太湖流域典型地区农村水环境氮、磷污染状况的研究

一年中分6次采样测定分析太湖流域典型地区(宜兴、常熟的王庄和辛庄)的农村各水体中总磷(TP)、硝态氮(NO-3-N)和铵态氮(NH4+-N)含量。结果表明,一年中的丰水期(5至9月),农田各个水体中氮、磷含量明显高于其他时期;地表水中NH+4-N含量较高,地下水中NO3--N含量也偏高。地下水中的NH+4-N污染程度高于NO3--N,其中宜兴和王庄地下水中的NH4+-N污染比辛庄严重,年均值分别为1.596和2.103mg·L-1,最高值分别为5.782和5.441mg·L-1,都超过了V类地下水限值的10倍以上。辛庄5至9月地下水中NO3--N含量超过了世界卫生组织(WHO)规定的生活饮用水硝态氮浓度10mg·L-1的上限,已不适合作饮用水。研究区域内太湖水TP年均含量为0.492mg·L-1,污染程度比农村灌溉水和城市河水严重,表现为TP在太湖中有累积的趋势;NO-3-N和NH4+-N年均为2.152和2.885mg·L-1,太湖长期处于富营养化状态。

太湖地区主要水稻土水力特征及其影响因素

通过田间和室内试验研究了太湖地区3种主要水稻土(白土、黄泥土和乌栅土)的水分特征以及影响因素,得出了各种土壤每一土层的容重、质地、有机质、土壤团聚度、土壤结构系数和土壤水分特征曲线,比较了3种主要水稻土类型的土壤基本物理性质和水分特征状况,并根据水分特征曲线得出了这3种土壤的田间持水量、有效水含量和萎蔫系数。结果表明:土壤田间持水量和有效水含量均与容重呈极显著的线性负相关,有效水与土壤粘粒含量也呈显著的线性负相关;而土壤的田间持水量和有效水含量与土壤有机质、结构系数、团聚度呈极显著的线性正相关,萎蔫系数与质地也呈显著的线性正相关。

太湖地区水稻土表层土壤10年尺度重金属元素积累速率的估计

以江苏省几个水稻土历年监测的重金属元素变化资料为基础 ,估计太湖地区水稻土表层土壤的重金属元素积累速率并推算本地区相应的几种环境影响的污染通量 .结果表明 ,Cu/Zn、Pb和Cd的积累速率分别达到 0 3～1mg·(kg·a) - 1、0 2～ 1mg·(kg·a) - 1和 0 3～ 3 μg·(kg·a) - 1,它们的年污染通量分别为 0 5～ 1kg·(hm2 ·a) - 1,0 5～ 1 0kg·(hm2 ·a) - 1,0 5～ 3 0kg·(hm2 ·a) - 1和 0 8～ 1 0× 1 0 - 3kg·(hm2 ·a) - 1.观察到有效态含量的积累速率高于全量 .就整个区域来说 ,Pb、Cd的面源复合污染强度明显较其他环境影响因子大 ,尤其是Cd的污染通量较国际上的报道偏高 ,说明本地区环境污染较为严重 ,仍然是区域环境质量的制约因素 .

太湖地区水稻土颗粒中重金属元素的分布及其对环境变化的响应

采用原状土样分离技术 ,研究了太湖地区几种主要水稻土不同颗粒中重金属元素Pb、Cr、Cd的分布 .结果表明这些元素在不同粒径的土壤颗粒中分配迥异 ,重金属含量在 >0 2 5mm的粗颗粒和 <0 0 0 2mm的细颗粒中较高 ,且与土壤有机碳有密切的关系 ;重金属元素主要积累于 >0 2 5mm的粗颗粒中 ,Cd的粗颗粒积累比Pb、Cr更强烈 .耕层土壤重金属的颗粒分配因土壤种类不同而异 ,并响应于土壤环境变化 .

