农田地表径流中溶质流失规律研究
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巢湖流域麦稻轮作农田养分径流流失特征初步研究的开题报告一、研究背景随着经济和人口的快速增长,农业生产对于水资源和土地的需求越来越大。
而农业生产中的养分管理和土壤侵蚀对于水土保持和水环境的影响也日益引起了人们的关注。
巢湖是长江中下游地区的重要水域,流域内的农业发展对其水质和生态环境产生了影响。
因此,在巢湖流域开展麦稻轮作农田养分径流流失特征的研究,具有重要的实践意义和科学价值。
二、研究目的本研究旨在探究巢湖流域麦稻轮作农田养分径流流失的特征,并对其进行初步分析,为巢湖流域的水环境保护和土壤侵蚀防治提供科学依据。
三、研究内容和方法1.研究内容(1)巢湖流域麦稻轮作农田养分的生态环境效应分析;(2)巢湖流域麦稻轮作农田养分径流特征分析;(3)巢湖流域麦稻轮作农田水环境评价。
2.研究方法(1)野外水文实测;(2)采样分析;(3)GIS空间分析。
四、研究意义本研究对于加强巢湖流域的水环境保护,促进农业可持续发展,具有重要的实践意义和科学价值。
同时,本研究将为巢湖流域的水土保持和水文生态学领域提供有关麦稻轮作农田养分管理和水土保持措施的科学依据。
五、预期结果通过对巢湖流域麦稻轮作农田养分径流流失特征的研究,本研究将获得以下预期结果:(1)麦稻轮作农田养分的生态环境效应分析结果;(2)巢湖流域麦稻轮作农田养分径流特征分析结果;(3)巢湖流域麦稻轮作农田水环境评价结果。
六、研究进度安排本次研究预计分为以下几个阶段:(1)文献调研和问题确定,完成开题报告和论文综述;(2)实验方案设计和野外实验数据采集;(3)实验数据分析和处理,制定数据可视化展示方案;(4)结果解读及讨论,建立模型,形成成果;(5)完成论文撰写、修改、审阅和答辩及期刊投稿。
七、参考文献1. 王艳华.麦稻轮作的养分管理[J].农业技术,2020,5:37-39.2. 黄虎.水土保持对流域水环境保护的重要性分析[J].水资源保护,2021,6:26-29.3. 张小强,田占强.基于GIS的流域土地利用类型分析方法[J].湖南农业科技,2020,6:12-15.。
皖东地区麦稻轮作农田径流氮磷流失特征研究摘要:为了探讨皖东地区麦稻轮作农田的径流氮磷流失特征,利用流域水文观测和农业生态系统水文模型SWAT,对皖东地区一农田进行观测和模拟。
结果表明,春季的径流量和氮磷流失量大于夏季,其中氮流失量更显著。
农田土壤水分含量对径流控制作用明显,除夏季外,其他季节农田土壤水分含量与径流量正相关,与氮磷流失量负相关。
模拟结果表明,农田径流量和氮磷流失量与降雨时长和强度、植被覆盖度、施肥量等因素密切相关。
关键词:Abstract:Keywords:Eastern Anhui; Wheat-rice rotation farmland; Runoff; Nitrogen and phosphorus loss; SWAT model1. 引言氮、磷是植物生长的两个必需元素,然而它们的排放会对周边的环境产生负面影响。
氮磷流失是农业非点源污染的主要途径,对降低水质和水生态系统稳定性有不利影响。
皖东地区是中国北方重要的农业区域之一,但该地区农业生产中对氮磷的利用效率较低,导致了农业氮磷流失的问题日益突出。
因此,对该地区农业生态系统的磷、氮迁移和转化规律进行探究,对减少水质和生态环境的污染有积极意义。
本研究选取了皖东地区一农田为观测对象,通过水文观测和模型模拟,探究麦稻轮作农田的径流氮磷流失特征及其影响因素,为制定农业氮磷污染的防治措施提供技术参考和数据支撑。
2. 研究方法选取皖东地区一农田进行流域水文观测,记录农田内径流流量和水质特征,掌握农田径流氮磷的流失情况。
