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1、謝紅梅等：農(nóng)田非點(diǎn)源氮污染研究進(jìn)展351農(nóng)田非點(diǎn)源氮污染研究進(jìn)展謝紅梅，朱波中國科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，四川成都610041摘要：論述農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中氮素非點(diǎn)源污染的特征、排放途徑和污染方式，兩種重要氮素形態(tài)（NH4+-N、NO3--N）在土水界面的擴(kuò)散過程及遷移機(jī)理，農(nóng)田非點(diǎn)源氮遷移過程及其影響因素，由農(nóng)田氮素造成的非點(diǎn)源污染的污染負(fù)荷定量計(jì)算方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)，并指出國內(nèi)外污染負(fù)荷定量模型的優(yōu)缺點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)；提出了農(nóng)田非點(diǎn)源氮污染的控制對(duì)策。關(guān)鍵詞：農(nóng)田氮素；非點(diǎn)源污染；污染負(fù)荷中圖分類號(hào)：X501文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：
2、A文章編號(hào)：1672-2175（2003）03-0349-04謝紅梅等：農(nóng)田非點(diǎn)源氮污染研究進(jìn)展351非點(diǎn)源污染是指在降雨徑流的淋溶和沖刷作用下，大氣、地面和土壤中的污染物進(jìn)入江河、湖泊水庫等水體而造成的水環(huán)境污染[1]。農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染則主要是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，農(nóng)田土粒、氮素、磷、農(nóng)藥及其它有機(jī)或無機(jī)污染物質(zhì)，在降水或灌溉過程中，通過農(nóng)田地表徑流、農(nóng)田排水和地下滲漏，使大量污染物質(zhì)進(jìn)入水體所造成的污染[2]。王少平等[3]認(rèn)為農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染是由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)引起的各種污染物（沉淀物、營養(yǎng)物、農(nóng)藥、鹽份等）以低濃度、大范
3、圍的形式緩慢地在土壤內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從土壤圈向水圈擴(kuò)散的過程。其基本特征為：污染發(fā)生的隨機(jī)性、機(jī)理過程的復(fù)雜性、排放的途徑及排放污染物的不確定性、污染負(fù)荷的時(shí)空差異性而導(dǎo)致對(duì)其監(jiān)測(cè)、模擬與控制的困難性[4]。氮素是農(nóng)田生產(chǎn)力的主要限制因素之一，在大多數(shù)情況下施用氮肥都可以獲得明顯的增產(chǎn)效果，但是重要的是環(huán)境污染因子，農(nóng)田氮素流失引起的水體富營養(yǎng)化、地表水環(huán)境惡化、地下水硝酸鹽含量超標(biāo)等環(huán)境問題日益嚴(yán)重[5]。由農(nóng)田氮素造成的非點(diǎn)源污染對(duì)當(dāng)今世界水質(zhì)惡化構(gòu)成了最大的威脅，但其運(yùn)移規(guī)律和形成機(jī)理等都不太清楚，因此由農(nóng)田氮素造成的
4、非點(diǎn)源污染的產(chǎn)污機(jī)理、影響因素及其污染負(fù)荷的定量計(jì)算和調(diào)控對(duì)策研究已引起國內(nèi)外學(xué)者的高度重視。1農(nóng)田非點(diǎn)源氮的遷移1.1非點(diǎn)源氮素的遷移機(jī)理農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制是模擬、評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)、治理的基礎(chǔ)，其遷移過程包括降雨徑流過程、土壤侵蝕過程、地表溶質(zhì)溶出過程和地表溶質(zhì)滲漏過程。這四個(gè)過程相互聯(lián)系相互作用[6]。造成農(nóng)田氮素非點(diǎn)源污染的兩種重要形態(tài)NH4+-N和NO3--N在土水界面的擴(kuò)散過程及遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理的研究則引起了當(dāng)今土壤學(xué)、農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)及生物地球化學(xué)循環(huán)研究的學(xué)者的高度重視。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為土水界面遷移是物質(zhì)在外界條
5、件下（如降水、灌溉）從土壤向水體的擴(kuò)散遷移過程。尹澄清等[7]認(rèn)為其遷移方式按形態(tài)劃分主要有以下兩種：（1）懸浮態(tài)流失，即污染物結(jié)合在懸浮顆粒上，隨土壤流失進(jìn)入水體；（2）淋溶流失，即水溶性較強(qiáng)的污染物被淋溶而進(jìn)入徑流。許峰等[8]認(rèn)為遷移途徑主要包括氮素隨水在坡面土壤的養(yǎng)分流失、土壤剖面淋溶和壤中溶質(zhì)運(yùn)移等過程在量和形態(tài)上的變化。NH4+的遷移主要機(jī)理是擴(kuò)散。朱兆良等[5]對(duì)不同擴(kuò)散時(shí)間、不同距離的NH4+濃度變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果表明NH4HCO3粒肥施入土體中，其離子呈球形擴(kuò)散。而NO3--N主要以質(zhì)流方式遷
6、移。最典型的描述土壤硝態(tài)氮淋洗過程的確定性模型是對(duì)流-擴(kuò)散模型[9]。因土壤帶負(fù)電荷，對(duì)NO3--N的吸附甚微，故NO3-易遭受雨水或灌溉水淋洗而進(jìn)入地下水或通過徑流、侵蝕等匯入地表水中，造成水體污染。而土壤顆粒和土壤膠體對(duì)NH4+具有很強(qiáng)的吸附作用，使得大部分可交換態(tài)銨得以保存在土壤中，但在特定的條件下，也可能存在質(zhì)流或在土壤剖面中隨水下滲而遷移。1.2農(nóng)田非點(diǎn)源氮遷移過程及其影響因素1.2.1農(nóng)田氮素徑流損失氮的流失是溶解于徑流的礦質(zhì)氮，或吸附于泥沙顆粒表面以無機(jī)和有機(jī)態(tài)氮的形式隨徑流而謝紅梅等：農(nóng)田非點(diǎn)源氮污染
7、研究進(jìn)展351損失[10]。關(guān)于氮的徑流損失影響因子多集中于流失形態(tài)（包括徑流攜帶、侵蝕泥沙）、降雨、肥料種類、植被覆蓋度以及不同的土地利用方式等研究。降雨和徑流是土壤氮素流失的主要驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)降雨強(qiáng)度超過土壤下滲速度時(shí)產(chǎn)生徑流并匯集，形成地表徑流沖刷與土壤侵蝕。侵蝕泥沙有富集氮養(yǎng)分的特點(diǎn)，減少地表徑流和土壤侵蝕、降低表土中速效氮養(yǎng)分含量是減少農(nóng)田地表徑流流失的關(guān)鍵。張興昌等[11]的研究表明植被覆蓋度增加了徑流中礦質(zhì)氮的濃度，其原因?yàn)镹H4+-N主要存在于土壤顆粒表面，而NO3--N主要存在于土壤溶液中，其流失量主要
8、取決于徑流量大小，以及徑流與表層土壤顆粒相互作用的強(qiáng)度和時(shí)間；植被覆蓋度增加了徑流與表土作用的時(shí)間。彭琳等[12]在陜西安塞徑流區(qū)的觀測(cè)表明，每公頃每年因水土流失而損失的氮（N）質(zhì)量為9~19kg/(hm2·a)，其中以土壤顆粒的形式而流失的氮占流失的氮總量的95%以上。黃麗等[13]研究認(rèn)為三峽庫區(qū)紫色土坡地也是如此，因此控制養(yǎng)分流失的關(guān)鍵在
