苏南太湖水污染及控制策略.doc

苏南太湖水污染及控制策略 1水质的污染和富营养化 水体富营养化问题,是世人关注的水污染难题之一.为了实施对水体富营养化的有效控制和水质管理,控制农业面源污染与控制工业点源污染同样重要.而农业面源污染负荷的定量化,则是为实现上述控制提供科学依据的基础研究工作.本区地处北亚热带与中亚热带的交接地带,气候受东南季风的影响,温暖湿润,光照充足,干湿季明显,年均气温10,年均雨量1100—1400mm.本区自成型土壤主要有黄棕壤和潮土.多年引水种稻后,80%的耕作红壤是水稻土,其中爽水型、漏水型、侧渗型、滞水型和囊水型水稻土的面积为18.9×104ha、9.5×104ha、7.9×104ha、8.1×104ha,黄棕壤和潮土为10.4×104ha和8.5×104ha[1].本区土地利用集约,年均施氮、磷量分别为345kg/ha、18kg/ha.耕作制度则以稻麦或稻麦棉轮作制为主.该区是上海经济区的组成部分,太湖是其重要的淡水源,防止其水系水质的污染和富营养化,是本区经济持续高速发展的先决条件. 2试验设计和分析方法 2.1水田地表径流和地下渗漏试验 分别选择位于太湖上中下游且能代表本区5种类型水稻土的溧阳市新昌乡、宜兴市宜丰乡、武进县芦家巷乡、张家港市鹿苑乡和吴江市湖滨乡,设置5处试验区,并形成网络,面积为1.5×104—3.3×104m2,均有排灌分流且能调控的水利系统,在进出水口处分别安装NFL20-150型农田量水计及PVC渗水计、渗漏量测定仪、量雨计等,即可对进出试验区的灌溉、径流、渗漏和雨水的水量精确测量,且定期(次/旬)和不定期(降水产生径流时,下同)采集上述水样分析,即水量和水质同步监测. 2.2旱地表径流和地下渗漏试验 分别在植被为豆、棉、桑的新昌乡、鹿苑乡和芦家巷乡设置试验区,其面积分别为108、109、105m2,安装上述农田水文仪器,定期和不定期地采样分析. 2.3氮肥施用量与渗漏水硝态氮污染相关性试验 供试化肥为碳酸氢铵和尿素.在吴江市湖滨乡植稻区进行本项试验,大田试验设有6个处理,每个试验区为0.13ha,每旬一次采集渗漏水样进行监测. 2.4稻田控水灌溉试验 试验场区面积为0.13ha,设置于吴江市湖滨乡.植稻期施氮量与当地平均水平相同,为225kg/ha.试验期间,该试验场稻田实行湿润灌溉法,田面水的深度始终保持在3cm以下,除暴雨外,平常不再将稻田的水排出.同时定期和不定期地采集五类水样进行分析,供试水稻品种为8204. 2.5田间施磷方法试验 2.5.1麦期施磷、稻期不施磷的磷流失试验试验在溧阳市新昌乡(侧渗水稻土)进行,共分三组.施过磷酸钙:A.750kg/ha;B.1500kg/ha;C.对照(不施磷肥),测量磷素流失量. 2.5.2植稻期施磷的磷素流失试验试验分别在溧阳市新昌乡和常熟市辛庄乡(囊水水稻土)进行、在插秧前施用过磷酸钙,均分三组处理:A.375kg/ha;B.750kg/ha;C.为对照(不施磷肥),测量稻期磷素流失量. 2.6化学氮肥分次施用试验 除对照(不施氮)外,设三个处理:(1)氮肥一次性作基肥;(2)1/2作基肥,1/2作分蘖期追肥;(3)1/3作基肥,1/3作分蘖期追肥,1/3作穗期追肥.供试土壤为囊水水稻土,供试化肥为15NH4HCO3(丰度为25.84原子%),加入量1.4g,在插秧后的第28、40、60、80天,每一处理每次取其地上部分,测定稻谷、稻草中的全氮和15N的含量.水稻成熟后,再作一次同样的分析. 2.7分析方法 分析方法以《环境监测标准分析方法》为准.分析项目包括总氮、总磷、硝态氮、亚硝态氮、铵态氮和悬浮固体物.分析质量控制:采样时增加20%重复样;分析时有20%平行样;另有10%水样加入标样,并使回收率保持在允许范围内. 3农业面源氮磷污染负荷量 3.1氮素 农业面源氮素差额排出比负荷量,即净污染比负荷量,系地表排水与地下渗漏氮素比负荷量之和,扣除灌溉水和降水氮素比负荷量之和.可用下述公式表示:L=[(∑CdQd+∑C1Q1)-(∑CiQi+∑CrCr)]÷1000(1)式中L:氮素差额排出比负荷量,kg/(haa);C:水样中氮素的含量,mg/L;Q:水量,t;1000:单位换算因子;下标d、l、i和r分别表示排出水、渗漏水、灌溉水和降水. 3.1.1稻田排出水氮素比负荷量 稻田排出水包括泡田弃水、搁田排水和地表径流.详见表1.可见年度间差异颇显著,其平均值1987年是1988年的2.2倍,系年降水量相差较大所致.1987年为1340—1460mm,1988年仅为860—