植被对降雨条件下农田溶解态氮素随地表径流迁移流失的影响初步研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:PeterWang9898
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面源污染(NPSP)是水体污染的主要影响因素,其主体部分主要为农业面源污染(ANPSP),尤其以氮磷流失较为严重。本文采用种植草皮后人工降雨的方式,通过收集实验中径流硝氮、氨氮浓度数据,对植被在降雨条件下对径流氮素迁移过程的影响进行研究,并利用修改后的hydrus-1D模型,对裸地和有植被存在时,短时间内降雨条件下的农田氮素在地表径流中的迁移过程进行模拟,分析氮素的运移流失过程,为农业面源污染治理提供有效的建议与对策。通过四组实验数据显示(0723、0726、0729、0801事件),地表植被对土壤硝氮初始含量、产流时间、稳定产流时积水深度、径流达到稳定的时间及稳定值都产生了影响,且存在植被的土壤中硝氮初始含量低于裸地情况。在一定雨强范围内,地表植被对径流的消减率可以达到41.7%,说明植被对地表下渗率有一定的提升作用。通过分析径流中污染物浓度,发现植被对溶解态氮有明显的消减作用,氨氮与硝氮总和的消减率可以达到40.16%,对硝态氮的消减效果更为明显,消减率可以达到80.3%,但是径流中铵态氮的浓度要高于不加植被的情况,造成这一现象的原因是植物根部的缺氧情况以及植物根部分泌物影响了地表土壤理化性质,抑制了硝化作用。此外,裸地情况下地表溶质迅速流失过程在径流达到稳定前已经开始,但是植被覆盖的田中,溶质的迅速流失段延后,与径流变化趋势一致,这说明植被带对农田氮素的地表径流迁移作用产生滞后影响。利用函数对径流后期溶质运移过程进行拟合,结果发现氨氮随时间的流失过程用指数函数拟合较好,而硝氮的流失过程用幂函数拟合较好。通过模型对实验中0729与0801事件进行模拟,利用0729事件对模型参数进行校正,再利用校正后的参数模拟0801事件,模拟结果较好,其中0729事件模型拟合R2达到0.85以上,0801事件R2达到0.9以上,且植被存在实验田中NO3--N模拟效果明显更优于裸地实验田。这些结果显示,在对地表覆有植被的情况下,可以利用修改后的hydrus-1D模型模拟短时间内降雨条件下的农田氮素在地表径流中的迁移过程。该实验结果为农田氮素在地表径流中的迁移流失过程研究提供了理论基础,根据实验结果,可以通过在河流水渠旁进行植物的种植,消减暴雨以及入渗造成农田氮素流失加剧的面源污染情况。
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