旱地菜田地表径流氮磷流失规律及其减排研究

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随着点源污染的逐渐控制,农业面源污染已经成为我国最为严重的水环境问题之一。我国旱地农田种植面积占全部耕地的49.43%,是农业面源污染的主要来源,菜田作为旱田的重要组成部分,向水体排放了大量的氮磷。为了阐明菜田地表径流中氮磷流失规律,为菜田氮磷减排提供依据和参考,本文以种植空心菜的旱田为研究对象,采用人工模拟降雨,设计了10、25、50和100 mm四个降雨量以及10、15和25 mm·h-1三个降雨强度,研究了不同雨量和雨强下旱地菜田氮磷流失特征,并在此基础上提出合理的拦截和循环方案,探究地表径流和氮磷的拦截及循环利用效果。结果表明:1、旱地菜田地表径流量随着降雨量和降雨强度的增大而增加,25、50和100 mm降雨量下径流量分别为37.92、57.33和372.12 m3·ha-1,10、15和25 mm·h-1降雨强度下径流总量分别为197.07、381.92和649.45m3·ha-1。2、氮素流失量随着降雨量和降雨强度的增大而增加,25、50和100 mm降雨量下TN流失量分别为0.064、0.278和3.579 kg·ha-1,10、15和25 mm·h-1降雨强度下TN的流失量分别为0.67、2.48和9.74kg·ha-1。3、磷素流失量随着降雨量的增大而增加,随着降雨强度的增大而减少,25、50和100 mm降雨量下TP流失量分别为0.002、0.011和0.058 kg·ha-1,10、15和25 mm·h-1降雨强度下TP的流失量分别为0.061、0.050和0.030 kg·ha-1。4、不同降雨条件下,与NH4+-N相比,氮素流失以NO3--N为主;磷素的流失以PP为主。25、50和100 mm降雨量下,NO3--N占TN流失的50.33%56.52%,PP占TP流失的69.64%87.66%。10、15和25 mm·h-1降雨强度下,NO3--N占TN流失的42.40%56.85%,PP占TP流失的77.34%93.44%。5、控制不同降雨条件下菜田地表径流,氮的拦截是重点。通过对田间沟渠水位的管控,在氮负荷较大的径流时段拦截径流,对氮的拦截效果明显。不同降雨量下TN负荷的拦截率分别为100%、100%和81.67%,不同降雨强度下TN负荷的拦截率分别为100.00%、63.56%和33.98%。6、通过对径流的循环利用可有效降低氮磷的流失,200 m3·ha-1的径流经过3次循环灌溉,可100%回到农田生态系统中,其中第1次灌溉对氮的削减效果最好,可削减TN的86.44%94.35%,经过前2次灌溉对磷的削减效果较好,可削减TP的76.19%90.10%。
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