發(fā)布時(shí)間：2020-09-30 10:57

　　 氮是自然界中普遍存在的一種元素,也是重要的生源要素。隨著人類(lèi)活動(dòng)的不斷加劇,氮的生物化學(xué)循環(huán)受到了嚴(yán)重干擾�；瘜W(xué)肥料的廣泛施用,加速了氮在農(nóng)田內(nèi)的積累,進(jìn)而影響到自然水體。世界各國(guó)正在探尋提高氮利用率和減少損失以緩解環(huán)境壓力的途徑。從小流域尺度上對(duì)三峽地區(qū)氮循環(huán)及其氮素在水體中的含量和遷移進(jìn)行研究,對(duì)加強(qiáng)水資源管理、改善流域生態(tài)環(huán)境和保持可持續(xù)發(fā)展有重要的意義。 本研究運(yùn)用多學(xué)科知識(shí),結(jié)合實(shí)地調(diào)查、定位監(jiān)測(cè)、小區(qū)實(shí)驗(yàn)和故障樹(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等方法和手段,探討了流域農(nóng)戶(hù)氮循環(huán)特征,揭示了氮在地表徑流、大氣沉降、淋失等環(huán)節(jié)的含量規(guī)律和變異特征。初步明確了流域氮流失的主要原因,并針對(duì)性地提出了氮流失控制的建議和對(duì)策。得出的主要研究結(jié)果如下： 1.流域農(nóng)戶(hù)氮循環(huán) 從流域“農(nóng)戶(hù)”的角度出發(fā),研究小流域農(nóng)戶(hù)氮循環(huán)特征,結(jié)果表明：養(yǎng)殖型農(nóng)戶(hù)氮負(fù)荷主要是包括畜禽廢棄物在內(nèi)的生活排放氮,種植型農(nóng)戶(hù)氮負(fù)荷的主要來(lái)源是農(nóng)田盈余氮。在氮循環(huán)的輸入和輸出環(huán)節(jié)中,對(duì)流域水環(huán)境構(gòu)成潛在威脅的依次為農(nóng)田盈余氮和生活排放氮。如果沒(méi)有良好的防控措施,這些環(huán)節(jié)不僅會(huì)造成嚴(yán)重的氮流失,還會(huì)威脅到區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量。 2.流域水體氮含量及機(jī)理 1)小流域水體中可溶性硅、氮含量均高于三峽庫(kù)區(qū),可溶性磷含量則較低；但從營(yíng)養(yǎng)鹽含量水平分析,在氣候條件適宜的情況下該流域水體有發(fā)生“水華”的潛在風(fēng)險(xiǎn)。2)NO3-N(硝態(tài)氮)是基流水體中氮的主要賦存形態(tài),其含量表現(xiàn)出冬季秋季夏季春季的季節(jié)性變化特征,且含量有隨徑流流量減少逐步增加的趨勢(shì)。土地利用類(lèi)型對(duì)水體NO3--N含量有明顯的影響。3)在流域尺度上降雨是氮輸出的主要控制因子,80%以上的氮輸出負(fù)荷發(fā)生在4～9月份的雨季�？刂平涤陱搅髦械牡獙�(duì)減少流域氮輸出有重要的意義。4)不同農(nóng)作方式和種植方式對(duì)流域水土和氮流失有重要的影響。梯田和坡籬兩種農(nóng)作措施相對(duì)于坡地和撂荒地有更好的水土保持功能。而不同種植方式對(duì)氮素流失的影響具有較大的差異,種柑比種糧和種茶明顯地減少了水土和氮素的流失。綜合考慮本區(qū)域的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境因素,坡籬農(nóng)作方式結(jié)合種柑是該區(qū)域防治氮流失的最佳耕作措施,具有實(shí)際推廣價(jià)值。5)耕地坡度也是氮素流失過(guò)程中一個(gè)不容忽視的因素。在新翻耕地中,水土和氮流失隨著坡度的增加呈現(xiàn)出不斷增大的趨勢(shì)。因此,選擇合理的農(nóng)田坡度及適當(dāng)?shù)母鞣绞胶蜁r(shí)機(jī)也是防止氮流失的重要措施。6)不同尺度施氮量對(duì)水體氮含量有一定的影響。研究發(fā)現(xiàn)200 m范圍內(nèi)施氮量與水體中氮含量相關(guān)性最好。在以劃分子流域方式的研究中采用單位面積平均施氮量、在劃分作用區(qū)方式的研究中采用作用區(qū)總施氮量能夠更好地反映流域內(nèi)施氮量與水體氮含量的關(guān)系。 3.流域氮沉降 該區(qū)域雨水中氮含量一般在1.5·2.5 mg·L-1,超出了水體富營(yíng)養(yǎng)化的閾值,尤其是在干季；氮沉降量超出了脆弱陸地生態(tài)系統(tǒng)氮沉降量的臨界值。在研究區(qū)內(nèi)濕沉降量是主要的氮沉降方式,占到總沉降量的70%以上,NO3--N是主要賦存形態(tài)。 4.流域土壤氮淋溶 在自然降雨條件下對(duì)五種不同農(nóng)業(yè)利用土壤NO3--N淋溶的研究表明,隨土壤深度增加NO3--N淋溶量呈現(xiàn)不斷減少的趨勢(shì),但濃度卻隨深度的增加而增加,所以,在60 cm處淋失量仍保持在一個(gè)較高的水平。