自然降雨条件下秸秆还田对巢湖流域旱地氮磷流失的影响

本文通过野外径流小区观测试验,开展了自然降雨条件下秸秆覆盖对巢湖流域旱地地表径流、泥沙和氮磷流失影响的研究。试验结果表明,秸秆覆盖能有效减少地表径流量、侵蚀产沙量以及因地表径流引起的土壤氮磷流失。在整个玉米生长期间,秸秆覆盖小区的总产流量与产沙量比传统耕作小区分别减少30.47%和22.88%,表现出显著的水土保持作用。与传统耕作小区相比,秸秆覆盖小区随地表径流迁移的氮、磷流失总量分别降低27.42%和32.29%,但秸秆覆盖对径流中氮磷浓度的影响却不明显。溶解态氮是氮素流失的主要形态,颗粒态磷是磷素流失的主要形态。秸秆覆盖可以作为源头控制农业面源污染的较好措施之一加以推广。     

丹江口水库农业径流小区土壤氮磷流失特征

通过对丹江口水库小流域雨季(2013年8月)观测的降雨—径流农业小区试验数据,分析不同种植作物下农田地表产流规律,研究土壤氮磷流失特征,为库区农业面源污染控制提供依据。结果表明,农业小区径流总磷(TP)含量在0.13~0.82mg/L之间,颗粒态磷(PP)占TP比例超过60%,径流中TSS与PP也呈现极显著相关(p0.01),表明磷素流失主要以颗粒态流失为主。径流总氮(TN)含量范围为0.7~4.7mg/L之间,TN流失量与硝态氮极显著相关(p0.01),径流中硝态氮占TN比例也超过了50%,表明硝态氮是地表径流无机氮流失的主要成分。25°玉米、15°荒地径流小区的氮流失率超过了1.5%、磷流失率超过了0.12%,高于其它类型的小区,可能与这2种小区高坡度、低植被覆盖度有关。土壤氮的流失风险要高于磷,是面源污染的主要控制目标。利用梯田种植作物,同时在坡地上形成相对较高的植被覆盖密度是减少这一地区土壤养分流失有效手段。     

保护性耕作与氮肥后移对巢湖流域麦田磷素流失的影响

农田磷素随地表径流向水体迁移可导致磷肥利用率降低、生产成本上升和环境污染风险增加,源头控制农田磷素流失对于治理巢湖水体富营养化具有重要意义。采用野外定位观测结合室内分析的研究方法,对2009—2010年冬小麦生长期间的径流、泥沙和磷素进行了监测与测定分析,研究了保护性耕作和氮肥后移对巢湖流域麦田P素径流损失及其对环境的影响。结果表明,相对于传统耕作处理（T）,传统耕作＋秸秆还田处理（TS）、氮肥后移处理（NFP）和少免耕＋秸秆还田＋氮肥后移（NTS＋NFP）径流量分别减少了20%、10%和22%,泥沙量分别减少了30%、14%和38%,表现出显著的水土保持作用。各处理径流液总磷（TP）浓度范围是0.095～0.360mg·L-1,其中,颗粒态磷（PP）是磷素随地表径流迁移的主要形式,约占TP的51%～69%。长期的保护性耕作提高径流液中溶解态磷（DP）的浓度,降低了PP的浓度,但TP浓度难以看出明显的变化规律,而氮肥后移降低了径流液中各形态磷的浓度。各处理TP流失量在0.060～0.079kg·hm-2之间,约占当季施磷量的0.2%。处理TS、NFP和NTS＋NFP与处理T相比,TP流失量分别减少了20%、21%和24%。作物生长情况显著影响土壤磷素的流失,地上部分生物量、地上部分吸磷量与径流TP的迁移量呈负相关关系。因此保护性耕作和氮肥后移可以作为源头控制农田磷素流失的较好措施加以推广。     

