农田退水水质水量资料整理

1、农田退水水质水量特征资料整理1农业面源污染研究现状随着农业生产方式的转变，农业生产过程中化肥和农药的大量施用在一定程 度上加速了水环境污染和富营养化进程，使得河流、湖泊等水体COD、TN、TP 等污染物浓度不断上升1。相比之下，我国作为化肥的生产和应用大国，氮肥的 施用居世界之首，农业面源污染问题亦不容乐观。近年来，农业污染研究已经 成为水环境管理领域研究的一个热点，控制农业非点源污染已成为农业可持续发 展和社会主义新农村建设的重大课题之一。因此，农业污染研究对改善流域水质 和实现社会经济的可持续发展具有重要意义3。2农田退水特点在降雨和灌溉过程中，农田退水中携带的营养物质经过农田沟渠流入附近

2、水 体中，农田沟渠对退水中的氮、磷有一定的吸收、降解作用，污染物随着沿程和 时间呈指数递减变化。我国2009年对农业面源污染源强进行了详细调查，发布 了第一次全国污染源普查-农业污染面源肥料流失系数手册，结果显示太湖 流域种植业各类污染物入河系数在0.10.3之间（入河系数=入河量/排放量）。农田退水的水质水量特征主要表现在以下几个方面2:（1）农田沟渠退水及其污染物排放活动与农田整个生长季同步，且与田 间施肥和灌溉时间保持高度一致。（2）农田退水的主要污染物为氮、磷，有机物含量相对较少。（3）农田退水中氮磷污染物浓度处于地表水环境质量标准三类劣五类 之间。3农田退水水质水量特征3.1水量特征

3、陈会4等人对前郭灌区（东北）开展了 2 a的试验，系统的监测了水稻生育 期内各级排水沟道中水量过程和水质过程。对灌区面源污染迁移、转化以及汇集 过程进行了模拟，分析灌区排水与面源污染的关系。灌水与排水关系如下：0.012林 0.008摭 C1004）205-22泡田期返育期灌水日期灌础水与稻田地衣排水渗流排水06-1107-qi分篥期O8-l|o ok-30 09-04Mr乳熟期黄熟期07-21 拔节期图1 2010年排水斗沟中地表排水过程和渗流排水过程Fig.1 Drainage and seepage processes in lateral canal in 2010研究区域为典型斗渠灌

4、溉控制区（控制灌溉面积8 hm2），结果显示，农田 退水水量的年际变化较大，其排水水量与灌溉水量及降雨水量有关，该地区农田 退水最大流量合约8.64m3.d-i亩-1。宋蕾5等人研究了宝鸡峡和交口灌区的农田 年均排水量，分别合约0.15 m3d-i亩-1，0.30 m3d-i亩-1。张爱平6对宁夏黄灌区稻田水质水量进行了研究，分析了影响稻田退水量的 基本因素，结果表明影响稻田退水量的因素有灌溉量、降雨量、植物截留、蒸散 量及地下水位等，其中，灌溉量每增加1%，退水量就增加0.28%，降雨量每增 加1%，退水量就增加0.03%，地下水位每下降1%，退水量就减少0.24%，蒸 散量每增加1%，退水

5、量就减少0.2%。3.2污染物浓度特征不同种植类型、种植方式、不同区域等均会影响农业面源污染地区农田退水 水质，刘树元、陈会、刘振英等学者对农田退水的水质进行了研究。研究结果汇 总如下：表1国内典型农业面源污染地区农田退水水质（mg/L）Table1 Drainage water quality of the domestic typical agricultural non-point source pollution（mg/L）水质监测区COD氨氮总氮总磷三江平原2009年741276450.5模拟农田泡田和排干水829.4661.6510.28东北郭灌区439.41.051.80馁化市秦

6、家水田灌溉实验站水稻田排水9707.3312.832.6宝鸡峡灌区潜水径流513.4414.270.15交口灌区潜水径流527.0027.970.16湖北省漳河灌区退水80.860.21长沙水稻和蔬菜及果树种植区36.21.87内蒙古河套灌区710.90.338.650.2920.920.70江西101.383.350.23江汉平原110.23苏南地区降水偏丰125.468.60苏南地区降水偏丰126.614.2上海市郊稻田1330.201.824.80.70上海市郊旱田1358.121.895.900.85嘉兴69月140.53.01.54.00.53.0湖北四湖流域农田排水沟渠152.39

