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《西南大学》 2011年
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都市农业村域非点源氮污染研究

黄海波  
【摘要】:都市农业是上海郊区农业发展的主导方向。在其发展过程中,农民为了提高产品产量,盲目施用大量的化肥,不仅造成资源浪费、土壤氮素利用率低和大量流失,还使得地表水和地下水都受到氮素污染。研究都市农业村域非点源氮素的污染特征,可为都市农业的可持续发展、非点源氮素污染的预防与控制和水环境保护提供理论依据。 本文以都市农业典型村域——上海南汇新场镇果园村为研究对象,通过监测不同土地利用类型下的土壤、地表水和地下水中的氮素含量,研究土壤和水环境中氮素的空间分布特征,分析了氮素在典型降雨事件中的迁移输出特征,并运用单场降雨流量加权平均浓度水文子模型(EMC)和水文子模型(SCS),估算了典型降雨条件下果园土壤氮素的输出负荷,取得了如下的主要研究成果: 1.氮素污染物在地表水和地下水中的主要存在形态为硝态氮;总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)在地下水中的平均含量呈明显的空间分布格局。具体表现为河道旁地下水中TN的平均浓度最高,氮素污染最严重,而居民区地下水中TN的平均浓度最低,氮素污染最轻;NO3--N的空间分布特征与TN一致;居民区地下水中的NH4+-N平均含量显著高于河道旁和果园旁地下水;亚硝态氮(NO2--N)的平均浓度在空间分布上具有随机性,无显著空间分布特征;地下水中TN、NO3--N和NH4+-N、NO2--N的平均含量随时间变化明显。总体来说,在降雨较多的季节,氮素在地下水中的平均浓度相对较高,而在降雨极少时期相对较低。果园内沟道、环沟道和河流中TN、NO3--N和NH4+-N的平均含量存在差异,而地表水中TN、NO3--N和NH4+-N的平均含量随时间变化明显。 2.运用传统统计学和地统计学方法,研究了该村主要土地利用类型——果园耕作层土壤氮素的空间变异特征。结果表明果园土壤中TN和NO3--N的变异程度较大,属强变异性;NH4+-N的变异程度较小,属中等变异性。TN、NO3--N和NH4+-N的变异函数的最佳拟合模型均为线性模型,都具有很弱的空间相关性。NO3--N和NH4+-N含量的空间分布呈斑块状;TN含量的空间分布呈斑点状。 3.颗粒态氮是暴雨事件引起氮素流失的主要形态,而可溶性氮是大雨事件引起氮素流失的主要形态。NO3--N是这两次降雨事件引起土壤可溶性氮素流失的主要形态:氮素形态和降雨强度、降雨量均会影响氮素浓度过程线的变化。在两次降雨事件中,NH4+-N的浓度过程线变化幅度较小,而其它形态氮素浓度过程线变化明显,响应流量过程线;在暴雨事件中颗粒态氮控制土壤氮素的流失负荷,在大雨事件中可溶性氮控制土壤氮素的流失负荷。 4.在常规施肥组中NO3--N是土壤氮素渗漏流失的主要形态。对照组中在20cm和60cm土层氮素渗漏流失的主要形态基本上是NO3--N,而在40cm土层处氮素渗漏流失的主要形态为有机氮;常规施肥渗漏液中TN、NO3--N、NH4+-N和亚硝态氮(NO2--N)的浓度要显著高于对照组相应土层渗漏液中的浓度;施肥、降雨和土壤氮素累积量均影响土壤氮素渗漏流失浓度。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X52

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