北方平原農(nóng)業(yè)非點源污染研究

前言

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)灌區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部的巴彥淖爾市，是我國三大灌區(qū)之一，也是我國北方典型的平原型灌區(qū)。由于灌區(qū)地處干旱、半干旱、半荒漠草原地帶，大陸性氣候特征明顯，降水量小，蒸發(fā)量大，自然條件下基本很難產(chǎn)生降水徑流，因此灌區(qū)作物生產(chǎn)全靠黃河引水灌溉。由于長期依賴灌溉，灌區(qū)土地鹽漬化嚴重，因此區(qū)域主要作物是抗鹽堿能力較強的作物，包括向日葵、小麥、玉米等。近年來，隨著化肥施用量的迅速增加，灌區(qū)非點源污染逐年上升，對烏梁素海和黃河水質(zhì)造成巨大影響。目前灌區(qū)的地表水和地下水中的氮、磷污染物含量普遍超標，并造成烏梁素海富營養(yǎng)化、水體功能退化。因此，迫切需要從非點源污染機理角度辨析灌區(qū)非點源污染產(chǎn)生的根源，探討灌區(qū)非點源污染區(qū)別于一般非點源污染的特征，引導灌區(qū)走可持續(xù)發(fā)展之路。本書基于非點源污染發(fā)生機理的一般理論，針對灌區(qū)非點源污染發(fā)生的特征，分析了灌區(qū)陸面水循環(huán)模式，構(gòu)建了灌區(qū)水循環(huán)模型；耦合水循環(huán)與污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程，對灌區(qū)的非點源污染進行模擬計算；通過土樣氮、磷元素含量分析，確定了研究區(qū)土壤氮、磷元素的空間分布，通過系列室內(nèi)模擬試驗，獲得了土壤的水力特性參數(shù)和土樣中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的運移參數(shù)；運用多孔介質(zhì)中飽和、非飽和水分流動和溶質(zhì)運移一維模型HYDRUS1D，對研究區(qū)土壤氮元素的遷移轉(zhuǎn)化進行模擬研究；設定不同灌溉、施肥措施情景，獲得銨態(tài)氮、硝態(tài)氮在不同土壤深度的行為特性，為確定田間合理灌溉和施肥措施提供了有力的理論依據(jù)。對于水體中磷元素的分析表明，灌、排水渠中總磷含量均變化不大，磷元素通過地表溝渠流失不明顯。而對夏灌時期地下水位變化和地下水總磷進行連續(xù)監(jiān)測的結(jié)果表明，灌溉期間地下水位埋深較淺，水分縱向遷移活動明顯。同時，磷元素隨水分向土壤縱向遷移顯著，.且響應較快，地下水磷含量較高。因此，在灌區(qū)的特殊地理條件下，磷元素主要的流失方式是向地下滲漏，并對地下水有較明顯的污染。秋澆之后，由于灌溉作用，水分向土壤縱深遷移，各類土壤水分均得到較大補充。對秋澆時期不同作物類型土壤磷含量以及形態(tài)的分析發(fā)現(xiàn)，在一季耕作中，不同作物對于磷元素的吸收利用存在較大差異，殘留在土壤中的磷的含量、形態(tài)、遷移能力和吸附能力都存在較大差別，在土層中分布各異，這說明當季土地作物類型對于各層土壤磷含量有一定的影響。通過測定灌渠沉積物物化性質(zhì)、控制灌渠類型和沉積物懸浮濃度，研究了沉積物對磷吸附的影響。

內(nèi)容概要

　　針對河套灌區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特征，本書選擇不同時空尺度、不同作物、不同污染物進行室內(nèi)試驗，并與現(xiàn)場觀測、模型模擬相結(jié)合，重點研究了北方平原灌區(qū)水循環(huán)特征、土壤氮、磷遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及影響因素、農(nóng)田非點源污染物遷移模擬；系統(tǒng)介紹了北方平原灌區(qū)非點源污染的基本原理、遷移特征和研究方法，并有針對性地提出了相應的控制措施?！　”緯晒┥鷳B(tài)、環(huán)境、農(nóng)田水利、水文水資源等相關專業(yè)的科研人員與管理人員、高等院校相關專業(yè)師生閱讀參考。