7、31.0050.017赣江4月160.261.80.4宜兴水稻田7月171.572.87宁夏黄灌区1844.60.05张万顺11 等对东荆河灌区灌溉退水中营养物质进行了模拟和预测，研究结 果表明，农田退水会引起河道水体营养物浓度的增高，水质变差，丰水期较平水 期和枯水期的影响更大，农田退水主要污染因子是磷。张桂英12等人认为在1988年苏南农业种植管理措施下，农田地表径流中的 有机物对水系水质的污染很小，这可能与不同年代的种植方式有关，当今化肥农 药施用量与1988年差别较大，农田退水污染物浓度产生了较大变化。3.3污染物浓度的时间变化特征张爱平6对宁夏黄灌区稻田水质的变化进行了研究，氮磷肥施

8、入农田后，总 氮和总磷的浓度在施肥的当天就可以达到峰值，随后逐渐下降，铵态氮要在施肥后的1-2天浓度达到最大，硝态氮要在3-4天才能达到最大，在以后的每次追肥 后也表现出相同的变化趋势。稻田退水污染主要发生在抽穗开花前，这一阶段是 调控稻田退水污染负荷的关键时期。时阊图2田面水中TN随时间的变化Fig.2 The dynamic curve of TN in the field surface water within the full time of test图3田面水中TP随时间的变化1. 401. 201. 00ij. B00. 600. 40ij. 20n. noFig.3 The d

9、ynamic curve of TP in the field surface water within the full time of test田面水中的TN和TP浓度均在施肥后39天内下降到对照水平，可以解释 为土壤颗粒及作物的吸收，另外还有相当部分经农田垂直退水和侧向退水流失。该演技结果与翟丽华14等人的研究结果类似。徐刘凯16 研究了鄱阳湖流域水稻田退水水质的时间变化特征，结果显示水 稻田流失的氮磷浓度翻耕插秧期水稻生长期休耕期，夏季气温较高，微生物活 性强，植物茂盛，对氮素的截留去除率要高于冬春季节。3.4农田退水沿程水质变化特征徐刘凯16在赣江下游地区的蒋巷镇基本农田，选择两条平

10、行沟渠，依据地形 地势，从沟渠上游至下游入河口，每隔100 m设置一个采样点，共计设置了 5个 采样点，沿程共计500 m，用来研究农田退水污染物的沿程变化。研究结果显示： 水稻田沟渠系统在微生物降解、植物吸收和底泥吸附的综合作用下，流失的TN、 NH4-N、NO3-N和NO2-N浓度在排水沟渠中都呈沿程递减规律，平均去除率分 别为45.75%、45.59%、48.07%和46.52%，水稻田沟渠系统对各种形态流失的氮 素都具有良好的截留去除效果。水稻田沟渠系统在沉淀吸附等作用下，流失的 TP和SRP浓度在排水沟渠中都呈沿程递减规律，平均去除率分别为53.53%和 42.39%，对流失的磷素截

11、留去除效果显著。由于沿程沟渠的去除作用，农田退水污染物在进入河湖之前已经被削减，污 染物入河浓度与排放口浓度之比称为入河系数，根据太湖流域主要入湖河流水 环境综合整治规划编制规范太湖流域各类污染源、污染物的如何系数如下所示 1;（具体可参考第一次全国污染源普查一农业污染源肥料流失系数手册19）:表2太湖流域各类污染源污染物的入河系数表Table2 Coefficients of losing into rivers of pollutants from different sub-industries of agriculture in the Taihu Lake Basin污染物种植业畜禽

12、养殖业水产养殖业COD0.10.30.50.80.81.0NH3-N0.10.30.50.80.81.0TN0.10.30.50.80.81.0TP0.10.30.50.80.81.03.5农田污水去向陈会4等人对地表排水和渗流排水中污染物排放总量和浓度进行了对比，结 果如下：表3地表排水和渗流排水中污染物排放总量和质量浓度对比Table3 Comparison of contaminant mass and concentrations from surface drainage water and seepage项目排放总量/kg平均质量浓度/（mg/L)渗流排水地表径流渗流排水地表径流N

