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施用鸡粪和化肥对稻麦轮作农田土壤肥力和氮磷迁移的影响

张金福  
【摘要】: 畜禽粪便污染是困扰许多大中城市乃至全国农业可持续发展的一个重要因素,已成为我国农村面源污染的重要来源.本文针对江苏省海安县分布式集约化畜禽养殖特点,农田大量施用鸡粪引起的土壤养分累积的现状,通过田间调查、采样分析以及田间定点监测试验,对比研究了施用鸡粪和化肥对稻麦轮作农田土壤肥力及氮磷养分累积特征的影响,探讨了长期大量施用鸡粪后稻田氮磷养分的迁移淋失规律及对水体质量的影响,这对指导现代有机肥的环境友好利用和农业可持续发展具有重要的理论和实践意义。 本文主要的研究结果如下: (1)采集和比较长期施用鸡粪和化肥沿海沉积物和河相沉积物发育土壤的理化性质,表明长期施用鸡粪能增加土壤全氮及有效氮、全磷和有效磷养分含量,显著提高土壤pH值,增强土壤持水性。 (2)长期施用鸡粪显著增加土壤的磷素水平,施用鸡粪使耕层土壤累积的速效磷达75.5~100mg·kg~(-1),远远超出了土壤磷素流失的警戒值,对周围水体环境质量具有潜在威胁。 (3)室内培养试验表明,添加畜禽粪肥处理土壤保水能力显著增强,土壤容重降低,土壤电导率和pH值升高,土壤呼吸速率和土壤微生物生物量显著提高。 (4)海相沉积物发育潮上稻季化肥处理,渗漏水硝态氮浓度呈30cm>60cm>90cm趋势,施肥量超过一定量,硝态氮淋失的风险急剧上升,其中最高施肥量处理整个稻季90cm渗漏水处理平均硝态氮浓度为2.34 mg·L~(-1),远大于其它化肥处理。海相沉积物发育潮土稻季鸡粪处理田面水硝态氮浓度与施肥量呈正相关,渗漏水硝态氮浓度剖面分布规律与化肥处理一致,鸡粪最高用量处理90cm渗漏水硝态氮平均浓度为0.531 mg·L~(-1),低于相应化肥处理,但鸡粪处理渗漏水硝态氮浓度与施肥量呈显著正相关(r=0.977,P<0.05)。河相沉积物发育潮土两种肥料处理渗漏水硝态氮浓度变化规律与海相沉积物发育潮土基本一致。 (5)两种类型土壤麦季土壤渗漏水中的水溶氮基本为硝态氮,而铵态氮很难检出。鸡粪各用量处理硝态氮浓度均呈30cm>60cm>90cm趋势,峰值达14.71mg·L~(-1)(30cm处),远高于稻季。此外,观测表明施肥后一个月内是硝态氮渗漏损失风险关键期。 (6)对施鸡粪处理30cm、60cm和90cm渗漏水的磷素浓度变化分析表明:海相沉积物发育潮土可溶性总磷(Total dissolved phospborus,TDP)浓度剖面呈60cm>30cm>90cm,90cm处TDP浓度与施肥量呈线性正相关(r=0.937,P<0.05);水稻生长期间,渗漏水TDP浓度在施肥后、搁田期、水稻生长后期均超过0.02 mg·L~(-1)(水体富营养化阈值),且部分水样TDP浓度远大于0.1mg·L~(-1);河相沉积物发育潮土渗漏水TDP浓度与当季施肥关系不大,且远低于前述土壤,可能此类土壤黏粒含量较高、固磷作用较强影响磷的迁移有关。


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