模拟降雨条件下潮土磷素流失特征及影响因素研究

潮土是我国重要的耕作土壤,磷素的流失不仅影响土壤肥力和作物产量,而且会增加地表水环境的污染负荷。本研究采用人工模拟降雨试验方法,研究了不同降雨强度和坡度条件下,潮土径流中磷素的动态变化和径流中磷素流失特征,以期为控制潮土区径流面源污染提供理论依据。结果表明:(1)整个降雨过程中,径流中总磷(TP)和颗粒态磷(PP)变化幅度大,而可溶性总磷(TDP)变化幅度小。降雨强度为30 mm·h~(-1)时,不同坡度潮土中TP和PP浓度在整个降雨过程中呈波状变化;降雨强度为60 mm·h~(-1)时,径流液中TP和PP浓度呈先上升再下降的趋势;降雨强度为90 mm·h~(-1)时,坡度为8°条件下,TP和PP浓度在整个降雨过程中呈先上升后下降的趋势,而在坡度为15°条件下,TP和PP浓度在波动中下降。(2)潮土径流液中TP浓度范围为0.323～2.315 mg·L~(-1),TDP浓度范围为0.083～0.163 mg·L~(-1),PP浓度范围为0.240～2.152 mg·L~(-1),潮土径流中各形态磷浓度随着降雨强度和坡度的增加呈增加趋势。(3)潮土径流中TP和PP流失量随着降雨强度和坡度的增加呈增加趋势,而TDP流失量在8°条件下随着降雨强度的增加呈先上升后下降的趋势,在15°条件下呈增加趋势;颗粒态磷是潮土径流中磷素流失的主要形态。(4)潮土径流液中TP和PP流失量与降雨强度和坡度以及降雨径流量Q之间都存在明显的线性关系,为预测一定条件下潮土区径流中TP和PP单位面积流失量的估算提供了简便的计算方法和科学依据。     

玉米与不同作物间套作条件下旱地径流的磷损失特征

通过采用南方丘陵山地典型区域2a田间小区试验手段,意图了解玉米与不同作物间套作条件下南方丘陵区旱地径流中不同形态磷素养分损失的特征,为南方丘陵地区推广以玉米为主的旱地间套作模式且改善旱地地表磷养分流失方面提供依据。结果表明,玉米与其他作物间套作较玉米单作能更有效减少旱地地表产流量、产流中磷素养分的流失浓度及负荷,尤以玉米/红薯套作模式效果最佳。相对玉米单作而言,玉米/红薯套作模式条件下,地表产流量降低约38.26%;TP年均流失浓度降低了28.27%~35.67%,TDP年均流失浓度降低了35.69%~46.77%,PP年均流失浓度降低了25.31%~33.14%;TP年均流失负荷减少了50.30%~52.61%,TDP年均流失负荷减少了54.20%~59.40%,PP年均流失负荷减少了47.09%~50.00%。     

不同类型黄壤旱地的磷素流失及其影响因素分析

在贵州中部黄壤旱地上 ,通过模拟降雨试验方法 ,对不同类型黄壤旱地磷素流失及其影响的主要因素进行研究。结果表明 ,黄壤旱地磷素流失以颗粒态形式流失为主 ,其占地表径流总磷含量的 86 .4%～ 99.9% ;不同类型黄壤旱地随地表径流流失的颗粒态磷 (泥沙结合态磷 )量和磷酸根态磷 (水溶态磷 )量存在较大差异 ,高肥力旱地磷的流失量明显高于低肥力旱地。影响黄壤旱地颗粒态磷和磷酸根态磷流失量的首要土壤因子都是有效磷含量 ;在土壤磷素水平一致下 ,黄壤旱地颗粒态磷流失量与 <0 .0 0 1mm粘粒含量呈显著正相关 ,而磷酸根态磷流失量与土壤交换性钾含量呈显著负相关。此外 ,降雨强度对旱地磷素流失产生明显影响 ,高降雨强度将加速颗粒态磷的流失 ,从而明显地提高旱地磷素流失量 ;而低降雨强度促进磷酸根态磷的流失     

人工模拟降雨条件下石灰土养分流失规律

通过对三峡库区香溪河流域选取具有代表性石灰土坡耕地进行原位人工模拟降雨试验,研究了在不同降雨强度下石灰土中氮磷养分随地表径流的流失规律。结果表明:雨强越大,地表径流量、径流总量、泥沙流失量越大,初始产流时间越短,但是雨强对泥沙流失浓度的影响不显著;不同雨强下TP、TN浓度都随着产流时间的延长逐渐变小,最后趋于平衡,而且雨强越大,TP、TN浓度流失越严重,其中TP主要以PP形式流失,达到80%以上,TN的流失在大雨时PN占优,中雨时以DN占优;地表径流磷素的流失主要以泥沙携带为主,泥沙养分流失浓度与雨强无关,但是泥沙养分流失量却与雨强和泥沙流失量成正比。     

昆明迤者小流域坡面地表径流磷素流失研究

基于松华坝水源区2008年自然降雨监测数据,采用径流小区法对坡面地表径流中磷素流失进行分析;结果表明:不同土地利用类型下,坡面地表径流磷索流失量与径流量、产沙量基本一致;人工次生林地(云南松纯林)在控制地表磷素流失上有显著效果;当地传统农业模式下的烤烟、玉米栽植,地表径流磷素流失显著.施肥后的1～3次降雨是磷素流失的主要时期.转变当地农业结构,扩大经济林地面积,减少人为活动对地表的影响是解决坡面地表磷素流失的关键.     