同时,对农田土壤水分含量、降雨量等因素进行测量,以便后续研究对径流和氮磷流失的控制因素进行分析。
2.2 模型模拟采用农业生态系统水文模型SWAT对农田径流氮磷流失进行模拟。
SWAT模型基于土壤水分热力学、动态土壤水分和蒸散发计算方法,同时结合植物和水文过程构建了相应的模型,可以模拟不同时间尺度下的径流量和污染物流失。
本研究将农田信息、气象数据、土地利用类型等核心数据输入SWAT模型,模拟不同降雨条件下的农田径流和氮磷流失情况。
农业水土资源流失原因及其治理措施摘要:本文结合安徽省江淮地区农业水土资源流失现状,对农业水土资源流失的危害和成因进行了分析,提出了水土流失治理的具体措施,并指出了农业水土资源保持的重要现实意义。
关键词:水土流失;水土保持;农业水土资源;治理1概述农业水土资源是人类赖以生存和发展的基本条件之一,对整个生态环境系统的影响广泛,是非常有限的自然资源。
农业水土资源的流失,不仅对流失流域局部范围内的土地利用影响严重,而且对流域范围外的整个水土资源具有显著的影响;是导致土地资源退化甚至破坏的重要因素[1]。
以安徽省江淮地区为例,该区域以山地和丘陵地形为主,降水过程中易形成地表径流导致水土流失,加上人为因素,近年来生态环境逐渐趋于恶化,极大地制约着当地农业的可持续发展,给农民的生产生活带来了不利影响。
因此,对农业水土资源的流失原因及其治理措施进行研究,对修复区域内的生态环境,提升区域的农业生产力都具有重要的现实意义。
2 区域内农业水土资源流失现状分析安徽省江淮丘陵地区位于长江和淮河之间,总面积约3.2万km2,约占全省总土地面积比例37%。
根据2000年安徽省水土流失调查结果,江淮丘陵地区的水土资源流失面积累积约为 3 610km2,超过全省水土资源流失总面积比例的21%。
其中,轻度流失水土面积约2 891km2,占全省轻度流失面积的23%;中度流失水土面积约678km2,占全省比例约18%;强度流失水土面积约36km2,占全省比例约6%;极强度水土流失面积为10.65km2,占全省比例约14%[2]。
可知,安徽江淮丘陵地区的水土流失以轻度和中度为主,但强度和极强度的水土流失也占有不可忽视的比重。
3 农业水土资源流失的危害分析农业水土资源的流失,是导致生态失衡的首要因素,是导致土地土壤肥力下降,水、土资源逐渐枯竭,自然环境逐渐恶化的重要原因;若没有科学有效的治理与保持措施,农业水土资源的流失还将会加速发展,尤其是丘陵地区的坡面土壤,对各类侵蚀作用具有相对更强的反应,在水、气、生物等自然和人为因素的影响下是最容易变化甚至破坏的敏感地区。
长湖流域农田地表径流氮磷流失特征分析【摘要】本文针对长湖流域农田地表径流氮磷流失特征展开分析。
在首先介绍了研究背景,即农田面临的地表径流氮磷流失问题日益严重,然后阐明了研究意义,即深入了解农田地表径流氮磷流失特征对于科学指导防控工作至关重要。
在详细探讨了地表径流氮磷流失的机理分析、农田地表径流氮磷流失特征、影响因素分析,并通过长湖流域的实证研究为例,展示了该地区农田地表径流氮磷流失情况。
结论部分总结了长湖流域农田地表径流氮磷流失特征分析的重要性,并提出了防控对策。
本研究结果对于指导农田管理、减少环境污染具有一定的启示性,为未来相关研究方向提供了展望。
【关键词】长湖流域、农田、地表径流、氮、磷、流失、特征分析、机理、影响因素、实证研究、防控对策、重要性、启示、未来研究方向。
1. 引言1.1 研究背景近年来,随着环境问题的不断凸显以及人们对生态文明建设的重视,越来越多的研究者开始关注农田地表径流氮磷流失的特征及其防控对策。
目前对于长湖流域农田地表径流氮磷流失的特征分析还存在一定的研究空白,需要进一步深入探讨。
本文旨在通过对长湖流域农田地表径流氮磷流失特征进行分析,全面了解其机理和影响因素,进而提出相应的防控对策,为保护长湖流域水质提供科学依据。
