高 蓉，韓煥豪，崔遠(yuǎn)來(lái)，王樹(shù)鵬，黃 英，張 雷

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降雨量對(duì)洱海流域稻季氮磷濕沉降通量及濃度的影響

高 蓉1，韓煥豪1，崔遠(yuǎn)來(lái)1※，王樹(shù)鵬2，黃 英2，張 雷2

（1. 武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430072； 2. 云南省水利水電科學(xué)研究院，昆明 650228）

為了探究洱海流域稻季氮磷濕沉降規(guī)律，于2016及2017年稻季在大理洱海流域收集濕沉降樣品，分析樣品中總磷（total phosphorus，TP）、總氮（total nitrogen，TN）、NO3--N、NH4+-N等指標(biāo)及其變化規(guī)律。結(jié)果表明，TN、TP濕沉降通量主要受降雨量支配，2016與2017年稻季單次降水TN、TP濕沉降通量與降雨量均呈極顯著的線性正相關(guān)關(guān)系。TN、TP濕沉降濃度總體上隨降雨量的增大而減小，同時(shí)與是否發(fā)生連續(xù)降雨及是否大規(guī)模施肥有關(guān)。以2017稻季氮素濕沉降為例，2017年稻季NH4+-N和NO3--N濕沉降對(duì)TN的占比分別為53.1%和20.6%，濕沉降以NH4+-N為主?？扇苄詿o(wú)機(jī)氮（dissolved inorganic nitrogen，DIN）對(duì)TN的占比隨著降雨量的增大而減小，隨著連續(xù)降雨的延續(xù)而增大。2016及2017年稻季濕沉降TN質(zhì)量濃度分別為0.87～4.03和0.90～6.85 mg/L，均遠(yuǎn)大于湖泊富營(yíng)養(yǎng)化閥值，對(duì)洱海水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。

氮；磷；降雨量；洱海流域；濕沉降

0 引 言

進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，隨著工業(yè)化的快速發(fā)展、農(nóng)業(yè)活動(dòng)中化肥的大量施用以及畜牧業(yè)的迅速發(fā)展，大氣環(huán)境問(wèn)題日益突出，大氣氮磷沉降量日益增加[1]。作為氮、磷循環(huán)重要組成部分的氮、磷沉降是植物不可忽視的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充來(lái)源，但大量的大氣氮、磷沉降為水生生態(tài)系統(tǒng)輸入過(guò)量的營(yíng)養(yǎng)元素，進(jìn)而引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化、生物多樣性減少及生物群落結(jié)構(gòu)改變等系列問(wèn)題[2-4]，對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。有學(xué)者基于氮排放量的研究表明中國(guó)大氣氮素濕沉降量呈明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)，總量從1980年的4.96 Tg增長(zhǎng)到2007年的11.80 Tg，年濕沉降通量分別為516和1128 kg/km2[5]。楊元龍等[6]在太湖及其周邊地區(qū)的研究表明，太湖及其周邊地區(qū)年大氣氮、磷年沉降通量分別為4 226和306 kg/km2，大氣氮、磷的年沉降負(fù)荷分別占環(huán)湖河道輸入氮、磷總負(fù)荷的48.8%和46.2%，由此可見(jiàn)氮磷濕沉降對(duì)湖泊的影響不容忽視。

