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論文中文名稱:施肥影響坡地水田迴歸水質之調查研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Investigating the effect of fertilizer application on return flow water quality from terraced field [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:99
出版年度:100
中文姓名:陳書銘
英文姓名:Shu-Ming chen
研究生學號:98428068
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2011-07-15
論文頁數:73
指導教授中文名:陳世楷
口試委員中文名:朱子偉;張誠信;王聖瑋
中文關鍵詞:化肥迴歸水水稻梯田非點源汙染
英文關鍵詞:chemical fertilizerreturn flowterraced paddy fieldnon-point pollution
論文中文摘要:數十年來,化學肥料之使用已帶來許多負面影響,主要來自農耕施肥之氮、磷等營養鹽對水體之污染,集約施肥使氮、磷累積於地下及地面水體。迴歸水遭受污染後不僅限制其再利用之用途,甚至產生諸多環境問題,包括藻類大量繁殖及水體之優養化,甚至對人類健康產生潛在性之威脅。為評估水稻田施肥對周邊水體之影響,本研究利用位於新竹縣新埔鎮之水稻實驗田區進行土壤、地面及地下水體之水質監測,包括田區灌溉水源、出水口逕流及淺層地下水觀測井水質。監測結果顯示水稻施肥對於地表水體之影響,僅於基肥初期造成銨氮及硝酸鹽氮較明顯上昇,其他時間則維持相對穩定之低濃度,且幾與灌溉原水質相當(分別為<0.1mg/L 及 <3mg/L),但對於磷顯著累積於土壤及淺層地下水之現象,仍需進一步研究評估其影響性。綜合現地監測結果顯示,水田施肥並非主要之非點源汙染來源,且可藉由良善之排水控制及合理化施肥進一步降低其可能產生之汙染負荷。
論文英文摘要:The use of chemical fertilizer has negatively impacted on environments in recent decades, mainly through water pollution by nitrogen and phosphate originating from agricultural activity. Intensive use of fertilizer for crops may be responsible for nitrogen and phosphate accumulation in both groundwater and surface waters. The return flow polluted by nutrients not only result in the limitation of water reuse goal but also create many environmental problems, including algal blooms and eutrophication in aquifers or in surface water bodies, and may pose potential hazards to human health. This study is to evaluate the fertilizer application of terraced paddy fields impacting on soil and return flow water quality. Water quality monitoring continued for two crop-periods around subject to different water bodies, including the irrigation water, drainage water at the outlet of experimental terraced paddy field, shallow groundwater were conducted in the Hsin-pu experimental paddy field located at Hsin-chu County, north Taiwan. The results indicate that obviously increasing of NH4+-N and NO3--N concentrations in the surface drainage water and ground water were just observed during the early stage of basal fertilizer application, but reduced to relatively low concentrations (<0.1mg/L and <3mg/L respectively) in the remaining period of cultivation. But the significance of phosphate accumulation in both shallow groundwater and surface soil need to be further studied. It can be confirmed that fertilizer application of paddy field not the main non-point pollution source and the potential pollution load could be reduced by well drainage water control and rational fertilizer management.