太湖地区3种水稻土不同温度培养中有机碳库变化及其对升温的响应

全球变暖下土壤有机碳储存的变化是土壤与全球变化研究的热点问题 .本研究选择了 3种太湖地区代表性水稻土的表层土壤 ,分别进行 2 0℃和 2 5℃的室内恒温培养 ,监测培养过程中总有机碳、溶解性有机碳和微生物量碳的变化动态 ,试图了解这些土壤的有机碳分解过程对全球变暖的响应特点 .结果表明 ,这些土壤培养中总有机碳变化可以用一级衰变动力学方程或对数衰减方程描述 ,但动力学特征依培养温度的不同而异 .升温大大促进了铁渗水耕人为土和潜育水耕人为土中有机碳的分解与呼吸损失 ,而铁聚水耕人为土没有显著变化 .供试土壤总有机碳损失的Q10 系数分别为 :潜育水耕人为土 (1 1 1～ 1 4 1 ) >铁渗水耕人为土 (4 4～ 6 4 ) >铁聚水耕人为土 (0 63～ 0 73 ) .这一方面说明温度敏感性在同一地带的不同土壤间的差异超过文献上报道的不同气候带的差异 ,但另一方面揭示了水稻土可能是一类对全球升温敏感响应的人为土 .溶解性有机碳和微生物量的碳的变化还提示不同温度培养下水稻土微生物群落结构可能改变 ,因而影响到土壤有机碳库的生物有效性在温度条件下的变化 .可以认为 ,土壤升温下有机碳的变化不但与土壤有机碳的性质有关 ,而且与土壤性质控制下的生物条件的改变有关 .

农村经济相对发达地区生活垃圾的产生特征与管理模式初探——以太湖地区农村为例

以经济相对发达的太湖地区宜兴市大浦镇渭渎村为代表,详细分析了生活垃圾产生量、组成成份及其动态变化,并对村民环保意识进行入户调查。结果发现,太湖地区相对发达地区典型农村人均垃圾产量为0.15kg·d-1,组分以可堆腐物占主要部分,达67.70%,且逐月变化不大。调查期间广大村民积极支持和参与垃圾的收集分拣工作,并表示愿意支付垃圾收集处理费用。通过对各种垃圾管理模式的比较探讨,提出了适合经济相对发达的农村地区以村为单位的垃圾分类收集方式和高温发酵堆肥、废品回收循环利用为主,兼以少量废物填埋为辅的管理模式。

水生植物堆肥替代部分氮肥提高水稻产量与稻田土壤肥力

为评价太湖流域水生植物堆肥对水稻产量及稻田土壤肥力效应,在太湖流域典型稻田连续进行4a的田间定位试验,比较在等氮条件下不同比例的水生植物有机堆肥替代处理(有机氮替代率分别为0、20%、40%、60%、80%和100%)引起的水稻籽粒产量、产量构成因子、氮磷钾吸收量以及土壤碳氮含量和pH值变化。结果表明:与单施尿素相比,水生植物有机堆肥与尿素配施利于水稻产量的提高,并随着有机肥替代率增加,水稻产量呈先增后降;当有机肥替代率达40%和60%时产量最高。单施有机肥和单施尿素处理水稻籽粒产量相当。单施有机肥显著降低了有效穗数,有机肥和尿素配合施用则可减轻甚至消除这一效应;有机肥替代率在40%和60%时,有效穗数、穗粒数和结实率均较高。随着有机肥施用量增加,水稻秸秆氮浓度降低,籽粒氮浓度无影响;水稻磷浓度和吸收量均无显著差异;有机肥与尿素配施均显著提高了秸秆钾吸收量,有机肥替代率在80%时可显著提高籽粒钾吸收量。表层土壤全氮和有机碳含量及土壤pH值均与有机肥替代率呈显著正相关关系。有机肥-尿素配施处理下土壤全氮和有机碳均较4 a前显著提高。有机肥替代率为80%和100%,土壤pH值较试验前土壤分别显著升高。由此可见,水生植物有机肥与尿素配施可以提高太湖稻作区水稻产量,增加土壤有机质含量和减缓土壤酸化程度,可作为太湖稻作区一项环保型施肥技术。