洱海是云南高原僅次于滇池的第二大淡水湖，居中國(guó)淡水湖中第7位，是洱海流域的重要水源地。隨著人口的快速增加、化肥、農(nóng)藥的不斷加大投入，旅游業(yè)的迅猛發(fā)展，洱海流域入湖污染負(fù)荷不斷增加，流域生態(tài)環(huán)境惡化，洱海水質(zhì)日益下降。有研究表明，洱海水質(zhì)在1950年處于貧營(yíng)養(yǎng)水平，在1992年到2001年期間一直保持在中營(yíng)養(yǎng)水平[7-8]，現(xiàn)階段處于中營(yíng)養(yǎng)向富營(yíng)養(yǎng)湖泊的過(guò)渡階段[9-10]。張紅葉等[11]采用EHI評(píng)價(jià)方法對(duì)洱海及其流域內(nèi)的3個(gè)小湖泊進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)，得出近20 a來(lái)洱海生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)呈惡化趨勢(shì)。陳建良等[12]指出洱海水華一般發(fā)生在6－10月，而這一時(shí)期正好是洱海流域的稻季，稻田大量施肥后有一部分氮、磷經(jīng)揮發(fā)或反硝化作用進(jìn)入大氣，遇雨又沉降到地表。

目前，對(duì)洱海輸入氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽分的研究側(cè)重于面源及河流入湖污染的研究[13-15]。作為洱海流域的污染物來(lái)源之一，大氣氮磷濕沉降規(guī)律還未探明。為了研究洱海流域稻季濕沉降的規(guī)律，于2016年稻季5月25日－9月27日，2017年稻季5月30日－9月30日對(duì)洱海流域進(jìn)行濕沉降監(jiān)測(cè)，估算稻季濕沉降對(duì)洱海氮、磷的輸入量并分析其形態(tài)特征和變化規(guī)律，以期為控制洱海水體向富營(yíng)養(yǎng)化轉(zhuǎn)變提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)內(nèi)容及方法

1.1 研究區(qū)概況

洱海流域地處低緯高原，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季溫和，年平均氣溫為15.1 ℃，年平均風(fēng)速2.6 m/s。干濕季分明，冬干夏雨，85%～96%的降雨集中在雨季（6―9月）。

洱海流域地跨大理市和洱源縣，包括18個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，是大理州糧食的主產(chǎn)區(qū)，流域有效灌溉面積2.57萬(wàn)hm2。大春作物（5月至9月）以水稻、玉米及烤煙為主，面積占比分別為35.8%、15.8%及11.1%，小春作物（10月至翌年4月）以大蒜和蠶豆為主。各種作物隨機(jī)分布，幾乎沒(méi)有大規(guī)模種植某一種作物的情況出現(xiàn)。近年來(lái)受市場(chǎng)影響，洱海流域傳統(tǒng)種植模式發(fā)生改變，逐漸變成以種植水稻、大蒜、烤煙、甜玉米、蔬菜及特色水果等經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的農(nóng)作物為主，使得區(qū)域種植結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，種植模式多樣化。

濕沉降樣品收集及檢測(cè)均在洱海流域中部的農(nóng)業(yè)農(nóng)村部大理綜合環(huán)境監(jiān)測(cè)站（100°07′43″E，25°49′59″N，海拔1 975 m）進(jìn)行，該站距洱海2 km，具體位置如圖1所示。

圖1 取樣點(diǎn)與洱海流域相對(duì)位置

1.2 樣品收集與分析方法

用通氣法[16]對(duì)試驗(yàn)站內(nèi)代表洱海流域水稻傳統(tǒng)種植方式的3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)共9個(gè)小區(qū)進(jìn)行氨揮發(fā)監(jiān)測(cè)，以其均值作為該稻季稻田氨揮發(fā)值。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積為50 m2，小區(qū)水稻按洱海流域傳統(tǒng)方式種植：采用淹水灌溉，整個(gè)稻季施純氮總量為193.0 kg/hm2，施肥比例為蘗肥∶穗肥=7∶3。施磷（P2O5）、鉀（K2O）量均為62.5 kg/hm2，均在分蘗期全部施入稻田。氮肥品種為尿素，磷肥為過(guò)磷酸鈣，鉀肥為硫酸鉀。

