全 文 ：第 34 卷 第 2期 生 态 科 学 34(2): 111−115
2015 年 3 月 Ecological Science Mar. 2015

收稿日期: 2014-06-27; 修订日期: 2014-09-16
基金项目: 南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室开放基金; 江西省自然科学基金项目(20114BAB213020)
作者简介: 向速林(1978—), 男, 江西人, 博士, 副教授, 研究方向为水资源与环境, E-mail: slxiang2001@163.com
*通信作者: 向速林

向速林, 王逢武, 聂发辉. 赣江下游典型蔬菜地地表径流的氮磷流失特征[J]. 生态科学, 2015, 34(2): 111−115.
XIANG Sulin, WANG Fengwu, NIE Fahui. Nitrogen and phosphorus losses characteristics of surface runoff in typical vegetable field
of Ganjiang River estuary area[J]. Ecological Science, 2015, 34(2): 111−115.

赣江下游典型蔬菜地地表径流的氮磷流失特征
向速林 1,2,*, 王逢武 1, 聂发辉 1
1. 华东交通大学环境工程系, 南昌 330013
2. 南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室, 南昌 330047

【摘要】 在赣江下游代表性蔬菜地设置径流小区, 研究常规施肥条件下蔬菜地生态系统地表径流中氮、磷的流失状况。结
果表明, 在连续多次监测期内, 自然降雨条件下常规施肥蔬菜地地表径流总氮平均浓度为 10.32 mg⋅L–1, 总磷平均浓度为
4.71 mg⋅L–1, 硝态氮与溶解性正磷酸盐是该区域蔬菜地降雨径流中氮、磷的主要存在形态, 故而地表径流流入至附近水体存
在富营养化的风险。此外, 蔬菜地降雨径流中氮、磷流失量与降雨量呈极显著的正相关关系。研究表明, 施肥和降雨量是
影响地表径流氮、磷流失的主要因素, 针对赣江下游蔬菜地氮、磷流失特点需制定相应的氮、磷流失的防治措施。

关键词：蔬菜地; 地表径流; 流失
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2015.02.017 中图分类号：X144 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2015)02-111-05
Nitrogen and phosphorus losses characteristics of surface runoff in typical vegetable
field of Ganjiang River estuary area
XIANG Sulin1,2,*, WANG Fengwu1, NIE Fahui1
1. Department of Environment Engineering, East China JiaoTong University, Nanchang 330013, China
2. Key Laboratory of Poyang Lake Environment and Resource Utilization of MOE, Nanchang University, Nanchang 330047,
China
Abstract: The nutrient losses characteristics of surface runoff in field conditions and conventional fertilization were
investigated through setting runoff plots in vegetable ecosystem in Ganjiang River estuary area. The results showed that total
nitrogen and total phosphorus concentration were 10.32 and 4.71 mg⋅L–1, respectively, in the period from April 2011 to August
2011, which indicated that surface runoff into the water would result in water entrophication. The results also suggested that
soluble nitrate nitrogen and orthophosphate were the main forms of surface runoff in the vegetable system. Nitrogen and
phosphorus losses of surface runoff were highly correlated with the precipitation during the period. Studies have shown that
fertilizer and runoff discharge were the two main factors influencing nitrogen and phosphorus losses; the amounts of nitrogen
and phosphorus losses were improved by fertilization, and also increased with the increasing of runoff amount. We should make
corresponding prevention measures of nitrogen and phosphorus loss for different land utilization patterns.
Key words: vegetable; surface runoff; losses
1 前言
氮、磷是农作物生长的主要限制因子[1], 同时又
是引起水体富营养化的重要营养盐, 而降雨则是
氮、磷流失的主要源动力, 降雨形成的地表径流是
氮磷流失的重要途径。农业地表径流中氮、磷等随
112 生 态 科 学 34 卷