通过本研究,可以为未来农田地表径流氮磷流失防控工作提供重要参考,促进长湖流域农业可持续发展。
1.2 研究意义农田地表径流氮磷流失是当前农田面临的重要环境问题,对水资源质量和生态环境造成了严重影响。
研究农田地表径流氮磷流失特征具有重要的理论和实际意义。
深入了解地表径流氮磷流失的机理,可以为减少农田面源污染提供科学依据。
分析农田地表径流氮磷流失特征可以帮助我们了解不同区域、不同农田类型的污染程度和特点,有助于制定针对性的防治措施。
长湖流域作为我国重要的水资源补给源,对于其农田地表径流氮磷流失特征进行研究,不仅有利于保护湖泊水质,也有助于提高农田生产效率和可持续发展。
农田地表径流总磷流失特性朱昊;童菊秀;夏传安;李佳韵;胡晓农;袁永坤【期刊名称】《排灌机械工程学报》【年(卷),期】2016(34)8【摘要】为了阐明农田地表径流引起的磷流失的过程和特征,在上海市青浦区一试验田采用不同的施肥方式,通过模拟降雨试验研究地表径流不同阶段中总磷流失状况.结果表明,在降雨-径流-土壤系统中,随着稳定强降雨的持续,总磷在径流前期阶段迅速流失而后期阶段流失较慢,前者的流失强度约为后者的3倍;虽然径流前期总磷流失强度大,但由于其持续时间远小于后期阶段,故后期反而有更大的总磷流失量,约为前期的1.5倍.经计算总磷流失量与径流量相关性系数接近于1,可见二者相关性显著,总磷流失量受径流量影响较大.不同施肥方式下总磷流失状况不同,顺着径流方向施肥会使土壤中的磷素更易于流失,其径流中总磷的峰值浓度约为垂直径流方向施肥时的2.5倍.研究结果对有效控制农田磷流失及相应的水体面源污染具有重要的参考意义.【总页数】7页(P709-714,736)【作者】朱昊;童菊秀;夏传安;李佳韵;胡晓农;袁永坤【作者单位】中国地质大学北京地下水循环与环境演化教育部重点实验室,北京100083; 中国地质大学北京水资源与环境学院,北京 100083;中国地质大学北京地下水循环与环境演化教育部重点实验室,北京 100083; 中国地质大学北京水资源与环境学院,北京 100083;中国地质大学北京地下水循环与环境演化教育部重点实验室,北京 100083; 中国地质大学北京水资源与环境学院,北京 100083;中国地质大学北京地下水循环与环境演化教育部重点实验室,北京 100083; 中国地质大学北京水资源与环境学院,北京 100083;中国地质大学北京地下水循环与环境演化教育部重点实验室,北京 100083; 中国地质大学北京水资源与环境学院,北京 100083;上海市青浦区水利技术推广站,上海201799【正文语种】中文【中图分类】S278【相关文献】1.基于SWAT的不同农田灌溉模式下农田地表径流氮素流失特征 [J], 徐建新;杨书勤;陆建红;赵鹏2.长湖流域农田地表径流氮磷流失特征分析——以荆州市沙市区为例 [J], 杨思雨; 谌婕妤; 焦雪敏; 王文荟; 尹述政; 许峰; 黄运新3.梁子湖区农田地表径流氮磷流失空间分布特征 [J], 谌婕妤;王文荟;杨思雨;许峰;黄运新4.农田排水口高度对地表径流氮磷流失的影响 [J], 马瑛骏;万辰;张克强;姜海斌;王风;沈仕洲5.农田地表径流氮素流失特性分析 [J], 罗文兵;洪林因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
中国农田氮素径流、淋溶损失影响因素子分析与损失值估算的开题报告一、研究背景及意义氮素是植物吸收生物元素中的重要组成部分之一,亦是化肥中的主要成分之一。
然而,氮素的多次利用率并不高,仅为40%-60%。
在农业生产中,大量的氮素涌入土壤和地下水中,从而形成了农田氮素径流、淋溶损失现象。
这些农业污染现象导致了土壤和水资源的严重污染和损失,带来了极大的环境和经济损失。
