瑞典农业用地中的氮淋溶——降低淋溶负荷措施的模型计算效果

本文进行计算的主要目的在于:①估计耕地中氮淋溶减少措施的效果;②预计瑞典南部总负荷的减少量。采取的主要措施有:①春季谷类作物中种植填闲作物;②在不施粪肥的耕作制度下,减少氮肥的施用量;③春季施用粪肥和少量施用氮肥;④春季种植填闲作物结合施用粪肥并逐渐减少氮肥用量。本文所用的模型是用于描述土壤剖面水、热和氮淋溶的SOIL/SOILN机制模型。氮淋溶过程中的最大减少量是通过种植填闲作物,春季施粪肥与逐渐减少氮肥的施用量相结合而获得的。这种做法使总负荷量减少了16%。但由于春季作物中仅仅30%的面积种植了填闲作物,填闲作物仅将总负荷减少了5%。氮肥减少10%,将导致负荷减少6000t(即减少11%),同时产量减少10%左右。

瑞典耕地的氮淋溶——1985和1994年的标准速率和总传输

本文估计了1985和1994年波罗的海和北海集水区的氮淋溶总传输,是瑞典公布的将氮向海传输量减少50%的议案所展开的研究一部分。采用一模拟模型对不同区域、作物、土壤和施肥方式下的标准淋溶速率进行了计算。标准淋溶速率是正常气候和收获条件下每年从根区淋溶的氮量。结果表明:氮淋溶量减少了25%,从1985年的30kg N/hm^2到1994年的22kg N/hm^2。氮的总传输量减少了29%,从1985年的77000t到1994年的55000t。减少的主要原因是:①1994年草地面积的增加和谷物面积的减少;②氮利用效率的增加导致单一作物标准淋溶速率的减少;③耕地总面积的减少。传输量减少的原因50%归因于谷物地向草地的转换,40%归因于氮利用效率的提高,10%归因于耕地的减少。

气候变化对水质的影响:瑞典南部的模型预测结果

基于6种区域气候变化情景,用模型方法对伦讷(Rnnea)河流域的农田土壤氮淋溶量、水流量和氮的持留量进行了模拟。另外,利用模型对富营养化的灵湖(Lake Ringsjn)的生物学响应进行了研究。将模拟结果与其他流域类似的研究进行了比较。不同气候变化情景对于水质有相似的影响,但影响程度有所不同。但是,由于在水文上缺乏明显的季节变化,在一种情景下出现了与其他各种情景不同的转移模式。就平均情况来看,研究结果表明,在未来的气候条件下,可能出现如下结果:1)农田土壤根系区及河水中的氮浓度都会明显增加,分别增加+50%和+13%;2)由于冬季径流量明显增加,每年由陆地向海洋输送的氮量也会明显增加(+22%);3)湖泊的生物化学过程发生明显变化,总磷和总氮的浓度都明显增加,分别增加50%和20%,同时,浮游藻类(如蓝藻细菌)增加80%。

农田氮淋溶的减少及相关成本的估算

欧盟水框架指令将要求各国制定流域管理计划,以获得良好的生态状况以及找到最经济的减少氮淋溶的措施。从这一点来说,基于模型模拟的详细情景计算具有重要价值。本文对基于模拟模型SOILNDB的一种系数方法进行了介绍,并且应用该方法对农田的氮淋溶量进行了研究,并就各种削减情景对瑞典南部伦讷(Rnnea)河流域(1900km^2)的影响进行了预测。对不同措施的成本也进行了计算。结果表明,单一措施——种植遮盖作物、春耕、牧草晚收、休耕和春季施农家肥——只能使氮淋容量减少5%～8%。如果采取以上所有的措施,同时将冬季作物用它们的春季品种替换,氮淋容量将有可能降低21%。然而,这就要求采取以上全部措施。