不同施肥模式对旱地土壤氮磷钾径流流失的影响

利用长期定位田间小区试验,研究不同施肥模式(不施肥、施纯化肥、化肥与生物黑炭共施、有机无机肥配施、有机无机肥配施添加生物黑炭)对旱地土壤磷钾径流流失的影响。结果表明:施肥可显著增加旱地土壤各种形式氮素的流失。与单施化肥相比,化肥与生物黑炭配施、有机无机肥配施、有机无机肥与生物黑炭共施均可显著降低旱地土壤各种氮素(TDN、PN、TD)径流流失,降幅分别为37.13%~65.66%,24.17%~54.04%,30.47%~59.69%,降低作用的大小为化肥与生物黑炭配施有机无机肥配施有机无机肥配施与生物黑炭共施。施肥可显著增加旱地土壤磷钾径流流失,与单施化肥相比,化肥与生物黑炭共施、有机无机肥配施、有机无机肥配施添加生物黑炭均可显著降低旱地土壤磷钾素径流流失,对可溶性磷(TDP)、颗粒态磷(PP)、总磷(TP)降幅分别为17.71%~42.19%,9.82%~29.97%,12.08%~31.22%,对钾素降幅为23.24%~33.91%,其中均以化肥与生物黑炭共施处理对磷钾素的径流流失降低幅度最大。在总磷的径流流失中,各处理均以颗粒态磷为主,占总磷流失量的百分比为89.72%~92.02%。旱地土壤地表径流量是决定颗粒态磷和总磷流失的主要因子之一,而对可溶性磷和钾素的流失无直接影响。综上所述,有机无机肥配施添加生物黑炭可有效的减少旱地土壤氮素径流流失,化肥与生物黑炭共施可有效的减少旱地土壤磷钾素径流流失。     

不同农艺措施对巢湖沿岸坡耕地不同形态磷径流输出的控制效果

为明确巢湖沿岸坡耕地不同农艺措施对生态保护和水环境治理的影响,以农业面源污染长期定位观测基地为平台,于2014—2015年连续2 a对常规耕作(CK)、植物篱(黄花菜,PH)、植物篱+秸秆覆盖(PHS)和等高垄作(CR)4种农艺措施下的水土及随地表径流迁移的各种形态磷进行了监测。结果表明,与常规耕作相比,PH、PHS和CR能有效地减少径流量和产沙量(P0.05),降低效果依次为:PHSPHCR。与CK相比,PH、PHS和CR可分别减少23.5%、36.5%和19.7%的径流流失和29.5%、45.2%和26.3%的土壤流失,表现出显著的水土保持作用。CK条件下的径流液总磷(TP)浓度是0.612~1.220 mg·L~(-1),其中颗粒态磷(PP)占总磷的71.5%~81.7%,颗粒态磷是磷随地表径流迁移的主要形态。在溶解态总磷(DTP)中,溶解态正磷酸盐(D-Ortho-P)所占比例较大,为87.4%~90.7%;溶解态有机磷(DOP)所占比例较小,仅占9.3%~12.6%。与CK相比,PHS、PH和CR显著降低了径流液PP和TP的浓度(P0.05),但却不同程度地提高了DTP和D-Ortho-P的浓度,而对DOP的浓度无显著影响(P0.05)。CK条件下,磷的年流失负荷平均为0.706 kg·hm~(-2),占当年作物施磷量0.98%。与CK处理相比,PH、PHS和CR处理磷的年流失负荷分别降低38.4%、53.8%和33.4%(P0.05),其对磷素输出的控制效应主要通过减少径流量和降低径流液PP的浓度来实现的。综上可知,植物篱(黄花菜)、植物篱+秸秆还田和等高垄作是控制巢湖沿岸坡耕地水土及磷径流输出的有效措施,其中植物篱配合秸秆覆盖还田效果最佳。该研究可为巢湖流域坡耕地水土流失和面源污染防治提供科学依据。     

