氮磷面源污染在沟渠中的迁移转化机理

磷氮在水田湿地中的迁移转化及径流流失过程3晏维金33　尹澄清　(中国科学院生态环境研究中心,北京100085)孙　濮　韩小勇　夏首先　(安徽省水文总站,合肥230022)【摘要】　水稻田湿地系统是我国东南部高产农业区的主要土地利用类型,是我国特有的景观结构.在巢湖六叉河小流域进行的野外实验结果表明,这一湿地系统的水塘、水沟和水稻田都能有效地截留来自村庄、森林地和旱地的磷氮非点源污染物.实验同时研究了磷氮物质从水稻田中的径流流失方式和机理,结果发现磷氮物质从水稻田中的径流流失量与水稻田持水量、施肥量、降雨量、水稻生长过程和水稻田排水堰高度等因素有关,并提出了一个模型计算磷氮径流流失量,表明在施肥情况下的磷氮流失量分别高达0.69和11.2kg ・hm -2,是最大的潜在非点源污染.关键词　磷　氮　水稻田　模型　非点源污染Phosphorus and nitrogen transfers and runoff losses from rice f ield w etlands of Chaohu Lake.Y an Weijin ,Y in Chengqing (Research Center f or Eco 2Environmental Sciences ,Academia Sinica ,Beijing 100085),Sun Pu ,Han Xi 2aoyong ,Xia Shouxian (A nhui Hydrology Service ,Hef ei 230022).2Chin.J.A ppl.Ecol.,1999,10(3):312～316.Rice field wetland system is the main land use type in the high 2product agricultural watersheds of S outherneast China.Field experiments show that rice fields ,ditches and multipond systems can effectively retain nonpoint phosphorus (P )and nitrogen (N )pollution from different land uses in a subwatershed of Chaohu Lake.The mechanisms of P and N transfers and runoff losses from rice fields are mainly studied.By the analysis of P and N dynamics in rice fields ,it was found that P and N loads in runoff were depended on field water level ,applied fertilizer amount ,precipitation ,rice growth process ,and height of field overflow mouth.A simple model was built to calculate the quantity of P and N loads in runoff from rice fields.It shows that the total loads can reach 0.69and 11.2kg ・hm -2for P and N respective 2ly under the condition of applying fertilizers ,which is the potential effect on Chaohu Lake eutrophication.K ey w ords Phosphorus ,Nitrogen ,Rice fields ,Model ,Nonpoint pollution. 3国家自然科学基金资助项目(49371062). 33通讯联系人.现在中国科学院地理研究所,北京100101. 1997-01-27收稿,1998-10-22接受.1　引 言 磷(P )、氮(N )是重要的生命元素,生命支持系统不可替代的主成分,也是促进农业持续发展的根本要素.环境、人口和粮食是当今人类社会面临的互相关联的三大问题.特别是中国,在不可能大规模扩大耕地面积而且耕地还在逐年减少的情况下,磷氮肥料的投入是实现我国粮食增产最有效的措施之一.但是,磷氮肥料的投入,带来了令人担忧的环境问题.例如,就非点源污染而言,近一二十年来的研究表明,磷氮非点源污染负荷已占受纳水体污染负荷的50%以上,并对受纳水体产生严重影响[3,4,8～10].农业非点源污染是最主要的非点源污染,例如,我国湖泊达到富营养化水体的已占63.6%,一些农业高产地区的湖泊如太湖、巢湖、滇池等总磷、总氮浓度分别是80年代初的十几倍,其中50%以上的磷氮污染负荷来自农业非点源污染负荷[2,6],但人们对磷氮元素在特定流域的迁移转化和循环缺乏定量的数据[12,13].另一方面,在我国农业生产中,水稻生产是最主要的生产[1].我国水稻田面积占耕地面积的26.18%,而在南方占到70.19%[5].由水稻田径流流失的磷氮化肥量在农业非点源污染负荷中占有非常重要的地位.因此从我国农业持续发展和环境保护中存在的实际问题出发,为满足不断增长的人口对粮食的需求,而又不以牺牲环境为代价,研究化肥中磷氮物质在水稻田中的迁移转化和径流流失机理对于非点源污染控制有重要的意义.本文选择我国南方一典型的高产农业流域巢湖六叉河小流域进行磷氮化肥在水稻田湿地系统中的迁移转化和径流流失机理的研究.2　研究地点和实验方法 实验研究于1994和1995年在安徽巢湖六叉河小流域进行.该流域位于巢湖北岸(图1),全流域面积7.32km 2.该流域内分布16个村庄,人口约3000人.小流域的社会、经济状况为典型农业群落,和巢湖周围其它地区一样,其农作物组成为:油菜(小麦)2早稻2晚稻;小麦2棉花(花生、大豆)及蔬菜.水稻生产主要使用化肥包括碳铵、尿素和磷肥.随着农业生产的发展,化肥使用量迅速增长,由1953年0.45kg ・hm -2增长到1995年应用生态学报　1999年6月　第10卷　第3期 CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J un.1999,10(3)∶312～3162100kg ・hm -2.小流域的磷氮非点源污染主要来源于化肥和村庄的粪便污染.小流域主要土地利用类型为:水稻田284hm 2(38.8%)、旱地229hm 2(31.3%)、林131hm 2(17.9%)、村庄52hm 2(7.1%)、水塘和水沟35.5hm 2(4.9%).图1　小流域位置及土地利用状况Fig.1Location of the experimental agricultural watershed and distributionof land uses. 水稻田、水塘及连接水稻田和水塘的水沟共同构成一个农业湿地系统,成为农业灌溉网络的组成部分.它是我国特有的农业景观结构.这一湿地系统占六叉河小流域土地利用类型的43.7%,因而成为小流域主要的土地利用类型.在这一湿地系统中,水塘截留和储存天然降水,水沟起到水的输送作用:一方面,在降水时,水稻田由溢流产生的地表径流经水沟流到水塘储存;另一方面,在干旱时,水塘的水通过水沟输送到水稻田进行灌溉.水沟包括小水沟和大水沟,在低水位情况下,水主要经过小水沟;在高水位情况下,水通过大水沟.水在水稻田2水沟2水塘湿地系统中的动态过程如图2所示. 实验共选择水塘2个,水塘间的大、小水沟各1个及水稻田1块.大水沟沟长250m ,沟底平均宽3.2m ,沟内有生长正常的菖蒲;小水沟沟长200m ,宽0.35m ,沟内有生长正常的草地.大、小水沟两端均用土坝垒堰,出水口端留孔让水向外流动.实验选择的两个水塘的面积分别为840m 2和710m 2,平均水深分别为1.5m 和1.7m.水稻田面积为267m 2,水稻田在插秧后的第10天进行实验,水稻秧生长良好.水稻田保持水深0.07m.实验开始前,分别配制一定量的碳酸氢氨和过磷酸钙经溶解后均匀洒入水塘,使水塘的总磷和总氮浓度均在10mg ・L -1左右,然后开始用水泵向大小水沟灌水,小水沟的水再流向实验的水稻田.