设施番茄种植污染防治技术对土壤生态环境影响研究

摘要

当今，种植业污染已成为全世界学者关注和研究的热点。种植业污染主要是由于农业生产过程中过量投放的氮、磷等物质，通过土壤进入到水体而形成的，污染地表水、地下水，最终引发水体灾害。辽河流域是中国重要流域之一，种植业污染问题十分严峻，最突出的就是化肥农药污染。根据辽河流域各地区统计年鉴数据显示，随种植面积的增加，化肥农药施用量和强度也随之增加，主要污染物流失量也呈现上升趋势。
　　设施菜地，由于单位面积土壤的化肥投入强度大，种植业污染问题更为突出。辽河流域种植业污染存在几个问题：种植业污染形势十分严峻；种植业污染防治技术不成熟；多数技术还处于研究阶段且推广难度大。国内外关于种植业污染防治技术的研究主要集中在如何减少氮、磷等营养物质流失，进而减轻对水体环境压力等方面，关于种植业污染防治技术对土壤生态环境的影响研究少见报道，而土壤生态环境质量的好坏直接影响到作物的产量和品质。
　　本文以辽河流域设施番茄为研究对象，系统开展了优化施肥、优化灌溉、水肥一体化技术、土壤增碳、有机替代5个污染防治技术对土壤生态环境的影响研究。在此基础上，综合考虑经济效益、社会效益和环境效益，构建了番茄土壤生态环境质量评价指标体系，运用指标体系对5种种植业污染防治技术的综合效益进行了评估，得到主要结论如下：
　　（1）有机替代技术可以显著提高土壤中速效养分的含量，使得土壤中速效氮增加约8.9%，速效磷增加约23.9%，速效钾增加约25.6%。
　　（2）在施肥量相同的情况下，增加灌溉水量使得土壤脲酶活性降低5.57%；在灌溉水量相同的情况下，增加施肥量使土壤脲酶活性降低9.18%。
　　（3）优化施肥和优化灌溉处理下N2O平均排放通量较常规施肥处理比有所降低，水肥一体化技术较常规施肥的N2O排放通量降低了71.4%，温室气体减排效果十分显著。有机肥的施用可能是造成N2O排放通量较高的原因。
　　（4）与常规处理相比，水肥一体化技术具有一定的减排效果，能够降低氮磷流失量，在番茄生育前期和后期表现最为明显。
　　（5）防治技术对番茄的各项生长指标以及产量都有一定的正影响，虽然使番茄品质略有下降，但并未产生显著性差异。优化防治技术在一定程度上可以保证番茄的稳产增产以及较优的番茄品质。
　　（6）本文运用层次分析法探索性地建立了番茄土壤生态环境质量评价指标体系，一级指标2个，二级指标5个，三级指标18个，并分别赋予了权重值。运用所建立的指标体系对5种防治技术下的土壤生态环境质量进行了评价，土壤质量好坏由高到低对应的污染防治技术依次为：水肥一体化＞有机替代＞土壤增碳＞优化灌溉＞优化施肥。
　　在确保番茄稳产增产的条件下，水肥一体化技术既可以保证果实品质，又能够减少肥料资源的浪费进而降低因氮磷营养流失造成的污染风险，对土壤生态环境的负影响最低。

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摘 要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1.国内外研究进展

1.1.1.种植业污染防治技术的研究

1.1.2.相关技术标准与政策

1.1.3.土壤质量评价体系研究

1.2.研究区概况

1.2.1.地理位置

1.2.2.气候特征

1.2.3.土壤类型

1.2.4.水资源情况

1.2.5.辽河流域种植业污染情况

1.3.研究目的和意义

1.4.研究内容

1.4.1.试验研究

1.4.2.土壤生态环境质量评价指标体系构建

1.4.3.土壤生态环境质量综合评价

1.5.创新点

第二章 研究方法及技术路线

2.1.材料与方法

2.1.1.试验材料

2.1.2.试验设计

2.1.3.测定方法

2.1.4.数据分析方法

2.1.5.指标体系建立方法

2.2.技术路线

第三章 不同种植污染防治技术对土壤生态环境的影响分析

3.1.不同种植污染防治技术对土壤养分含量的影响

3.2.不同种植污染防治技术对土壤速效养分动态分析

3.3.不同种植污染防治技术对土壤脲酶活性的影响

3.4.不同种植污染防治技术对土壤污染消减能力的影响

3.4.1.对土壤温室气体N2O排放通量的影响

3.4.2.对土壤氮磷淋失的影响

3.5.不同种植污染防治技术对番茄生产性状的影响

3.5.1.对番茄株高的影响

3.5.2.对番茄茎粗的影响

3.6.不同种植污染防治技术对番茄产量的影响

3.7.不同种植污染防治技术对番茄品质的影响

3.8.不同种植污染防治技术对番茄经济性指标的影响

第四章 土壤生态环境质量评价指标体系的构建

4.1.指标选取原则

4.2.指标选取依据

4.3.第一轮专家咨询及分析

4.3.1.一级指标咨询结果

4.3.2.二级指标咨询结果

4.3.3.三级指标咨询结果

4.4.第二轮专家咨询

4.4.1.咨询方法

4.4.2.确定一级指标权重

4.4.3.确定二级指标权重

4.4.4.确定三级指标权重

4.5.土壤生态环境质量评价指标体系

第五章 不同种植污染防治技术下土壤生态环境质量的综合评价

5.1.指标体系的优化

5.2.不同种植防治技术下土壤生态环境的综合评价

第六章 结论与讨论

参考文献

致谢