論文目次:目錄

中文摘要 I
英文摘要 II
圖目錄 IV
表目錄 V
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 2
1.2 研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 水田施肥對水環境影響之相關研究 3
2.2 水田淨化水質功能相關研究 5
2.3 迴歸水 10
2.4 合理化施肥 12
第三章 研究方法 15
3.1 研究區域概況 15
3.2 施肥量調查 19
3.3 實驗方法與現地樣品採集 20
第四章 結果與討論 27
4.1 一期作實驗結果 27
4.1.1 水質分析-灌溉水、逕流水 27
4.1.2 水質分析-觀測水井 29
4.1.3 土壤氮、磷含量分析 32
4.2 二期作實驗結果 34
4.2.1 水質分析-灌溉水、逕流水 34
4.2.2 水質分析-觀測水井 36
4.2.3 土壤氮、磷含量分析 39
4.3 營養鹽污染潛勢探討 41
第五章 結論與建議 47
5.1 結論 47
5.2 建議 49
參考文獻 50
附錄A 水質與土壤氮、磷檢測步驟 53
附錄B 我國現行各類用途水質標準之氮、磷限值 57
附錄C 實驗田區各項氮素及總磷濃度含量變化 58
附錄D 桃園與新竹地區地下水井之銨氮及硝酸鹽氮濃度含量 70

圖目錄

圖2.1 日本集水區地形及氮素傳輸示意圖(Nakasone et al. 2003) 6
圖2.2 日本茨城縣不同植生脫硝實驗田配置圖(Nakasone et al. 2003) 7
圖2.3 日本靜岡縣Tanno河集水區土地利用分佈及實驗水稻梯田位置 7
圖2.4 不同土地利用下之水桶模式示意圖(Zulu et al., 1996) 9
圖2.5 明暗迴歸水形成示意圖 12
圖3.1 新竹縣新埔鎮實驗田區配置示意圖 16
圖3.2 新竹縣新埔鎮實驗田區實景及儀器設置 16
圖3.3 水田環境垂直系統剖面示意圖 17
圖3.4 位於入水口量測灌溉水量之90˚V型堰 18
圖3.5 量測出水口逕流之90˚V型堰 18
圖3.6 觀測井一 18
圖3.7 觀測井二 19
圖3.8 觀測井三 19
圖3.9 實驗流程圖 21
圖3.10 觀測井一進行抽水洗井 22
圖3.11 觀測井二以貝勒管採樣 23
圖3.12 觀測井三以貝勒管採樣 23
圖3.13 環狀鐵桶隔離湛水 24
圖3.14 土質樣品採取 24
圖3.15 田區內氧化還原電位量測 25
圖4.1 實驗田區一期作灌溉水水質氮素濃度變化歷線 28
圖4.2 實驗田區一期作出水口逕流氮素濃度變化歷線 28
圖4.3 實驗田區一期作灌溉水及逕流水水質總磷濃度變化歷線 29
圖4.4 實驗田區一期作觀測井一水質氮素濃度變化歷線 30
圖4.5 實驗田區一期作觀測井二水質氮素濃度變化歷線 31
圖4.6 實驗田區一期作觀測井水質總磷濃度變化歷線 31
圖4.7 實驗田區一期作左側田區不同深度土壤總氮含量變化 32
圖4.8 實驗田區一期作右側田區不同深度土壤總氮含量變化 32
圖4.9 實驗田區一期作左側田區不同深度土壤總磷含量變化 33
圖4.10 實驗田區一期作右側田區不同深度土壤總磷含量變化 33
圖4.11 實驗田區二期作灌溉水水質氮素濃度變化歷線 34
圖4.12 實驗田區二期作出水口逕流氮素濃度變化歷線 35
圖4.13 實驗田區二期作灌溉及逕流水質總磷濃度變化歷線 36
圖4.14 實驗田區二期作觀測井一水質氮素濃度變化歷線 36
圖4.15 實驗田區二期作觀測井二水質氮素濃度變化歷線 37
圖4.16 實驗田區二期作觀測井三水質氮素濃度變化歷線 38
圖4.17 實驗田區二期作觀測井水質總磷濃度變化歷線 38
圖4.18 實驗田區二期作左側田區不同深度土壤總氮含量變化 39
圖4.19 實驗田區二期作右側田區不同深度土壤總氮含量變化 39
圖4.20 實驗田區二期作左側田區不同深度土壤總磷含量變化 40
圖4.21 實驗田區二期作右側田區不同深度土壤總磷含量變化 40
圖4.22 實驗田區施肥前後土壤之氧化還原電位 42
圖4.23 實驗水田施肥期間硝酸鹽氮濃度及逕流排水體積變化歷線 42
圖4.24 桃、竹地區2010年5月份硝酸鹽氮濃度等值圖 44