因此,对于中国农田氮素径流、淋溶损失的影响因素进行研究,对于保护水资源和改善环境具有重要意义。
二、研究目的本研究旨在通过对中国农田氮素径流、淋溶损失的影响因素进行数值分析,估算相应的损失值,为控制农业污染、保护土壤和水资源提供科学依据。
三、研究内容和方法本研究计划选择中国某个地区的农田作为研究对象,采用文献调研、野外调查、实验室分析和模型模拟等方法,对农田氮素径流、淋溶损失的主要影响因素进行分析和子分析,并基于数学模型计算相应的损失值。
研究内容主要包括以下方面:1、农田氮素径流、淋溶损失的影响因素分析:选取土壤类型、降雨量、肥料用量、土地利用方式、气象因素、地形因素、水利设施等因素,通过数据分析、统计分析、空间分析等方法,对其对农田氮素径流、淋溶损失的影响进行分析和子分析,并确定其重要程度。
2、数学模型的建立:选择与本研究相适应的数学模型,对农田氮素径流、淋溶损失进行定量描述和计算,结合前期调查数据,通过模型的参数校正和模拟计算,对农田氮素径流、淋溶损失的损失值进行计算和统计。
四、研究预期成果本研究旨在建立针对中国农田氮素径流、淋溶损失的影响因素分析模型,探索影响农田氮素径流、淋溶损失的重要因素,并通过模型计算了农田氮素径流、淋溶损失的损失值,为防治农业污染、理顺人地关系、发展可持续农业贡献一份力量。
皖东地区麦稻轮作农田径流氮磷流失特征研究麦稻轮作农田是指在同一块农田上,以麦类作物和稻谷作物为主要种植对象,并按照一定的轮作次序进行种植的一种农田种植模式。
在皖东地区,麦稻轮作农田已经得到广泛的应用,但在实际生产过程中,农田径流中氮磷的流失问题成为了限制农田持续稳定生产的关键因素。
1. 氮磷流失量较大:由于麦稻轮作农田不仅需要施用大量的化肥来满足作物的生长需求,还需要使用农药等农业生产材料来控制害虫和病害的发生,这些化肥和农药在农田经过雨水冲刷后会随农田径流进入水体,导致水体中氮磷含量升高,造成水体富营养化问题。
麦稻轮作农田在水田阶段,稻谷会吸收土壤中的养分,也会导致土壤中氮磷含量的减少,进一步增加了氮磷的流失。
2. 氮磷流失过程存在季节性变化:研究发现,麦稻轮作农田的氮磷流失过程存在明显的季节性变化。
在种植麦类作物的阶段,由于麦类作物的生长需求较小,施肥量较少,农田径流中的氮磷流失较少;而在种植稻谷的阶段,由于稻谷对氮磷的吸收需求较大,施肥量较多,农田径流中的氮磷流失较多。
农田氮磷的流失季节性差异,需要针对性地制定相应的措施来减少氮磷的流失。
为了降低农田氮磷的流失,限制水体富营养化问题的发生,可以采取以下措施:1. 合理施肥:根据不同作物的生长需求,按需施肥,避免过量使用化肥。
可以通过土壤测试,掌握土壤的养分含量,有针对性地进行施肥。
2. 控制农药使用量:避免滥用农药,选择低毒、低残留的农药,减少农药在农田径流中的流失。
3. 种植绿肥作物:利用绿肥作物来提高农田土壤的有机质含量,增加土壤保水能力,减少农田径流对氮磷的冲刷和流失。
4. 进行土壤保护措施:在农田的坡耕地上,可以采取防止水土流失的措施,如修建沟渠,设置梯田等。
皖东地区麦稻轮作农田的氮磷流失特征主要表现在氮磷流失量较大和氮磷流失过程存在季节性变化两个方面。
为了减少氮磷的流失,可以采取合理施肥、控制农药使用量、种植绿肥作物和进行土壤保护措施等措施来降低氮磷的流失。
皖东地区麦稻轮作农田径流氮磷流失特征研究
麦稻轮作是指将农田分为两个部分,一部分种植麦子,一部分种植稻子,并在不同季节种植不同的作物。
该种植方式可以有效地提高农田的利用效率和农作物的产量。
在实施麦稻轮作的过程中,农田中的氮磷养分会出现流失的问题,严重影响着农田的生产力和环境质量。
对于麦稻轮作农田中氮磷流失特征的研究,可以为减少养分流失提供科学依据。
研究表明,在麦稻轮作的过程中,农田中氮磷的流失主要发生在降水期间。
