论文摘要
随着城市化进程的加快和城市规模的扩大，城乡交错区农业土壤的功能发生了一系列变化，由原来生产粮食为主转为以生产水果蔬菜为主。一方面，它增加了对城乡交错区土壤的农业污染负荷，如化肥和农药的施用而导致的农业化学物质的流失和淋溶等；另一方面，城市中产生的垃圾和废水也随之排放到城乡交错区，这些废弃物中含有大量养分，同时也含有重金属等各种有害和有毒物质。这些物质进入城乡交错区土壤和水环境中，必然会造成该区土壤和水环境的污染，进而影响食品质量和饮用水水质，对人类健康构成威胁。因此，研究城乡交错区土壤环境特征，对于城乡交错区农业可持续发展，对于保护环境和提高人类生活质量，进而保证整个可持续发展，具有重要意义。GLEAMS模型是美国农业部研发的用于模拟养分流失、土壤侵蚀和评价预测农业非点源污染状况的模型。本文介绍了GLEAMS模型的原理、结构、应用条件、发展历程，概述了GLEAMS及相关模型在国内外的应用结果和存在问题，在此基础上，运用GLEAMS模型模拟了南京市东郊蔬菜生态系统的氮磷循环，将二者的主要来源和去向作了系统的分类和量化。模拟结果表明，每年A田块氮素的输入包括化肥施入360kg.hm-2，有机肥施入899 kg.hm-2，降水与灌溉水引入31kg.hm-2。氮素的输出途径主要有：淋溶484kg.hm-2，占总输入量的37．5％；通过地表径流流失33kg.hm-2，占2．56％；作物吸收269kg.hm-2，占20．8％；铵态氮挥发178kg.hm-2，占13．8％；反硝化263kg.hm-2，占20．4％；氮素盈余76kg.hm-2，占2．95％；磷的吸收率为15．5％。在B田块的模拟验证结果显示，两年内作物的氮吸收率为21．6％，磷素的吸收率为17．0％，农业生产系统的肥料利用率较低。借助GLEAMS模型并基于几个代表不同施肥量和灌溉水量的情景，模拟了南京市东郊小型蔬菜生态系统施肥量对作物养分元素吸收量的影响。基于不同施肥量的情景，模拟结果表明，在研究区将有机肥的施入量因地而异地减少到现有施入量的45．2％～53．4％，并且将化肥的施入量减少到13．3％～96．9％，氮素吸收率可提高9．90～14．4个百分点，磷素吸收率可提高9．60～13．1个百分点。氮的淋溶量也减少到了原有量的26．5％～37．6％，计算成本发现，每公顷蔬菜地可以节约施肥成本1040元～2200元。基于不同灌溉水量的情景模拟结果表明，随着灌溉水量的减少，硝态氮淋溶总量逐渐减少，但是淋溶浓度逐渐升高。本研究为提高蔬菜生产系统的经济效益和改善生态环境提供了重要的科学参考价值。