全 文 ：　第 12 卷 第 4期2 0 0 4 年 1 0 月　　　　　　　　　 中 国 生 态 农 业 学 报Chinese Journal of Eco-Agriculture 　　 　　　　　　　　Vol.12　No.4Oct., 2004
　
长江中下游地区水稻田溶解态氮流失量的估算＊
———以江苏省靖江市柏木乡为例
刘志伟
(靖江市环境监测站　靖江　214500)
徐志红　徐　凯
(靖江市环境保护局　靖江　214500)
摘　要　监测研究了长江中下游地区靖江市柏木乡典型水稻田施用 N肥对地表水体的污染状况 ,并结合模型推求
出该区降雨径流深度 ,由此估算水稻田溶解态 N 污染负荷量 , 稻田径流中 N排放量为 36.04kg/ hm2 , 占 N 肥施用量
的 17.3%。
关键词　水田　溶解 N　流失量　估算
Estimation on the loss amount of N in the paddy fields of the middle and lower reaches of Yangtse River — A case study
from Baimu Town, Jingjiang City , Jiangsu Province.LIU Zhi-Wei(Jingjiang Environmental Monitoring Station , Jingjiang
214500), XU Zhi-Hong , XU Kai(Jingjiang Environmental Protection Bureau , Jingjiang 214500), CJEA , 2004 , 12(4):119～ 121
Abstract　The pollution status of applying N fertilizer in the typical paddy fields of the middle and lower reaches of Yangtse River
to the surface water is monitored.Combining the model , the depth of flowing path of precipitation in this area is obtained , and the
dissolved N contamination amount is estimated for the paddy fields and the total value is 36.04kg/ hm2 , it is 17.3% of the N fertil-
izer amount used in the fields.
Key words　Paddy field , Soluble nitrogen , Loss amount , Estimation
长江中下游地区是水稻主产区 ,水稻种植期溶解态 N通过降雨产生的地表径流进入江河湖库 ,引起水
体富营养化 ,造成水体污染。本研究估算了长江中下游地区靖江市柏木乡典型农田水稻种植期溶解态 N的
流失量 ,为防治该区水体污染提供理论依据。
1　研究区域概况与研究方法
研究区域位于长江流域下游的靖江市柏木乡水稻种植示范区 ,该示范区面积 1.35km2 ,其周围 500m范
围内无工业 、生活污染源 ,其墒沟 、田埂 、排水沟均符合农田水利要求 ,灌溉水取自丰产方北部的罗家港 ,由翻
水站提升进入灌溉沟网 ,农田灌溉回水及降雨产生的径流经灌溉渠道收集 ,排入罗家港。目前示范区种植水
稻新品系为“9520” ,并采用塑盘抛秧技术。于 2001年 6月 5日进入试区丈量丰产方的几何尺度 、沟渠长度 ,
并确定丰产方中部 100m×100m 区域为试验区域 ,测量其田面高程 ,在四角和中间安装简易水位计 ,以其平
均读数作为田间水层厚度 。在丰产方中布置 6个采样点 ,用聚乙烯瓶采集大田淹水水样 ,每天采样 1次 ,每
次采样0.5kg ,采用电极法(与纳氏试剂光度法比对)测定氨氮含量 ,采用N-(1-奈基)-乙二胺光度法测定亚硝
酸盐氮含量 ,采用酚二磺酸光度法测定硝酸盐氮含量 ,采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定 N含量 。其
中氨氮现场测定 ,N样品用浓硫酸酸化至 pH<2后与其他水样一起送靖江市环境监测站中心实验室进行处
理 、分析。径流中N的采样检测方法同上。本研究共收集有效样品 532个 ,监测数据 2036个。在大田观察