雨水的冲刷作用会导致农田中的氮磷从土壤中流失到河流和湖泊中,进而造成水体污染。
由于农作物生长的季节不同,麦田和稻田中的氮磷含量也有所差异。
一般来说,稻田中的氮磷含量要高于麦田,因为稻田中的水稻根系较浅,容易吸收土壤中的养分。
土壤类型和施肥措施也会对氮磷流失产生影响。
麦稻轮作农田中常见的土壤类型包括红黄壤和紫色砂壤。
红黄壤中含有丰富的有机质和养分,对氮磷的吸附能力较强,能够减缓养分的流失。
而紫色砂壤由于土壤颗粒细小,通气性较好,容易发生养分的流失。
施肥措施对氮磷流失也有重要影响。
过量施肥会导致农田中的氮磷积累,增加流失风险。
在麦稻轮作农田中,合理的施肥量和施肥时间是减少氮磷流失的关键。
农田排水系统的建设和管理也可以对氮磷流失起到一定的调控作用。
良好的排水系统可以防止农田发生积水,减少养分的流失。
适当的耕作措施,如保墒耕作和覆膜栽培,能够减少降水对农田养分的冲刷作用,从而减缓流失速度。
不同地下水位深度条件下地表径流过程中溶质迁移规律研究田坤;HUANG Chi-hua;张广军;郑粉莉【摘要】[目的]探明不同地下水位深度条件下,地表径流过程中溶质的迁移规律.[方法]采用模拟试验,研究3种地下水位(地下水位与地表持平、低于地表5和10 cm)及不同地表径流流速下(90,120,200,250 mL/s),土壤溶质迁移到地表径流过程中,其在3种途径(土壤侵蚀、伯努利效应、扩散)下的变化规律.[结果]当地表径流流速小于200 mL/s时,随着地表径流流速的增加,土壤溶质流失加剧,伯努利效应和扩散作用是引起土壤溶质流失的主导因素;当地表径流流速大于200 mL/s时,土壤侵蚀是引起土壤溶质流失的主导因素.径流60 min后.当地下水位低于地表5~10 cm时,随着土层深度的增加,土壤剖面中溴化物质量浓度则逐渐增大.当地下水位与地表持平时,混合层深度为0.9~4.6 mm; 当地下水位低于地表5和10 em时,混合层深度均小于2.5 mm.[结论]土壤溶质迁移过程与地表径流流速和地下水位高低有重要关系.【期刊名称】《西北农林科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2009(037)011【总页数】8页(P193-200)【关键词】土壤;地下水位;土壤溶质;地表径流【作者】田坤;HUANG Chi-hua;张广军;郑粉莉【作者单位】西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌712100;美国农业部国家土壤侵蚀试验室,West,Lafayette,47907-2077;西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌712100;西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌712100【正文语种】中文【中图分类】S157关于污染物从土壤向水体的迁移、转化,以及土壤农业利用对全国区域水质的影响,不仅是土壤学近期的重点研究内容,也是我国急需解决的资源环境问题之一。
在一般地表径流或降雨条件下,地表土层扰动与化学物质迁移有着密切的关系。
基金项目
作者简介
湖北武汉人博士生
地下水资源研究
农田地表径流中溶质流失规律研究
水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北
武汉
摘要
该模型考虑了土壤中溶质的入渗和扩散作用通过非完全混合参数得到在溶质质量守恒和水量平衡的基础上
根据前人的实验结果利用本文所提出的模型关键词溶质流失二层模型非完全混合形成一定厚度的扰动层
必不可少的参数早期学者一般认为混合层与土壤水以及雨水瞬间完全混合而且混合层深度随时