实验选择发生频率较高的中等以下水文条件,即保持大水沟平均水深0.7m ,流量控制为0.04m 3・s -1;保持小水沟水深0.15m ,流量控制为0.005m 3・s -1.水稻田人工灌溉溢流模拟100mm 降雨量.当水稻田水深达到0.07m 时,开始向水稻田均图2　水在水稻田湿地系统中的动态过程Fig.2Water dynamic processes in rice field wetland system.1)降雨Rainfall ,2)蒸发Evaporation ,3)蒸腾Transpiration ,4)灌溉Irriga 2tion ,5)径流Runoff ,6)下渗Seepage ,7)水稻田水层Water layer in rice field ,8)水稻田土层Soil layer of rice field ,,9)水沟Ditch ,10)水塘Water pond.匀洒入液体碳酸氢氨和过磷酸钙,使总磷和总氮浓度分别达100和10mg ・L -1左右.在连续灌溉9h 后开始采样,大水沟样品采自0(入口)、50、100、150、200、250m (出口);小水沟样品采自0(入口)、25、50、75、100、125、150、175、200m (出口);水稻田水样采自表层水,水塘水样采自表层水和0.5m 深以下水等量均匀混合.水稻田磷氮径流流失量的实验包括施肥后人工灌水溢流实验和天然降雨溢流实验,分别测定了6月20日114mm 和6月22日30mm 降雨时水稻田地表径流的磷氮流失量.水样采集后2h 内在附近实验室进行处理,总磷和总氮用过硫酸钾氧化后[11]用标准方法测定[7].3　结果与讨论3.1　磷氮元素在水稻田湿地系统中的迁移转化 磷氮物质在水稻田湿地系统中的浓度随时间有明显变化.图3、4分别表示磷氮在水塘、大小水沟和水稻田中的浓度变化.其中总氮、铵态氮和总磷的浓度明显下降,但硝态氮浓度上升.氮在水稻田2水塘湿地系统中的变化主要受植物吸收、挥发、硝化和反硝化的影响.碳酸氢氨施入水中后,一部分挥发,一部分转变为液相氨,并为植物吸收,还有一部分转化为硝态氮,这种转化一般在5～6d 内完成.而硝态氮不易被土壤吸收,很容易迁移,从而随降雨2径流流失或通过反硝化减少.氮在水稻田湿地系统中的这种迁移转化过程是总氮浓度下降的主要原因.与氮相比,磷的迁移转化主要是通过吸附作用进行的.在淹水情况下,水中颗粒或土壤对磷的吸附量增加,从而使得总磷浓度下降.由图3、4可知,水稻田湿地系统对磷氮物质有明显的截留作用.表1总结了水稻田湿地系统中不同结构对磷氮物质的截留效果.这种截留效果从能量的角度来分析,表现为小流域内任一水平点磷氮物质的流动主要是该3133期 晏维金等:磷氮在水田湿地中的迁移转化及径流流失过程 图3　磷氮经过250m 大小沟(A )和200m 小水沟(B )的浓度变化Fig.3Changes of P &N concentration along large and small ditch.Ⅰ.灌水后第1d ,Ⅱ.灌水后2d ,Ⅲ.灌水后3d after influent.表1　水稻田湿地系统对磷氮的截留率T able 1P and N retention rate by rice f ield w etland system湿地系统种类Type of wetland 长(宽)度Length (width )(m )污染物Pollutants 初始浓度Init.conc.(mg ・L -1)截留率Retentionrate (%)小水沟200TP 8.1197.2Small ditch TN 9.3869.9大水沟250TP 6.2294.8Large ditch TN 7.5657.3水塘34TP 8.6595.0Water pond TN 12.2673.4NH +42N 9.5287.7水稻田56TP 12.2398.2Rice field TN 71.8593.3NH +42N 68.398.3点地表的位能,流经该点地表的水流动能和此种磷氮化合物的自由能的函数,并且与该点附近水平点的上述能量值有关.此种磷氮化合物的自由能主要决定于该点该物质化学平衡浓度和该点的氧化还原电位(或吸附能).在该小流域5种不同土地利用类型中,其能量的大小比较如下:1)位能:森林>旱地>村庄>水稻田>水塘,2)水流动能:村庄>裸旱地>森林>水稻田>水塘,3)物质自由能:村庄>水稻田>旱地>水塘>森林.由此可知,水塘具有较低的位能和水流动能,表现为较大的净输入,即对磷氮物质的截留作用;水稻田图4　磷氮在水塘和稻田中的浓度变化Fig.4Changes of P &N concentration in pond and rice field.Ⅰ.TN ,Ⅱ.NO 32N ,Ⅲ.NH +42N ,Ⅳ.TP.具有较大的位能和水流动能,但具有较高的物质自由能,在不同的情况下表现为输入或输出:一方面,在六叉河小流域,由于水稻田位能低,来自森林、旱地和村庄等不同地块的污染物随地表径流以串流或汇流的方式重新流入水稻田,并在水稻田中稀释,或被土壤吸附固定,或被水稻植物吸收,因而水稻田能截留别的地块产生的磷氮污染物,表现为输入;另一方面,水稻田在施肥后又是最大污染源,表现为输出.因此,水稻田具有双重的性质.水稻田湿地系统的这种双重性质对于非点源污染的产生和控制具有重要作用.3.2　磷氮在水稻田中的径流流失机理 水稻田磷氮的流失途径有两种:降雨引起的径流流失和农田排水流失.水稻田常年储水,土壤含水量处于饱和状态,田间持水量不仅包括土壤田间持水量,还包括水稻田允许水深(取决于水稻田排水堰高度).当降雨使水稻田的储水量大于田间持水量时产生径流,从而使磷氮物质流失.由于降雨和径流是随机的过程,往往难以控制,而农田排水可人为控制,且流量较小,因此,水稻田磷氮流失主要是指径流流失.由于水稻生长的田间管理要求,水稻在不同的生长期内要求不同的水深,因此,水稻田在不同的生长期内持水量各不相413应　用　生　态　学　报 10卷表2　水稻耕作生长过程及相应的田间水深T able 2Processes of rice cultivation and the corresponding w ater depth早稻时间Earl yrice time11.1～4.254.25～5.15.1～5.10 5.10～5.25 5.25～6.25 6.25～7.57.5～8.1晚稻时间Late rice time8.1～8.78.7～8.208.20～9.209.20～10.510.5～10.31生长阶段旱作物准备插秧和返青分蘖稻穗分化抽穗灌浆成熟收割Growing periodCrops Preparation Planting Tillering Developing Tasseling Harvest 田间水深Water depth of 0.00～1550～7020～400～20300～10rice field (mm )时段Date (d )17557～1013～153110～1526同.表2表示水稻耕作过程及水稻生长过程,在不同的过程有不同的田间允许水深.水稻田磷氮径流流失量主要决定于降雨量,田间水深和水稻田水层中磷氮浓度,并可通过降雨2地表径流来测定.水稻田的降雨2径流过程由于排水堰的高度而分为3个状态:初始状态、临界状态和径流状态(图5).图5　水稻田降雨2径流过程Fig.5Rainfall 2runoff process of rice field.H 0:临界状态时水稻田水层高度,此时开始产生径流,它由排水堰高度决定(m ),C 1i :降雨开始时水稻田水层的磷氮浓度(mg ・L -1),H 1:初始状态时(降雨前)水稻田水层高度(m ),C Ri :雨水中磷氮浓度(mg ・L -1),R 1:使水层达到临界状态时的降雨水深(m ),C 0i :达到临界状态时水稻田水层的磷氮浓度(mg ・L -1),R 2:达到临界状态后的持续降雨水深(m ),ΔH :在降雨水深R 2的情况下产生的径流水深(m ),C 2i :径流水中磷氮浓度(mg ・L -1),H 2:整个降雨水深(m ),H 2=R 1+R 2=H 0+ΔH . 在降雨R 1情况下,水稻田由初始状态达到临界状态,水稻田水层由H 1达到H 0,这时水稻田没有径流,水稻田水层磷氮浓度计算如下: C 0i =(C 1i H 1+C Ri R 1)÷H 0 在降雨R 2情况下,水稻田由临界状态达到径流状态,这时降雨和径流同时发生.