004年10月25日至2005年8月17日,菜地土壤氮磷径流输出总量分别为3010.9和695.0g.hm-2;其中颗粒态为主,分别占64%和75%.可溶态氮中,NH4+-N为主,占50%,可溶态磷中H2PO4-为主,占87%.生态拦截草带对径流氮和磷拦截效率分别为42%～91%,30%～92%.生态草带对颗粒态氮磷拦截效率大于可溶态.拦截草带可有效地控制蔬菜地土壤氮、磷通过径流向水体迁移.3.学位论文赖格英太湖流域1960s～1990s营养物质输移的评估研究——基于分布式环境水文模型SWAT的数值模拟2005本文以太湖流域作为研究区，研究目标定位于在现代工业与农业背景下探讨流域营养物质输移的演化过程及机制。利用分布式环境水文机理性模型SWAT(SoilAndWaterAssessmentTools)作为模拟工具，在综合考虑地形、土壤、气象、土地利用等流域自然特征的基础上，结合流域内工业点源排放、农业化肥使用、城市乡镇农村居民生活排污以及养殖业排污等因素，利用1960～2002年不同时段和年份的实测气象资料、人口数据、牲畜养殖数据、农作物产量数据、工业点源排放数据、农业化肥及农业耕作制度与管理方式数据，模拟在现代工业过程和现代农业生产过程等人类活动方式下，流域产生的营养物质在经过土壤过程、植物(作物)生长过程和水文过程等众多地理环境过程之后，入湖营养物质浓度和总量的时空分布，评估不同营养物质来源对入湖营养物质的贡献份额，分析不同土地利用方式对营养物质输移的影响，确立营养物质产出的关键区域；进而分析太湖流域营养物质输移的基本变化格局以及湖泊富营养化演化对工业发展、农业种植与管理、自然要素变化等过程的响应关系，为治理和控制湖泊富营养化等水环境问题提供科学依据。通过SWAT模型的模拟，获得了1990s后期太湖流域营养物质输移的时空分布的数量关系与格局。其中时间特征表现在5～8月是太湖流域营养物质输移总量的高峰期，而低值期出现在10～11月。空间模拟表现出了明显的空间差异，总氮总磷入湖量的贡献份额中，湖西区所占的比重最大，分别为43.2％和44.9％，武虞区仅次于湖西区，分别为34.1％和33.4％，浙西区最小，只及武虞区的一半左右，分别为22.7％和21.7％。空间差异表明，湖西区和武虞区是营养物质外源输入的主要贡献地区。其中武虞区是值得注意的区域，如果该区对长江的外排不畅，则该区将是营养物质外源输入的最大来源。整个太湖流域来水区产生的营养负荷入湖总量，总氮每年在40000t左右，总磷在2000t左右。总氮总磷的单位面积产出率高的区域主要分布在无锡、宜兴、常州、镇江、张家港、湖州等几个主要城市，其总氮和总磷的产出率分别为7000～8000kg/km2、950～1050kg/km2。在各种土地利用类型中，农田的总氮和总磷产出率是最大的，其中又以武虞区农田的总氮总磷产出率为最大，湖西区次之，浙西区最小。对总氮总磷产出影响较大的土地利用是园地和旱地。造成农田总氮总磷产出率大的直接原因是农田的农业化肥施用量远远超过农田的实际需要量。5个营养源因子的敏感性试验表明，生活污水排放是最重要的营养物质来源，它以点源和非点源的形式排放了总氮总磷入湖总量的31％和47％；工业点源对营养负荷入湖总量的贡献仅次于生活污水，贡献率分别为30％和16％；这两项来源占总氮总磷外源输入的60％以上。由此反映了生活污水和工业点源是最重要的营养物质来源，在湖泊富营养化治理中应十分注意。而农业化肥对总氮总磷的贡献率分别为15％和14％：牲畜养殖排污对总氮总磷的贡献率分别为10％和11％；因此农业化肥和牲畜养殖排放也是值得注意的营养源。从营养负荷排放的形式来看，包含工业点源和部分生活污水的点源对总氮总磷的贡献率分别占47％和44％，而包含农业化肥、牲畜养殖、土壤营养本底、部分生活污水等面源因素对总氮总磷的贡献率则达53％和56％。由此可以看出，非点源形式的营养物质来源是太湖外源输入的主要形式。在模拟量化了自然因子和人类活动因子后发现，人类活动的方式和强度是引发太湖富营养化的最主要的因素，在营养盐入湖总量中，大约86％的总氮和88％的总磷来源于人类活动。通过对1960s太湖营养物质输移的模拟，估计在现代工业与农业初期，太湖流域总氮总磷入湖浓度分别在1.70mg/L和0.12mg/L的水平，入湖总量总氮在万吨以下水平(7472.5t)和总磷在千吨以下水平(708.6t)。点源与非点源排放的总氮总磷分别占入湖量的23.4％、26.2％和76.6％和74.8％；大约有65.7％的入湖总氮69.2％的入湖总磷与人类活动相关。在1960s初期到1990s后期的近四十年间，太湖流域入湖的总氮总磷浓度分别增加了136.0％和186.4％，而总氮总磷的入湖总量则分别增加了427.0％和177.5％；在这近四十年间，对总氮总磷输移变化起主要作用的营养源集中表现在工业点源、农业化肥和城镇生活污水上。1960s～2002年太湖流域营养物质输移趋势的模拟表明：总氮总磷的入湖浓度和总量变化是呈波动上升趋势的，期间有3年和5年的振荡周期，并且振荡幅度有随时间推移而增大的趋势。模拟结果与实测的太湖水体总氮总磷浓度变化趋势有很好的一致性，与湖泊沉积物总氮总磷的浓度变化趋势也有很好的相似性。通过对营养盐趋势变化的模拟分析，本研究提出了一个太湖富营养化治理的营养盐总量控制临界范围。总氮的总量控制临界范围应该在15000～20000t之间，浓度在2.5～3.0mg/L之间；总磷的总量控制临界范围应该在1000～1500t之间，浓度在0.1～0.2mg/L之间。此外，通过分析大面积蓝藻水华暴发与入湖总氮总磷浓度峰值出现时间的关系，发现自1980s中期以来，氮和磷等营养元素不再是限制性或关键性元素。这说明在湖泊水体进入富营养化阶段后，外源性营养盐对“饱和”湖泊水体的作用甚微。但与气候变化的关系分析表明两者有较好的相关关系。因而在高度富营养的湖泊，气象条件是引起蓝藻水华大面积暴发而形成重大水环境事件的主导性因素，这对论证未来湖泊水体的长期演化有重要的科学意义。引证文献(2条)1.张威.艾绍英.姚建武.李盟军.杨丽娟广州郊区菜地氮磷养分径流流失特征初步研究[期刊论文]-农业环境与发展2009(3)2.胡久生.李兆华.邢晓燕.康群.王荆州湖北省农村水体污染成因及治理办法研究[期刊论文]-中国农业资源与区划2009(1)本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgnyzyyqh200803003.aspx下载时间：2010年2月6日