濕沉降采樣按照《大氣降水樣品的采集與保存》[17]的規(guī)定進(jìn)行，所采樣品需在24 h內(nèi)進(jìn)行分析，如不能及時(shí)分析，置4 ℃下保存，但保存時(shí)間不超過(guò)一個(gè)星期。對(duì)濕沉降樣品總氮（total nitrogen，TN）、總磷（total phosphorus，TP）、硝氮（NO3--N）、銨氮（NH4+-N）濃度進(jìn)行分析，NO3--N與NH4+-N之和稱(chēng)為可溶性無(wú)機(jī)氮（dissolved inorganic nitrogen，DIN）。TN采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法（GB11894-1989）測(cè)定；TP采用過(guò)硫酸鉀消解鉬酸銨分光光度法（GB 11893-1989）測(cè)定；NO3--N采用紫外分光光度法（HJT346-2007）測(cè)定；NH4+-N采用納氏試劑比色法（GB7479-1987）測(cè)定。

1.3 計(jì)算方法

洱海流域稻季單次降水氮磷濕沉降通量為降水量與降水氮磷濃度的乘積，可用式（1）計(jì)算

式中為換算系數(shù)，= 1 L·kg/(mg·mm·km2)；C為第次降水中某種營(yíng)養(yǎng)鹽的質(zhì)量濃度，mg/L；H為第次降水的降水量，mm；F為第次降水某種營(yíng)養(yǎng)鹽的濕沉降通量，kg/km2。

洱海流域稻季的總沉降通量為各次氮磷濕沉降之和

式中為稻季降水的總次數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 2016與2017年稻季TN、TP濕沉降濃度變化規(guī)律

2016與2017年稻季TN、TP濕沉降濃度及降雨量變化關(guān)系如圖2所示（為便于作圖，圖中TP濃度為測(cè)定值的10倍）。由圖2可知，2016年TN濕沉降質(zhì)量濃度在0.80～4.03 mg/L之間，7月7日、7月12日和8月26日的質(zhì)量濃度較大，分別為3.77、3.58和4.03 mg/L，其中8月26日TN濕沉降濃度是整個(gè)稻季的峰值。2017年TN濕沉降質(zhì)量濃度的變化范圍為0.90～6.85 mg/L，TN濃度峰值出現(xiàn)在降雨量較小的8月24日。除部分日期濕沉降濃度受其他因素影響外，2016與2017年稻季TN濕沉降濃度高峰基本上都與降雨量低峰相對(duì)，大體上表現(xiàn)出隨降雨量的增大而減小的趨勢(shì)。這主要是因?yàn)榻涤炅枯^小時(shí)降雨歷時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)，降雨液滴相對(duì)較小，增加了降雨與含氮物質(zhì)氣溶膠接觸的時(shí)間與表面積，使得濕沉降中含氮物質(zhì)的濃度增大；反之，降雨量越大，含氮物質(zhì)被稀釋得越厲害，TN濕沉降濃度較小。

TN濕沉降濃度的大小還與是否連續(xù)降雨及是否大規(guī)模施肥有關(guān)。7月16日降雨量為2017稻季的最小值，但濕沉降濃質(zhì)量度僅為0.90 mg/L。主要是因?yàn)?月15日出現(xiàn)了中等強(qiáng)度的降雨，大氣中的含氮物質(zhì)氣溶膠被沖洗稀釋?zhuān)瑢?dǎo)致7月16日TN濕沉降濃度較低。由于連續(xù)降雨的影響，7月21日到7月25日與9月6日到9月8日的TN濕沉降濃度未表現(xiàn)出隨降雨量的增大而減小的趨勢(shì)。

稻季后期TN濕沉降濃度在單次降雨量較大的情況下依舊較高，除了長(zhǎng)時(shí)間未降雨的原因，還與9月中下旬洱海流域大蒜開(kāi)始大面積種植有關(guān)，大量氮肥被施用導(dǎo)致地表氨揮發(fā)量加大并在大氣中富集，有降雨時(shí)形成TN濃度較高的濕沉降。