施用鸡粪后土壤磷的累积特征

根据不同方式计算鸡粪施用量,进行连续6茬蔬菜施用鸡粪田间试验,研究农田土壤中磷的累积特征。结果表明:土壤中全磷、树脂态磷、碳酸氢钠提取态磷、氢氧化钠提取态磷和稀盐酸提取态磷含量均随着鸡粪用量的提高而显著提高,且含量增幅随着种植茬数的增加而提高,故在生产实践中以作物需磷量配施鸡粪较优,否则由此所引起的土壤盈余磷素流失或淋失对地表水和地下水水质的潜在影响风险较大。     

Effects of phosphorus-based application of animal manure compost on the yield of silage corn and on soil phosphorus accumulation in an upland Andosol in Japan

Animal manure contains significant amounts of nitrogen (N) and phosphorus (P) that can be utilized as fertilizer. However, manure application rates are generally set to meet crop N demand, which results in excess P application which increases the risk of P loss into bodies of water. We examined the application method of manure compost based on crop P demand on the dry matter yield of silage corn (Zea mays L. var. indentata), on nutrient uptake and on soil P accumulation in an upland Andosol with a high P-fixing capacity. Cattle and poultry manure composts (CMC and PMC) with different P solubility were applied to meet the crop’s N requirements (N-based application) or P requirements (P-based application) in 3 consecutive years. Supplemental N was applied using polyolefin-coated urea in the P-based treatments. The dry matter yields and nutrient uptakes of silage corn in the P-based CMC and PMC application systems were similar to those in the corresponding N-based systems. The average relative efficiency of N in CMC (33%) was close to the predicted value (30%) during the study. On the other hand, the relative efficiency of N in PMC (42%) was higher than the predicted value (28%). The average relative efficiency of P from CMC and PMC was 109% and 50%, respectively. These were higher than the predicted values based on the available P proportion (the sum of water- and sodium bicarbonate-soluble P) for CMC (78%) and PMC (34%), indicating that the available P fraction in the manure composts was more effective than that in P fertilizer for corn growth or that the other P fractions were also effective for corn. P-based manure compost application lowered the soil P accumulation to between 41 and 43% of the value in the N-based accumulation (versus a value of between 31 and 40% of that value for soil Truog-P). Compared to N-based manure compost application, P-based manure compost application with supplemental N fertilizer produced similar dry matter yields of corn and suppressed soil P accumulation in the upland Andosol field.     

模拟降雨条件下不同PAM用量及其与强化剂联用对紫色土磷素流失的影响

采用人工模拟降雨试验研究不同PAM用量及其与不同强化剂联用对紫色土坡面磷素流失的影响。结果表明:分别施加4,8,16g/m2分子量600万、水解度20%的阴离子型PAM均能显著降低坡面径流量、总磷(TP)及颗粒态磷(PP)浓度,并显著增加壤中流体积。2次降雨中,PAM应用效果均与PAM用量有关。第1次降雨以8g/m2 PAM效果最佳,相比对照,径流量减少62.28%,TP减少80.71%,PP减少95.78%;第2次降雨以16g/m2效果最佳,相比对照,径流量减少53.28%,TP减少77.52%,PP减少98.40%。相比PAM单施,分别联用石膏和石灰石后,坡面径流量增加,TP和DP浓度均显著降低。第1次降雨以石膏联用效果更佳,其中TP减少83.91%,DP减少85.34%;第2次降雨2种强化剂效果相近,TP分别减少76.10%和75.28%,DP也分别减少78.17%和79.46%。可见,施用PAM和强化剂能够显著降低磷素流失量,对农业面源污染的控制有一定作用。     

习惯施肥对菜地氮磷径流流失的影响

对菜地进行连续3年的定位监测试验。结果表明:与不施肥对照相比,菜农习惯施肥处理显著提高降雨径流中的总氮(TN)和硝态氮(NO3--N)流失质量浓度及流失量,3年监测期内总氮(TN)径流流失负荷为321kg/hm2,总磷(TP)流失负荷为134kg/hm2,分别占氮、磷养分投入总量的13.6%和13.2%,氮肥的流失系数约为5.6%。菜地氮素流失以硝态氮(NO3--N)形式为主,磷素流失以颗粒态磷(PP)形式为主。菜地氮、磷养分径流流失与径流量呈显著线性关系,菜地每流失1kg的总磷(TP),可溶性总磷(TDP)、总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)所需要的径流量分别为77.5,322,52.5,67.5,404m3。     