另外,施肥季節(jié)是NO3--N淋溶量最大的時(shí)期,掌握施肥量和施肥時(shí)機(jī)是能否有效控制NO3--N淋溶的關(guān)鍵。NO3--N淋溶量大小順序?yàn)椋悍N糧地種柑地林地,因此,適當(dāng)調(diào)節(jié)用地結(jié)構(gòu)能夠有效地減少土壤NO3--N淋溶。 5.流域氮流失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 采用故障樹(shù)分析方法,對(duì)張家沖流域氮流失風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了定量與定性評(píng)價(jià),得出該流域氮流失風(fēng)險(xiǎn)概率為0.41,存在較大的流失風(fēng)險(xiǎn),造成氮流失的主要因素有農(nóng)田氮盈余、生活污水排放和畜禽養(yǎng)殖等。利用最佳管理模式的調(diào)整結(jié)果表明,減少氮肥施用量、增加植被覆蓋、建立坡籬和植被隔離帶等措施可以有效地降低氮流失發(fā)生的幾率。 在三峽地區(qū),氮流失一般伴隨著高施肥量、高降雨量和高徑流量。因此,提高氮肥利用率；根據(jù)水體氮流失的季節(jié)性變化,選擇適當(dāng)措施適時(shí)攔截、阻斷氮的流失；建立污染監(jiān)測(cè)的長(zhǎng)效機(jī)制,加大農(nóng)村面源污染防控預(yù)測(cè)等將對(duì)三峽地區(qū)氮污染的防治和三峽庫(kù)區(qū)水質(zhì)保護(hù)具有重要的意義。
【學(xué)位單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類(lèi)】：S181
【文章目錄】：
摘要
Abstract
縮略詞表
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 氮循環(huán)與氮污染
        1.2.1 氮循環(huán)
        1.2.2 氮污染及生態(tài)學(xué)意義
        1.2.3 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)
    1.3 農(nóng)業(yè)面源氮污染
        1.3.1 農(nóng)業(yè)面源氮遷移轉(zhuǎn)化
        1.3.2 農(nóng)業(yè)面源氮污染的研究方法和手段
        1.3.3 農(nóng)業(yè)面源氮污染的定量化研究
        1.3.4 農(nóng)業(yè)面源氮污染的調(diào)控對(duì)策
    1.4 選題意義
    1.5 研究目的
    1.6 研究?jī)?nèi)容
    1.7 技術(shù)路線(xiàn)
第二章 研究區(qū)概況
    2.1 寶塔河流域
        2.1.1 地形地貌
        2.1.2 地質(zhì)與土壤
        2.1.3 水文氣候
        2.1.4 植被
        2.1.5 水土流失
    2.2 張家沖流域
    2.3 曲溪流域
        2.3.1 地形地貌
        2.3.2 地質(zhì)和土壤
        2.3.3 氣候特征
        2.3.4 植被
第三章 小流域農(nóng)戶(hù)氮循環(huán)特征研究
    引言
    3.1 研究區(qū)域與研究方法
        3.1.1 研究區(qū)概況
        3.1.2 實(shí)地調(diào)查與資料收集
        3.1.3 氮估算
    3.2 結(jié)果與分析
        3.2.1 農(nóng)戶(hù)氮輸入與輸出
        3.2.2 不同類(lèi)型農(nóng)戶(hù)氮負(fù)荷特征
        3.2.3 小流域氮收支模式
    3.3 討論
    3.4 小結(jié)
第四章 流域水體可溶性硅、氮和磷的研究
    引言
    4.1 材料與方法
        4.1.1 研究區(qū)域概況
        4.1.2 采樣與調(diào)查
        4.1.3 水樣分析
        4.1.4 數(shù)據(jù)處理
    4.2 結(jié)果與討論
        4.2.1 DSi含量特征
        4.2.2 DIN含量特征
        4.2.3 DP含量特征
        4.2.4 水體Si、N、P含量比例及意義
    4.3 小結(jié)
3
--N含量特征及其影響因素研究'>第五章 基流水體NO3
--N含量特征及其影響因素研究
    引言
