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《西南林业大学》 2010年
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抚仙湖流域烤烟坡地壤中流氮磷浓度的动态特征研究

褚利平  
【摘要】:抚仙湖地处滇中,是我国目前已探明的第二深水湖泊,也是云南省蓄水量最大的湖泊。近年来受流域内人类活动的影响,导致湖泊氮、磷浓度增加,水质逐年下降。根据2007年中国水资源公报,云南的抚仙湖总体水质已由原来的I类下降为II类,属于贫营养型湖泊的典型代表。抚仙湖污染主要来自面源,约占总负荷量的90%以上,而这其中的大部分又是来自农田的地表和地下径流。在降雨量丰沛地区,土壤水分饱和度高,土壤壤中流现象明显,非点源污染物借助壤中流传输的概率较高,壤中流在污染物传输方面的机制与效应必须受到关注。 选取我国西南部抚仙湖流域典型小流域———尖山河流域为实验区,以流域主要土地利用类型——烤烟坡耕地土壤为研究对象,在天然降雨条件下,原位监测了作物整个生长期中,坡耕地土壤不同坡位壤中流(0~2 m)中磷、氮的浓度垂直分布特征和时间动态变化规律以及不同施肥水平对氮磷浓度的影响以期为源头控制农田氮磷素的损失和防止水体的富营养化以及肥料的高效利用、农业的可持续发展提供科学依据。研究结果表明: (1)降雨与氮、磷浓度的关系:在常规施肥水平,雨季壤中流TN和TP浓度与次降雨量和累计降雨量的偏相关系均为负相关关系,相关系数分别为-0.524 ,-0.077和-0.780,-0.933;旱季壤中流TN和TP浓度与次降雨量偏相关关系为负相关,相关系数分别为-0.445和-0.287,但与累计降雨量的偏相关关系变为正相关,相关系数分别为0.310和0.658,这与雨季表现的规律相反。旱季与雨季TP平均浓度接近。不同施肥水平条件下,TP浓度接近,差异不显著;TN浓度与施肥量成正相关。 随施肥量的增加,雨季TN和TP浓度和次降雨量的偏相关关系仍为负相关,但与累计降雨量之间的偏相关关系变为正相关,因此推断在雨季TN和TP浓度与施肥之间的关系存在一个施肥临界值,低于这个临界值,氮磷素浓度在次降雨量一定的条件下与累计降雨量负相关,高于这个临界值,氮磷素浓度则与累计降雨量正相关,两者相关性均不显著。 (2)壤中流氮磷浓度动态变化: ①不同坡位各层的壤中流产出的TN浓度随时间的变化趋势基本一致,氮素在不同层次的壤中流含量随烤烟生长进程的推进表现为先增加后递减的趋势;壤中流产出的TP浓度随时间的变化趋势总体表现为在一定范围内呈波动性递减规律。在除膜、翻耕半月后坡下部200 cm处总氮和总磷浓度分别是翻耕前的2.4、1.5倍,浓度分别为6.657 mg·L~(-1)和0.030 mg·L~(-1),都超出了水体中氮、磷浓度的要求标准。因此从减少氮磷流失及对地下水污染的角度考虑,在实际生产中,翻耕要尽量避开雨季,降低坡地土壤肥力的退化。 ②不同坡位壤中流中总氮浓度从土壤表层到深层,前期波动幅度较大,后期各层浓度趋于一致。在200 cm层总氮浓度的变化范围为2.791~14.656 mg·L~(-1),平均值为6.371 mg·L~(-1),远远超出了水体中氮浓度的要求标准。土壤养分借助壤中流进入相邻收纳水体,是除了地表径流传输外的另一个很重要的方式。 ③不同坡位壤中流中总磷浓度从表层到深层呈现波浪状递减趋势,变异系数值变小,总磷浓度的变化随深度的增加趋于稳定,说明磷在垂直方向上有运移。在200 cm层总磷浓度的变化范围为0.016~0.030 mg·L~(-1),平均值为0.024 mg·L~(-1),比国际标准磷浓度的限值略高。另外,由于磷易在土壤中长期累积,有可能对地下水及地表水环境造成潜在影响,加大抚仙湖富营养化的风险。 ④坡位对0~50 cm的壤中流氮磷素影响最大,坡下部明显大于坡中部,说明坡地养分分布具有明显的空间异质性。因此在施肥时可根据不同坡位确定最佳施肥量。 (3)不同施肥水平对壤中流氮、磷浓度的影响 ①在烤烟整个生育期间,三种不同施肥水平下,硝态氮在77cm处T3水平与T1、T2水平差异显著。随施肥水平的提高77cm土层氮素浓度呈递增的趋势,而在200cm处不同施肥处理浓度差异不大。对烤烟坡地氮素的淋失而言,硝态氮是主体。 ②不同磷肥处理下的壤中流总磷含量,并不与肥料的多少呈正相关,且处理间的差异也不明显。从土壤深度上看,土壤77 cm处壤中流磷素浓度高于200 cm处壤中流的磷浓度,浓度均值范围分别为0.02 mg·L~(-1)~0.03 mg·L~(-1)和0.01 mg·L~(-1)~0.02 mg·L~(-1)之间。 (4)在施肥初期,受施肥的影响较大,也说明施肥初期N、P养分渗漏流失较大。随施肥时间的延长,养分浓度变小趋于稳定状态,肥料发挥的效力越来越小。
【学位授予单位】:西南林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S157

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