紫色土坡耕地不同施肥水平下氮磷流失特征研究

紫色土坡耕地不同施肥水平下氮磷流失特征研究

论文摘要

本试验以紫色土坡耕地“冬小麦-夏玉米”种植模式为研究对象,通过设置对照处理(T0)、复合施用农家肥和化肥(T1)、单施化肥(T2)、单施化肥增加施肥量(T3)、单施化肥横坡垄作(T4)5种施肥水平,采用径流小区定点监测的方法,研究了紫色土坡耕地不同施肥水平下土壤侵蚀特征、径流泥沙中氮磷流失特征,以期为该地区设计合理的施肥制度,减轻由化肥的径流损失带来的环境问题等提供参考。主要研究结论如下:(1)施肥水平和降雨量对径流量影响极为显著,各施肥水平下次降雨泥沙流失量与降雨量呈正线性相关,单位面积泥沙流失量与径流量在增加施肥时为幂函数关系,其它施肥水平下均为对数函数关系,横坡垄作由于改变坡长,影响坡面径流能量导致泥沙流失量与径流量相关性较差。(2)施肥水平和降雨量对径流中氮、磷浓度均具有显著的影响。各施肥水平下径流中氮磷流失浓度变化趋势与降雨量变化趋势基本一致,随降雨量的增加而增大,不同施肥水平下,氮磷浓度波动范围不同;复合施用农家肥和化肥,径流中氮素及可溶性磷浓度较稳定;各施肥水平下径流中氮磷浓度最高值出现与暴雨事件出现基本一致,同时追加施肥等农事活动也对磷素浓度最大值具有一定影响。(3)各施肥水平下,氮磷次降雨流失量与降雨量关系不明显,全氮、可溶性磷累积流失量与累积降雨量正线性相关,硝氮、氨氮及全磷累积流失量与累积径流量呈对数函数相关;氮素流失量与径流量的关系中,不施肥总氮、硝态氮及氨态氮流失量与径流量均为y=1/(ax2+bx+c,a>0)函数关系;复合施用农家肥和化肥,总氮流失量与径流量相关性不明显,硝氮、氨氮流失量与径流量呈正线性相关;单施化肥,总氮、硝氮及氨氮流失量与径流量为正线性相关;增加施肥量和横坡垄作,总氮流失量与径流量相关性不明显,硝氮及氨氮表现为y=ae(-b/x)幂函数相关;磷素流失量与径流量的关系中,总磷在不施肥、复合施用农家肥化肥、单施化肥情况下为线性关系,增加施肥量为二次函数关系,横坡垄作为幂函数关系;可溶性磷流失量与径流量在不施肥情况下为y=1/(ax2+bx+c)函数关系,复合施用农家肥化肥、横坡垄作为线性关系,单施化肥和增加施肥量为幂函数关系。同时实验发现复合施用农家肥化肥、增加施肥量及单施化肥横坡垄作情况下,径流中氮磷流失主要来自于暴雨;(4)从各施肥水平下径流中氮磷相对流失量来看,全氮在0.96~17.26kg.hm-2.a,变化趋势为T2>T3>T4>T1;硝氮在0.28~2.30kg.hm-2.a,氨氮在0.21~1.83kg.hm-2.a,变化趋势为T3>T2>T4>T1,全磷在0.0174~0.0618kg.hm-2.a,变化趋势为T3>T2>T4>T1,可溶性磷在0.0001~0.0017kg.hm-2.a,变化趋势为T3>T1>T2>T4;泥沙携带养分流失全氮在0.0353~0.3376kg.hm-2,全磷在0.2882~0.4323kg.hm-2,基本以T0即对照处理最高,横坡垄作最低,复合施用农家肥和化肥中有效养分流失量占全量养分比重最高;(5)各施肥水平下土壤表层养分含量有一定程度增加,泥沙养分均发生富集现象,富集比在0.998~2.120,横坡垄作养分富集比小于顺坡耕作,复合施用农家肥化肥,有效养分富集比大于全量养分,单一施用化肥全量养分富集比明大于有效养分,且养分富集比随施肥量增加而增大;(6)各施肥水平下,氮素流失总量在5.441~22.576 kg.hm-2.a,其中径流流失占93.79~99.66%,泥沙流失仅占0.34~6.21%,且径流流失中有效养分含量在40.45~60.2%之间,氮素流失以径流为主;磷素流失总量在0.359~0.549kg.hm-2.a,其中径流流失占15.17~21.20%,泥沙流失占78.80~84.83%,磷素流失以泥沙为主,但是径流流失中可溶性磷含量较泥沙中高,因此也不容忽视。(7)各施肥水平氮绝对流失系数为1.491~5.466%,相对流失系数为0.174~4.419%;磷绝对流失系数为0.218~0.262%,相对流失系数氮为0.0005~0.0765%。从相对流失系数来看,氮:T2(4.419%)>T4(1.229%)>T3(1.121%)>T1(0.174%),即单施化肥>横坡垄作>单施化肥增加施肥量>复合施用农家肥和化肥;磷:T3(0.0765%)>T2(0.0441%)>T4(0.0228%)>T1(0.0005%)即单施化肥增加施肥量>横坡垄作>单施化肥>复合施用农家肥和化肥。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 文献综述
  • 1.1 养分流失影响因素的相关研究
  • 1.1.1 降雨对养分流失的影响
  • 1.1.2 下垫面因素对养分流失的影响
  • 1.1.3 农田管理及其它因素的影响
  • 1.2 养分流失模型相关研究
  • 1.3 养分流失途径的相关研究
  • 第2章 研究目的与研究方法
  • 2.1 研究目的和意义
  • 2.2 研究内容
  • 2.3 研究区与试验点概况
  • 2.4 研究方法
  • 2.4.1 小区设置
  • 2.4.2 试验处理设置
  • 2.4.3 样品采集及分析
  • 2.4.4 数据处理及分析方法
  • 2.4.5 试验技术路线
  • 第3章 不同施肥水平下水土流失特征
  • 3.1 不同施肥水平下径流量分析
  • 3.2 不同施肥水平下泥沙量分析
  • 3.3 小结
  • 第4章 不同施肥水平下径流中氮磷流失特征
  • 4.1 不同施肥水平下径流中氮素流失特征
  • 4.1.1 不同施肥水平下径流氮素流失浓度变化
  • 4.1.2 不同施肥水平下径流氮素流失量
  • 4.1.3 小结
  • 4.2 不同施肥水平下径流中磷素流失特征
  • 4.2.1 不同施肥水平下径流磷素流失浓度变化
  • 4.2.2 不同施肥水平下径流磷素流失量
  • 4.2.3 小结
  • 第5章 不同施肥水平下泥沙中氮磷流失特征
  • 5.1 不同施肥水平下土壤表层养分含量比较
  • 5.2 不同施肥水平下泥沙氮磷流失特征
  • 5.2.1 不同施肥水平下泥沙氮磷含量
  • 5.2.2 不同施肥水平下泥沙氮磷流失量
  • 5.2.3 不同施肥水平下径流泥沙氮磷流失比较
  • 5.3 小结
  • 第6章 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 参与课题及论文发表情况
  • 相关论文文献

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