南方水稻种植区径流污染测算方法研究

发布时间：2017-07-25 14:55

  本文关键词：南方水稻种植区径流污染测算方法研究

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【摘要】：水稻是我国主要的粮食品种,种植面积所占比重大,水稻种植过程中产生的污染问题是众多环境问题中重要的一项。本研究对湖南长沙地区水稻种植区污染物地表径流流失进行模拟与实测检测并建立计算模型,研究水稻种植区污染物(总氮、总磷)在地表径流中的负荷及迁移规律。总结出适合于南方地区的水稻种植径流污染测算方法,为水稻种植污染负荷监测计算提供技术支撑,为完善水稻种植基数系统提供计算方法。研究结论总结如下：(1)径流量与降雨量正相关关系显著,但不是直线关系。径流量(Y/L·m-2)与降雨量(X/mm)的关系方程为Y=1.078e0.053x,R2=0.952,显著性较强。方程适用于南方普遍的水稻土水稻田,且降雨强度在4.5mm/5min以下。(2)田面水总氮(TN)在施基肥后15天内和施追肥后15天内浓度较高,田面水总磷(TP)在施基肥后30天内浓度值较高,可根据田面水总氮、总磷浓度变化情况适时进行施肥并控制灌排水等可能导致总氮(TN)、总磷(TP)流失的生产活动。(3)当时间大于7天时,施基肥后田面水总氮(TN)浓度与时间的关系的计算公式为Y(TN)=764.2e-1.29x；施追肥后田面水总氮(TN)浓度与时间的关系的计算公式为Y(TN) =8.433X-0.51:施基肥后田面水总磷(TP)浓度与时间的关系的计算公式为Y(TP) =14.82e-0.63x。当时间小于等于7天时,施基肥后田面水总氮(TN)浓度与时间的关系的计算公式为Y(TN)=4.180X2-22.94X+179.2；施追肥后田面水总氮(TN)浓度与时间的关系的计算公式为Y(TN)=0.249X2-3.257X+12.44；施基肥后田面水总磷(TP)浓度与时间的关系的计算公式为Y(TP)=-0.102X2+1.456X+1.021.Y(TN)为总氮(TN)浓度(单位：mg/L),Y(TP)为总磷(TP)浓度(单位：mg/L),X为测量时间(单位：天)。方程适用于南方普遍的水稻土水稻田,普遍水稻种植品种的MNK施肥水平下,未发生降雨时的田面水总氮、总磷浓度计算。(4)径流水总氮、总磷浓度与降雨前田面水总氮、总磷浓度呈正相关,但不是简单的直线关系。径流水总氮、总磷浓度与径流产生量呈负相关,也非简单的直线关系。径流水总氮(TN)浓度的计算方程为Z=1.141X-0.056Y,径流水总磷(TP)浓度的计算方程为Z=0.78X-0.002Y。Z为径流水总氮(TN)或总磷(TP)浓度,单位mg/L.X为降雨前田面水总氮(TN)或总磷(TP)浓度,单位mg/L.Y为径流水量,单位L。方程可用于南方普遍的水稻土水稻田,普遍水稻种植品种的MNK施肥水平下的径流水总氮、总磷浓度值计算。(5)自然降雨情况下,径流水总氮、总磷流失总量与降雨量(径流产生量)无明显的相关性,其值是受到降雨前田面水总氮、总磷浓度(降雨时间)以及降雨量(径流产生量)共同作用的结果。总氮(TN)的理论流失量与实际流失量的比值基本稳定在1.5左右,总磷(TP)的理论流失量与实际流失量的比值基本稳定在1.3左右,得出总氮(TN)的相关系数值a(TN)为1.5732,总磷(TP)的相关系数值α(TP)为1.3672。(6)经修正汇总后,总氮(TN)和总磷(TP)的流失计算公式分别为：TN=1.229998αNYSe0.053x-O.0650767αNS2e0.106x TP=0.84084αpYSe0.053x-2.324168×10-3αpS2e0.106x其中,TN和TP分别为总氮流失量和总磷流失量,单位：mg；x为降雨量,单位：mm；Y为降雨前田面水总氮、总磷浓度(值由第四章中不同时间段的浓度计算公式得出),单位：mg/L；S为水稻田面积,单位m2；α、和αP分别为总氮(TN)的相关系数和总磷(TP)的相关系数,无单位；e为自然常数。以上公式适用于南方地区水稻土水稻田,普遍水稻种植品种的MNK施肥水平下的水稻田总氮、总磷流失计算。
【关键词】：水稻种植 地表径流 面源污染 计算模型 流失量
【学位授予单位】：湖南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X712;X52
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 国内外文献综述12-20
• 1.1.1 稻作区面源污染特点12-13
• 1.1.2 稻作区面源主要流失指标13-17
• 1.1.3 国内外研究进展17-20
• 1.2 研究背景及意义20-23
• 1.2.1 研究背景20-21
• 1.2.2 研究意义21-23
• 1.3 研究方法23-26
• 1.3.1 研究目标23
• 1.3.2 研究内容23-25
• 1.3.3 研究技术路线25-26
• 第二章 试验区域概况26-31
• 2.1 试验区域自然概况26-28
• 2.1.1 地理位置与地形地貌26
• 2.1.2 气候气象与水系概况26-27
• 2.1.3 土壤与耕地概况27-28
• 2.2 试验区域种植业概况28-31
• 2.2.1 主要种植品种28
• 2.2.2 施肥与管理习惯统计和调查28-31
• 第三章 径流量与降雨量相关性研究31-37
• 3.1 试验设计31-35
• 3.1.1 试验目的与方法31
• 3.1.2 试验作物与装置31-32
• 3.1.3 试验小区32-33
• 3.1.4 施肥量和田间管理33-34
• 3.1.5 模拟降雨量设计34-35
• 3.1.6 数据的测量与处理35
• 3.2 试验结果与结论35-37
• 第四章 径流水总氮、总磷浓度与田面水总氮、总磷浓度变化规律研究37-49
• 4.1 试验设计37-39
• 4.1.1 试验目的与方法37
• 4.1.2 试验处理37
• 4.1.3 模拟降雨量设计37-38
• 4.1.4 样品采集与处理38-39
• 4.2 实验结果39-47
• 4.2.1 田面水总氮、总磷浓度与监测时间的相关性39-46
• 4.2.2 降雨前田面水浓度、径流量与径流水平均浓度的相关性46-47
• 4.3 结论47-49
• 第五章 公式验证与修正49-53
• 5.1 试验设计49-50
• 5.1.1 试验目的与方法49
• 5.1.2 试验处理49
• 5.1.3 样品采集、处理与分析49-50
• 5.2 实验结果50-51
• 5.2.1 实测污染物流失情况50
• 5.2.2 理论污染物流失情况与相关系数α50-51
• 5.3 结论51-53
• 第六章 结论与展望53-56
• 6.1 主要结论53-54
• 6.2 建议54-55
• 6.3 不足之处55-56
• 参考文献56-62
• 致谢62-63
• 作者简介63

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