降雨地表径流的流失是流域内水体富营养化重要的
面源污染之一[2], 且氮素的流失又是导致地下水硝
酸盐污染的主要原因。地表径流中氮、磷的流失受
区域地形地貌特征、农业作物类型、土壤类型、种
植模式及肥料施用水平与方式等因素的影响[3–6], 且
土壤类型对地表径流次数亦有明显影响[7]。
蔬菜地是赣江下游重要的土地利用方式, 而处
于赣江下游的杨子洲蔬菜生产基地则是南昌市最重
要的蔬菜供应地, 其种植面积大, 蔬菜的复种指数
高, 化学肥料施用量较大, 蔬菜地表层土壤中氮、磷
养分累积明显, 并且该区域与赣江相邻, 肥料中的
氮、磷等在降雨冲刷下易通过地表径流进入赣江水
体, 对赣江水体的富营养化造成直接影响[8-9]。因此,
探讨蔬菜地氮、磷流失特征及其对水体富营养化的
贡献具有重要意义。本研究选择典型径流小区, 分
析不同种植季节蔬菜地氮、磷等随降雨地表径流的
流失规律, 以期为预防和控制水体富营养化提供参
考依据。
2 材料与方法
2.1 试验地点
选择赣江下游尾闾区的扬子洲镇蔬菜种植基地
作为研究区, 根据地形条件及沟渠分布, 并便于取
样, 选择两条菜地排水沟, 以附近汇水河流为界,
每条排水沟由近及远每隔约 30 米设置一个采样点,
共 3 个, 总共 6 个样点(分别为 L1.1、L1.2、L1.3 与
L2.1、L2.2、L2.3)。分别于 2011 年 4 月 15 日、6
月 8 日及 8 月 24 日三次典型降雨形成径流后(分别
代表降雨量变化的不同季节, 并用 A、B、C 表示三

图 1 蔬菜地沟渠径流水样采集站点
Fig. 1 Observation sites of ditch runoff in vegetable field
个不同时间)采集地表径流水样分析不同形态氮、磷
含量, 探讨各种因素相互作用下地表径流中不同形
态氮磷的含量特征及其流失规律。
2.2 实验方法
对于采集的研究区蔬菜地地表径流水样, 测定
的氮、磷形态主要包括总氮(TN)、硝态氮(NO3-N)、
铵态氮(NH4-N)、总磷(TP)、溶解态正磷酸盐(SRP),
分别测定径流水样中不同形态的氮、磷含量。测定
方法均按《水和废水监测分析方法》(第四版)中规定
的分析方法进行[10], 其中, TP 采用过硫酸钾氧化-钼
锑抗比色法, SRP 采用钼锑抗比色法; TN 采用过硫
酸钾氧化-紫外分光光度法, NH4-N 采用纳氏试剂比
色法, NO3-N 采用酚二磺酸比色法。
3 结果
3.1 蔬菜地降雨径流中氮形态与含量
相对农田生态系统而言, 蔬菜地的氮肥投入量
相对较大, 肥水条件优越, 导致蔬菜地的氮素利用
率相对较低[11]。在 3 次降雨观测中, 各监测点径流
样品中 TN、NH4-N、NO3-N 含量见图 2。由图 2 可
知, (1)A 时段各样品中, TN 的变化范围为 7.86—
11.70 mg·L–1, 平均含量为 10.48 mg·L–1, NH4-N 含量的
变化范围为1.68—2.15 mg·L–1, 平均含量为1.88 mg·L–1,
NH4-N 的含量处于相对较低的水平, 并且波动幅度也
相对较小, NO3-N 含量的变化范围为 2.85—7.41 mg·L–1,
平均含量为 4.51 mg·L–1, NO3-N 的含量显著高于
NH4-N 含量。(2)B 时段各样品中, TN 含量的变化范
围为 9.16—18.90 mg·L–1, 平均含量为 14.02 mg·L–1,
NH4-N 的变化范围为 1.35—3.19 mg·L–1, 平均含量
为2.30 mg·L–1, NO3-N 的变化范围为0.77—15.00 mg·L–1,
平均含量为 6.18 mg·L−1, NO3-N 的含量波动幅度较
为明显, 其平均含量亦高于 NH4-N 的平均含量。(3)C
时段各样品中, TN 变化范围为 0.35—2.76 mg·L–1, 平
均含量为 1.47 mg·L–1, NH4-N 的变化范围为 0.13—
0.69 mg·L–1, 平均含量为 0.48 mg·L–1, NO3-N 含量的变
化范围为 0.38—0.83 mg·L–1, 平均含量为 0.69 mg·L–1,
该时段 TN、NH4-N、NO3-N 的含量均显著低于其它
两个时段氮的含量。
3.2 蔬菜地降雨径流中磷形态与含量
在 3 次降雨观测中, 各监测点降雨径流样品中
TP 与 SRP 的含量变化见图 3。由图 3 可知, (1)A 时
2 期 向速林, 等. 赣江下游典型蔬菜地地表径流的氮磷流失特征 113