间不变而等
因此他们提出了有效混而在国内王全九等假定在产流前土壤水与和等等事实上等等王全九等进并应用到上述学者研究的大都是假设从降雨开始就产生地表径流
或者研究对象是土壤侵蚀比较严重的黄土高原区因此本文运用非完全混合理论拟降雨强度恒定为采用简单的半混合区作考虑到积水层的存在并且通过非完全混合系数同时考研究灌溉排水条件下
二层模型示意降雨过程中土壤入渗率曲线模型描述
溶质质量关系描述在地表附近的土壤混合层内的溶质浓度为
仅考虑土壤中垂向的溶质运移以垂直向下的入渗方向为正入渗作用相对比较容易测得而在积水径流混合层与土壤混合层之间也必须考虑到雨滴的打击扰动对溶质运移的作用综合考虑这些因素在整个混合区中假定土壤混合层溶质与地表积水径流水溶质之间的混合程度为所
则在整个混合区
式中
相等的深度和分别为土壤混合层溶质与地表积水径流
在实际应用中需要通过试验手段进一步分析和等参数尤其是
值或计算公式时刻混合区的溶质质量守恒方程为
式中为单位面积地表径流水的速率或者地表径流水流速度
模拟过程分解假设田面的径流主要是由于降雨引起从降雨开始时可以将整个降雨过程可分为
以下
水和溶质没有流出混合层
第三阶段
且受到深度不断
增长的积水的稀释作用
模型求解
由上可知
在此阶段降雨使得土壤混合层达到饱和没有产生地表积水或地表径流水
式中
则从降雨开始到土壤达到饱和的时间可以近似表示为
式中
在在阶段存在
式中
式中
由图可知土壤入渗能力中点
式中
由图
在求解中假定在此阶段的土壤入渗率随时间以线性减小此阶段开始时土壤入渗率初始值为降雨强度时的土壤
入渗率为为大于
为通过非线性关系来描述土壤入渗率逐渐下降过程也可以考虑将时间段至分为很多小时间
由以上假定可以得到
式中
则由水量平衡方程可以得到在此阶段中任一时刻混合层积水增长的速率为
度为
式中
则
可见在此阶段
图土壤入渗线性划分示意图
土壤的模拟径流浓度与试验数据
式中
在此阶段地表产生径流地表积水深度恒定为
恒定为
假定在积水产生径流后土壤入渗能力与时间依然呈线性减小关系土壤入渗率随时间以
斜率
土壤入渗率随时间下降阶段
率
代替阶段
得到产生径流时的初始条件的表达式如下
土壤入渗率稳定阶段
同样可得到径流溶质浓度为
模型验证
由于目前国内对土壤溶质随地表径流迁移的模型研究还比较少
无积水层时的模型验证等
和
本模型中存在以下关系
式中
和采用和
见图
由表可以看到非完全混合系数值达到最大极限
否则
在表值为
而由图可见本模型的模拟数据和实验数据非常吻合
表
注号的为本模型模拟得到的参数中的试验参数
有积水层时的模型验证等
在等
且积水很快
与
等
表
注号的为本模型模拟得到的参数等
本文所提出的模型始于土壤非饱和状态时故开始模拟降雨时地表不产生积水为了满足等瞬间
降雨强度越大
但同时也由于地表结皮或孔隙堵塞阻止土壤水及其溶质进入积水径流水
土壤混合层和积水径流混合层溶质的非完全混合程度
中包括溶质溶出到积水径流水的非完全混合
程度参数等
模拟径流水浓度与试验结果比较
由表等
由图等
经过瞬间
而等
这也说明实际上瞬间混合是不可能的
但土壤混合层和积水径流混合层很快就达到最大混合程度因此本
由模拟图
特别在实验前内本文模型比等
其主要原因是本文模型中采用的参数
而由图和图进行比较使得地表直接
在降雨开始左右径流水溶质浓度就接近而
浓度在降雨开始很长时间后仍然没有达到除了尽量避免浅层地下排水过结论与展望
为了模拟径流溶质流失规律
守恒方程和水量平衡原理
采用和
等等
等发现本模型的模拟参
数比较符合实际物理意义模拟结果能够描述径流溶质的变化特征
等无论是有积水还是无积水
为农田肥料径流流失提基于准确简单的二层模型的模拟结果可以进一步研究如扩散或雨水究竟如参考文献
王全九邵明安李占斌等
王全九王文焰沈冰等降雨地表径流
王辉王全九邵明安
冯绍元丁跃元姚彬。