稻田田面水氮素濃度變化特征及快速檢測方法研究
——以長江中游單季稻田為例

汪 婳，沈王政，程子珍，張 亮，莊艷華，張富林，范先鵬

（1.中國科學院精密測量科學與技術創新研究院/環境與災害監測評估湖北省重點實驗室，武漢 430077；2.中國科學院大學，北京 100049；3.湖北省農業科學院植保土肥研究所/農業農村部潛江農業環境與耕地保育科學觀測實驗站，武漢 430064）

水稻是中國第一大糧食作物，種植面積約占全國糧食作物的24%，產量約占全國糧食總產量的35%［1］。同時，水稻耗水量約占農業用水總量的60%～70%，化肥用量約占全國化肥用量的20%左右，作為水肥資源消耗大戶，稻田氮素流失是農業面源污染防控中的重點［2，3］。施入稻田的氮肥部分被作物吸收利用，部分以氮的不同化學形態通過地表徑流進入河流、湖泊或通過非飽和區滲透進入地下水，造成水體富營養化和地下水污染［4-6］。田面水中的氮素是農業面源污染的直接來源之一［7］，因此，掌握田面水氮素動態規律和動力學特征是防控稻田氮素面源污染的重要前提條件之一，對評估稻田對地表水質惡化的影響具有重要意義［8］。

過去數十年以來，水質監測技術有了長足發展，然而，目前還無法實現對稻田田面水總氮濃度的精準在線監測。傳統的稻田田面水質監測工作以人工采樣、實驗室化學分析為主，這樣的監測方式費時費力、采樣誤差大、數據量小而分散［9］，難以穩定、實時地掌握水質實際變化情況。近年來，自動在線監測技術與裝置逐步發展起來［10］。目前，國內外的水質自動監測系統主要有2 種工作模式：一種是運動機械手臂式在線自動監測系統，該系統利用實驗室化學分析法的自動化與智能化原理，通過野外自動采樣、自動測試完成相應水質指標的定量監測［11］。……