注: A 代表 2011-4-15 样品, B 代表 2011-6-8 样品, C 代表 2011-8-24 样品(下同)。
图 2 降雨径流不同形态氮的含量
Fig. 2 The nitrogen contents of surface runoff in vegetable field

图 3 降雨径流不同形态磷的含量
Fig. 3 The phosphorus contents of surface runoff in vegetable field
段各样品中, TP 的变化范围为 1.83—4.26 mg·L–1, 平均
含量为3.10 mg·L–1, SRP的变化范围为1.85—2.08 mg·L–1,
平均含量为 1.91 mg·L–1, TP 的变化较为明显, 而 SRP
的含量波动幅度较小。(2)B 时段各样品中, TP 的变化
114 生 态 科 学 34 卷

范围为 4.02—10.17 mg·L–1, 平均含量为 8.05 mg·L–1,
SRP 的变化范围为 3.29—9.44 mg·L–1, 平均含量为
7.16 mg·L–1, TP与SRP的含量波动幅度较为明显。(3)C
时段各样品中, 总氮的变化范围为 1.95—3.11 mg·L–1,
平均含量为 2.80 mg·L–1, SRP 的变化范围为 0.30—
1.61 mg·L–1, 平均含量为 0.85 mg·L–1, 该时段 TP 与
SRP 的含量均低于其它两个时段磷的含量。
4 讨论
4.1 不同季节蔬菜降雨径流中氮流失分析
降雨造成的地表径流会带着土壤中的颗粒态和
水溶态氮、磷养分, 从而降低肥料的利用效率和土
壤的肥力[1]。在蔬菜生产系统中, 作物种类较多, 其
在生长期间对养分的利用及其流失特征也不同, 故
而探讨蔬菜地径流的氮流失具有重要意义。从图 4
可知, 径流水样中 TN 及不同形态氮含量均表现为
B>A>C, 各时段 TN 平均含量分别为 19.02 mg·L–1、
14.02 mg·L–1与 1.47 mg·L–1, NH4-N 含量的平均值分
别为2.30 mg·L–1、1.88 mg·L–1与0.48 mg·L–1, NO3-N的平
均含量分别为 6.18 mg·L–1、4.51 mg·L–1与0.69 mg·L–1。
历年水文资料显示, 赣江流域的雨季一般出现在每
年 4-6 月份, A 与 B 时段正好处在该区域的雨季, 且
与 B 时段最为明显, 6 月份的降雨强度大, 且持续时
间较长, 其中, A 时段所在的 4 月中旬的全市平均降
雨量为 52.5 mm, 而研究区实测的降雨量为 65 mm
(该值为累积三天降雨量, 下同), B 时段所在的 6 月
上旬的全市平均降雨量为 233.7 mm, 研究区降雨量
的实测值为 160 mm, C 时段已进入到研究区的平水
期, 而 C 时段所在的 8 月下旬的全市平均降雨量仅
为 25.4 mm, 本区的实测值为 32 mm。研究显示, 相
比 A、B 时段, C 时段的降雨量和降雨历时均有显著