的同时 ,同步收集农药和化肥施用 、气象 、降水 、罗家港水质等资料。
田间水平衡计算 。对某一时刻田块而言 ,降水量 、渗漏量 、蒸散量 、排水量 、灌水量 、作物吸收量 、土壤蓄
积量间关系为:
P t + D t + E t + S t + I t + W t + Q t =0 (1)
式中 , P 为大气降水量(mm), D 为土壤渗水量(mm), E 为田间蒸发量(mm), S 为排水量(mm), I 为灌水量
(mm),W 为土壤含水量(mm), Q 为作物吸收量(mm)。
　＊靖江市环境保护局“靖江市农业生态 、污染源调查研究”项目资助
收稿日期:2003-07-15　改回日期:2003-08-27
　　N质量平衡计算 。对某一固定田块 ,N收支平衡关系式为:
NP/ t + ND/ t + NE/ t + NS/ t + NI/ t + NW/ t + NQ/ t =0 (2)
式中 ,NP 为降水带入的N 量 , ND 为渗漏的 N量 , NE 为蒸发引起的 N蒸散量 , NS 为排水流失的 N量 , NI 为
灌水引入的 N量 , NW 为作物吸收的 N量 , NQ为土壤蓄积的N 量。该平衡关系反映了田间水层 N含量的变
化 ,并可通过对田间水层N含量进行监测得到具体数值 。本研究以大田排水为研究对象 ,排水的时间过程
较田间水层的保持时间短 ,可近似认为排水中 N浓度(CN)恒定等于排水起始时刻大田水层的N 浓度 ,并用
该浓度与排水量(Q)的乘积作为排水中的N流失量 。即:
P =CN ×Q (3)
式中 ,Q 为单位面积排水量(mm), P 为单位面积排水引起的N流失量(t/m2)。
表 1　逐次降水产生径流深度估算
Tab.1　The estimation depth of flowing path
时间/d
Time
径流深度/mm
Flowing depth
时间/ d
Time
径流深度/mm
Flowing depth
时间/ d
Time
径流深度/mm
Flowing depth
　5 0.05 113 0.09 219 5.92
　6 35.86 114 0.74 220 30.29
　7 0.37 118 3.32 235 0.37
　8 0.49 125 6.14 238 15.70
　9 1.82 149 0.06 269 7.49
20 0.00 150 6.43 270 8.82
21 0.18 154 26.47 278 0.03
22 4.50 155 0.00 297 1.77
24 5.48 163 29.26 303 0.70
25 11.18 164 11.26 304 3.01
26 0.81 167 1.19 306 6.96
34 0.59 169 14.06 330 1.93
35 0.28 172 0.43 333 0.37
43 5.77 173 20.42 334 1.52
52 2.77 174 9.06 335 4.57
54 0.18 190 0.02 338 0.16
58 0.12 191 0.00 339 9.78
75 0.07 192 33.68 340 0.70
83 1.57 210 14.14 342 2.95
84 0.18 214 6.51 346 4.17
101 0.74 215 3.51 347 0.22
110 1.02 217 2.25 350 0.01
111 0.24 218 7.57
2　结果与分析
2.1　水稻种植期降雨地表径流深度估算
本研究计算对象为该丰产方在水稻大
田种植期间降雨产生的日径流量 ,计算方法
采用美国土壤保持局(SCS)1972 年提出的
SCS径流深度估算公式[ 1 ,4] ,以 1 次降雨量
为主要参数 ,径流深度(Q ,mm)计算式为:
Q =(R -0.2S)2
R +0.8S (R >0.2S)
Q =0.0 (R ≤0.2S)
(4)
式中 , R 为每日降雨量(mm), S 为截流参数
(mm)。S 计算式为:
S =254 100
CN
-1 (5)
式中 , CN 为SCS 方程中径流曲线数值 ,与土
壤类型 、土地使用 、管理措施及土壤含水率
等因素有关。本研究估算的区域为水稻田 ,
水稻大田种植期间田面长期保持一定量水
层 ,土壤基本处于水湿润状态 ,可认作土壤
含水量处于近似饱和状态 , CN 取值为 95。
降水量为靖江市气象站提供的 2001年同期
气象资料 ,该区 2001 年全年降水量为 903.
2mm ,其中水稻生长期间总降水量为 376.