由圖2亦可知，2017年稻季TN濕沉降濃度總體上比2016年大。這與2017年稻季降雨較2016年分散且降雨量小有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年洱海流域稻季降水天數(shù)為16 d，總降雨量為987.9 mm，平均每次降雨量為61.7 mm。2017年洱海流域稻季降水天數(shù)為28 d，總降雨量為501.1 mm，平均每次降雨量為17.9 mm，不到2016年的1/3。

對(duì)于TP濕沉降而言，2016與2017年稻季TP濕沉降濃度均呈不穩(wěn)定的上下波動(dòng)狀態(tài)。TP濕沉降濃度整體偏小，最大質(zhì)量濃度不超過(guò)0.5 mg/L，主要是因?yàn)榱姿卦谕寥乐兄饕繑U(kuò)散作用進(jìn)行移動(dòng)，磷肥施到土壤后易被固定，移動(dòng)很困難，揮發(fā)更困難[18-19]，再加上施磷量相對(duì)較小，最終大氣中聚集的磷素較少。

注：圖中TP濃度為測(cè)定值的10倍。

2.2 2017年稻季不同形態(tài)氮素濕沉降變化規(guī)律

2017年稻季濕沉降中不同形態(tài)氮素濃度占TN濃度比例隨降雨量變化關(guān)系如圖3所示。由圖3知，不同形態(tài)氮素濃度占比呈現(xiàn)不穩(wěn)定的上下波動(dòng)狀態(tài)，DIN、NH4+-N和NO3--N占比的變化范圍分別為58.0%～90.3%、37.5%～67.2%和10.3%～32.2%，NH4+-N和NO3--N對(duì)TN的平均占比分別為53.1%和20.6%，表明大氣氮素濕沉降以NH4+-N為主。

注：DIN為可溶性無(wú)機(jī)氮。

研究表明，濕沉降中NH4+-N主要來(lái)源于施肥和家禽養(yǎng)殖等農(nóng)業(yè)活動(dòng)，NO3--N主要來(lái)源于化石燃料和汽車(chē)尾氣排放[20-21]。農(nóng)業(yè)是洱海流域的支柱產(chǎn)業(yè)，工業(yè)相對(duì)欠發(fā)達(dá)，這也是濕沉降中NH4+-N濃度占比較大的原因，這與其他學(xué)者的研究結(jié)果一致[22-23]。

DIN占比總體上隨降雨量的增大而減小，若發(fā)生連續(xù)降雨，DIN占比隨著降雨的延續(xù)呈增加的趨勢(shì)。由圖4亦知，除7月24日、8月26日和9月8日受連續(xù)降雨影響外，其余降雨大于20 mm的DIN占比均小于65%；該稻季有3段3 d以上的連續(xù)降雨，分別為7月21日至7月25日、8月24日至8月26日和9月6至9月8日，DIN占TN的比例分別從61.3%升高到81.9%、從77%升高到81.8%、從72.5%升高到76.5%。

氮素濕沉降中各營(yíng)養(yǎng)鹽分濃度與降水量的相關(guān)性分析見(jiàn)表1。由表1可知，氮素濕沉降的各營(yíng)養(yǎng)鹽分濃度與降雨量都在0.05水平上呈弱負(fù)相關(guān)關(guān)系，各營(yíng)養(yǎng)鹽分間都在0.01水平上呈強(qiáng)相關(guān)關(guān)系，表明NH4+-N和NO3--N濃度隨降雨量的變化趨勢(shì)與TN一致，即均隨著降雨量的增加呈減小的趨勢(shì)。

表1 濕沉降中各營(yíng)養(yǎng)鹽濃度與降雨量相關(guān)性分析

注：*、**分別表示在0.05和0.01水平（雙側(cè)）上顯著相關(guān)。

Note: *, ** indicate significant correlation at the 0.05 and 0.01 levels (both sides), respectively.

