太湖流域典型菜地地表径流氮磷流失研究

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96.42～267.27 kg· hm-2、19.03～117.15 kg·hm-2、117.69～209.47 kg·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45.76～60.45 kg·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2.67～3.95 kg·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2.48 kg·hm-2和0.31 kg· hm-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4.69 kg· hm-2和2.23 kg· hm-2，总磷流失量增加0.11 kg·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。

目录

声明

摘要

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

4．2．2 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