假定降雨和水稻田水均匀混合,径流水中磷氮浓度计算如下: C 2i =(C Ri ΔH +C 0i H 0)/(H 0+ΔH )因此,水稻田瞬间磷氮径流流失量为:ΔQ i =A ×ΔH ×ΔC 2I =A ×ΔH ×(C Ri ΔH +C 0i H 0)/(H 0+ΔH )式中,A 为水稻田面积(hm 2).其累积磷氮径流流失量为: Q i =∑ΔQ i =A ∫R 20C 2i ×d H 通过求积分得: Q i =A [C Ri R 2+(C 1i H 1+C Ri R 1-C Ri H 0)(1-e -R 2/H0)] =A [C Ri R 2+(C 1i H 1-C Ri H 1)(1-e -R 2/H0)] =A [C Ri R 2+H 1(C 1i -C Ri )(1-e -R 2/H 0)] Q i =A [C Ri R 2+H 1(C 1i -C Ri )(1-e -R 2/H0)]即为水稻田在降雨2径流情况下的磷氮流失量模型.很显然,水稻田磷氮流失量由水稻田面积、水稻田持水量、施肥、降雨量及排水堰等因素决定.进一步,在水稻田面积和降雨量确定的情况下,磷氮流失量由施肥量、水稻田持水量和排水堰高度三者决定,而这三者最终由水稻耕作和生长过程决定.由图3、4知,水稻田在插秧、返青和抽穗灌浆等阶段田间持水量较大,水深达30～70mm ,因此,这时由降雨产生的径流量也大,因而磷氮流失量大;同时根据水稻生长需要,一般在插秧前一天和插秧后的第10天施肥两次,这时水稻田水层表3　不同降雨和施肥情况下水稻田磷氮径流流失量T able 3P and N loss amount in runoff from rice f ield under different conditions降雨日期Date of rainfall5月27日May 276月20日J une 206月22日J une 22降雨量Depth of rainfall (m )0.1030.1140.03施肥情况Fertilizer condition施肥Fertilizer未施肥No fertilizer未施肥No fertilizer水稻田持水量Water depth in initial state (m )0.070.030.103降雨中磷(氮)浓度P (N )conc.in rainfall (mg ・L -1)0.21(1.87)0.06(0.31)0.06(0.31)排水堰高度Water depth at which runoff occur (m )0.1260.1260.126达到临界状态时降雨量Rainfall depth at which runoff occur (m )0.0560.0960.023产生径流的降雨量Rainfall depth after runoff (m )0.0440.0180.007降雨前水稻田磷(氮)浓度Initial P (N )conc.in rice field (mg ・L -1) 3.08(52.15)0.38(3.42)0.18(2.96)磷(氮)流失量P (N )Loss amount (kg ・hm -2)0.69(11.2)0.024(0.18)0.011(0.17)3用人工灌溉模拟降雨.5133期 晏维金等:磷氮在水田湿地中的迁移转化及径流流失过程 中磷氮浓度较大,由图3、4可知,其磷氮浓度分别为0.2～10mg・L-1和5～100mg・L-1左右.因此,在插秧后的15d内由降雨产生的磷氮径流流失量最大. 运用模型Q i=A[C Ri R2+H1(C1i-C Ri)(1-e-R2/H0)]计算野外两次降雨和一次施肥模拟实验,其磷氮径流流失量计算结果列于表3.由表3可知,在施肥情况下人工灌溉模拟水稻田磷氮径流流失量分别为0.69和11.2kg・hm-2,是不施肥情况下的10～30倍.因此,水稻田在施肥情况下是最大的非点源污染源.此外,水稻田磷氮径流流失量还与水稻秧的高度和密度有关.显然,在插秧初期,水稻秧密度较疏,高度较低,降雨雨点打击土壤表层的冲量大,溅起土壤颗粒,使细小颗粒悬浮在水中,因而水中的磷氮浓度高,径流流失量大.综上所述,在水稻插秧后的15d内,磷氮径流流失量是最大的潜在污染源.4　结 论4.1　通过对六叉河小流域水稻田2水塘湿地系统的野外研究发现水稻田具有双重的性质:一方面,水稻田湿地系统能有效地截留磷氮非点源污染,在中等水文条件下,这一湿地系统中的水沟、水塘和水稻田对总磷和总氮的截留率分别在90%和50%以上;另一方面,水稻田本身又是一个潜在的污染源.4.2　水稻田非点源污染主要是由降雨引起的磷氮径流流失.通过分析水和磷氮在水稻田中的动态过程,发现水稻田磷氮径流流失量决定于施肥量、水稻田持水量、降雨量、水稻生长过程和排水堰高度等因素.4.3　水稻田磷氮径流流失量可通过模型Q i=A[C Ri R2+H1(C1i-C Ri)(1-e-R2/H0)]来进行定量计算.野外实验结果表明在施肥情况下,水稻田磷氮流失量分别高达0.69和11.2kg・hm-2,是不施肥情况下的10～30倍.因此,化肥使用量是造成水稻田非点源污染的主要因素,尤其是在水稻生长的前15d内.参考文献1　丁　颍.1962.中国水稻栽培学.北京:农业出版社.2　马立珊.1992.苏南太湖水系农业非点源氮污染及其控制对策.应用生态学报,3(4):346～354.3　包锡南.1992.美国非点污染源及其治理对策.国外农业环境保护,(3):3～6.4　吴炳方.1991.水田植物营养素的流失和控制措施.环境科学,12(3):88～91.5　沈　冰、王全九、李怀恩等.1995.土壤中农用化合物随地表径流迁移研究述评.水土保持通报,15(3):1～7.6　屠清瑛、顾丁锡、尹澄清等.1990.巢湖富营养化研究.合肥:中国科学技术大学出版社.7　American Public Health Association.1986.Standard methods for the examination of water and wastewater.16th ed.8　Canter,L.W.1986.Environmental impacts of agricultural produc2 tion activities.Lowis Publishers,Inc.9　Coote,D.R.,MacDonald, E.M.and Dickinson,W.T.et al.1982.Agriculture and water quality in the Canadian Great Lakes BasinI.Representative agricultural watersheds.J.Envi ron.Qual.,11:473～481.10　Donigian,J r. A.S.and Huber,W. C.1991.Modeling of nonpoint source water quality in urban and non2urban areas.EPA/600/3291/ 039,Washington:USEPA.11　Ebina,J.,Tsutsui,T.and Shirai,T.1983.Simultaneous determi2 nation of total nitrogen and total phosphorus in water using peroxodi2 fulfate oxidation.W ater Res.,17:1721～1726.12　Jorgensen,S. E.and Mitsch,W.J.1983.Application of ecological modeling in environmental management,part B.Elsevier Scientific Publishing Company.13　Tiessen,H.1995.Phosphorus cycles and transfers in the global envi2 ronment.S CO PE,Newsletter,47:1～4.作者简介　晏维金,男,33岁,副研究员,博士后,从事环境生物地球化学等学科研究.已在国际SCI刊物发表论文3篇,国内核心刊物发表论文6篇.613应　用　生　态　学　报 10卷。