    5.1 材料和方法
        5.1.1 研究區(qū)概況
        5.1.2 水樣采集與分析
        5.1.3 土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源
        5.1.4 氣象和水文數(shù)據(jù)來(lái)源
        5.1.5 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)
    5.2 結(jié)果與分析
3
--N含量特征'>        5.2.1 基流水體NO3
--N含量特征
3
--N含量與環(huán)境因素之間的關(guān)系'>        5.2.2 基流NO3
--N含量與環(huán)境因素之間的關(guān)系
3
--N含量的影響'>        5.2.3 流量和降雨量對(duì)水體NO3
--N含量的影響
    5.3 討論
3
--N含量'>        5.3.1 水體NO3
--N含量
3
--N含量的關(guān)系'>        5.3.2 土地利用與水體NO3
--N含量的關(guān)系
3
--N含量的關(guān)系'>        5.3.3 流量、降雨量與水體NO3
--N含量的關(guān)系
3
--N含量機(jī)理探討'>        5.3.4 水體NO3
--N含量機(jī)理探討
    5.4 小結(jié)
第六章 小流域徑流氮素輸出負(fù)荷研究
    引言
    6.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法
        6.1.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況
        6.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        6.1.3 徑流量和氮輸出負(fù)荷計(jì)算
    6.2 結(jié)果與分析
        6.2.1 降雨和徑流量特征
        6.2.2 徑流氮含量變化
        6.2.3 氮素輸出量負(fù)荷的動(dòng)態(tài)變化
    6.3 討論
    6.4 小結(jié)
第七章 坡耕地不同利用方式氮流失研究
    引言
    7.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法
        7.1.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況
        7.1.2 實(shí)驗(yàn)小區(qū)
        7.1.3 采樣方法
        7.1.4 測(cè)定方法
    7.2 結(jié)果與分析
        7.2.1 土壤的基本性質(zhì)
        7.2.2 研究期間降雨特征
        7.2.3 徑流量和產(chǎn)沙量
        7.2.4 徑流氮的形態(tài)及含量
        7.2.5 不同小區(qū)氮流失量變化規(guī)律
    7.3 小結(jié)
第八章 強(qiáng)降雨對(duì)坡地氮流失的影響
    引言
    8.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法
        8.1.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況
        8.1.2 實(shí)驗(yàn)小區(qū)
        8.1.3 樣品的采集和分析
    8.2 結(jié)果與分析
        8.2.1 降雨特征
        8.2.2 產(chǎn)流產(chǎn)沙特征
        8.2.3 徑流氮流失特征
        8.2.4 氮流失量
    8.3 討論
    8.4 小結(jié)
第九章 首場(chǎng)降雨對(duì)不同坡度新翻坡地氮流失影響
    引言
    9.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法
        9.1.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況
        9.1.2 實(shí)驗(yàn)小區(qū)
        9.1.3 雨樣的采集和分析
    9.2 結(jié)果與分析
        9.2.1 產(chǎn)流產(chǎn)沙量特征
        9.2.2 氮含量特征
        9.2.3 氮流失量特征
    9.3 討論
    9.4 小結(jié)
第十章 不同尺度施氮量對(duì)水體氮含量的影響
