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本课程以农业面源污染产生机制为主线，围绕农业系统中最重要的两种营养元素——氮（N）和磷（P）在土壤–水体系中的迁移转化过程，介绍如何利用一维剖面水流–溶质模拟模型分析氮素淋失、铵态/硝态转换、磷吸附–解吸与颗粒态输移等关键过程，并结合降雨、灌溉、施肥制度等因素评估农田向地下水和地表水的N/P面源污染负荷。本课程适用于农田管理优化、水环境保护、N/P 径流与淋失评估等场景。

【内容简介】：

专题一、氮（N）循环的主要过程

1.土壤有机氮的矿化与铵态氮（NH₄⁺）释放；

2.硝化作用：NH₄⁺向 NO₃⁻的微生物氧化；

3.反硝化作用：NO₃⁻向 N₂/N₂O的还原与排放；

4.植物吸收与根系分配；

5.硝态氮随水流的淋失风险（地下水面源污染途径）。

专题二、磷（P）迁移的基本机制

1.磷的强吸附性与固相–液相分配特征；

2.吸附–解吸、沉淀–溶解过程对磷迁移性的控制；

3.颗粒态磷随侵蚀/径流的迁移（典型地表面源污染途径）；

4.磷在剖面中趋于“近表层富集”的机制及其对暴雨冲刷的敏感性。

专题三、N/P耦合迁移模拟的模型设置

1.溶质输入方式（施肥、灌溉水、雨水、沉降等）；

2.耦合水流模型：水力参数、边界条件、渗漏深度；

3.转化模块参数设置与数据需求（温度、水分、氧含量等）；

4.吸附模型选择（Kd模型、Langmuir、Freundlich简化形式）；

5.模拟周期与时间步长（单次施肥事件vs多年轮作情景）。

专题四、施肥、管理措施与气候情景影响分析

1.不同施肥方式（一次性施肥、分次施肥、深施、表施）的淋失差异；

2.灌溉制度（喷灌、滴灌、漫灌）对土壤水分、深层N/P流失和地表径流负荷的影响；

3.暴雨事件对N/P流失的瞬时强化作用（面源污染“热点时段”）；

4.多年轮作与耕作方式对营养盐累积与剖面迁移的影响。

专题五、农业面源污染负荷与风险评估（可选拓展）

1.从剖面淋失通量推算区域N/P地下水面源负荷；

2.结合地表径流/侵蚀模型估算地表入河负荷；

3.以单位面积负荷（kg/ha·年）与水体浓度变化作为风险指标；

4.将模拟结果用于支撑施肥减量、缓冲带设置等减排措施论证。

专题六、典型案例与实践

案例1：硝态氮在农田中的淋失评估

构建典型农田剖面模型，设置季节性施肥方案；模拟硝态氮在降雨与灌溉驱动下的淋失过程；对比不同施肥量与施肥方式对淋失的影响。

案例2：磷在表层的富集与向下迁移风险

构建0-60 cm剖面模型，设置粘土-壤土-砂土差异；模拟含水量变化与吸附特性对磷迁移深度的控制；讨论高强度暴雨下磷迁移加速的可能性。

案例3：农业管理情景对 N/P 流失的影响

学员选择两种施肥制度（如一次性vs分次施肥）；运行N/P耦合模型，分析淋失通量差异；撰写简短建议，用数据支撑更优的施肥管理方案。