模拟降雨条件下农田径流中氮的流失过程

模拟降雨条件下自然堆土流失特征研究苏芳莉;林佳旭;乔琳;蒋晓娇;谢艾楠;胡绍刚【摘要】探讨沈阳草甸土区不同植被类型与降雨强度对自然堆土产沙量、径流量的影响,为研究区水土流失防治与土地利用规划提供理论依据.采用两因素、三水平、三重复平行试验,利用人工降雨装置对3种植被类型(农田、荒地、林地)自然堆土进行3种降雨强度(0.64,1.05,1.52mm· min-1)的降雨试验,并对自然堆土泥沙侵蚀量、径流量进行对比分析.结果表明:在植被类型相同时,降雨强度与产沙量、径流量呈显著正相关(与产沙量相关系数分别为0.718,0.639,0.644;与径流量相关系数分别为0.676,0.682,0.628);在降雨强度相同时,不同植被类型堆土流失量差异明显,呈农田＞荒地＞林地,农田径流量最大,土壤侵蚀也最剧烈,相关分析表明产沙量与容重、黏粒含量具有显著正相关(与容重相关系数分别为0.593,0.724,0.692;与黏粒含量相关系数分别为0.592,0.729,0.704),产沙量与孔隙度、入渗率具有呈显著负相关(与孔隙度相关系数分别为-0.590,-0.715,-0.679;与入渗率相关系数分别为-0.582,-0.699,-0.658),说明影响土壤理化性质的植被类型是流失量差异的主要原因.因此,沈阳草甸土区自然堆土流失易受降雨强度与植被类型的影响,合理的规划利用土地能够有效控制水土流失.【期刊名称】《沈阳农业大学学报》【年(卷),期】2015(046)002【总页数】6页(P198-203)【关键词】自然堆土;植被类型;降雨强度;水土流失【作者】苏芳莉;林佳旭;乔琳;蒋晓娇;谢艾楠;胡绍刚【作者单位】沈阳农业大学水利学院,沈阳110161;沈阳农业大学水利学院,沈阳110161;沈阳农业大学水利学院,沈阳110161;沈阳农业大学水利学院,沈阳110161;吉林大学环境与资源学院,长春130000;国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司,辽宁鞍山114014【正文语种】中文【中图分类】S157.1大规模的生产建设项目在施工过程中往往对原地貌造成剧烈扰动，并产生大量自然堆土，扰动和人为堆积使其结构发生变化[1]，抗蚀性下降，且在堆积的过程中形成较陡的坡面，极易失稳[2]，在降雨条件下会造成严重的水土流失[3-4]。

农田径流氮磷流失监测技术方法1.监测设施1.1监测小区长8m～12m，宽4m～6m。

小麦、谷子等密植作物面积不小于30m2，玉米、高粱等非密植作物面积不小于36m2，苹果、核桃等园地面积不小于40m2。

监测地块四周设作业道路和保护行，保护行种植作物及栽培措施与监测小区保持一致。

顺坡单行排列，如图B-1所示，四周以田埂分隔，田埂地面以下深30cm～40cm，地面以上高10cm～20cm。

田埂采用砖砌或混凝土浇筑，水泥砂浆抹面。

图B-1 农田径流氮磷流失监测小区排列示意图1.2径流池布设于监测小区下方，地面以下深80cm～100cm，地面以上与田埂持平。

长度按小区宽度的1/2，内部宽度为60cm～100cm。

具体按20年内最大暴雨量及其径流量确定。

池壁和池底用混凝土浇筑，厚度为20cm～25cm，内外壁两侧、池底涂抹防水砂浆。

设置硬质盖板，盖板向下坡一侧倾斜5%，见图B-2。

图B-2 径流池硬质盖板示意图1.3排水凹槽及配套排水管阀径流池底部中间沿顺坡方向，设置一条坡度为2%的排水凹型汇水槽，规格为10cm×10cm；同时，在径流池外侧（下坡）墙壁，对应排水凹槽位置，埋设直径为10cm带阀门的PPR管，连通排水凹型槽，见图B-3。

图B-3 农田径流池纵剖面（左：与坡向垂直）与剖面（右：顺坡方向）示意图1.4收集管按耕作方式不同，将监测地块分为平作、横坡垄作和顺坡垄作3种方式。

平作和顺坡垄作时，径流收集管由集流槽和直径5cm～10cm的PPR径流管组成；横坡垄作时，利用垄沟和直径5cm～10cm的PPR 径流管收集地表径流。

1.4.1平作小区最下方、沿径流池壁方向用混凝土浇筑一条长与小区宽度相同，宽10cm、深5cm（即低于地面5cm）的集流槽，集流槽在宽度方向上向径流池壁方向建成5%的坡度。