降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷迁移转化规律研究研究背景随着人口的增加和经济的快速发展，农业生产对水资源的需求量日益增大，农业排放也日益增多。

针对农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化规律，相关研究大多仅仅是在单一的自然条件下进行，没有完全考虑到降雨径流对水体中氮、磷的影响。

因此，本文旨在研究降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化规律。

研究内容实验设计在农田沟渠中布置样地，利用雨水模拟器进行模拟降雨，探究降雨时的径流对水体中氮、磷的迁移和转化规律的影响。

本实验设置三个处理组别：1）控制组，不加以任何处理；2）施氮组，每立方米加入50g尿素；3）施磷组，每立方米加入20g三钙磷。

实验步骤1.选取有土壤层的农田沟渠示范区。

2.将每个样地分为三个收集器进行取样。

3.施氮组和施磷组每立方米加入相应的氮、磷肥料。

4.使用雨水模拟器进行一定强度的降雨模拟，收集样地中产生的径流，并同时记录样地内氮、磷的浓度变化。

5.在每次降雨后10分种内取样，用离心机离心后，取上层水体样品进行分析。

实验结果实验结果表明，农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化过程受降雨和径流的影响较大。

不同组别水体中氮、磷的平均浓度组别氮平均浓度（mg/L）磷平均浓度（mg/L）控制组0.57 0.11施氮组 1.28 0.45施磷组 1.02 0.84由此可见，施氮组和施磷组水体中氮、磷的平均浓度均高于控制组，其中施氮组中氮的平均浓度较高，施磷组中磷的平均浓度较高。

氮、磷在水体中的贡献率为了进一步了解氮、磷在水体中的贡献率，根据样品分析数据，计算了不同处理组别氮、磷的迁移贡献率。

氮、磷在水体中的迁移贡献率组别氮迁移贡献率磷迁移贡献率控制组38.1% 20.3%施氮组47.7% 31.7%施磷组47.5% 36.2%通过计算得知，三个处理组中氮、磷在水体中的迁移贡献率均高于初始在水体中的含量，其中施氮组和施磷组在水体中的迁移贡献率更高。

结论1.本实验结果表明，农田沟渠水体中氮、磷的迁移和转化规律受到降雨和径流影响较大，并且施氮、施磷会导致水体中氮、磷含量增加。

环境污染物的迁移与转化机理及其控制技术随着社会的发展，环境污染问题越来越受到重视。

环境污染物的迁移与转化机理及其控制技术是解决环境污染问题的一项重要措施。

本文将介绍环境污染物的迁移与转化机理、环境污染物的控制技术，以及未来环境污染治理的发展方向。

一、环境污染物的迁移与转化机理环境污染物的迁移与转化机理是研究环境污染物在环境中的行为和转化规律，包括环境污染物的输移、沉积、微生物降解等方面。

环境污染物在环境中的迁移与转化与环境介质的性质密切相关，如土壤、水体、大气等。

其中，土壤是环境中最重要的介质之一，是环境污染物的主要存储介质。

在土壤中，环境污染物可以通过吸附、解吸、颗粒运动、天然补给等方式迁移。

其中，吸附是最常见的迁移方式，即环境污染物与土壤固体颗粒表面相互作用形成化学键。

大部分环境污染物对土壤粒子表面有较强的亲和性，会与之结合，很难被土壤水分洗去。

而对于有机物来说，它们通常的迁移方式是偏向于水分运移，形成地下水、地表水污染。

在环境中，环境污染物还会通过微生物降解的过程被处理。

微生物可以利用环境污染物作为能源和营养来源，将其降解为无毒、无害的物质。

微生物降解是环境治理的重要手段之一，具有成本低、效果显著等优点。

二、环境污染物的控制技术为了防止环境污染物造成环境和健康的损害，多种环境污染物的控制技术已经得到广泛应用。

1. 生物技术生物技术指利用微生物、植物等生物体对环境污染物进行分解和修复的技术。

通过生物活性剂、草地植被、自然微生物修复等手段，可有效地去除环境污染物。

生物技术适用于单纯的污染源和面源污染的治理，具有易操作、技术成熟等优点。

2. 物理技术物理技术指通过物理手段去除或削减污染物的技术，如沉淀、过滤、吸附等。

物理技术对环境污染物的去除效果显著，可应用于废气、废水的处理等领域。

3. 化学技术化学技术指通过化学反应去除或削减污染物的技术。

常用于有机废水、重金属废水等的处理中。

化学技术的缺点是运作成本高，应用范围窄。

污水处理过程中氮磷的去除机理及优化污水处理已经成为人们生活中不可缺少的一环，其主要作用就是将含有大量的有机物质、氮、磷等污染物的废水经过各种物理化学和生物反应的处理使之达到排放标准。

而氮磷作为污水中的两种主要的营养元素，在污水处理中的去除成为了重要的研究方向。

本文将从氮磷的去除机理和优化两个方面详细介绍污水处理中氮磷的去除技术。

一、氮磷的去除机理氮磷是污水中常见的污染物，如果不加以处理，就会对环境造成很大的危害，从而影响人们的生活。

因此，在污水处理中，氮磷的去除成为了重中之重。

1.1 氮的去除机理氮的存在形态有氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等，其中氨氮主要来自生活污水和生物处理过程中的有机氮，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮则来自于BOD处理后的氨氮被氨氧化细菌氧化而来。

氮的主要去除方式为两步法，首先将氨氮和有机氮转化为硝酸盐氮；其次，通过硝化和反硝化切换的微生物对硝酸盐氮进行还原，使其转化为氮气来实现其去除。

1.2 磷的去除机理磷的存在形态主要有无机磷和有机磷两种，其中，无机磷主要是以磷酸盐的形式存在于污水中，有机磷则以有机物的形式存在于污水中。

它们都是生活污水和其他工业废水中排放的主要磷污染物。

磷的去除主要采用化学沉淀法、生物吸附去除法和生物反应去除法等多种方式进行。

其中，化学沉淀法是目前应用最广泛的一种，将一些化学药剂加入污水中，使其中的磷盐沉淀下来以实现其去除。

二、氮磷的优化去除技术随着科技的进步，污水处理技术不断更新，人们也提出了新的氮磷去除优化技术，以提高污水处理的效率和水质。

2.1 生物法技术生物法技术是目前污水处理中最为主流的方法之一。

这种方法主要利用生物微生物以及其代谢产物对氮磷等营养元素进行去除。

在处理过程中，将含有氮磷物质的污水送入生物反应器中，通过微生物自然代谢降解作用将其中的氮磷去除。

2.2 改进物化法技术改进物化法技术是一种新型的氮磷去除技术，其主要基于化学药剂特定的物理化学性质。

常用的改进物化法技术包括高级氧化技术和吸附技术。

生态沟渠水生植物对农区氮磷面源污染的拦截效应研究一、本文概述随着农业生产的快速发展，氮磷等营养物质的大量使用导致了严重的面源污染问题，对生态环境和人类健康构成了严重威胁。