圖4.25 桃、竹地區2010年5月份銨氮濃度等值圖 44
圖4.26 桃、竹地區2010年10月份硝酸鹽氮濃等值圖 45
圖4.27 桃、竹地區2010年10月份銨氮濃度等值圖 45



表目錄

表2.1 水稻田合理化施肥量 13
表2.2 花蓮農改場建議之水稻田合理化施肥量—氮素 13
表2.3 花蓮農改場建議之水稻田合理化施肥量—磷酐 13
表2.4 行政院農業委員會農糧署作物施肥手冊(水稻)之氮素合理化施肥量 14
表2.5 行政院農業委員會農糧署作物施肥手冊(水稻)之磷酐合理化施肥量 14
表3.1 宜農中性含鎂複合肥料成分比例 19
表3.2 2010年新埔實驗區一期作物施肥量 20
表3.3 2010年新埔實驗區二期作物施肥量 20
表3.4 抽取地下水水質穩定標準 23
表4.1 新埔實驗田區二期作地下水觀測井水位變動範圍 43
表C.1 實驗田區灌溉水質銨氮、亞硝酸鹽氮及硝酸鹽氮濃度變化 58
表C.2 實驗田區出水口逕流水質銨氮、亞硝酸鹽氮及硝酸鹽氮濃度變化 59
表C.3 實驗田區觀測井一水質銨氮、亞硝酸鹽氮及硝酸鹽氮濃度變化 61
表C.4 實驗田區觀測井二水質銨氮、亞硝酸鹽氮及硝酸鹽氮濃度變化 62
表C.5 實驗田區觀測井三水質銨氮、亞硝酸鹽氮及硝酸鹽氮濃度變化 63
表C.6 水體總磷濃度 64
表C.7 土壤(左側土壤)氮含量 66
表C.8 土壤(右側土壤)氮含量 67
表C.9 土壤(左側土壤)總磷含量 68
表C.10 土壤(右側土壤)總磷含量 69
表D.1 桃園縣(五月)地下水井銨氮及硝酸鹽氮濃度變化 70
表D.2 新竹縣(五月)地下水井銨氮及硝酸鹽氮濃度變化 71
表D.3 桃園縣(十月)地下水井銨氮及硝酸鹽氮濃度變化 72
表D.4 新竹縣(十月)地下水井銨氮及硝酸鹽氮濃度變化 73
論文參考文獻:參考文獻

[1] 田淵俊雄,「世界的水田、日本的水田」,1999,農文協(日文)。
[2] 田淵俊雄、末正奈緒希、高梨慧,「水田浸水之硝酸鹽氮去除式驗」,農業土木學會誌,第55卷,第8期,1987,第53-58頁。
[3] 田淵俊雄、高村義親、久保田治夫、鈴木誠治,「水田之氮、磷濃度與其流出入」,農業土木學會誌,第47卷,第11期,1979,第23-28頁。
[4] 行政院環境保護署-全國環境水質監測資訊網,2010,(http://wqshow.epa.gov.tw/)。
[5] 行政院環境保護署環境檢驗所, 監測井地下水採樣方法,2010。
[6] 何易儒,「由氮素在水田的淋洗與轉換探討豬糞尿廢水的處理」,碩士論文,國立臺灣大學生物環境系統工程學系暨研究所,台北,2002。
[7] 吳添益、蔡政賢、張素真,「水稻合理化施肥技術」,苗栗區農業專訊,第42期,2008,第2-4頁。
[8] 吳瑞賢、林癸妙、李俊福,「水田回歸水之研究」,農業工程學報,第45 卷,第1 期,1999,第72-82 頁。
[9] 張繼中,「水稻之合理化施肥技術」,台東農業改良場,水稻合理化施肥暨栽培管理講習會 ,2009。
[10] 陳世楷,「都會區水田公益功能之調查與推廣」,行政院農業委員會推廣水田生態環境保護及地下水涵養補注計畫成果報告,2003, 第9-1~9-22頁。
[11] 陳世楷、劉振宇、陳榮松、張淯傑、陳世宗,「水稻梯田水土保持之試驗研究」,水稻田農業多樣性機能研討會,台中,2005,第189-202頁。
[12] 陳尊賢,「土壤與肥料講義」,僑務委員會中華函授學校出版。
[13] 陳榮五、李健捀、郭孚燿、廖萬正,2008,「作物合理化施肥技術」,臺中區農業專訊61期,2003, 第24-25頁。
[14] 潘昶儒、余宣穎、黃井約,「水稻優質栽培施肥管理模式」,花蓮區農業專訊第六十五期,2008,第12-15頁。
[15] 鄭隨和,「水稻合理化施肥生產效益」,桃園區農業專訊,第71期,2000,第6-7頁。
[16] 駱安華,「回歸水之計算和應用」,台灣水利,第8卷,第2期,1960,第47-56頁。
[17] 羅秋雄、張金城,「作物施肥手冊(水稻) 」,行政院農業委員會農糧署,2002。
[18] Bohn, H. L., B. L. McNeal and G. A. O’Connor, Soil Chemistry, John Wiley and Sons Inc., 2001.