1980-2005年太湖地区土地利用变化及驱动因素分析

为了定量化研究土地利用变化特征及其驱动因素,该文应用遥感和GIS技术,分析江苏省环太湖地区1980-1990年、1990-2000年、2000-2005年3个不同时段土地利用的数量变化特征及土地利用类型的空间转换特征,并对研究区各时段土地利用变化的驱动因素进行探讨。结果表明:25a江苏省环太湖地区土地利用类型发生了复杂变化,3个不同时段土地利用变化特征各不相同且具有明显的区域差异性;区域土地利用程度持续增加,土地利用仍处于发展期;从土地利用类型转移变化看,建设用地转入的速度远大于转出的速度,有规模增加的趋势,而水田、旱地、林地的转入速度小于转出速度,存在规模减少的趋势。人口数量的增加、工业化、城市化带来的经济发展与土地管理政策等人类活动是江苏省环太湖地区土地利用类型转换的主要驱动因素。尽管近年来江苏省环太湖地区的土地开发利用取得了巨大的经济收益,但部分人类经济活动给区域农业的发展及土地资源的可持续利用带来巨大压力,甚至导致以水田为主的区域耕地资源质量的进一步退化。该研究为江苏省环太湖地区土地资源的可持续利用及人-地关系的协调发展提供科学依据。

近20年来宜兴市域水稻土有机碳动态及其驱动因素

中国农业土壤有机碳的变化一直是国内外农业与全球气候变化研究中十分注意的问题。一些研究提示 2 0世纪末以来我国水稻土尤其是太湖地区水稻土的有机碳储存出现了增长趋势。文章选择了 2 0 0 2年对江苏省宜兴市市域范围水稻土的 6 1个土壤监测点进行系统采样和土壤分析 ,并与该市分别于 1983年和 1994年进行的土壤肥力调查结果相对比 ,从县市区域尺度分析、评价了近 2 0年来太湖地区水稻土表土有机碳储存的变化。尽管 2 0世纪 80年代初以前土壤有机碳含量变化以下降为主 ,但 2 0年来该市域内水稻土有机碳总体上呈上升趋势。统计表明 ,4个主要土属的表土有机碳密度的增幅以下序递增 :湖白土 ( - 2 .80tC hm2 ) <白土 ( 10 .36tC hm2 ) <乌泥土 ( 13.6 5tC hm2 ) <黄泥土 ( 14 .97tC hm2 ) ,因而全市 74 .2× 10 3hm2 水稻土表土的总有机碳库从 1983年的 1.37Tg增加到 2 0 0 2年的 2 .2 0Tg。该市水稻土的平均固碳速率达到 0 .5～ 0 .8tC hm2 a ,这种快速固碳作用与 2 0世纪 80年代以来土壤中氮素的富集、秸秆还田的推广和 90年代以来该地区不断扩大的冬季休闲有关。目前该市水稻土的固碳潜力仍很大 ,太湖地区的高产高投入农业不能排除在碳固定上的积极意义。然而 ,这种快速固碳作用的土壤过程和机理值?

灰色聚类法对太湖地区农村地下水水质的评价

以太湖流域典型水稻种植地区—宜兴、常熟王庄和辛庄9月份农村地下水水质为研究对象,分析了地下水样的硝态氮、铵态氮、亚硝态氮、总磷、高锰酸钾指数、硫酸盐、氯化物、总硬度等常规项目,确定硝态氮、铵态氮、亚硝态氮、总磷、高锰酸钾指数为该地区地下水的主要污染因子。运用灰色聚类法对地下水水质现状进行了评价。结果表明:太湖地区农村地下水普遍受到了污染,仅有10%的地下水水质勉强达到III类水标准;80%的地下水达到IV类或劣IV类水标准;10%的地下水达V类水标准,已不适合饮用。地下水中的主要超标项目是铵态氮、亚硝态氮和高锰酸钾指数,其中铵态氮和亚硝态氮超标十分严重。宜兴地区铵态氮和亚硝态氮污染最严重;个别监测点地下水中硝态氮含量较高,超过世界卫生组织规定的生活饮用水硝态氮质量浓度10 mg/L的上限。总硬度、硫酸盐、氯化物、砷和硒的含量较正常,但是发展趋势值得关注。