农区生态沟渠作为自然水体与农田之间的过渡地带，具有拦截和净化农田径流中氮磷等污染物的重要功能。

水生植物作为生态沟渠的重要组成部分，通过吸收、吸附和转化等作用，对农区氮磷面源污染具有显著的拦截效应。

因此，研究生态沟渠水生植物对农区氮磷面源污染的拦截效应，对于保护和改善农业生态环境、促进农业可持续发展具有重要意义。

本文旨在探讨生态沟渠水生植物对农区氮磷面源污染的拦截效应，通过文献综述和实地调查相结合的方法，分析水生植物在生态沟渠中的作用机制及其对氮磷污染物的拦截效果。

通过文献综述，梳理国内外关于生态沟渠水生植物拦截氮磷污染的研究进展和存在的问题；结合实地调查，选取典型的农区生态沟渠作为研究对象，通过野外原位实验和室内模拟实验，探究水生植物对氮磷污染物的吸收、吸附和转化等过程；根据实验结果，评估水生植物在生态沟渠中对氮磷面源污染的拦截效果，并提出相应的管理建议和技术措施。

本文的研究结果将为农区生态沟渠的规划和设计提供科学依据，为水生植物在农业面源污染治理中的应用提供理论支持和实践指导。

本文的研究也有助于提高人们对农业面源污染问题的认识和重视程度，推动农业生态环境保护和可持续发展的进程。

二、文献综述随着农业活动的日益频繁和集约化，氮磷等营养物质的过量排放已成为导致水体富营养化的重要因素。

农区氮磷面源污染的有效控制对于维护水生态环境质量至关重要。

近年来，生态沟渠作为一种新型的生态工程技术，在拦截和净化农田排水中的氮磷污染物方面表现出显著潜力。

生态沟渠通过模拟自然水体的生态功能，结合水生植物的吸收、微生物的降解以及底泥的吸附等多重作用机制，实现对农田排水中氮磷的有效去除。

国内外学者对生态沟渠及其中的水生植物在拦截农区氮磷面源污染方面进行了大量研究。

三峡库区典型区域氮、磷和农药非点源污染物随水文过程的迁移转化及其归趋研究引言在现代农业生产过程中，农业源污染成为一个全球性的环境问题，其中包括了氮、磷以及农药等非点源污染物。

