太湖地区典型水稻土磷素渗漏流失及其机理

摘要

中国第三大淡水湖太湖的主要环境问题是水体富营养化和由此而引起的水质恶化.随着工业点源污染控制水平的提高,非点源污染的相对负荷随之相应增加,已成为水环境的主要污染来源.而在各种非点源污染中,来自农田土壤的农业非点源P在进入水体的总磷中占有越来越多的份额,越来越引起人们的重视.目前关于农田土壤磷素流失的研究大多数集中在地表径流方面,而对磷素通过渗漏作用迁移流失方面的研究关注较少.鉴于此,该研究采用田间试验与室内土柱模拟相结合的方法,选择太湖地区无锡市安镇爽水型水稻土和常熟市囊水型水稻土两种典型水稻土建立田间试验点,研究稻麦轮作制度下不同类型水稻土的渗漏流失量及影响因素;室内模拟土柱通过模拟磷在土壤剖面迁移情况,试图揭示磷在水土界面的迁移机理.研究结果表明:(1)爽水型水稻土,在30kg P hm-2(P30)的常规施P处理水平下,稻季30cm深度渗漏水的溶解态磷DP(Dissolved P)、PP(Particulate P)和TP(Total P)平均浓度分别为0.104(0.078-0.137)、0.302(0.196-0.348)和0.406(0.290-0.451)mg L<'-1>,60cm深度渗漏水的DP、PP和TP平均浓度为0.110(0.089-0.150)、0.225(0.142-0.315)和0.335(0.263-0.409)mg<'-1>,而90cm深度为0.068(0.055-0.090)和0.077(0.035-0.125)、0.144(0.102-0.168)mg L<'-1>;而对于常熟囊水型水稻土,30cm深度渗漏水的DP、PP和TP平均浓度分别为0.096(0.081-0.110)、0.232(0.164-0.352)和0.328(0.262-0.442)mg L<'-1>,60cm深度为0.087(0.060-0.125)、0.154(0.058-0.230)和0.240(0.139-0.339)mg L<'-1>,90cm深度为0.094(0.068-0.124)和0.114(0.049-0.171)、0.208(0.124-0.266)mg L<'-1>.常规施肥条件下,两种水稻土30cm,60cm和90cm深度土壤渗漏水的平均DP浓度都远超过了水体富营养化的警戒线浓度0.02mg<'-1>.(2)施P处理能显著增加30cm深度渗漏水P浓度,而对60cm、90cm影响相对较小.(3)渗漏水P浓度随剖面深度的垂直变化明显,30cm的P浓度大于60cm P浓度,60cm P浓度也大于90cm深度的P浓度.尤其在常熟囊水型水稻土上,这种变化更加明显.(4)磷素渗漏迁移流失的主要形态是颗粒态磷PP,两种水稻土渗漏水中PP/TP的平均值为51.8％-79.8％.随着土壤深度的增加,PP/TP值有降低的趋势.(5)渗漏水中P浓度呈现随水稻生长季节推移逐渐降低时变规律,这种时变规律在30cm深度表现尤其明显.因此,土壤磷素渗漏流失的最大风险时期约在水稻移栽后一个月内.(6)囊水型水稻土高磷处理(P150和P300)渗漏水中DP和TP浓度均高于爽水型水稻土;而对于常规和低磷处理,两种水稻土的差异不明显.(7)在30cm深度,常规施肥条件下,囊水型水稻土磷素年渗漏流失量约为469.7 g Pha<'-1>,大于安镇爽水型水稻土378.5 gPha<'-1>.(8)爽水型水稻土和囊水型水稻土表层土壤渗漏水中磷浓度各存在一个突变点(Change point),分别为33.0和26.3mg kg<'-1>.即当它们表层土壤中Olsen-P浓度分别大于各自突变点时,土壤30cm深度渗漏水磷浓度将随着Olsen-P浓度的增加迅速增大.

目录

文摘

英文文摘

致谢

引言

1材料与方法

1.1研究区域概况

1.2野外田间试验

1.2.1试验点选定

1.2.2小区设置和试验处理

1.2.3样品采集和分析

1.3室内土柱模拟试验

1.3.1试验装置

1.3.2试验设计

1.3.3土样处理及装柱

1.3.4土柱培养及施P处理

1.3.5样品采集

1.3.6分析项目与分析方法

1.4数据处理

2结果与讨论

2.1野外田间试验的结果与讨论

2.1.1爽水型水稻土渗漏水中磷的浓度

2.1.2囊水型水稻土的渗漏水中磷的浓度

2.1.3野外田间试验渗漏水磷浓度的动态变化

2.1.4两种不同类型水稻土渗漏水磷浓度的垂直变化规律

2.1.5两种不同类型水稻土渗漏水中磷的形态

2.1.6两种不同类型水稻土渗漏水磷浓度的年度差异比较

2.1.7太湖地区稻季典型水稻土磷渗漏流失量的计算

2.1.8两种典型水稻土磷素渗漏水中TP浓度与表层土壤Olsen-P的关系

2.2土柱模拟试验的结果与讨论

2.2.1爽水型水稻土渗漏水中磷浓度及其动态变化

2.2.2囊水型水稻土渗漏水中磷浓度的动态变化

2.2.3土柱渗漏水TP浓度与表层土壤Olsen-P的关系

2.2.4土柱模拟试验两种水稻土P浓度的结果比较

2.3田间试验与室内土柱模拟的比较

3全文结论

4文献综述

4.1太湖被富营养化所困扰

4.2农业非点源污染

4.2.1农业非点源污染概述

4.2.2磷污染源等级划分和农业非点源污染高分险区的识别

4.2.3农业非点源污染的管理与对策

4.3磷在环境中的迁移与转化

4.3.1农业生态系统中磷的循环

4.3.2土壤磷的形态及有效性

4.3.3各种形态磷的循环

4.3.4磷在土壤环境中的迁移转化

4.3.5磷在水环境中的迁移转化

4.4农业非点源磷污染与水体富营养化

4.5国内外对磷素流失机理的研究

4.5.1国外对磷素流失机理的研究动态

4.5.2国内的研究动态

4.6未来非点源污染研究的热点

5参考文献