2.3 2016與2017年稻季單次降水 TN、TP濕沉降通量變化規(guī)律

大氣濕沉降通量主要受降水量支配[24]。2016與2017年稻季單次降水TN、TP濕沉降通量與降水量的關(guān)系圖如圖4所示。由圖4知，2016與2107年稻季單次降水TN、TP濕沉降通量均呈現(xiàn)出隨降雨量的增大而增大的趨勢(shì)，2016年稻季單次降水TN、TP濕沉降通量總體上大于2017年稻季單次降水濕沉降通量，這與2016年稻季單次降水遠(yuǎn)大于2017年稻季有關(guān)。

洱海流域稻季單次降水TN、TP濕沉降量與降雨量的相關(guān)關(guān)系如圖5所示。由圖5知，2016及2017年洱海流域稻季單次降水TN、TP濕沉降通量與降雨量均呈極顯著的線性正相關(guān)（0.001），2016年稻季單次降水TN、TP濕沉降通量與降水量的相關(guān)性較2017年強(qiáng)。

圖4 TN、TP濕沉降通量及降雨量變化

圖5 TN、TP濕沉降量與降雨量相關(guān)關(guān)系

2.4 2017年稻季氮素濕沉降與氨揮發(fā)速率

對(duì)前述小區(qū)測(cè)得的氨揮發(fā)進(jìn)行分析，結(jié)合不同形態(tài)氮素濕沉降通量，得氨揮發(fā)速率與不同形態(tài)氮素濕沉降通量變化如圖6所示。由圖6知，稻季的氨揮發(fā)累計(jì)損失量為24.0 kg/hm2，占施肥量的12.4%，較相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道偏低[25-26]，主要是因?yàn)槎Ａ饔虻炯練鉁嘏c文獻(xiàn)中研究氨揮發(fā)損失的氣溫相比偏低。

圖6 2017年稻季稻田氨揮發(fā)速率與不同形態(tài)氮素濕沉降通量變化

圖6中稻季不同形態(tài)氮素濕沉降通量峰值與稻田氨揮發(fā)速率峰值在時(shí)間上不一致，氨揮發(fā)速率峰值出現(xiàn)在施分蘗肥后（6月），而氮素濕沉降峰值出現(xiàn)在8月。蘇成國(guó)等[27]在常熟農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站的研究表明，稻季期間TN和NH4+-N濕沉降通量的最高值一般出現(xiàn)在當(dāng)?shù)氐咎锸┑屎蟮?0 d左右的降水中，本文與該研究結(jié)果不一致。而與楊士紅等[28-29]的研究結(jié)果一致，表現(xiàn)為氮素濕沉降量峰值延后的現(xiàn)象。除了降雨的隨機(jī)性之外，還和該流域的風(fēng)速風(fēng)向有關(guān)。當(dāng)氨氮在大氣中被富集之后，變化不定的風(fēng)速會(huì)改變氨氮富集的區(qū)域，不同氨氮濃度的大氣相互混合使得某一區(qū)域的氮素濕沉降通量峰值與氨揮發(fā)速率峰值在時(shí)間上不一致。

除此之外，種植結(jié)構(gòu)的差異也會(huì)對(duì)一致性產(chǎn)生影響。洱海流域水稻種植面積占當(dāng)季種植面積的35%，是當(dāng)?shù)氐闹饕N植作物，但與常熟地區(qū)水稻種植面積占比66.7%相比要小的多。而且洱海流域有大面積烤煙等旱作種植，有學(xué)者對(duì)烤煙氨揮發(fā)規(guī)律的研究表明，烤煙成熟期的氮素?fù)]發(fā)通量為旺長(zhǎng)期的6.12倍[30]，洱海流域烤煙8月份開(kāi)始進(jìn)入成熟期，會(huì)在該時(shí)期揮發(fā)大量的氮素。玉米、蔬菜、果樹(shù)及花卉等其他旱作種植，也占有一定的種植比例，它們的施肥種類(lèi)、施肥制度及相應(yīng)的氨揮發(fā)規(guī)律尚不明朗，加上該稻季洱海流域8月份降雨量最大，導(dǎo)致本文氮素濕沉降量和稻田氨揮發(fā)速率變化在時(shí)間上不一致。