書籍目錄

前言 第1章　緒論 　1.1　研究目的和意義 　　1.1.1　研究背景 　　1.1.2　研究意義 　1.2　國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 　　1.2.1　農(nóng)業(yè)非點源污染機理研究 　　1.2.2　農(nóng)業(yè)非點源污染模型研究 　　1.2.3　污染控制與管理研究 　　1.2.4　灌區(qū)非點源污染研究進展 　1.3　研究目標、內(nèi)容和技術路線 　　1.3.1　研究目標 　　1.3.2　研究內(nèi)容 第2章　研究區(qū)概況及氮、磷元素分布情況 　2.1　自然地理概況 　　2.1.1　水文氣象、地形地貌 　　2.1.2　土壤概況 　　2.1.3　植被組成 　2.2　社會經(jīng)濟概況 　2.3　灌溉、施肥現(xiàn)狀概況 　2.4　灌區(qū)土壤主要氮污染物空間分布規(guī)律 　　2.4.1　不同時段土壤氮元素特征分析 　　2.4.2　土壤氮元素的空間結(jié)構(gòu)分析 　　2.4.3　土壤氮元素空間Kriging插值結(jié)果 　2.5　灌區(qū)土壤磷元素時空分布規(guī)律 第3章　河套灌區(qū)義長灌域水循環(huán)研究 　3.1　義長灌域概況 　3.2　水循環(huán)模型參數(shù)設置 　　3.2.1　土地利用和土壤參數(shù) 　　3.2.2　灌溉制度和作物參數(shù) 　　3.2.3　氣象過程線及參數(shù) 　　3.2.4　引水過程線及工程參數(shù) 　3.3　水循環(huán)過程分析 　　3.3.1　灌排模式分析 　　3.3.2　土壤水動態(tài)分析 　　3.3.3　地下水動態(tài)分析 　　3.3.4　降水與蒸散發(fā)特征 　3.4　灌域水循環(huán)特征 　3.5　小結(jié) 第4章　河套灌區(qū)土壤氮元素遷移轉(zhuǎn)化特征分析 　4.1　土壤氮元素遷移轉(zhuǎn)化過程試驗 　　4.1.1　試驗設計 　　4.1.2　試驗結(jié)果與分析 　4.2　參數(shù)確定室內(nèi)試驗 　　4.2.1　土壤水分特征曲線的測定 　　4.2.2　飽和導水率Ks的測定 　　4.2.3　縱向彌散度DL的測定 　　4.2.4　土壤銨態(tài)氮吸附參數(shù)測定 　　4.2.5　硝化一級速率常數(shù)μW的測定 　4.3　小結(jié) 第5章　河套灌區(qū)土壤氮元素遷移轉(zhuǎn)化模擬試驗研究 　5.1　模型的可靠性驗證 　　5.1.1　HYDRUS—1D模型的參數(shù)的敏感性分析 　　5.1.2　模型對試驗數(shù)據(jù)的再現(xiàn)性評價 　5.2　參數(shù)初步選取及邊界條件的確定 　　5.2.1　基本參數(shù)的分析選用 　　5.2.2　模型初始邊界條件的確定 　　5.2.3　氮元素遷移轉(zhuǎn)化模擬結(jié)果與分析 　5.3　不同灌溉、施肥情景下氮元素遷移轉(zhuǎn)化模擬計算 　　5.3.1　不同灌水強度情景模擬 　　5.3.2　不同濃度表施措施情景模擬 　　5.3.3　灌施情景模擬 　　5.3.4　河套灌區(qū)合理灌溉、施肥對策 　5.4　小結(jié) 第6章　磷元素遷移規(guī)律及影響因素研究第7章　灌區(qū)非點源污染物空間分布模擬和影響分析 第8章　河套灌區(qū)農(nóng)田非點源污染調(diào)控措施 第9章　結(jié)論 參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：本書以系統(tǒng)論、生態(tài)學、環(huán)境學、土壤學、農(nóng)田水力學和可持續(xù)發(fā)展理論為指導，引入灌區(qū)非點源污染的概念，辨析灌區(qū)非點源污染發(fā)生的根源，深入分析灌區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)，構(gòu)建基于灌排模式的大型灌區(qū)陸面水循環(huán)、營養(yǎng)元素物質(zhì)模型體系。探討污染物在灌區(qū)地表水、土壤和地下水中的遷移轉(zhuǎn)化過程，作為灌區(qū)非點源污染研究的基礎。利用輸出系數(shù)模型和機理分析結(jié)果，分別估算灌區(qū)地表流失和土壤滲漏非點源污染負荷，借助RS和GIs等工具分析灌區(qū)氮污染的時空分布特征。針對河套灌區(qū)非點源污染現(xiàn)狀，提出有針對性的、可行的、有效的污染調(diào)控措施。1.3.2研究內(nèi)容1.灌區(qū)水循環(huán)模式研究（1）作為灌區(qū)非點源污染發(fā)生的驅(qū)動力，灌區(qū)水循環(huán)機制分析至關重要。通過灌區(qū)實地踏勘、資料收集和整理，分析黃河流域典型農(nóng)業(yè)灌區(qū)水循環(huán)過程以及灌排模式對陸面水循環(huán)的影響，比較灌溉與降雨對于驅(qū)動灌區(qū)非點源污染發(fā)生所作貢獻的相對大小，尋找灌區(qū)非點源污染與流域一般非點源污染的異同點。（2）基于灌區(qū)非點源污染發(fā)生的根源和特征，分析灌區(qū)灌排系統(tǒng)的組成和運轉(zhuǎn)模式，構(gòu)建由地表引水灌溉模型、土壤水動態(tài)模型、地下水徑流模型組成的灌區(qū)水循環(huán)模型。模擬計算灌溉水在不同界面和介質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化過程，同時分析降雨和蒸散發(fā)在灌區(qū)水循環(huán)過程中的作用。對灌區(qū)水循環(huán)過程的各環(huán)節(jié)進行量化處理，定量描述黃河流域典型農(nóng)業(yè)灌區(qū)水循環(huán)特征。以此作為灌區(qū)非點源污染研究的基礎。2.灌區(qū)非點源污染研究（1）在定性和定量分析灌區(qū)陸面水循環(huán)過程的基礎上，分析灌區(qū)主要污染因子——氮素在灌區(qū)土壤內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)化過程，引入HYDRus模型耦合水循環(huán)模型與污染物遷移轉(zhuǎn)化模型，模擬灌區(qū)氮素的遷移轉(zhuǎn)化過程，并分析灌溉模式、田間管理措施等因素對污染物遷移轉(zhuǎn)化的影響。（2）辨析河套灌區(qū)非點源污染現(xiàn)狀，利用輸出系數(shù)模型和模擬計算結(jié)果分別估算灌區(qū)地表流失和土壤滲漏非點源污染負荷，分析污染負荷的時空分布特征，以及灌區(qū)灌溉產(chǎn)生的非點源氮污染對灌區(qū)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境和周邊水環(huán)境的影響。

編輯推薦

《北方平原農(nóng)業(yè)非點源污染研究》是由科學出版社出版的。

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