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施肥对稻田湿地土壤碳氮磷库及其相关酶活变化的影响研究

王少先  
【摘要】:施肥影响周围环境。稻田土壤碳氮磷迁移转化受施肥影响,进而影响水体和大气等环境。本研究利用两点野外稻田定位试验(一点连续27年和另一点连续6年),对稻田土壤有机碳(SOC)固定、剖面土壤全氮(STN)和土壤无机氮(SMN)变化、剖面土壤全磷(STP)和Olsen-P变化及剖面土壤脲酶和中性磷酸酶活性分布等进行了研究,同时分析了稻田田面水和100 cm深地下水氮磷浓度,探讨了稻田氮磷径流和淋溶流失潜能。主要结论有: 1.施肥影响耕层SOC含量和100 cm土体SOC密度。南昌点连续27年试验后结果表明,施肥提高了耕层SOC含量。嘉兴点连续6年试验后结果表明,施用尿素影响耕层SOC含量较小,但低剂量尿素损耗SOC;施用猪粪显著提高耕层SOC含量。南昌试验点,100 cm土体SOC密度变幅从73.1至91.4 Mg C ha-1.与CK比较,施肥同样提高了SOC密度,且有机无机肥配施处理其提高效果大于仅施化肥处理。嘉兴试验点,尿素处理组的100 cm土体SOC密度变幅从120.0到125.1 Mg Cha-1;猪粪处理组的从121.7到133.0 Mg C ha-1.嘉兴试验点,尿素处理组SOC密度差异较小,但低剂量尿素损耗SOC密度;SOC密度随猪粪用量增加而提高。两试验点的SOC密度与有机肥输入碳相关。有机无机肥配施和施用有机肥能促进土壤固碳。有机无机肥配施是高效可持续固定SOC的措施。 2.施肥影响耕层STN和SMN含量,对耕层以下没有影响。STN.SMN.NH4+-N及NO3-N之间极显著正相关。南昌试验点,施肥提高了耕层STN,有机无机肥配施处理STN显著高于对照和仅施化肥处理。嘉兴试验点,尿素处理组耕层STN处理间较小,但低剂量尿素损耗土壤氮素;猪粪处理组STN随猪粪用量增加而显著提高。SMN变化趋势与STN基本相同。施用有机肥和有机无机肥配施,保持耕层土壤氮。 3.施用磷肥提高耕层STP和Olsen-P,对耕层以下没有影响。南昌试验点,NK比CK处理耕层STP和Olsen-P耗竭更甚,有机无机肥配施比仅施无机磷肥显著提高耕层STP和Olsen-P.嘉兴试验点,耕层STP和Olsen-P随磷肥用量增加而增加。 4.施肥提高耕层土壤脲酶活性,对耕层以下没有影响。脲酶活性随深度而降低。脲酶活性与STN.SMN.NH4+-N及NO3-N之间显著正相关。南昌试验点,有机无机肥配施提高效果优于仅施化肥。嘉兴试验点,尿素提高耕层土壤脲酶活性,但尿素过量会抑制其活性;猪粪提高效应大于尿素。施用有机肥和有机无机肥配施提高耕层土壤脲酶活性。 5.施肥影响耕层土壤中性磷酸酶活性,对耕层以下没有影响。中性磷酸酶活性随深度而降低。中性磷酸酶活性与STP、Olsen-P显著正相关。南昌试验点,施肥提高耕层土壤中性磷酸酶活性,有机无机肥配施提高效果优于仅施化肥,而PK处理土壤中性磷酸酶活性低于对照。嘉兴试验点,过磷酸钙降低耕层土壤中性磷酸酶活性;猪粪提高土壤中性磷酸酶活性。施用有机肥和有机无机肥配施提高耕层土壤中性磷酸酶活性。 6.水稻生长季末采样发现,田面水氮磷浓度施肥处理间有差异,但100 cm深地下水氮磷浓度无显著差异。稻田水氮磷浓度与相应土层土壤氮磷含量、土壤脲酶活性、磷酸酶活性之间显著正相关。土壤脲酶和磷酸酶活性在稻田氮磷流失潜能起着一定作用。南昌试验点,水稻生长季末采样发现,施肥提高田面水氮磷浓度,有机无机肥配施处理田面水氮磷浓度显著高于对照和仅施化肥处理,但田面水NO3--N浓度随有机肥施用量增加而减少。嘉兴试验点,水稻生长季末采样发现,尿素提高田面水氮浓度,低剂量尿素降低田面水氮浓度;猪粪提高田面水氮浓度,并随猪粪用量增加而显著提高,但田面水NO3--N浓度随有机肥施用量增加而减少。嘉兴试验点,水稻生长季末采样发现,过磷酸钙和猪粪都显著提高田面水磷浓度。 7.稻田是可持续的湿地生态系统,其中的作物、微生物和土壤具有吸收、转化和吸附养分的作用,可处理消纳有机肥。稻田有田埂围栏,产生的只是机会径流,控制得当可做到零径流甚至负径流,将不会产生氮磷流失。长期耕作后稻田形成紧密犁底层,阻止水分、养分等下移,几乎不会导致氮磷淋失。稻田湿地生态系统在正确管理措施下,比如恰当施肥和零排水,可以消纳有机肥替代化肥。但不适当管理可能使稻田成为面源污染源。


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