PPR径流管设在径流池中心位置，横穿单侧径流池墙体，其下侧紧贴集流槽表面，管口内壁略高于集流槽表面0.5cm，管口处安装过滤网。

水土流失严谨实验报告实验目的：评估不同方法对水土流失的控制效果。

实验材料：1. 模拟水土流失的实验装置：包括模拟降雨设备、土壤箱、水槽等。

2. 不同控制方法：包括植被覆盖、坡面覆盖、沟壑治理等。

实验步骤：1. 安装实验装置：将模拟降雨设备与土壤箱、水槽连接。

2. 准备土壤：将适量土壤填充至土壤箱中，保持一致的土壤厚度。

3. 设置实验条件：调节模拟降雨设备的降雨强度和时间，模拟不同降雨情况。

4. 进行实验控制组：在土壤表面不采取任何控制措施的情况下进行降雨，记录土壤流失量和水流径流速度。

5. 进行植被覆盖实验组：在土壤表面种植植被，再进行降雨，记录土壤流失量和水流径流速度。

6. 进行坡面覆盖实验组：在土壤表面覆盖防护材料，再进行降雨，记录土壤流失量和水流径流速度。

7. 进行沟壑治理实验组：在实验装置中设置沟壑，再进行降雨，记录土壤流失量和水流径流速度。

实验结果：根据实验数据的统计和分析，得出以下结论：1. 未经任何控制措施的情况下，土壤流失量和水流径流速度较大，表明水土流失严重。

2. 植被覆盖可以有效减少土壤流失量和水流径流速度，植被的根系可以固定土壤，防止被雨水冲刷。

3. 坡面覆盖防护材料可以减缓降雨对土壤的冲击，降低土壤流失量和水流径流速度。

4. 沟壑治理可以引导水流，降低土壤流失量和水流径流速度。

结论与讨论：在水土流失控制方面，植被覆盖、坡面覆盖和沟壑治理都显示出较好的效果。

然而，在实际环境中，具体的控制措施需要根据地质、气候、土壤条件等因素综合考虑。

此外，本实验中只探讨了少数几种控制方法，仍有其他控制措施可以进一步研究和评估。

因此，对水土流失的控制仍需要进一步深入研究和实践。

生态沟渠对农田排水中N、P等污染物的拦截净化效果-农田水利论文-农学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——近年来，长三角地区化肥和农药的施用量越来越大，导致农业面源污染日趋严重，据报道，上海、浙江、江苏、安徽等地的化肥施用量已超出300 kg/hm2，高于国家为防止化肥污染而制定的225 kg/hm2标准。

由于长江流域分布着广阔的水田，其农业氮、磷的流失直接加速了湖泊、河流等封闭性水体和半封闭性水体富营养化水平，如江苏太湖农业面源污染的氮量占入湖总氮量的73%，安徽巢湖约有52% 的总磷和70%的总氮来自农业。

沟渠湿地作为农田径流污染物的最初汇聚地和河道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到周围受纳水体。

传统的农田排水沟渠指天然形成的裸露在地表或者以排水为目的而人工挖掘的水道，本文所述的生态沟渠可定义为一种经人工干预的，生长有水生或湿生植物，以排水和灌溉为主要目的，兼具农田径流污染物截留和生物栖息、生态廊道等生态效益的沟渠湿地系统。

生态排水沟渠不仅能作为降雨径流的排水通道，还可以通过沉淀、吸附、降解等作用减少进入环境的污染负荷。

生态沟渠截留农田径流营养性污染物的研究已受到国内外学者广泛关注，上海地区对利用沟渠湿地控制农田径流污染也进行了一定的研究，但仍需要继续开展适宜性植物筛选和现场验证，以累积经验参数。

本文通过现场试验和工程尺度的现场示范，探讨生态沟渠对农田排水中N、P 等营养性污染物的拦截净化效果，以期初步掌握生态沟渠的设计、建设方法，为合适、有效地防治农田径流污染提供定量化依据。

1 材料与方法1．1 试验点概况1．1．1 基地试验区试验地位于上海市青浦区华新镇东风港滨岸缓冲带试验基地，属于苏州河上游区域，建成于2005 年，是上海市环境科学研究院开展滨岸缓冲带农业面源污染生态工程控制及生态恢复研究工作的示范基地。