施氮量对太湖地区设施菜地年氮素淋失的影响

采用田间小区试验,研究了太湖地区设施菜地一年三季作物(番茄-莴苣-芹菜)氮素淋失特征。结果表明:太湖地区设施菜地氮淋失以NO3--N为主,氮素淋洗量受施氮量的直接影响,以农民习惯施氮量(N5)处理下的淋洗总量最高,全年TN淋失总量高达193.6 kg.hm-2。在N5基础上减施N 40%(N3)可分别减少番茄、莴苣和芹菜季TN淋洗损失40.4%、49.2%和57.5%,同时可分别增产15.1%、39.0%和27.8%。设施菜地氮素淋洗高峰发生在揭棚期(7—11月),其中包括揭棚休闲期和莴苣生长前期。揭棚期淋洗液TN平均浓度为51.1 mg.L-1,是盖棚期TN浓度的1.7倍;TN淋洗量为129.2 kg.hm-2,约占全年总氮淋洗量的66.7%。

基于BP神经网络的太湖典型农田土壤水分动态模拟

收集太湖典型农田2010年10—12月和2011年3—6月2个时间段的逐日气象资料和土壤水分资料,运用BP(back propagation)神经网络和缺省因子分析法确定影响该地区土壤水分动态的主要气象因子(降水量、蒸发量、平均气温和平均地表温度以及平均风速),以这些主要影响因子作为输入变量建立该地区土壤水分动态模拟的BP神经网络模型。利用100组实测样本对神经网络进行训练,用剩余的64组实测样本进行检验。结果表明:0～14 cm和14～33 cm土壤含水量模拟的平均相对误差(MARE)最大为0.062 9,均方根误差(RMSE)最大为1.764,不同土壤层次的训练样本和检验样本的精度(PA)都在0.87以上。因此,BP神经网络用于太湖典型农田的土壤水分动态模拟是可行的。

太湖流域农村生活垃圾面源污染贡献值估算

农村生活垃圾是太湖流域农村面源污染的重要来源之一,选取太湖流域大浦镇农村地区为调查区域,调查农村生活垃圾产生密度和雨水径流量,确定农村生活垃圾对面源污染的贡献值。结果表明,农村生活垃圾村域产生密度为105.9t·km-2·a-(1含集贸市场垃圾),地表径流量为45.0万m3·km-2·a-1,农村生活垃圾弃置使径流增加的N、P浓度分别为3.3mg·L-1、0.7mg·L-(1即面源污染贡献值),均超过太湖重富营养化的N、P浓度限值,因此,从源头上治理农村生活垃圾污染问题,避免垃圾任意堆放释放污染物,对解决太湖农村面源污染具有重要意义。

太湖地区主要水稻土的饱和导水率及其影响因素研究

主要研究了太湖地区3种主要水稻土（白土、黄泥土和乌栅土）的原状土和扰动土的饱和导水率,并分析了土壤的有机质含量、土壤质地、土壤容重、土壤团聚度、土壤结构系数等土壤基本性质对土壤饱和导水率的影响.结果表明：原状土的饱和导水率变化于5.16×10^-4～11.62×10^-4cm/s之间,扰动土饱和导水率变化于0.76×10^-4～3.31×10^-4cm/s之间;同一水稻土的剖面上的饱和导水率基本呈现由上向下逐渐减小的趋势,且原状土的饱和导水率普遍大于扰动土的饱和导水率.原状土和扰动土的饱和导水率均与土壤的各项主要物理性质之间都存在着一定的相关性.影响原状土饱和导水率的因素主要是土壤容重、团聚度、结构系数和有机质等,而不同类型的土壤饱和导水率之间相差较大.影响扰动土饱和导水率的因素除了容重、团聚度、结构系数和有机质外,还有土壤的质地（即粘粒含量）.为进一步探讨太湖地区土壤水分的合理利用与管理、环境的治理和农业的持续发展提供了参考的依据.