图 4 不同季节蔬菜地降雨径流中不同形态氮含量
Fig. 4 Comparison of nitrogen contents in surface runoff
under different season
地下降, 其 TN、NH4-N、NO3-N 的含量亦显著地降低
A 与 B 时段, TN、NH4-N、NO3-N 的平均含量与降雨
量的相关系数分别为R2=0.7564, R2=0.7051, R2=0.7743,
均与降雨量呈较为显著地正相关关系, 这说明降雨量
和降雨强度会影响蔬菜地地表径流中氮含量。
除 C 时段外, 降雨径流中 TN 的平均含量均显
著地高于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)
的 V 类标准限值(2 mg·L–1)[12], 说明蔬菜地在雨季时
总氮的流失非常严重, 除与该时期的降雨强度有关
外, 还可能与氮肥的施用量较多有关, 其原因是蔬
菜地在生产时施肥频次较高, 施用的氮肥量也大,
而利用率却低。合理的施肥量, 不仅可以提高作物
的肥料利用率, 而且还可以减少表层土壤中氮的残
留量, 其流失量也随之降低。降雨径流中 NH4-N 与
NO3-N 的含量差别较大, 不同时段降雨径流样品中
NO3-N 含量均明显高于 NH4-N 含量, 且以 B 时段的
差别更为明显, 反映了蔬菜地降雨径流中氮的流失
主要以 NO3-N 为主。NH4-N 含量较低可能是其在地
表径流过程中存在转化为其他形态氮的可能[13], 比
如, 蔬菜地的降雨径流中 NH4-N 可通过硝化作用转
化为 NO3-N, 从而降低了 NH4-N 含量。
4.2 不同季节蔬菜降雨径流中磷流失分析
农业径流氮、磷流失过程受到降雨过程、蔬菜
种植类型与方式、地形条件、施肥量及施肥方式等
因素的综合影响, 而降雨强度则对径流中氮、磷的
流失具有极显著影响[14]。从图 5 可知, 地表径流水
样中 TP 及 SRP 含量也表现为 B>A>C, 各时段总磷
的平均含量分别为 8.06 mg·L–1、3.10 mg·L–1 与
2.81 mg·L–1, 而SRP平均含量为7.16 mg·L–1、1.91 mg·L–1
与 0.85 mg·L–1。结果显示, B 时段径流中 TP 与 SRP
的含量显著高于其它时段, TP 与 SRP 的平均含量与
降雨量的相关系数分别为 R2=0.9598, R2=0.9913, 均
与降雨量呈极显著地正相关关系, 说明降雨量和降
雨强度会影响蔬菜地地表径流中磷的流失, 当降
雨量增加时, 其地表径流的产流量相应增加, 同
时由于流速加快, 对表层土壤的冲刷能力强, 而
且蔬菜地的土壤较为疏松, 土壤中大量的磷容易被
地表径流冲刷带走, 从而加速表层土壤磷流失。此
外, 各时段降雨径流中总磷平均含量均显著高于《地
表水环境质量标准》(GB3838—2002)的 V 类标准限
值(0.4 mg·L–1)[12], 说明蔬菜地降雨径流中总磷
2 期 向速林, 等. 赣江下游典型蔬菜地地表径流的氮磷流失特征 115



图 5 不同季节蔬菜地降雨径流中不同形态磷含量
Fig. 5 Comparison of phosphorus contents in surface
runoff under different season
的流失极为严重, 且降雨径流中 SRP 的含量占 TP
含量的比重较大, 说明蔬菜地降雨径流磷流失主要
以 SRP 为主。
相比其它农业生产而言, 蔬菜地的施肥强度更
大, 而利用率却相对较低, 从而造成土壤养分的流
失量也更大。不同时段蔬菜地施用肥料的种类及方
式亦会影响地表径流中磷的流失量, 一般而言, 施用
无机肥比有机肥的蔬菜地磷素的流失更大[15–17]。调查
结果显示, 研究区蔬菜生产时肥料的施用主要是常
规的无机氮、磷肥料, 只有极少量的家禽粪肥及有机
肥, 而已有研究表明农业生产时对磷肥的利用率只
有约 20%左右[18], 大量磷素随地表径流等因素流失,
这也导致了研究区降雨径流中磷素的流失极高。因
此, 为了减少蔬菜地降雨径流中的磷素流失, 应尽
可能的多施用有机肥料, 减少对无机肥料的依赖。
5 结论
蔬菜地降雨径流中氮、磷的含量均较高, 其总氮
与总磷的平均浓度分别为 10.32 mg·L–1与 4.71 mg·L–1,
且硝态氮与溶解性正磷酸盐是该区域蔬菜地降雨地
表径流中氮、磷的主要存在形态。
蔬菜地地表径流中氮、磷流失与降雨强度呈显
著正相关, 且磷流失与降雨量的相关性达极显著水
平, 说明降雨强度是影响蔬菜地氮、磷流失的主要
因素。施肥类型也是影响氮、磷流失的重要因素。
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