该区域属北亚热带季风性气候，四季分明，日照充分，温暖湿润，雨量充沛。

降水中铵离子对河流总氮的影响分析研究区域日降雨量达到暴雨5次，从逐时降雨-流量过程看，暴雨天气中干流流量短期内随降雨量增加明显增大，且随降雨量减少而迅速减小，流量峰值滞后降雨强度峰值[(4.2±2.4)h]，这与上游支流多且流向多与主流垂直，各支流汇流时间相近的水系特征、城市化导致下垫面不透水面积较大的特点密切相关。

4月23日暴雨事件中，降雨前期8时~10时降雨强度小，河道流量与降雨强度无明显关系，降雨过程历时14小时，流量过程历时34小时。

从逐日降雨-流量过程看，强降雨期间，河道流量短时间(1天)内随降雨量增加明显增大且随着降雨量减少而迅速减小，流域内停止降雨后河道流量也随时间增加呈缓慢减小趋势。

氮与流量关系分析
从逐时浓度-流量过程看，氨氮浓度峰值在初次流量峰值前后出现，暴雨事件中，降雨前期产流阶段，氨氮浓度与流量无明显关系；进入汇流阶段后，氨氮浓度均随流量增加出现快速上升过程且浓度增幅更明显，至14时河道流量达到初次峰值氨氮达到峰值7.5mg/L，该阶段氨氮负荷主要来自强降雨冲刷过程；19时流量达到降雨峰值，但氨氮并没出现新的峰值，表明前期强降雨已把大部分累积污染物冲刷入河；流量峰值过后，氨氮浓度均随流量减小而降低且氨氮下降速度更快；降雨结束后随着时间进一步推移，河道流量虽持续下降，但氨氮、总磷浓度保持在一定水平，该阶段为上游污染物向下迁移的过程。

少雨期间，随着流量减小，氨氮浓度呈上升趋势。

研究河流调蓄
能力弱，河道流量受降雨影响明显，流量峰值滞后降雨强度峰值4.2h；暴雨条件下氨氮、浓度峰值在初次流量峰值前后出现，其负荷主要来源为强降雨的冲刷过程，降雨结束后一段时间内氨氮、浓度因上游污染负荷向下输移而维持在一定浓度水平。