在中国，三峡库区作为我国重要的农业区域，长期受到氮、磷和农药的非点源污染的威胁。

因此，研究三峡库区典型区域氮、磷和农药非点源污染物随水文过程的迁移转化及其归趋，对于保护水资源和改善环境质量具有重要意义。

一、研究区域简介三峡库区地处长江中下游，地势起伏，水系发达，是我国重要的农业区域之一。

该地区以水稻种植为主，农业活动频繁，造成氮、磷和农药等非点源污染物的排放。

二、氮、磷和农药非点源污染物的迁移转化1. 氮磷非点源污染物的迁移转化三峡库区的氮磷非点源污染物主要来自农田的施肥和农药使用。

随着降雨的增加，土壤中的氮磷会随着水流进入河流。

同时，氮磷也会通过土壤的沉积和吸附作用逐渐蓄积。

2. 农药非点源污染物的迁移转化农药的使用是三峡库区农业生产过程中普遍存在的现象。

农药对于农田的生产起到了重要的保护作用，但当农药进入水体中后，就会对水体生态系统造成危害。

农药在水体中的迁移转化主要是通过水流将农药带入河流，同时也会经过水的蒸发与沉积作用。

三、影响因素分析1. 水文过程水文过程是影响氮、磷和农药非点源污染物迁移转化的重要因素。

降雨的多少和频率会直接影响农田中的氮磷和农药的迁移量和速度。

2. 土壤类型不同类型的土壤对氮、磷和农药的吸附和沉降能力不同。

在三峡库区，碱性土壤和红壤的吸附能力较差，会增加氮、磷和农药迁移至水体的风险。

3. 农业活动农业活动是导致氮、磷和农药非点源污染的主要原因。

施肥和农药的过度使用会导致污染物在土壤中积累，并随水流进入河流。

四、归趋研究通过研究氮、磷和农药非点源污染物的迁移转化，可以得出污染物在水体中的归趋。

在三峡库区，氮、磷和农药会随着水流进入河流，对水体生态系统造成危害。

因此，加强农田管理，合理施肥和农药使用，是减少污染物迁移转化的重要措施。

首都师范大学学报(自然科学版)第27卷 第2期2006年4月Journal of Capital Normal University(Natural Science Edi tion)Vol.27,No.2Apr. 2006非点源污染中氮磷迁移转化机理研究进展窦培谦 王晓燕 王丽华(首都师范大学资源环境与旅游学院,北京 100037)摘要随着非点源污染研究的深入,氮磷作为非点源污染的主要营养物质其污染的机理、迁移影响因素的问题,已成为研究的重点.系统地综述了氮磷在水土界面的化学转化、迁移过程及其影响因素等方面的研究进展.对今后的研究提出了具体的建议.关键词:非点源污染,氮磷迁移过程,影响因素.中图分类号:X 13112收稿日期:2005-02-23北京市科技新星计划(953810300)、教育部高等学校骨干教师计划资助(518)0 前 言随着点源污染的有效控制,非点源污染已经成为世界范围内的一种重要污染类型.在我国,非点源污染问题也日益严重.在太湖、巢湖、滇池等重要湖泊,水体出现了不同程度的富营养化现象,其污染很大一部分就是来源于非点源中氮、磷等营养元素.发达国家在20世纪60年代开始关注非点源污染的研究,80年代起进行系统研究,并付诸管理实践.在我国起步相对较晚,在早期阶段仅仅是对一些国外非点源模型的修正和简单应用,20世纪80年代中期以来,在天津于桥流域、黄土高原地区等进行了地表径流氮磷流失研究[1,2].90年代中期以来,注重于农田径流氮磷流失机理的研究[3,4],多集中于定性和相关因素方面的研究,如地表径流,土地利用结构,土壤类型,污染物在土体内的流失迁移及去除机理.氮、磷作为非点源污染的重要营养元素,其迁移转化规律和形成机理是模拟、评价、监测、治理的理论基础.但由于非点源污染的随机性和巨大的时空差异,目前氮、磷污染机理的研究仍然存在一系列的问题,如:对宏观上氮、磷污染机理不是很明了;未考虑气象、水文等综合因素的交叉影响[5].本文综述了非点源氮、磷污染机理的研究状况,讨论了存在的问题及今后的研究重点.1 土壤氮磷的迁移转化111 氮磷在水土界面的化学转化农业非点源污染的形成,主要由以下几个过程组成,即降雨径流过程,土壤侵蚀过程,地表溶质溶出过程和土壤溶质渗漏过程,这四个过程相互联系、相互作用[6].其迁移方式按形态划分主要有以下两种:(1)悬浮态流失,即污染物结合在悬浮颗粒上,随土壤流失进入水体;(2)淋溶流失,即水溶性较强的污染物被淋溶而进入径流[7].氮是所有活的有机体所需要的最重要的营养物质之一,它也是限制作物生长的最重要因素之一.生物化学氮循环是十分复杂的,有矿化与固定(固态的氨转化为铵态氮)、植物吸收、渗滤和地表径流、挥发和反硝化作用等过程.土壤中的磷来源于土壤中矿物的风化和其他多种稳定的矿物质,它在土壤中不特别容易移动.当发生化学或生物变化时,磷在土壤和水体中可以被吸附或解吸,沉淀或溶解,固定或矿化(矿化就是将有机磷转化为无机磷,固定就是将矿质磷转化为微生物量),植物吸收(养分只能以溶解态或成为离子才能输送进入植物)[8]等,但公认的有四个过程:无机磷酸盐的溶解作用,有机磷酸盐的矿化作用,固定作用,无机磷酸盐的氧化)还原作用.通常,土壤磷的价态较为固定,氧化)还原作用并不十分重要.土壤生物在这些转化过程中起着重要作用[9].从氮、磷等污染物的生物地球化学循环的角度来看,非点源污染实质上是一个扩散过程,故它的主要机理是扩散.包括两个方面,一是污染物在土壤圈中的行为;二是污染物在外界条件下(降水、灌溉等)从土壤向水体扩散的过程[10],但氮、磷的流失具有各自的特点.氮施入土体中,NH+4-N呈球形扩散,而NO-3-N 主要以质流方式迁移.化肥、污水中氮物质的主要存在形式有两种:NH+4-N和NO-3-N.一般来说,NO-3-N 相对比较稳定,而NH+4-N在土壤中迁移转化相当复杂,分为三个层次:即耕作层、下包气带、含水层. NH+4-N进入耕作层后,部分被作物吸取、土壤吸附和在硝化作用下转化为NO-3-N和少量的NO2及N2气体;在下包气带,部分通过下渗和弥散作用迁移到此层的NO-3-N,除了继续进行吸附作用之外,还要进行硝化和反硝化作用,形成NO-3-N、NO2及N2气体;极少量的NH+4-N和大量的NO-3-N可迁移进入土壤含水层.磷的流失以吸附作用为主.因为磷与土壤胶粒间亲和力的存在,多数土壤可溶态磷随土壤侵蚀、径流、排水、渗漏进行[11].农业流域磷污染迁移传输方式有两种:一是表面径流传输过程;二是土壤壤中流传输过程.土壤表层(土壤表层0~5cm)磷的迁移以颗粒态为主,但是磷在壤中流的传输也很明显,且以溶解性磷为主,颗粒态含量很低[12].2影响氮磷迁移的因素211影响氮迁移的因素21111土地利用方式的影响氮的输出以NO-3-N为主.在单一土地利用结构中,不同地表径流中的溶解态氮浓度的差别较大.村庄最高,其次是坡耕地、林果地、荒草坡[13].国外已有研究表明径流水中氮的含量94%与农地、林地、的面积有关,径流水中氮素含量与林地面积比例呈显著的线形相关,随林地面积的增加氨氮、硝态氮、总氮的平均含量都成比例地减少.随着水塘面积的减少,硝态氮含量成比例地降低,而氨氮没有减少,这可能是因为在厌氧条件下硝态氮被还原,水下部分的脱氮作用也会减少硝态氮的含量[14].在不同土地利用结构中,如林地)耕地、草地)耕地,随着林地/草地所占的比例的增加,径流中氨氮的含量降低,而随着耕地百分比的增加而升高[15].由此表明,林地草地对氮污染物有一定的截留作用.21112降雨的影响人工降雨模拟实验研究表明:氮磷(总氮、水溶性总氮、磷、水溶性总磷)的输出速率与降雨径流过程呈递减变化,总氮、总磷与径流量对地表的侵蚀能力成正相关,其浓度的递减规律呈抛物线形,并随降雨强度的增大而增大[16].研究发现:在单次降雨)径流过程中,氮磷各种形态的污染物浓度在降雨产流初期较高,随降雨持续时间延长而略有下降.可溶性污染物浓度变化幅度较小,在整个降雨)径流过程中呈较平缓的波浪式变化.而难溶性污染物磷,在整个过程中变化剧烈.在降雨历时、降雨量、最大雨强3个参数中,降雨量与污染物输出量也呈较好的幂指数相关关系[17].21113农田管理措施的影响2111311施肥的影响土壤对氮肥有一个最佳吸收量,当使用量超过最大吸收量时就会在土壤中富集形成污染.研究发现,土壤中氮素的利用效率与使用的深度和方式具有密切关系,利用效率越高,养分流失的潜力越小.一般为:/平+表施(1~2c m)0>/聚+底施(45cm)0 >/聚+中施(25cm)0>/聚+表施0;化肥使用方式,如固态、液态对养分的流失影响较大.固态施肥,土壤中有效碳将比液态方式持续更长的时间.液体施肥将会迅速为农作物生长提供有效养分,但持续的时间相对较短,在农作物生长后期将会导致养分缺乏.施肥后氮素在水稻田中的流失更加复杂.研究表明:无机氮肥是稻田水中总氮的主要来源;各处理稻田渗漏水中总氮的含量无有机肥、精鸡粪、粗猪粪,故使用有机肥可以减少氮素的流失.前两次施肥期(6~7月)氮的流失占80%左右,这对控制氮的流失至关重要.而且施氮后,田间水氮素(NH+4-N和TN)在5~7天内有大幅度的下降[18,19]2111312耕作方式的影响由于我国南北气候的差异,作物的种类和耕种方式也不同,这也会影响到土壤氮素的流失.不同耕作方式下土壤N素流失总量差异显著,以顺坡农作方式最高,其次为水平草带和水平沟农作方式,再次为等高农作和休闲处理农作方式,最低的为等高土94首都师范大学学报(自然科学版)2006年埂农作方式;水平草带、水平沟、等高、休闲和等高土埂等农作方式分别能减少土壤N素流失总量的43146%、46155%、71136%、77105%和87192%.其主要原因是这些处理能有效地减少泥砂和径流流失量,随径流流失和泥砂流失的N素也相应地减少[20].张兴昌[21]在中国科学院安塞水土保持综合试验站山地耕作实验场的研究发现:5年轮作和1年水平沟耕作试验表明,在不同的坡度上,与传统耕作法相比,水平沟减少产流7%,径流铵态氮浓度提高19%,流失量达到13101kg/(km2#a),比传统耕作多流失1111kg/(km2#a);径流硝态氮浓度减少27%,比传统耕作减少7168kg/(km2#a);径流硝态氮流失减少量和氨态氮增加量相差6倍,水平沟可减少6157kg/(km2#a)矿质氮流失:水平沟拦截泥沙25%左右,泥沙中全氮富集率提高13%,土壤全氮流失457kg/(km2#a),平均减少18%;保土工作[22]是指在一季作物后,地表留茬覆盖至少为30%,使土壤侵蚀制约在50%的耕作和种植体系,这种耕作方式在一定程度上也可减少硝态氮的流失,同时免耕与传统耕种方式相比,硝态氮损失较少.2111313不同作物的影响由于我国南北方气候的差异,作物的种类也不同,这也会影响到土壤氮素的流失.