[19] Chowdary, V. M., N. H. Rao and P. B. S. Sarma, “A coupled soil water and nitrogen balance model for flooded rice fields in India,” Agriculture, Ecosystems and Environment, vol. 103, no. 3, 2004, pp.425-441.
[20] Fuchs, J. W., G. Fox, D. Storm, C. Penn and G. Brown, “Subsurface Transport of Phosphorus in Riparian Floodplains: Tracer and Phosphorus Transport Experiments”, An ASABE Meeting Presentation, 2008, 084614.
[21] Horn, M. A., “User's Manual for the New England Water-Use Data System (NEWUDS),” U.S. Geological Survey Open-File Report 01-328, New Hampshire, USA, 392 p, 2002.
[22] Kim, J. S., S. Y. Oh and K. Y. Oh, “Nutrient runoff from a Korean rice paddy watershed during multiple storm events in the growing season,” Journal of Hydrology, vol. 327, no. 1-2, 2006, pp. 128-139.
[23] Kim, T. C., U. S. Gim, J. S. Kim, and D. S. Kim, “The multi-functionality of.paddy farming in Korea”, Paddy Water Environ, vol. 4, no. 4, 2006, pp. 169-179.
[24] Liang, X. Q., Y. X. Chen, H. L., G. M. Tian, W. Z. Ni, M. M. He and Z. J. Zhang, “Modeling transport and fate of nitrogen from urea applied to a near-trend paddy field,” Environmental Pollution, vol. 150, 2007, pp. 313-320.
[25] Liu, C. W., H. C. Hung, S. K. Chen, and Y. M. Kuo, “Subsurface Return Flow and Groundwater Recharge of Terrace Fields in Northern Taiwan,” Journal of the American Water Resources Association, vol. 40, no. 3, 2004, pp. 603-614.
[26] Nakasone, H., H. Kuroda, T. Kato and T. Tabuchi, “Nitrogen removal from water containing high nitrate nitrogen in a paddy field (wetland),” Water Science and Technology, vol. 48, no. 10, 2003, pp. 209-217.
[27] Olson, R. A. and L. T. Kurtz, “Crop nitrogen requirements, utilization and fertilization,” In Nitrogen in Agricultural Soils, Stevenson, F. J., Ed., Agronomy Monograph 22, Madison, WI, 1982, 567.
[28] Wopereis, M. C. S., B. A. M. Bouman, M. J. Kropff, H. F. M ten Berge, and A. R. Maligaya, “Water use efficiency of flooded rice fields. (I) Validation of the soil-water balance model SAWAH,” Agricultural Water Managet, vol. 26, no. 4, 1994, pp. 277-289.
[29] Zhang, H. C., Z. H. Cao, R. Q. Shen and M. H. Wong, “Effect of phosphate fertilizer application on phosphorus (P) losses from paddy soils in Taihu Lake Region. (I) Effect of phosphate fertilizer rate on P losses from paddy soil,” Chemosphere, vol. 50, no. 6, 2003, pp. 695-701.
[30] Zulu, G., M. Toyota and S. Misawa, “Characteristics of water reuse and its effect on paddy irrigation system water balance and Riceland ecosystem,” Agricultural Water Management, vol. 31, no. 3, 1996, pp.269-283.
論文全文使用權限:同意授權於2011-08-25起公開