6mm ,占全年的 41.7%。根据方程(4)估算
得出径流深度结果见表 1。该区年径流深度为 486.72 mm ,其中水稻生长期径流深度为 183.24mm ,占全年径
流深度的 37.65%。
2.2　水稻种植期地表径流N流失量的估算
稻田径流中污染物流失量由径流量 、径流中污染物浓度和产流面积 3个因素组成 ,其估算公式为[ 2 , 3 ,5] :
P=Ai ×S (6)
Ai=CN ×Qi (7)
Qi=1000d (8)
式中 , P 为径流中污染物产生量(t/d), Ai 为单位产流面积污染物产生量(t/hm2),S 为产流面积 , CN 为污染
物浓度(mg/kg),Qi为单位产流面积径流量(m3/d·hm2), d 为产流深度(mm/d)。通过监测逐次降水产生径流
量 ,稻田径流中 N含量监测结果见表 2 ,水稻生长期间田间径流中N平均浓度为20.52mg/kg 。水稻生长期间
稻田径流排放N即为每次径流过程N排放量之和 ,其表达式为:
Q =∑Qi (9)
120 中 国 生 态 农 业 学 报　　　　　　　　　　　　　　　　　第 12 卷
　　逐次径流过程N排放量估算结果见表 3 ,水稻种植期间(6月 15日 ～ 10月 30日)稻田径流N 排放量为
36.04kg/hm2 ,占 N肥施用量的 17.3%。
表 2　水稻种植期大田径流中 N含量变化
Tab.2　The change of N concentration in flowing path during paddy grow ing period
时间/d
Time
径 流 总 N
含量/mg·kg -1
N concentration
in flowing path
时间/d
Time
径 流 总 N
含量/mg·kg-1
N concentration
in flowing path
时间/d
Time
径 流 总 N
含量/mg·kg-1
N concentration
in flowing path
3 4.2 50 36.5 80 8.10
5 3.5 51 39.5 105 6.23
8 6.8 53 51.2 106 8.95
9 6.9 54 53.5 114 3.25
10 7.2 55 48.2 133 8.56
21 29.5 56 47.0 139 12.35
26 16.3 63 31.2 140 8.56
27 14.2 71 16.5 142 3.56
46 50.3 74 11.5
表3　逐次径流过程 N 排放量估算
Tab.3　The estimation result of N drainage in flowing path
时间/d
Time
总 N 排 放
量/mg·kg-1
N drainage
amount
时间/d
Time
总 N 排 放
量/mg·kg-1
N drainage
amount
时间/d
Time
总 N 排 放
量/mg·kg-1
N drainage
amount
156 1.11 176 1.66 220 1.67
157 0.00 192 0.00 221 1.23
165 0.72 193 0.00 222 6.42
166 0.30 194 5.25 237 0.02
169 0.15 212 5.68 240 0.35
171 2.86 216 1.86 271 0.15
174 0.11 217 1.00 272 0.18
175 4.74 219 0.57 280 0.00
3　小　结
研究结果表明该区年径流深度为 486.72mm ,其中水稻生长期径流深度为 183.24mm ,占全年径流深度的
37.65%。水稻种植期稻田径流中N排放量为 36.04kg/hm2 ,占N肥施用量的 17.3%。
参　考　文　献
1　刘鸿亮等.湖泊富营养化调查规范.北京:中国环境科学出版社 , 1989
2　张大弟.上海市郊 4种地表径流污染负荷调查与评价.上海环境科学 , 1997 ,16(9):7～ 11
3　朱静华等.降雨径流过程中氮磷输出趋势分析.天津农业科学 , 1994(1):35～ 38
4　Novotny V., Chesters G.Hand book of nonpoint pollution sources management.New York:VNR Company , 1981.81～ 103
5　OvercashM.R., Dalidson J.M.Environmental impact of nonpoint source pollution.An Arbor Science Publi shers , 1980.69～ 169
欢迎订阅 2005年《林业科学》
《林业科学》是由中国林学会主办的林业综合性学术期刊 , 主要刊登林业及相关领域的最新科研成果 , 包括森林培育 、森
林生态 、林木遗传育种 、森林保护 、森林经理 、森林与生态环境 、生物多样性保护 、野生动植物保护与利用 、园林植物与观赏园
艺 、经济林 、水土保持与荒漠化治理 、林业可持续发展 、森林工程 、木材科学与科技 、林产化学加工工程 、林业经济及林业宏观
决策研究等方面 ,适于国内外从事林业各领域研究的科技人员 、林业管理干部以及有关高等院校师生阅读。 本刊为双月刊 ,
逢单月 25日出版 , 大16开本 , 每期192页 , 国外邮发代号:BM44 , 国内邮发代号:82-6 , 每期定价 30.00 元 , 全年180.00 元。全国
各地邮局均可订阅 ,漏订者可直接汇款至编辑部补订 ,地址:(100091)北京市万寿山后中国林学会《林业科学》编辑部。
121第 4 期　　　　　　　　 　　　刘志伟等:长江中下游地区水稻田溶解态氮流失量的估算