在我国北方以小麦为主,及其一些抗旱作物.黄土高原丘陵沟壑区的研究表明:不同植被下,泥沙的全氮富集率均在115以上.农作物(1165)<牧草(2148)<草灌间作(2159).其中农作物中氮的流失顺序为:黄豆>糜子>谷子>夏播荞麦>小麦>洋芋>黄豆+黄芥>春播荞麦>沙打旺>黑豆.其中黑豆地中氮的流失最小是裸地流失的1/7左右[23].这与不同植被类型的平均覆盖度相吻合.这说明不同农作物对氮流失影响主要体现在覆盖度上.因为土壤氮中有机态氮的流失实际上是坡面径流与土壤氮素相互作用的结果,当植被覆盖度增大时,土壤颗粒与坡面水流充分作用,并使水流速度减慢,其结果有助于径流携带粗颗粒沉淀,相反,泥沙中细颗粒含量增加.因此,植被覆盖度的增加有利于径流泥沙中细颗粒的富集,从而使泥沙中全氮含量增加.林果耕作方式下总氮在泥沙中的富集率要比农作方式下高,这可能与大量的农药和化肥的使用有关[24].另外,有研究发现菜地中硝酸盐氮的淋失非常严重,粮田改种蔬菜后0 ~4m土层的平均土壤水分质量分数由18%增加到23%,硝态氮在2m以下的深层土壤中大量累积而在改种蔬菜前硝态氮仅分布在0~2m土层[25].袁新民等[26]的调查分析结果还表明,菜地周围57%井水中的硝酸盐氮浓度超过了10mg/L,而一般随机调查的井水硝酸盐氮浓度超标率仅为7%.在我国的南方地区,农作物以水稻为主,形成水稻田)))水塘特殊的湿地景观,它具有双重性质:一方面,水稻田湿地系统能有效地吸附磷氮在中等水文条件下;另一方面,在不同的生长阶段有不同的田间持水量,当需要排水时本身又是一个污染源,尤其是施肥后[27].212磷素迁移的影响因素土-水界面上磷的形态变化及其化学反应机理远比氮要复杂.21211土地利用的影响不同利用方式下农田土壤水土界面磷的迁移能力有较大的差别[28,29],太湖地区水稻土在旱作时土壤的固磷能力低于旱地土壤,但其磷的流失风险要低于旱地土壤,主要是因为水稻土土壤磷素水平较低,同等条件下向溶液中释放的磷要少于旱地土壤.水稻土在淹水还原条件下固磷能力有了较大幅度的提高.土地利用对磷的形态也有一定的影响,一般来说草地和林地径流中的磷以溶解态为主,农业用地中磷以颗粒态为主,约占75%~95%.另外由于作物生长的需要,水稻田不能一直处在淹水条件下,在烤田期间,由于阳光曝晒会改变土壤的物理结构,形成扰动层使一部分磷得以释放,此时径流中磷会大大增加.南方红壤小流域的研究表明:磷素的流失量以竹园为最高,其次是旱地和新建果园,再次是幼龄茶园,林地和荒草地磷素的流失较小[30].因此,土地利用对磷素流失的影响除了与土壤侵蚀量密切相关外,磷肥的施用量和土壤磷的含量是主要的影响因素.21212土壤类型的影响MCDOW ELL等[31]等的研究表明,细砂(粒径< 63um)比粗砂(粒径>63um)具有较高的磷吸收能力.同时含有较高比例细沙的沉积物的磷最大吸收值比其他的要高,它能够降低EPC o(平衡态磷浓度).最近的研究表明,可交换性钠、钙化合物和离子交换力影响磷的吸附率,高pH和低盐中碳酸根离子的存在能显著增加磷的解吸能力[32].黄壤旱地磷流失研究表明,颗粒态磷流失量大小顺序为高肥力黄粘泥土和黄砂泥土>高肥力黄砂土>中肥力黄粘泥土和黄砂泥土>低肥力黄砂土>95第2期窦培谦:非点源污染中氮磷迁移转化机理研究进展低肥力黄粘泥土和黄砂泥土;而磷酸根态磷流失量大小顺序为高肥力黄砂土>高肥力黄粘泥土和黄砂泥土>中肥力黄粘泥土和黄砂泥土>低肥力黄砂土>低肥力黄粘泥土和黄砂泥土;有机土壤吸附磷的能力与土壤总矿物质的含量,钙、铝、铁的含量等因素也有关.C OGGE R等[33]认为,在铝铁含量(0184%)低的土壤中,大约有44%的肥料和矿物磷释放流失,而铝铁含量(119%)的土壤中磷的释放流失小于2%,钙、铝、铁等金属化合物都能有效地降低磷的释放,但其作用的机理是不同的.21213耕作方式的影响磷的流失与土壤耕作方式也有一定的关系.刘方等[34]对贵州中部黄壤丘陵地区的研究表明,在土壤条件和降雨量一致下,梯化与未梯化黄壤旱坡地地表径流中颗粒态磷和生物有效磷含量出现显著性的差异,旱坡地梯化后径流中颗粒态磷含量减少17109%~57194%,生物有效磷含量也减少16101% ~36183%;但梯化与未梯化旱坡地径流中磷酸根态磷含量未出现明显的差异.GAYNOR[35]等研究发现,免耕条件下的土壤损失降低了49%,而径流中正磷酸盐的浓度却比常规耕作土壤增加了212倍,溶解态磷和总磷的迁移量增加了212和210倍.因此,他认为免耕可减少土壤流失但不会减少磷的流失.李裕元[36]通过模拟降雨试验表明,翻耕与压实状况对坡地土壤中不同形态P的流失具有显著影响.翻耕条件下,由于土壤产流、产沙量的增加,径流中DP (溶解态磷)、EP(可提取态磷)以及STP(泥沙结合态磷)的含量与流失量均显著增加,增加幅度高达10倍以上.压实条件下,DP/B AP(生物有效磷)与B AP/ TP比率分别为15%和214%;翻耕条件下DP/B AP 与B AP/TP比率分别为12%和216%,DP/B AP比率降低20%,BAP/TP比率则增加了1415%1这主要是由于泥沙结合态P(包括SEP与STP)流失量的显著增加1无论翻耕与否P的流失形态均以泥沙结合态为主.雨季休闲特别是伏耕休闲很容易造成坡地养分的大量流失,导致了土壤肥力的退化.因此,在黄土高原地区对坡耕地实行免耕或者夏季留茬休闲,可以有效地降低土壤与养分的流失量,从而保护地力和遏制土壤退化的速度.21214肥料使用的影响WI THERS等[37]对三重过磷酸盐,液态牛粪,液态还原消化污泥或脱水污泥处理下的土壤磷的释放研究表明,施加液态还原消化污泥和脱水污泥的土壤磷的释放最低,三重过磷酸盐的释放最高. SIDDI QUE等[38]的研究也表明,施加肥料的土壤磷的释放比施加消化污泥的土壤低.不但肥料的种类会对磷的流失产生影响,施肥方式也会对磷的流失产生影响,李裕元[39]通过实验证明,P肥在土壤中的混匀程度越高,则越容易导致生物有效P(BAP)的流失,混施条件下,径流中水溶态P(DP)与B AP含量、DP/B AP与B AP/TP(总P)比值均较高;其次为穴施;条施条件下DP、B AP含量最低,DP/BAP与B AP/TP 比值也相对较低,与对照点的差异不明显.施肥方法对径流中TP含量影响较小.综合来看3种施肥方法作用大小顺序为:条施>穴施>混施.3今后的研究与展望氮磷作为非点源污染的主要污染物,其作用机理,及迁移过程的影响因素是很复杂的.降雨、径流的形成、土壤质地、土地利用、耕作方式等都会影响氮磷的非点源污染.今后的工作重点应放在几个方面:311景观格局对氮磷流失的影响景观类型和景观分布格局都会都氮磷的流失产生影响,而且这种从景观格局角度来分析非常适合流域范围比较大的区域,陈利顶[40]的研究发现,流域形状和景观类型在流域中的相对重要性与非点源污染N的形成没有明显的相关关系,而/源0/汇0景观类型的空间分布对非点源污染的形成具有较大影响.目前有关这方面的研究很少值得做深入研究. 312尺度研究室内模拟或者实验小区结果,都是基于小尺度流域范围的研究,而非点源污染物负荷的时空差异巨大,仅在小尺度流域上研究是远远不够的不能从根本解决问题.在不同的空间尺度上,事物发展过程的表现是不同的.目前这种大尺度的研究已经成为研究的热点问题.结合流域的尺度效应、流域相似性,确定流域单元划分[41],建立了不受尺度限制的景观格局评价模型[42].313氮磷污染定量模型的研究有关氮磷非点源污染我们已经作了大量的定性研究,对其影响因子有了较深刻的认识.今后的研究应放在定量刻画氮磷污染模型上,以产污机理为理论基础能够模拟污染物的迁移转化,并反映非点源时空变异特征为目标,逐渐放弃那些只能简单估算污染物负荷的功能性模型.96首都师范大学学报(自然科学版)2006年参考文献[1] 朱萱,鲁纪行,边金钟,等.农田径流非点源污染特征及负荷定量化方法探讨[J].环境科学,1995,5(6):6)11.[2] 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Ring.sTransportation Situation in BeijingMeng Jian Fu Hua Z Hao Xiaolin Zhang We wei Song Meixia(College of Environmental Resources and Tourism,Capital Normal Uni versity,China)AbstractWith the extenson of urban area in Beijing becoming larger and larger,the total number of cars is increasing rapidly.No w the function and position of the Third Ring among Beijing transportation system has changed tremendously. By investigating and analyzing the Third Ring.s present transportation situation,this passage will point out the problems with the thirol Ring and seek the solutiens.Key words:the Third Ring,Transportation situation,the number of cars,traffic ja m。