    引言
    10.1 方法和材料
        10.1.1 研究區(qū)概況
        10.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        10.1.3 采樣和分析
        10.1.4 施氮量計(jì)算
        10.1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
    10.2 結(jié)果與分析
        10.2.1 土地利用和施氮量特征
        10.2.2 水體氮素含量特征
        10.2.3 不同尺度施氮量與水體氮含量的關(guān)系
    10.3 討論
    10.4 小結(jié)
第十一章 小流域大氣氮沉降研究
    引言
    11.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法
        11.1.1 研究區(qū)概況
        11.1.2 研究方法
        11.1.3 樣品采集與測(cè)定
        11.1.4 氮沉降量計(jì)算
        11.1.5 數(shù)據(jù)分析
    11.2 結(jié)果與分析
        11.2.1 降雨量特征
        11.2.2 雨水中氮含量特征
        11.2.3 氮沉降量變化
    11.3 討論
    11.4 小結(jié)
第十二章 不同土地利用類(lèi)型硝態(tài)氮淋溶研究
    引言
    12.1 材料與方法
        12.1.1 研究區(qū)概況
        12.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        12.1.3 數(shù)據(jù)觀測(cè)和水樣采集
        12.1.4 水樣測(cè)定分析
3
--N流失和淋溶量計(jì)算'>        12.1.5 NO3
--N流失和淋溶量計(jì)算
    12.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        12.2.1 降雨特征
        12.2.2 降雨徑流量和淋溶量
3
--N含量'>        12.2.3 徑流和淋溶水中NO3
--N含量
3
--N淋溶量特征'>        12.2.4 NO3
--N淋溶量特征
    12.3 討論
    12.4 小結(jié)
第十三章 小流域氮流失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
    引言
    13.1 方法與材料
        13.1.1 評(píng)價(jià)區(qū)域
        13.1.2 實(shí)地調(diào)查和資料收集
        13.1.3 故障樹(shù)分析方法
    13.2 結(jié)果與分析
        13.2.1 定性評(píng)價(jià)
        13.2.2 定量評(píng)價(jià)
        13.2.3 重要度分析
    13.3 討論
        13.3.1 構(gòu)建最佳管理措施
        13.3.2 不確定性分析
    13.4 小結(jié)
第十四章 結(jié)論與展望
    14.1 主要研究結(jié)論
        14.1.1 農(nóng)戶(hù)氮循環(huán)特征
        14.1.2 水體氮含量及流失機(jī)理
        14.1.3 流域氮流失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
    14.2 三峽小流域氮流失控制的對(duì)策和建議
    14.3 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    14.4 研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄
    附錄1:參與的課題和參加的學(xué)術(shù)會(huì)議
    附錄2:發(fā)表的文章
致謝

【引證文獻(xiàn)】

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2 王鵬舉;基于土地利用結(jié)構(gòu)與景觀格局的小流域氮、磷、碳輸出特征分析[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2830741

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