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《浙江大学》 2002年 博士论文
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黄壤旱坡地磷积累、迁移及其环境影响评价

刘方  
【摘要】: 在贵州中部地区,通过对有代表性的黄壤旱地进行采样分析和盆栽试验,对其磷库变化及其环境影响进行了研究,同时采用无界径流小区试验、野外坡面径流小区试验以及模拟降雨径流试验对坡旱地地表径流中磷的含量水平、形态特征、生物有效性、迁移规律、磷流失量及其影响因素进行了研究。本文重点研究了降雨-径流条件下旱地向水体释放磷的动态变化规律,并对黄壤旱地磷的环境影响进行了评价。主要研究结果总结如下: 1.在该地区目前的施肥水平下,旱地长期种植作物后土壤主要有效养分的含量都出现不同程度的增加,其中土壤磷的积累最明显。长期施磷肥后,黄壤旱地耕层土壤中与植物生长相关的磷酸铝盐(Al-P)、磷酸铁盐(Fe-P)和磷酸钙盐(Ca-P)均有不同程度地积累。随着磷肥施用量的增加,黄壤旱地有机磷占全磷的比例下降,而无机磷占全磷的比例则明显提高,其中Fe-P占无机磷总量比例的增加最大,其次是Al-P,而Ca-P占无机磷总量的比例未出现明显的变化。不同利用方式下黄壤旱地有效磷(Olsen-P)、土壤易解吸磷(CaCl_2浸提磷)、藻类可利用的土壤总磷(NaOH浸提磷)的含量出现明显的差异,其大小顺序为连作烟地>烤烟-玉米轮作地>连作玉米地>林地。CaCl_2浸提磷或NaOH浸提磷与土壤全磷或土壤有效磷含量有显著的相关性。随着土壤磷素水平的提高,土壤富磷化的同时,作物有效性磷、藻类可利用的磷量也相应的增加,其对环境潜在的影响也明显地提高。 2.黄壤旱地土壤易解吸磷(CaCl_2-P)、土壤有效磷(Olsen-P、Bray-P、Mehlich-3-P)或藻类可以利用的土壤磷(NaOH-P)与地表径流中颗粒态磷、生物有效性磷和磷酸根态磷之间均存在显著的相关性,在一定的程度上可用CaCl_2-P、Olsen-P作为指示黄壤旱地地表径流中磷潜在流失的预警指标,来判断旱地存在磷素非点源污染的可能性。黄壤旱地土壤磷吸持指数(PSI)、土壤磷饱和度(DSSP)与地表径流中颗粒态磷、生物有效性磷和磷酸根态磷之间存在显著的相关性,土壤磷饱和度(草酸铵浸提法)能更好地反映土壤磷向水体流失的潜力,可以作为评价不同类型黄壤旱地磷素流失风险的指标。采用CaCl_2-P、Olsen-P、NaOH-P和DSSP、PSI作为评价指标,可初步将黄壤旱地磷对环境的潜在影响程度分为3个等级:即第1类型旱地,土壤Olsen-P<10.0mg.kg~(-1),土壤磷饱和度(草酸铵浸提法)<5.0%,这类旱地对水环境质量未产生的影响;第2类型旱地,土壤Olsen-P20.0-40.0 mg.kg~(-1),土壤磷饱和度5.0%15.0%,这类旱地对水环境质量产生一定程度的影响;第3类型旱地,土壤Olsen-P>40.0mg.kg~(-1),土壤磷饱和度>15.0%,这类旱地对水环境质量产生明显的影响。 3.对高肥力的黄粘泥土施用150~900kgP_2O_5/hm~2磷肥后,随着磷肥施用量的增 加,土壤有效羹(Olsen·P)的含量显奢的提高,土壤有效硫和交换钙的含量也有一定程 度的槽加;此外,土壤多酚氧化酶活性不断提高,而腺酶、磷酸酶、过氧化氢醇活性下降, 其中磷酸酶活性下降最明显.大量施用磷肥后对玉米的生物量未产生明显的彤响,但随着 磷肥施用量的增加,玉米叶中磷含量显著的增加,但Mg、Fe、Zn、Cu的含量出现下降, 植株对Mg、Zn和Cu的吸收明显减少。 4.黄壤旱坡地地表径流中磷以颗粒态磷(泥沙结合态)的迁移为主,其中藻类可利用 的颗粒态磷占径流总磷含且的16.64%64.55%;藻类难以利用的颗粒态而占径流总磷含量 的 44.86%4.04%;而地表径流中能被藻类直接吸收利用的磷酸根态磷含量仅占径流总磷 含量的0.54%~r.39O/O;受植被覆盖度、土壤施肥水平的影响,林地径流中磷酸根态磷、 颗粒态磷的含量明显小于旱地,烤烟连作地径流中磷的含量又明显大于连作玉米地。对坡 耕地进行描坡聚拢种植、梯化种植、植物篱种植后地表径流泥沙含且下降,从而明显的减 少径流中颗粒态磷的含量,特别是梯化种植减少更明显:但横坡聚拢种植、梯化种植、植 物篱种植后未能减少径流中磷酸根态磷的含量。而对旱坡地进行退耕还林(草)能减少地表 径流中磷酸根态磷和颗粒态磷的含量,通过退耕还林(草)后旱坡地磷素的流失潜能明显 地低于相应的旱地。因此,通过调整土地利用方式,改烤烟连作为烤烟-玉米轮作或烤 烟.绿肥轮作,有利于减少旱地径流中磷的迁移流失:另一方面,改变旱地传统的种植方 式,进行生物梯化种植或植物篱种植以及退耕还林(草),能有效的减少土壤磷向水体的迁 移。 5.旱地土壤磷向水体的迁移规律受旱地施磷水平的影响明显,在高肥力的黄粘泥土上 随着磷肥施用量的逐渐增加 (150op00kgpZO5)mz),径流中磷酸根磷的平均含量则从 0.021吧.L’提高到0.13 6m6mz厂’:当磷肥施用量超过一般施磷量门50比PZQ灿2刁的1 倍时,其径流中磷酸根磷的平均含量是一般施磷量的


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