農(nóng)田是大氣氣溶膠銨氮的主要來(lái)源之一，揮發(fā)到大氣中的NH3有90%被酸化為NH4+，其中有93%進(jìn)入降雨回到地表[31]。洱海流域因種植結(jié)構(gòu)復(fù)雜、水稻種植面積正在快速減少（被烤煙、蔬菜和甜玉米等經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的作物代替）、各作物施肥制度不統(tǒng)一等原因，導(dǎo)致稻田氨揮發(fā)的規(guī)律不能反映流域氨揮發(fā)的總體情況，但總體而言農(nóng)田氮素?fù)p失是大氣氮源的主要來(lái)源，通過(guò)合理適量施肥、改施緩控釋肥、優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)等方式能在一定程度上減小農(nóng)田氮素?fù)p失[32-33]，進(jìn)而減少氮素的濕沉降量。

2.5 2016與2017年稻季氮、磷濕沉降入湖量估算

由1.3節(jié)中的計(jì)算方法可得，2016與2017年稻季氮磷濕沉降通量比較如表2所示。由表2可知，2016年稻季TN和TP的濕沉降通量分別為2 250.21和133.87 kg/km2，其中7月份濕沉降通量最大，分別占該稻季的41.0%和39.3%。2017年稻季TN、TP、NO3--N和NH4+-N的濕沉降通量分別為1 034.26、73.37、211.93和549.95 kg/km2，8月份 TN、TP、NO3--N和NH4+-N濕沉降占比分別43.5%、39.1%、40.1%和46.0%，為該稻季濕沉降通量最大的月份。2016年的TN、TP濕沉降量比2017年高1216和60.6 kg/hm2，約是2017年的2倍，而2016年稻季總降雨量比2017年高486.8 mm，是2017年的1.97倍，且2016、2017年稻季濕沉降通量最大的月份都出現(xiàn)在相應(yīng)稻季中降雨量最高的月份，可見(jiàn)降雨量是影響TN、TP濕沉降通量的主要因素。根據(jù)《洱海灌區(qū)再生水灌溉及農(nóng)田退水綜合利用報(bào)告》可知洱海流域TN、TP年入湖量分別為3472.2和314.4 t，2016年和2017年稻季TN濕沉降量分別為824.4和52.02 t，分別占全年入湖負(fù)荷量的16.7%和7.7%，TP占比為11.0%和6.0%。

從表2可知，2016與2017年稻季濕沉降TP輸入量較小，分別為33.6與18.4 kg/km2。但磷是淡水湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的主要限制因子，是導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化的主要物質(zhì)之一，它的影響不可忽略[34-35]。有研究表明，低氮磷比（<29）有利于藍(lán)藻快速生長(zhǎng)[36]。2016及2017年稻季濕沉降氮磷元素的質(zhì)量比分別為16.82和14.09，處于低氮磷比水平，可能會(huì)引起洱海藻類(lèi)結(jié)構(gòu)變化，使藍(lán)藻門(mén)占優(yōu)，誘發(fā)藍(lán)藻爆發(fā)。從湖泊TN閥值角度來(lái)看，2016與2017年稻季濕沉降TN質(zhì)量濃度分別為0.87～4.03和0.90～6.85 mg/L，遠(yuǎn)高于湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化的TN閥值0.20 mg/L，對(duì)洱海水體存在威脅。

