[发明专利]东北集约化玉米单作区农田面源污染评价与监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业污染防治领域，具体涉及一种东北集约化玉米单作区农田面源污染评价与监测方法。

背景技术

近年来农田普遍增施化肥以及不合理的农业管理措施，致使施用的氮肥以氨挥发和硝态氮淋溶形式损失越发严重。由此所导致对地下水资源污染的问题日益突出。土壤剖面残留较高的氮素易形成垂直向下运移的风险，伴随灌溉与降水下渗造成地下水污染。如何简便且准确的评估面源污染发生量成为国内外学者研究的热点问题。目前，计算农田硝态氮淋溶的方法一般为通过淋溶盘取淋溶液或测定土壤水势联合溶液养分浓度的方法，计算土壤氨挥发的方法通常为气箱抽气取样化学测定法，这两类测定发放仅能测定点上数据，区域代表性和时间代表性均很差，且该方法操作复杂推广不便。而模型模拟法的优势在于其操作简单、模拟准确和代表性广等优点，成为评估和预测硝态氮淋溶与土壤氨挥发的新型方法，目前应用较多的模型有LEACHM(Leaching Estimation and Chemistry Model)、SWAT(Soil Water Assessment Tool)等，这些模型在综合分析作物生产和土壤氮素运移结合方面还有待加强。而RZWQM(Root Zone Water Quality Model)模型耦合了农业生产管理以及环境影响的模块，成为预测和评估农田氮素淋溶与土壤氨挥发的新工具。

RZWQM模型由美国农业部农业系统研究所(USDA-ARS，Great Plain System Research Unit)于1992年推出的农业系统作物和环境管理模型。整合并考虑了作物根区所有对作物生长的物理、生物和化学过程的影响。Wang等应用该模型优化污水灌溉条件下冬小麦-夏玉米施肥措施。Fang等模拟了不同灌溉制度下作物产量及水分利用效率。已有的研究多侧重于灌溉和水分利用效率研究方面，而国内应用模型对农田施肥过程硝态氮淋溶和氨挥发的评估还处于初级阶段。由于该模型对田间实测数据指标要求较高且有覆盖性，所以根据实测数据对模型参数率定和验证后可以在东北农区等数据缺乏的区域进行验证或推广，为东北集约化农区农田硝态氮淋溶和土壤氨挥发预测开辟新的思路和估算方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种东北集约化玉米单作区农田面源污染评价与监测方法，本方法能够简单准确地估算东北集约化玉米单作区农田面源污染各途径发生量，进而根据预测评估结果，有针对性地研发技术措施或调控农艺措施削减农田面源污染发生量，促进我国农业的可持续生产。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种东北集约化玉米单作区农田面源污染评价与监测方法，所述农田面源污染评价与监测指标为玉米单作农田土壤硝态氮淋溶量和氨挥发量，所述土壤硝态氮淋溶量和氨挥发量在东北集约化农区尺度上的计算方法如下：

Y₁＝0.7742X-22.438

Y₂＝0.1705X-10.923

Y₁-硝态氮淋溶量kg·hm^-2，X-玉米收获后硝态氮残留量kg·hm^-2；Y₂-土壤氨挥发量kg·hm^-2。

本发明具有积极有益的效果：

本发明提供的东北集约化玉米单作区农田面源污染评价与监测方法能够根据施肥量或残留量测算出农田硝态氮淋溶量和氨挥发量，这两个指标是评价东北平原农田面源污染状况的核心指标，进而指导每季作物的合理施肥，有效地削减华北农区农田面源污染发生量。

本发明首次通过模型模拟的方法在东北集约化玉米单作区通过土壤硝态氮残留量与硝态氮淋溶量和氨挥发量建立相关性联系，发现土壤硝态氮残留量指标能够综合的反映全年降水、作物生长、土壤硝态氮淋溶、土壤氨挥发等综合效应，与现有农田实测土壤淋溶和氨挥发的技术相比，本发明首次提供了一个能够综合评估土壤硝态氮淋溶量和氨挥发量较为准确的、易于测定的参数和算法。

附图说明

图1为2009年玉米收获期不同处理土壤含水量模拟值与实测值。

图2为2009年玉米收获期不同处理土壤剖面硝态氮含量模拟值和实测值。

图3为2014年玉米收获期不同处理土壤剖面硝态氮模拟值和实测值。

图4为不同处理玉米产量模拟值和实测值。

图5-1和图5-2为不同处理硝态氮以及氨态氮损失特征。

具体实施方式