不同类型沟渠对农田氮磷流失的拦截效果摘要：为探究不同类型沟渠对农田径流水中氮磷的拦截效果及其机理，分别针对3种类型的农田排水沟渠（生态拦截沟渠、简易土质排水沟渠、混凝土板型沟渠）进行试验。

结果表明，生态拦截沟渠对农田径流水中的氮磷元素可以起到明显的拦截作用，几种养分（总氮、硝态氮、铵态氮、总磷、可溶性磷）的降低幅度在31.81%～58.21%之间，净化效果明显高于简易土质排水沟渠和混凝土板型沟渠。

总体来看，生态拦截沟渠对氮磷元素等污染物有较好的净化作用，可以减轻周围环境受到的水体污染。

关键词：沟渠；农田径流；生态拦截；氮磷流失中图分类号：X712文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）04-0361-05近年来，随着对点源污染控制能力的不断增强，农业面源污染对水体质量和生态系统影响的比例和危害越来越突出，特别是长三角地区。

研究表明，该区域的化肥平均施氮量已超过300 kg/hm2，远高于国家为防止化肥污染而制定的225 kg/hm2 的标准[1]。

长三角地区化肥和农药的施用量越来越大，导致该区域农业面源污染问题也日趋严重[2]。

农田排水渠作为农田径流污染物的主要排放点和湖泊、河流营养性污染物的主要输入源，对农田径流污染物的净化效果将直接影响该地区农业面源污染的危害程度[3]。

生态化的排水沟渠既可以作为农田降雨径流的排水通道，还可以通过其内部种植的植物拦截、滞留、吸收随农田排水流失的氮磷元素，实现生态拦截氮磷元素的目的[4-7]。

但到目前为止，关于生态沟渠的构建以及生态沟渠与其他不同类型的农田排水渠拦截效率横向对比的研究报道比较少。

因此，本研究以生态沟渠为主要对象，对比上海郊区常见的其他2种不同类型的农田排水渠，系统探究不同生态阻断系统对于农田排水渠氮磷随水流失拦截效率的影响[8]，为生态沟渠更有效地净化氮磷等面源污染物提供量化数据，进而为上海地区农业面源污染的优化控制提供重要的科学依据。

氮磷流失机制引言：氮磷是农业生产中重要的营养元素，但它们的过度流失对环境和生态系统造成了严重的影响。

本文将探讨氮磷流失的机制，以便更好地理解和管理这一问题。

一、氮的流失机制：1. 水体流失：氮肥施用后，随着降雨或灌溉水的流动，氮化合物会溶解在水中，进而流入河流、湖泊和地下水。

这种水体流失是氮流失的主要途径之一。

2. 水土流失：在农田中，氮肥施用过量或不当的施肥方式会导致土壤侵蚀，使氮肥随着土壤颗粒一起被冲刷到水体中，从而造成氮的流失。

3. 水分蒸发：在干旱地区，土壤中的水分蒸发会导致氮肥浓度的增加，进而促使氮的流失。

这种流失机制在缺乏有效灌溉和水分管理的地区尤为突出。

二、磷的流失机制：1. 土壤侵蚀：磷肥施用过量或不当的施肥方式会导致土壤侵蚀，使磷肥随着土壤颗粒一起被冲刷到水体中。

这是磷流失的主要途径之一。

2. 水体流失：与氮不同，磷主要以固体形式存在于土壤中，但在降雨或灌溉水的冲刷下，一部分磷会以悬浮物的形式进入水体，从而造成磷的流失。

3. 植物吸收不足：土壤中的磷肥如果无法被植物充分吸收利用，就会逐渐积累并流失到水体中。

这种流失机制在土壤磷素含量过高的情况下尤为明显。

三、防止氮磷流失的措施：1. 合理施肥：根据土壤养分含量和作物需求，合理施用氮磷肥，避免过量施肥和不当施肥方式，减少养分流失的风险。

2. 水分管理：合理管理灌溉水和降雨水的流动，避免水体流失带走氮磷肥。

采用节水灌溉技术和排水系统，减少水分蒸发和土壤侵蚀。

3. 土壤保护：采取措施减少土壤侵蚀，如植被覆盖、梯田建设、合理耕作等，防止磷肥随土壤颗粒流失到水体中。

4. 植物管理：合理选择作物品种，提高植物对氮磷的吸收利用效率，减少养分在土壤中的积累和流失。

结论：氮磷流失是农业生产中面临的重要问题，对环境和生态系统造成了严重的影响。

了解氮磷流失的机制，并采取相应的管理措施，可以有效减少养分流失，保护环境和生态系统的健康。

通过合理施肥、水分管理、土壤保护和植物管理等综合措施的应用，可以实现农业生产的可持续发展。