表2 2016與2017年稻季氮磷濕沉降通量比較

本文2 a試驗(yàn)結(jié)果表明大氣氮素濕沉降是洱海流域面源污染的主要來(lái)源之一，而磷素的濕沉降量較低，氨揮發(fā)是大氣氮素的主要來(lái)源，這和國(guó)內(nèi)的氮磷濕沉降研究規(guī)律相同[37]。而洱海流域相比于其他流域的氮磷濕沉降明顯偏低，除了工業(yè)影響外，人類(lèi)活動(dòng)的影響也是重要原因。研究表明，城區(qū)年均氮素濕沉降量要遠(yuǎn)高于農(nóng)田及森林系統(tǒng)，森林系統(tǒng)高于農(nóng)牧區(qū)及草原[38]。本文試驗(yàn)點(diǎn)的位置距離城區(qū)較遠(yuǎn)，但距蒼山和洱海的距離較近，相比其他系統(tǒng)來(lái)說(shuō)更加復(fù)雜，屬于農(nóng)田、湖泊、牧區(qū)及森林的組合系統(tǒng)，氨揮發(fā)量相對(duì)偏低。另外一個(gè)原因是國(guó)內(nèi)多數(shù)氮磷濕沉降研究結(jié)果都是在平原得到的，洱海流域處于高原地帶，較大的氣候差異對(duì)氨揮發(fā)產(chǎn)生較大影響，同樣的種植結(jié)構(gòu)及施肥制度下平原地區(qū)的氨揮發(fā)要明顯高于高原地區(qū)[38]。

洱海流域種植結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使得單一作物的氨揮發(fā)變化規(guī)律如本文中的稻田氨揮發(fā)并不能反映整個(gè)洱海流域的氨揮發(fā)負(fù)荷量，這也是本文稻田氨揮發(fā)與氮素濕沉降關(guān)系不顯著的原因之一。本文得到的稻季氮磷濕沉降負(fù)荷量是洱海流域各種活動(dòng)（農(nóng)事活動(dòng)、人類(lèi)活動(dòng)、工業(yè)活動(dòng)等）氨揮發(fā)的綜合反映。但本文只設(shè)置了一個(gè)試驗(yàn)觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)于呈狹長(zhǎng)型的洱海流域來(lái)說(shuō)，單一試驗(yàn)點(diǎn)的代表性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。同時(shí)本文只對(duì)降雨量較大的稻季氮磷濕沉降規(guī)律進(jìn)行了研究，雖具有一定的代表性，但為了更全面地了解洱海流域氮磷濕沉降負(fù)荷量，小春作物期間的濕沉降也有待進(jìn)一步研究。

3 結(jié) 論

本文通過(guò)對(duì)洱海流域2016與2017年稻季氮磷濕沉降規(guī)律分析，主要得到以下主要結(jié)論：

1）總氮（TN）、總磷（TP）、NO3--N和NH4+-N濕沉降濃度均呈現(xiàn)隨降雨量的增加而減小的趨勢(shì)，且會(huì)受到降雨時(shí)長(zhǎng)和施肥的影響?？扇苄詿o(wú)機(jī)氮（DIN）占TN比例隨著降雨量的增大呈減小的趨勢(shì)。當(dāng)發(fā)生連續(xù)降雨時(shí)，隨著降雨的延續(xù)，DIN占比呈增加趨勢(shì)。

2）洱海流域稻季氮素濕沉降以還原態(tài)NH4+-N為主，NO3--N與NH4+-N濕沉降量分別占TN沉降量的20.6%和53.1%，磷的濕沉降量相對(duì)較小，降雨量是影響TN、TP濕沉降通量的主要因素。

3）2016及2017年稻季濕沉降氮磷元素的質(zhì)量比利于藍(lán)藻快速生長(zhǎng)；且濕沉降TN濃度遠(yuǎn)高于湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化的TN閥值。

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Effect of precipitation on wet deposition flux and content of nitrogen and phosphorus in Erhai lake basin in rice season

Gao Rong1, Han Huanhao1, Cui Yuanlai1※, Wang Shupeng2, Huang Ying2, Zhang Lei2

(1.430072,; 2650228,)