农业种植土壤硝态氮淋失农业是人类社会最基础也是最重要的产业之一，而土壤硝态氮淋失是影响农业生产的重要因素之一。

一旦土壤硝态氮严重淋失，不仅会影响作物生长，还会造成严重污染，给人类和生态环境带来极大的破坏。

因此，我们有必要深入研究和了解土壤硝态氮淋失规律，寻找有效的治理和保护方法。

一、什么是土壤硝态氮淋失？土壤硝态氮淋失是指土壤中的硝态氮被水分冲刷或渗透到地下水层或河流等水体中，从而造成土壤质量下降和水体污染。

硝态氮是土壤中重要的一种养分，对作物生长和发育具有重要作用，但如果土壤中的硝态氮淋失量过多，就会造成土地贫瘠，并严重危害水体资源。

二、土壤硝态氮淋失的原因是什么？1、气候因素：气候因素是导致土壤硝态氮淋失的主要原因。

气候因素的影响主要表现在降雨量、温度和气候变化。

高温和强降雨会促进硝态氮的淋失，而干燥的气候则会使土壤中的硝态氮容易变成氨态氮而逸失。

2、水土流失：水土流失是导致土壤硝态氮淋失的重要因素之一，土壤流失、地势陡峭或土地平坡面过陡等原因都会造成土壤的硝态氮被水流带走。

3、施用不当化肥：农业化肥的使用过度或施用不当，就会使过量的化肥成分进入土壤流失，其中就包括了硝态氮等养分。

三、土壤硝态氮淋失对农业生产带来的影响1、环境影响：土壤硝态氮淋失会造成环境污染，影响周围的生态环境。

被硝酸盐污染的水体及其周边环境，会对社会生态环境产生不可逆转的影响。

2、降低作物产量：硝态氮是作物生长的主要营养元素之一，如果土壤中缺乏硝态氮，就会对作物的生长产生明显影响，甚至导致作物减产或被严重病害侵扰。

3、浪费资源：硝态氮是农耕活动中少不了的养分物质，土壤硝态氮淋失也意味着农业资源的一定程度的浪费，同时也增加了农业生产的成本。

四、如何预防土壤硝态氮淋失？1、加强管理：加强对土壤平衡的管理，对过多的氮肥要适度减少。

合理把握化肥的使用量和使用时间，避免浪费。

周期性测定土样中硝酸盐的含量，并通过避免化肥淋失，来保证土壤硝态氮的有效利用。

农田水土流失的原因与治理对策《农田水土流失的原因与治理对策》一、农田水土流失的原因（一）自然因素1.降水降水是导致农田水土流失的一个重要自然因素。

在一些地区，降雨强度大且集中。

例如在季风气候区，雨季时大量的雨水在短时间内倾泻而下。

当雨水降落到农田时，其冲击力会破坏土壤结构，使得土壤颗粒被打散。

如果农田的坡度较大，雨水就会裹挟着这些松散的土壤颗粒向下游流动，造成水土流失。

而且在一些山区农田，坡面径流会迅速汇集，形成强大的冲刷力，带走大量肥沃的土壤。

2.风力在干旱和半干旱地区，风力是造成农田水土流失的主要自然因素。

强劲的风力能够吹走农田表面的干燥土壤颗粒。

特别是在春季，地表植被覆盖较少的时候，风力的侵蚀作用更加明显。

长时间的风吹，不仅会使农田的土壤肥力下降，还会改变土壤的物理性质，导致土壤沙化等更严重的问题。

比如在我国的西北地区，部分农田常常受到风沙的侵袭，土地逐渐变得贫瘠。

3.地形地形对农田水土流失有着不可忽视的影响。

一般来说，坡度较大的农田更容易发生水土流失。

在山区，由于地势起伏较大，土壤的稳定性较差。

重力作用使得土壤在受到外界干扰时，如降雨或人类活动，更容易发生位移。

而平坦的农田相对来说水土流失的可能性较小，但如果排水系统不完善，也可能会出现局部的积水和土壤侵蚀现象。

（二）人为因素1.不合理的耕作方式传统的翻耕方式如果不加以改进，会对农田土壤造成较大破坏。

例如深耕过深、过于频繁，会破坏土壤的层次结构，使得土壤变得松散，容易被侵蚀。

而且一些地区在坡地上进行顺坡耕作，这种耕作方式使得雨水在坡面流动时没有任何阻碍，会加速土壤的流失。

长期使用单一的耕作模式，不进行轮作休耕，也会导致土壤肥力下降，土壤结构变劣，从而增加水土流失的风险。

2.过度开垦随着人口的增长和对粮食需求的增加，很多地方出现了过度开垦的现象。

一些不适合耕种的土地，如陡坡地、湿地边缘等被开垦为农田。

这些土地本身的生态环境较为脆弱，开垦后植被遭到破坏，土壤失去了植被的保护，在自然因素的作用下，水土流失就不可避免地发生了。

辽宁浑河流域不同土地类型地表径流和壤中流氮、磷流失特征周林飞;郝利朋;孙中华【摘要】Simulated artificial rainfall experiments have been carried out to study the characteristics of nitrogen and phosphorus losses through surface flow and interflow on different types of land in Liaoning Hunhe Basin. The results indicated that: ( 1 )there are remarkable differences between Nitrogen and phosphorus loss characteristics in surface flow and that in interflow. The output density of nitrogen and phosphorus through surface flow is high in the initial time but tends to be stable with artificial rainfall continuing.The output density of nitrogen and phosphorus through interflow keep relative stable in the whole runoff process. ( 2 ) In the whole artificial rainfall process, nitrogen and phosphorus losses by surface flow take a high proportion on cultivated land and grassland, but take a low proportion in interflow. ( 3 ) The difference in nitrogen and phosphorus losses through surface flow and interflow on cultivated land and grassland shows that soil infiltration mechanism has large reduction function, especially significant for total phosphorus in grassland, reaching more than 90％.%采用人工模拟降雨的试验方法,研究了辽宁浑河流域主要土地利用类型的土壤在地表径流和壤中流中所产生的氮、磷流失特征.结果表明,(1)地表径流和壤中流氮、磷流失特征差异显著,地表径流氮、磷输出浓度均表现为降雨初期较高而后逐渐趋于稳定的特征;壤中流氮、磷输出浓度在整个径流过程中保持相对稳定.(2)在整个降雨径流过程中,耕地与草地氮、磷流失均以地表径流为主,随壤中流流失的氮、磷占输出量的比例较小.(3)耕地与草地中地表径流和壤中流氮、磷流失差异表明,土壤的水分下渗滤减机制对氮、磷流失具有很大的削减作用,草地中对总磷的削减作用尤为显著,可达90%以上.【期刊名称】《生态环境学报》【年(卷),期】2011(020)004【总页数】6页(P737-742)【关键词】人工模拟降雨;养分流失;土地利用类型;地表径流;壤中流【作者】周林飞;郝利朋;孙中华【作者单位】沈阳农业大学水利学院,辽宁沈阳110866;沈阳农业大学水利学院,辽宁沈阳110866;即墨市水利局,山东即墨266200【正文语种】中文【中图分类】S157土壤中氮、磷大量流失是导致水体富营养化的直接原因之一。