渭北坡地果園主要非點源污染物輸移模型研究.pdf

1、“高投入、高產(chǎn)出”的農(nóng)業(yè)經(jīng)營方式所導(dǎo)致氮、磷以及重金屬等元素的流失是土壤質(zhì)量退化和造成水體污染的重要原因之一。選擇水土流失嚴重的渭北黃土高原區(qū)，開展坡地果園非點源污染物輸移機理和預(yù)測模型的研究，對坡地果園施肥管理和有效預(yù)測污染物流失均具有重要意義。 本文在國內(nèi)外非點源污染研究的基礎(chǔ)上，通過野外采集土樣，采用土槽和人工降雨相結(jié)合的微小區(qū)試驗方法，選擇總氮、總磷、重金屬鎘和鉻為研究對象，從果園施肥強度從發(fā)模擬污染物隨徑流和泥沙的輸

2、出過程，并提出了水蝕條件下污染物輸移模型，旨在為渭北坡地果園施肥管理和非點源污染的評價和預(yù)測提供科學(xué)依據(jù)。 在降雨歷時為1.5min，降雨強度為1.2mm/min，土槽坡度為8°，裝土容重為1.20g/cm3，土壤含水率在10％的人工模擬降雨試驗條件下，得出的主要研究結(jié)果如下： (1)土槽產(chǎn)流時間發(fā)生在降雨開始后的5min左右，于降雨12min后徑流模數(shù)Mw達到最大值，峰值高于2000 m3/km2；輸沙模數(shù)Ms最大

3、值出現(xiàn)在降雨7.5min，比徑流模數(shù)峰值提前，峰值約為65 t/km2。并且四種不同施肥處理下的降雨試驗所得到的產(chǎn)流時間、徑流模數(shù)和輸沙模數(shù)比較相近，這說明在人工降雨條件下，坡面產(chǎn)流輸沙特征與土壤的施肥強度沒有太大關(guān)系。徑流模數(shù)Mw和輸沙模數(shù)Ms隨降雨歷時延長的輸移模型可以用擬合公式Mw：f(t)、Ms=f(t)表達，并且預(yù)測結(jié)果與測定結(jié)果基本吻合。 (2)按照當?shù)靥O果低產(chǎn)園、中產(chǎn)園和高產(chǎn)園所施用的化肥強度水平設(shè)置CK、A、B

4、、C四種施肥處理，其中包括一個無肥處理CK作為對照。四種施肥處理下徑流中Nw變化范圍分別為0.74-1.02mg/L，0.76-1.01mg/L，0.87-1.26mg/L和0.98-1.67mg/L；Pw變化范圍分別為1.05-1.71mg/L，1.63-2.3mg/L，2.18-2.74mg/L和2.42-3.39mg/L；Cdw變化范圍分別12.7-18.8ug/L，15.9-19.3ug/L，17.4-21.8ug/L和21.0

5、-28.3ug/L；Crw變化范圍分別為61.4-68.2ug/L，65.8-68.6ug/L，72.2.83.9ug/L和83.0-94.6ug/L。徑流樣中氮素濃度Nw和徑流模數(shù)Mw隨降雨歷時的變化過程相似，在降雨12min時都會出現(xiàn)峰值的變化；其他污染物的濃度Pw、Cdw.Crw隨降雨歷時呈波浪狀變化。 (3)CK、A、B、C施肥處理下徑流中Ns變化范圍分別為85.47-114.16mg/kg，93.31-126.18m

6、g/kg，108.16-135.27mg/kg和110.36-146.38mg/kg；Ps變化范圍分別為76.47-80.33mg/kg，78.51-83.29mg/kg，82.63-89.39mg/kg和80.06-114.28mg/kg；Cds變化范圍分別為77.4-98.7ug/kg，79.2-98.5ug/kg，86.4-114.3ug/kg和93.3-120.7ug/kg；Crs變化范圍分別為163.75-564.49mg/k

7、g，221.04-807.9mg/kg，369.96-1003.41 mg/kg，225.96-124.59mg/kg。泥沙樣中氮素含量Ns和磷素含量Ps在產(chǎn)流初期呈上升趨勢，于降雨7.5min達到其峰值點后，又隨降雨歷時的延長有所下降；重金屬鎘含量Cds和鉻的含量Crs隨降雨歷時呈波浪狀略微上升趨勢。 (4)在人工模擬降雨條件下非點源污染物的流失量均與施肥強度有密切關(guān)系。施肥強度大，則污染物流失量也大，兩者成正比關(guān)系。氮素在

8、泥沙中的輸出量是徑流中的100倍以上；磷素在泥沙中的輸出量是徑流中的30倍以上；鎘在泥沙中的輸出量是徑流中的4-6倍；泥沙中鉻的流失占絕對優(yōu)勢。因此減少輸出的泥沙量對減輕土壤中污染物的流失具有重要意義。 (5)通過進一步研究不同施肥處理下，徑流模數(shù)、輸沙模數(shù)和污染物輸出情況之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)水蝕條件下fW(t)=Mw/Cw和fs(t)=Ms/Cs的實測曲線與正弦函數(shù)曲線相似，污染物流失量變化曲線也與正弦函數(shù)曲線相似。經(jīng)函數(shù)擬合得