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《西南林业大学》 2010年
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滇中坡耕地农田生态系统氮磷平衡特征

宋娅丽  
【摘要】:在滇中澄江县尖山河典型小流域,建立标准径流场和微型小区,采用野外田间试验定点监测的方法,以坡耕地农田生态系统为研究对象,对其氮磷平衡特征进行研究。通过广泛的实地调查、查阅文献获得了大量的基础数据,并通过长期蹲点、室内分析和软件处理得出相关结论。结果表明: (1)降雨是氮磷流失进入水体的主要原因和动力,小流域内降雨的时间分布决定着氮磷流失发生的时间特征。2009年试验期间,澄江尖山河小流域全年降雨量为627.4mm,低于多年平均降雨量1050mm的40%。大于10mm的降雨类型占全年降雨的71.48%,为2009年降雨发生的主要类型。在不同降雨条件下,产流量与降雨量整体趋势一致,表现出很好的线性关系,两者相关系数达到0.8641(P0.05);降雨量在一定的范围内,降雨强度与产流量有一定的相关性;土壤侵蚀量与降雨量没有表现出很好的相关关系;而降雨强度与泥沙量之间呈正相关关系。在不同降雨特征条件下,产流量、土壤侵蚀量之间差异极显著(P0.01)。 (2)地表径流氮磷各形态浓度均随着时间的推移,总体上呈波浪式下降的趋势。1号-6号微型小区施肥量分别为0 kg/hm2,292.5 kg/hm2,678.75 kg/hm2,1065 kg/hm2,1451.25 kg/hm2,1837.5 kg/hm2。在相同降雨条件下,氮磷各形态浓度总体随施肥量的增加而增加,均表现为:1号2号3号4号5号6号;在不同降雨条件下,总氮、硝态氮、铵态氮最高值达到5.57mg/L、4.36mg/L、1.30mg/L,总磷、磷酸根达到0.68 mg/L、0.48 mg/L。雨季中,氮素输出主要以径流为主,占流失量的64.86%。而各处理磷素输出均以泥沙结合态为主,且磷素输出量大于氮素输出量。磷酸根为径流总磷输出的主要形态,占总磷浓度的30.43%-87.05%。 (3)施肥与不施肥处理之间表层土壤含氮量差异显著,追肥后一个月是控制土壤氮素流失的最佳时期。在植物收获期,4号、5号、6号处理土壤表层含氮量骤减,后趋于平稳,仅为7月7日含氮量的24.24%-47.83%。土壤中磷素迁移能力较弱,且土壤全磷含量与土壤背景值有很大关系。随着时间的推移,不同土层全磷含量有轻微下降趋势,但表现不明显。土壤中速效磷较总磷易随水迁移,土壤背景值对于土壤速效磷的影响较轻。 (4)施肥处理干物质产量与不施肥处理差异显著,为其2.71-6.26倍。本试验中,4号处理施用氮肥在127.80 kg/hm2左右、施用磷肥在63.90 kg/hm2左右时,烤烟产量最大,鲜重为其他各处理的1.32-6.5倍,干重为其他各处理的1.25-6.26倍。植物氮磷吸收量有一定的阈值范围,4号处理氮吸收量为其他各处理的1.83-19.26倍,磷吸收量为5.33-83.67倍。在一定范围内,随着施肥量的提高,氮磷农学利用率、植物累积量均普遍提高,超过此范围逐渐降低。 (5)在烤烟成熟期,植株中氮素的分配主要以产品器官叶片为主,表现为叶茎根。在施氮量较低时,叶片吸收的养分较少。而当施肥量高于174.15 kg/hm2左右时,植物养分茎含量高出叶和根的10%-60%。烤烟硝态氮含量除3号、6号处理茎中含量较大以外,其他各处理硝态氮含量无显著差异(P0.05),均在352.77mg/kg-487.25mg/kg之间,表现为茎叶根。而磷素则不同,除空白处理、4号处理外,其他各处理含磷量均表现为茎根叶。 (6)降雨和施肥是导致氮磷流失浓度差异的主要影响,也是导致氮磷输出量差异性极显著(P0.01)的主导因子。在6组不同施肥条件下,氮磷的输出与输入均达到平衡关系。当施肥量氮素高于127.80 kg/hm2,磷素高于63.90 kg/hm2,随着施肥量的增加,氮素吸收量与施肥量的比例由81.08%减小至15.97%,磷素由7.76%降低至0.51%。而流失量呈明显的上升趋势,严重影响了生态平衡以及对环境造成了很大的影响。而土壤残留量有轻微上升趋势,长期施肥会导致土壤中肥料积累,为随径流流失提供了充足的养分来源。
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