农业面源污染物运移转化及其环境效应-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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农业面源污染物运移转化及其环境效应

项目名称：农业面源污染物运移转化及其环境效应
项目类别：重点项目
批准号：51039007
申请代码：E0903
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2011-01-01-2014-12-31

项目负责人：张仁铎
负责人职称：教授
依托单位：中山大学
批准年度：2010

中文摘要：

农田灌溉和施用化肥及农药是支持现代农业的两大支柱，然而，化肥及农药的大量使用和不适当的灌溉给农业生态及环境带来严重不良影响。本项目针对农业典型面源污染物（氮素、农药Atrazine、重金属镉）与土壤温室气体的环境影响展开研究。研究农田尺度下土壤中氮素和农药的运移与转化规律及其环境效应，探讨农业区控制地下水硝态氮和农药污染的灌溉与施肥(药)模式组合，模拟和预测不同气候条件、土壤条件、作物生长条件下区域尺度的农药淋失风险，建立灌溉条件和土壤理化特性等多因子作用下土壤中镉的吸附与解吸的机理模型，研究农业生态系统中温室气体的释放和汇聚机理，探讨农业面源污染条件下产生农业生态与环境效应的微生物学原因以及农业生态系统的演化规律，建立防止农业生态系统面源污染的健康评价指标体系。为制定最佳农业管理措施、实现农业和环境的可持续发展提供科学依据。

中文主题词：氮素；农药Atrazine；重金属；土壤温室气体；农田生态系统

英文摘要：

nitrogen；pesticide Atrazine；heavy metals；soil greenhouse gases；agriculture ecosystem

英文主题词： nitrogen；pesticide Atrazine；heavy metals；soil greenhouse gases；agriculture ecosystem

结论摘要：

本项目针对农业面源污染物迁移转化及其环境效应，开展了实验研究与理论探索，主要创新点和研究成果表现在以下5个方面1）污染物在土壤中的迁移和转化过程建立了污染物随时空变化的监测方法，开展了土壤污染物非均匀流动多离子过程示踪试验，研究了不同类型生物碳对土壤物理和水动力特性的影响机理，实现了多尺度土壤水力参数数据整合，确立了有效水动力参数的尺度关系及尺度提升理论，运用随机方法模拟强变异介质中地下水流和溶质迁移过程。2）农田尺度下土壤中氮素和农药的运移与转化规律及其环境效应研究了不同田间管理措施下土壤中氮素的迁移转化规律，揭示了田间土壤水分状况、微生物和碳对土壤氮迁移转化的作用机理，研究了外加氮源对土壤真菌分解凋落物以及对土壤易分解碳及难分解碳的影响，结合土壤空间变异性研究了田间土壤中农药Atrazine的运移与转化规律及其环境效应。3）重金属污染水土环境修复机理研究研究了土壤中重金属镉的迁移转化规律，大型真菌实体对重金属的吸附机理，植物内生真菌的促生特性对植物生长和富集重金属能力的影响机制，研究了原生质体融合技术在微生物修复重金属污染土壤的机理，应用连续时间随机游动理论模拟重金属镉在土壤中的运移。较系统地解决了重金属在土壤-植物系统的中的迁移机理、微生物对土壤-植物系统中重金属吸附的机理和修复机制。4）土壤碳汇和土壤温室气体的研究研究了土壤温度、含水率、外加营养源和氮源对土壤团聚体和土壤呼吸作用的影响机制，建立了土壤有机碳对气候变化与大气CO2浓度升高的响应方程，研究了不同类型生物碳对土壤碳矿化及土壤碳汇、土壤酶活性的影响机理，不同生物碳施加对生物碳稳定性及土壤群落的影响机制。揭示了土壤复杂物理、化学和生物耦合过程对于土壤碳汇和土壤温室气体的影响机理。5）面源污染条件下水土环境效应及生态系统健康评价开展了灌区尺度的农业面源污染试验与监测，首次提出了灌区尺度的非自然水循环条件下水文及面源污染模型，提出并检验了基于SWAP和MODFLOW耦合的地下水浅埋干旱灌区地下水—土壤水耦合模拟模型，提出了地下水脆弱性及风险性评价的准则体系。研究了农业用地转化对生态系统氮库的影响机制、生态系统生物量和碳储量关系，以及土壤碳侵蚀与植被恢复过程中生态系统碳动态规律，较系统地揭示了农业-森林生态系统中碳的储量的动态转化过程。建立了农业灌区生态系统健康评价系统。

成果综合统计