太湖流域非点源污染研究与控制

分析了太湖流域主要非点源污染类型与现状,指出在完成对点源污染的控制以后,非点源污染将成为该区域环境状况改善的主要限制因子。认为太湖流域主要类型非点源污染来源于:农业、林业、养殖业(畜、禽、水产)的非点源负荷,城镇化建设、现代交通、农村居民用地的地表径流,城镇农村生活污水的排放等;定性地论述了非点源污染形成的主要途径。进一步讨论了太湖流域非点源污染研究动态、存在的问题及其发展趋向,就目前太湖流域非点源污染的研究与控制进行了探讨,太湖流域非点源污染的研究需要将环境水文学、生态系统生态学结合起来,同时运用先进技术进行全面动态评估;同时有针对性地讨论了不同类型非点源污染的防治措施。

染色法测定、计算机解译农田土壤中大孔隙数量的研究

利用染色和计算机解译的方法来确定太湖地区3种主要水稻土(白土、黄泥土和乌栅土)的优势流路径和大孔隙的分布状况。将土壤染色后,所拍摄的剖面染色图片经过Photoshop 8.0和ArcGIS 8.0处理,将所染的蓝色由深到浅平均分成10个等级,以此分析土壤剖面中大、小孔隙的比例。分析结果表明:(1)3种土壤剖面的优势流深度相差不大,均在80 cm左右。但因为乌栅土的地下水位较高(最高可达70 cm),所以优势流对乌栅土的地下水影响最大。(2)土壤剖面中不同深处的染色百分比与该处土壤容重有显著的相关性,土壤容重越大,染色百分比就越小。(3)不同土壤剖面大孔隙的数量和孔隙体积相差很大。在白土和黄泥土的所有土壤层次上以及乌栅土的剖面上第三至第四层,蓝色最深的两个等级之和的百分比即是剖面上该层>1 mm的大孔隙含量。另外在乌栅土剖面上的第一至第二层>1 mm的大孔隙含量数值与经染色后产生蓝色最深的3个等级百分数之和相当。

太湖地区麦季氮磷径流流失规律与控制对策研究

通过田间试验研究了太湖地区小麦生产中不同施肥处理的氮磷径流流失规律。结果表明:小麦生长季径流损失的TN为10.08～21.29 kg/hm2,以硝态氮为主,占57.57%～81.81%,流失系数为1.40%～7.16%,流失率为5.50%～11.25%,PO43-和TDP流失分别为0.015～0.036 kg/hm2和0.047～0.077 kg/hm2,以TDP计算磷流失系数为-0.04%～0.03%,流失率为0.07%～0.17%。采用秸秆覆盖和深施化肥的措施能显著减少径流的氮流失。

太湖流域农村污水污染特征研究

通过对常熟市辛庄镇5个典型村庄的生活污水和畜禽养殖废水为期1年的采样监测,分析了pH、NO3--N、NH4+-N、TN、PO43--P、TP、COD等污染指标,明确了农村生活污水和畜禽养殖废水的污染特征状况。研究结果表明,生活污水的SS、氮、磷和COD含量很高,超过了国标生活污水排放标准的限值,总体上旱季各指标浓度高于雨季;养殖废水的SS、NH+-N、TP和COD含量超过了国家的日排放标准。

太湖地区两种稻麦轮作制中营养元素的循环——Ⅱ.常规稻田生态系统中大量元素的循环状况

本文在太湖流域研究了平原地区三个不同试验点上小麦-水稻和元麦-水稻-水稻两种轮作方式下常规稻田生态系统中氮、磷、钾、钙、镁等五种大量营养元素的循环及表观平衡状况。所考虑的输入途径有施肥、灌溉、降雨、播种及移栽;输出途径有作物收获、田面排水和渗漏淋溶。此外,氮素的输出还包括了氨挥发及硝化与反硝化脱氮。三试验点两种熟制的稻田生态系统中各元素的表观平衡状况基本一致,在土壤养分库中磷、氮有盈余,钾、镁和钙有亏损。

太湖地区主要水稻土的土壤水分参数研究

太湖地区主要水稻土类型的水分参数研究结果表明 ,水稻土 4个土层的土壤水分特征曲线基本一致。土壤的饱和含水量、田间持水量、凋萎系数和土壤有效水的含量均从土壤上层到下层呈降低的趋势 ;土壤的非饱和导水率与负压水头之间呈负相关的指数曲线变化 ,当负压水头达到 10 k Pa时 ,非饱和导水率降低到最小值 ,且基本趋于稳定 ;非饱和土壤水扩散率变化于 1.1× 10 - 3～ 1.886× 10 - 3cm2 / min之间 ,非饱和土壤水扩散率随含水量也呈指数曲线变化。