太湖流域典型菜地地表径流氮磷流失研究

论文摘要

农业非点源污染是太湖水体富营养化的重要原因,而农田氮磷流失是其主要来源之一。随着种植业结构调整,蔬菜种植面积逐渐扩大,而蔬菜复种指数高,施肥量大,氮、磷养分流失对环境的影响愈发明显。因此,明确该地区蔬菜地地表径流氮磷流失过程、形态和流失量,研究不同施肥处理对蔬菜产量、营养累积及肥料利用率的影响,对掌握太湖流域菜地养分径流流失及污染特点和规律,探索使作物丰产、品优且环境友好的施肥模式,减少农业生产过程中的环境污染具有重要意义,同时可为太湖流域农业面源污染防治和治理提供科学依据。本研究以近太湖1.5km的常州市雪堰镇太湖村的蔬菜地作为研究对象,采用田间原位径流监测的方法,试验设置空白对照、常规施肥、优化施肥、单施有机肥、增施氮肥和增施磷肥六种处理三次重复,随机区组设计。在降雨事件产生径流后,监测计算2008-2009年蔬菜地养分通过地表径流流失情况。主要结论如下：1.不同施肥处理对蔬菜产量影响较大。与空白相比,五种施肥模式处理都极显著（α=0.01）提高蔬菜产量,青菜、茄子的经济产量提高幅度分别为100.2%-166.9%、135.7%-265.6%。单施有机肥的效果不如优化施肥,优化施肥可使蔬菜产量提高25%。对于长期种植蔬菜的土地通过化肥有机肥合理配施,可使蔬菜保持稳定的高产。2.不同施肥处理对促进蔬菜植株氮、磷、钾累积量的增加及肥料利用率的影响显著。氮、磷、钾素累积量波动范围分别为96.42～267.27kg·hm-2、19.03117.15kg·hm-2、117.69～209.47kg·hm-2。有机肥与化肥配施能促进植株氮素累积。不同处理氮肥利用率在22.35%～36.23%之间；磷肥利用率在9.34%～14.76%之间；钾肥利用率在14.88%～26.22%之间。单施有机肥的肥料利用率最低,优化施肥可使作物肥料利用率提高23%,表明化肥和有机肥的合理配施可使作物保持较高的肥料利用率。3.不同施肥处理对地表径流氮、磷素浓度影响显著。施肥初期和作物生长前期是控制地表径流流失的重要时段,磷素流失受到菜换茬、翻耕及施肥等农事活动的影响较大。4.监测周期内蔬菜地地表径流总氮流失量为45.76～60.45kg··hm-2,优化施肥的径流排出菜地的氮素有14.5%是全年施肥造成的,而常规施肥的径流排出菜地的氮素有17.9%是全年施肥造成的；总磷流失量为2.67～3.95kg·hm-2,优化施肥的径流排出菜地的磷素有18.1%是当季施肥造成的,常规施肥的径流排出菜地的磷素有25.2%是当季施肥造成的,说明化肥较有机肥更易流失。与常规施肥相比,优化施肥可使地表径流氮磷流失量分别减少2.48kg·hm-2和0.31kg.hrn-2；而增氮施肥和增磷施肥处理的地表径流总氮流失量增加了4.69kg·hm-2和2.23kg·hm-2,总磷流失量增加0.1kg··hm-2和0.38kg·hm-2。说明增加施用有机肥能有效抑制地表径流氮磷流失。总氮、总磷流失量与径流量显著正相关,且总磷流失量与累积径流量的相关性更密切（相关系数r=0.96>0.86）。建议加强汛期时段的田间管理和对磷的监控,减少磷流失量。总氮、总磷流失量的时间变化趋势与径流量变化趋势相似,随径流量的增大而增加。蔬菜地无机态氮素主要以硝态氮形式流失,磷素主要以颗粒态磷形式流失,其中茄子可溶性磷流失量较大,可能与降雨量有关。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 农业非点源污染
• 1.1.2 水体富营养化
• 1.1.3 太湖流域农业面源污染与水环境现状
• 1.2 农田氮磷流失
• 1.2.1 农田氮磷流失途径
• 1.2.2 农田氮磷流失的影响因素
• 1.2.3 太湖流域农田氮磷流失现状
• 1.3 本研究目的和意义
• 1.4 研究内容与技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 第二章 材料与方法
• 2.1 研究区概况
• 2.2 试验设计与处理
• 2.2.1 试验方法
• 2.2.2 试验小区设计
• 2.2.3 径流池设计
• 2.2.4 试验处理
• 2.2.5 田间管理措施与监测周期
• 2.3 样品采集
• 2.3.1 土样采集
• 2.3.2 径流水样采集
• 2.3.3 降水水样采集
• 2.3.4 植株样品采集
• 2.4 样品测定方法
• 2.5 计算方法
• 2.6 数据分析
• 第三章 不同施肥处理对蔬菜产量、营养累积及肥料利用率的影响
• 3.1 不同施肥处理对蔬菜产量的影响
• 3.1.1 不同施肥处理对青菜产量的影响
• 3.1.2 不同施肥处理对茄子产量的影响
• 3.1.3 不同施肥处理对全年蔬菜产量的影响
• 3.2 不同施肥处理对蔬菜植株氮、磷、钾累积量的影响
• 3.2.1 青菜植株氮、磷、钾累积量分析
• 3.2.2 茄子植株氮、磷、钾累积量分析
• 3.2.3 不同施肥处理对全年蔬菜氮、磷、钾累积量的影响
• 3.3 不同施肥处理对蔬菜氮、磷、钾肥料利用率的影响
• 3.3.1 青菜氮、磷、钾肥料利用率
• 3.3.2 茄子氮、磷、钾肥料利用率
• 3.3.3 全年蔬菜肥料利用率
• 3.4 小结
• 第四章 菜地地表径流氮素流失
• 4.1 径流产生特征分析
• 4.1.1 观测期内降雨分布情况
• 4.1.2 径流产生次数与总量分析
• 4.1.3 径流产生的影响因素分析
• 4.2 地表径流中氮素浓度变化
• 4.2.1 不同施肥处理蔬菜地氮素流失浓度
• 4.2.2 地表径流中氮素浓度时间变化特征
• 4.3 地表径流总氮流失量变化
• 4.3.1 青菜种植期间地表径流总氮流失量变化
• 4.3.2 茄子种植期间地表径流总氮流失量变化
• 4.3.3 全年监测期间地表径流总氮流失量变化
• 4.3.4 总氮流失量与径流量的相关性分析
• 4.4 径流水中氮流失形态变化特征
• 4.5 小结
• 第五章 菜地地表径流磷素流失
• 5.1 地表径流中磷素浓度变化
• 5.1.1 地表径流下蔬菜地磷素流失浓度
• 5.1.2 地表径流中磷素浓度变化特征
• 5.2 地表径流总磷流失量变化
• 5.2.1 青菜种植期间地表径流总磷流失量变化
• 5.2.2 茄子种植期间地表径流总磷流失量变化
• 5.2.3 全年监测期间地表径流总磷流失量变化
• 5.2.4 总磷流失量与径流量的相关性分析
• 5.3 径流水中磷流失形态变化特征
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表学术论文
• 致谢