13、H4+5.7717.20.141.05NO3-210.7182.13.373.52PO43-75.292.01.391.80COD1745.42533.029.139.4注：排放量是指排水斗沟控制区（8 hm2）的污染物进入斗沟的质量。除硝氮外，其他污染物地表排水物质量均大于渗流排水的物质量。由于地表 排水水量显著大于渗流排水，因此从总体上看，地表排水对污染物的贡献大于渗 流排水，但仍然有接近一半的排水为渗流排水。张爱平6的研究表明宁夏黄灌区稻田退水量占总引水量的40%左右。而垂直 退水占农田退水总量的80%左右，是农田退水的主体部分，垂直退水携带氮磷等 污染物质进入地下水严重威胁灌区地下水环

14、境，其中，水稻插秧后20天内是土 壤各层溶液中氮磷浓度最高的阶段，这一阶段前要翻耕泡田施基肥及追施蘖肥， 灌溉量和施肥量很大，垂直退水过程中氮磷的流失量也很大。在水稻整个生育期 中抽穗前氮、磷的流失量占到总量的80%左右，每次追肥后直渗液中氮磷的浓度 会小幅上升。3.6农田营养物质流失影响因素受地形地貌、土地利用、农田管理措施等多种因素的影响，不同地区研究中 的氮素流失量差别很大，同一地区不同土壤、不同种植模式之间的氮流失量也有 较大差异，整体而言，氮素损失量均表现为随施氮量增加而显著增加20。通常情况下，氮素流失主要发生在降雨或灌溉集中的季节。坡度是影响土壤氮素流失最重要的地形因素。当坡度较

15、小时，氮主要通过随 水向下渗透而淋失，随径流流失量较少；当坡度较大时，表层土壤易遭到侵蚀， 氮主要通过随地表水流动迁移而发生径流流失，向下淋失较少。在一定范围内， 坡度越大，氮素随水土流失越严重。此外，氮素流失量与坡度的关系还受植被覆 盖、坡长、径流时间等多种因素影响。土壤质地决定了水分的渗透性，土壤大孔隙是氮素迁移的主要通道，土壤质 地越粗、孔隙越多，淋溶损失越严重。适当的有机肥处理与化肥处理相比可显著减少氮素流失，缓控释肥可以控制 氮素释放，提高氮素利用率，进一步降低氮素流失风险。4结论（1）结果表明影响农田退水量的因素有灌溉量、降雨量、植物截留、蒸散 量及地下水位等，农田退水水量最好根据

16、项目区具体情况现场调查后确定，农田 退水最大流量可取8.64 m3.d-i亩-1，年均流量可取0.30 m3.d-i亩-1。（2）不同地区、不同环境、不同耕作方式等均对农田退水污染物浓度有着 较大的影响，COD浓度在270 mg/L之间，TN在160 mg/L之间，NH-N在 0.2630 mg/L 之间，TP 大多在 1.0 mg/L 一下，（3）田面水中的TN和TP浓度均在施肥后39天内下降到对照水平，水 稻田流失的氮磷浓度翻耕插秧期水稻生长期 休耕期。（4）农田退水污染物在进入河湖之前在排水沟渠中被吸附、降解，太湖流 域种植业污染物入河系数在0.10.3之间。（5）农田退水量中垂直（下渗

17、）退水占农田退水总量的40%80%，可能 是农田退水的主体部分。参考文献I李静，闵庆文，李文华等.太湖流域平原河网区农业污染研究一一以常州市和宜兴市为 例J.生态与农村环境学报,2014, (02): 167-173.罗良国，陈崇娟，赵天成等.植物修复农田退水氮、磷污染研究进展J.农业资源与环境 学报,2016, (01): 1-9.3李静，闵庆文，李子君等.太湖流域农业污染压力分析J.中国生态农业学报,2012, (03): 348-355.4陈会,王康，周祖昊.基于排水过程分析的水稻灌区农田面源污染模拟J.农业工程学 报，2012, (06): 112-119.5宋蕾，王永胜，张鸿涛.关中

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