In order to explore the regularity of nitrogen and phosphorous wet deposition during the rice-planting season in the Erhai lake basin, wet deposition samples were collected at the Dali Environment Comprehensive Monitoring Station of the Ministry of Agriculture, Xizhou, Dali, during the 2016 and 2017 rice-planting seasons. The contents of deposition samples, such as TP (total phosphorus), TN (total nitrogen), NO3--N, NH4+-N, and their changes were analyzed. The results showed that the wet deposition fluxes of TN and TP in the 2016 rice season were 2 250.21 and 133.87 kg/km2, respectively, and the wet deposition fluxes of TN and TP in the 2017 rice season were 1 034.26and 73.37 kg/km2, respectively. In the 2016 and 2017 rice seasons, the amount of TN wet deposition which descended directly to the surface of Erhai lake accounted for 16.7% and 7.7% of the annual TN lake load, and that of TP was 11.0% and 6.0%. July and August in 2016 and 2017 had the largest wet deposition flux in the rice season, which had the highest rainfall. In 2016, the precipitation was 486.8 mm larger than in 2017. Correspondingly, the wet deposition fluxes of TN and TP in 2016 were 1 216 and 60.6 kg/km2higher than those in 2017 respectively. The wet deposition fluxes of TN and TP were mainly controlled by precipitation. The TN and TP wet deposition fluxes of single rainfall in 2016 and 2017 rice season showed a significant linear positive correlation with precipitation. The wet settlement concentration of TN and TP decreased with the increase of rainfall, and it was related to whether there was continuous rainfall and large-scale fertilization. Taking the wet deposition of nitrogen of the 2017 rice-planting season as an example, we could find that the correlation analysis of nutrient concentration and precipitation in the wet deposition showed that TP, TN, NO3--N, NH4+-N and precipitation were all weakly negative correlation at the 0.05 level, and there was a strong correlation between TN, NO3--N and NH4+-N at the 0.01 level. The ratios of wet depositionof NH4+-N and NO3--N to TN were 53.1% and 20.6%, so NH4+-Nwas the main wet deposition. The ratio of DIN (dissolved inorganic nitrogen) to TN decreased with the increase of precipitation and increased with the continuity of precipitation. Ammonia volatilization was one of the main sources of atmospheric nitrogen wet deposition, but the change of nitrogen wet deposition flux in Erhai Lake basin did not change with the change of ammonia volatilization rate in paddy fields. This was related to the complex planting structure and special three-dimensional climate in the basin. The randomness of precipitation and the uncertainty of the basin's wind direction determined that the changes of wet deposition fluxes were more complex. The wet deposition TN concentrations in the rice season in 2016 and 2017 were 0.87-4.03 and 0.90-6.85 mg/L, respectively, much higher than the 0.20 mg/L threshold for eutrophication. The mass ratio of N and P in wet deposition was low N/P ratios (16.82 and 14.09, respectively), which was in favor of rapid growth of, therefore, wet deposition in the rice season would have an adverse effect on the aquatic ecosystem in Erhai lake basin.

nitrogen; phosphorus; precipitation; Erhai lake basin; wet deposition

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Gao Rong, Han Huanhao, Cui Yuanlai, Wang Shupeng, Huang Ying, Zhang Lei. Effect of precipitation on wet deposition flux and content of nitrogen and phosphorus in Erhai lake basin in rice season[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(22): 191－198. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.22.024 http://www.tcsae.org

2018-04-19

2018-09-26

云南省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015BB019）

高 蓉，主要從事水稻再生水灌溉技術(shù)研究。 Email：ronggao@whu.edu.cn

崔遠(yuǎn)來(lái)，教授，主要從事節(jié)水灌溉及農(nóng)業(yè)面源污染治理研究。 Email：YLCui@whu.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.22.024

S19

A

1002-6819(2018)-22-0191-08