模拟降雨条件下农田径流中氮的流失过程

土壤与环境 2001, 10(1): 6~10 Soil and Environmental Sciences E-mail: ses@

基金项目

39790100

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男 章

申

男

中国科学院院士

中国环境科学学会副理事长

2000-12-02

文章编号

２００１

章

申

陈喜保北京　１００１０１

在室内降雨模拟试验条件下

结果表明

施用NH 4

HCO

3

显著地增大了农田径流中溶解态氮浓度及流失量

P =0.1

在大暴雨和裸露地试验条件下

在44 min 降雨径流中

侵蚀泥沙有富集氮养分的特点

LOG(ER )=0.770-0.300LOG(SED )

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X14 文献标识码

Institute of Geographical Science and Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China

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研究暴雨径流条件下农田氮

以控制降雨强度和时间

其后在白洋淀地区也进行了尝试[1, 2]

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SPRACO 锥形头

90 cm 长的延伸管

以及作装置稳定的

三角架和几条拉线构成

可在相对较低的降落高度下模拟天然降

雨每槽水平受水面积

0.5 m

× 2 m

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Vol.10 No.1 黄满湘等

V 型量水堰

收集并测定径流体积

为草甸褐土采土

壤表层30 cm ¹©ÊÔÍÁÈÀµÄÀí»¯ÐÔÖÊÁÐÓÚ±í1¹ý4 mm 筛

将土壤分层装入模拟实验槽

用滴灌法将土壤湿润

在装土湿润后第3 d

Ê©N 肥水平约133 kg/hm 2作为施肥处

理的3个重复不施氮肥

1周后作降雨试验

实验雨强为72 mm/h

当产流发生时并用容

器按照每9 min 分槽收集径流收集径流沉积物

用于径流氮浓度分析

径流全氮

包括颗粒态氮

和溶解态氮

ＤＮ溶解态氮包括溶解态有机氮

Dissolved Inorganic

Nitrogen, DIN

溶解态无机氮包括无机氧化氮

ＤＮＮAmmonia

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ÓÚ¾¶Á÷È«µª浓度测定紫外分光光度法测定

过滤水中溶解态氮

浓度与无机氧化氮浓度用美国Dohrmamn 公司生产的DN-1900

测氮仪分析[3]

DHN

Èܽâ̬Óлúµª浓度

和颗粒态氮浓度可用差减法算出

称重

并用中国标准中心提供的

标样进行质量控制

在降雨强度

试验小区的产流排水

p =0.1

ÔÚÏÂÃæÌÖÂÛ¶ÔÕÕÓëÊ©·ÊÌõ¼þϵªËØÑø·ÖËæ

µØ±í¾¶Á÷Á÷ʧ¹ý³Ìʱ

ÔÚ½µÓêÇ¿¶ÈΪ72 mm/h

½µÓêÔ¼2 min 各小区开始产流排水

降雨在入渗和地表径流之间分配

径流量小

径流率增大并达到最大值

产沙速率也随地表径流的增大而增

大图

1径流泥沙浓度开始时最大

图

2

表１ 供试土壤的主要理化性质

土层深度/cm 总氮/(mg ⋅g -1)有机质/%阳离子代换量/(cmol ⋅kg -1)体积质量/(g ⋅cm -1)砂粒*/%粉粒*/%粘粒*/%0~20 1.638 3.0315.77 1.12951.217.820~30 1.321 1.81

14.30

1.2

22

59.0

19.0

砂粒

粉粒

粘粒

8 土壤与环境 Vol.10 No.1

２．２ 径流氮的流失及其变化趋势

侵蚀泥沙携带的养分流失和坡面径流携带的养分流失是坡地养分流失的两个主要途径

后者即溶解态部分

径流全氮的流失包括颗粒态氮和溶解态氮两部分

从径流中流失的总氮达到

494.2 mg

ºÍ760.6 mg

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Ö¸Êýº¯ÊýµÄ¹Øϵ其中

mg R为相应时间的

累积径流量ｂ为常数

试验小区条件有关

单位时间内随径流流失的径流全氮呈下降趋势的这是用幂指数函数比线性关系能更好地描述径流中氮流失量与径流量之间的关系的原因

颗粒态浓度+溶解态浓度

系数a 大于1Å©ÌﵪÑø·ÖËæµØ±í¾¶Á÷Á÷ʧÁ¿ÓëÅ©ÌﾶÁ÷Á¿³ÉÕýÏà¹ØÊ©·Ê¶ÔµØ±í¾¶Á÷ÖеªÁ÷ʧµÄÓ°ÏìÏ൱Ã÷ÏÔ

TN浓度为10.45 mg/L PN浓度为10.13 mg/L

DN浓度为0.33 mg/L在溶解态氮中

ＤＩＮ浓度较高

DNN浓度分别为0.04 mg/L和0.22 mg/L

ÔÚδʩÓôóÁ¿Óлú·ÊºÍ»¯·ÊµÄ¿óÖÊÍÁÈÀÖжøÇÒÖ÷ҪΪï§Ì¬µªºÍÏõ̬µª

ËüÒ»°ãռȫµªµÄ95%以上

甚至和非胶体的矿质土粒密切结合而成为复合体形态的氮

其稳定性就大大增加

表层土壤只有一薄层与雨水径流相互作用

硝态氮以及可溶性的有机氮进入水溶液中

DN

相对而言

与侵蚀泥沙结合的颗

粒态氮成为地表径流氮流失的主要形式

产沙各种形态氮浓度及产量影响

径流量/L产沙量/g泥沙含氮量/(mg⋅g-1) CK46.97(0.543)195.5(3.1) 2.437(0.0321)

施肥47.91(0.705)194.8(4.8) 2.5097(0.0828)

NS NS NS

TN PN DN DON DIN DNN DHN

径流氮浓度/(mg⋅L-1)

CK10.45(0.075)10.13(0.053)0.33(0.010)0.08(0.000)0.26(0.009)0.22(0.000)0.04(0.000)施肥15.88(0.632)10.21(0.438) 5.68(0.199)0.22(0.027) 5.45(0.174)0.31(0.032) 5.15 (0.205) VS NS VS VS VS S VS

径流氮产量/mg

CK494.2( 6.83)476.3( 7.5)15.8(0.75) 3.5(0.07)12.3(0.68)10.4(0.46) 1.8(0.23)施肥760.6(19.17)488.7(13.8)271.8(5.72)10.6(1.15)261.3(4.89)14.6(1.77)246.7(6.48) VS NS VS VS VS S VS

NS表示施肥与对照在P=0.1水平上差异不显著VS表示施肥与对照在P=0.01水平上差异极显著