Sediment and Nutrient Losses from Field-Scale Cropland Plots Treated With Animal Manure and Inorganic Fertilizer

A field-scale plot study was conducted at Virginia Tech's Prices Fork Research Farm, to evaluate the transport of nutrients in runoff from manure and fertilizer applied at P-based agronomic rates to cropland planted to corn. Simulated rainfall events representing 2- to 10-year storms in southwest Virginia, occurring 1 and 2 days following manure and fertilizer application were used to generate runoff. Plots were treated with surface applied poultry litter, surface applied and incorporated dairy manure, incorporated inorganic fertilizer, and no fertilizer (control). Application rates were based upon agronomic phosphorus (P) requirements of corn. The concentration of total suspended solids and nutrients decreased from the first to the second simulated rainfall event; however, the edge-of-field mass loss or yield increased due to increased runoff volume. Surface application of dairy manure resulted in 25–50% lower runoff volumes and 35–60% lower total suspended solid yields when compared to surface applied poultry litter. Surface applied poultry litter produced the greatest total P and dissolved reactive P losses. Results of this study suggest that manure applied based on crop P requirements can still yield significant edge-of-field nutrient losses, if rainfall occurs soon after application.     

不同肥料类型及用量对坡面氮素流失的影响

为研究施用不同肥料类型（尿素、鸡粪）及用量（349.6,174.8 kg/hm²）下坡面氮素流失规律,采用人工模拟降雨试验方法,探究二者氮素流失差异的原因,并阐述肥料用量对氮素流失量的影响。结果表明：施肥后坡面氮素流失以泥沙全氮流失为主,占比可达78.16%~93.46%;径流硝态氮浓度高于铵态氮浓度,且径流总氮流失以硝态氮流失为主要形式,流失量占径流总氮流失量的38.53%~48.62%。肥料类型对坡面泥沙全氮浓度影响不明显,施用鸡粪处理泥沙硝态氮浓度和铵态氮浓度较高。等氮施用鸡粪可以减少坡面径流总氮、硝态氮和铵态氮流失浓度,分别减少68.64%~74.23%,70.09%~72.54%,27.90%~39.45%。等氮鸡粪替代尿素可以减少坡面氮素流失总量的11.07%~15.81%,减少径流总氮形式流失量70.55%~73.36%。坡面施氮量增加,氮素流失浓度增加,氮素流失总量也随之增加,可增加6.00%~11.00%。全量鸡粪替代半量尿素可减少坡面氮素流失总量,其效果较半量鸡粪处理下降10.40%。农业施用氮肥时,应合理选择施用量,并少量多次施用。尽量选择有机肥替代传统氮肥,以减少地表径流氮素浓度。做好水土保持工作,以降低水土流失携带大量的氮素对环境所造成的威胁。     

有机肥替代和稻草覆盖对中南丘陵茶园氮磷径流损失的影响

在自然降雨条件下的中南丘陵茶园小区进行定点观测,比较了农民习惯施肥处理(T1)、分别以有机肥代替10%化学氮肥或磷肥(T2、T4)及有机肥代替10%化学氮肥或磷肥+覆盖稻草(T3、T5)对不同形态氮、磷养分径流流失的影响,以期为防控茶园氮磷流失从施肥和茶园管理的角度提供借鉴。结果表明:与T1相比,T2和T4径流量减少15.4%~31.5%(P0.05),T3、T5减少46.8%~52.9%(P0.01)。相同降雨条件下,相比T1,T2和T4径流损失TN分别减少42.4%(P0.05)和57.2%(P0.05),T3和T5分别降低74.7%(P0.01)和74.6%(P0.01);相比T1,T2和T4径流损失TDN分别降低18.2%(P0.05)和39.2%(P0.05),T3和T5分别降低75.6%(P0.01)和74.1%(P0.01),与T2、T4差异极显著(P0.01);NH_4~+-N和NO_3~--N流失总量表现为,T2、T4与T1差异均不显著(P0.05),T3、T5分别降低61.5%~71.9%(P0.05)和78.2%~92.7%(P0.05)。与T1相比,T2和T4处理TP流失均降低,但只有T4差异达到显著水平(P0.05),而T3、T5TP损失减少达66.5%~70.6%(P0.01)。另外,氮素流失以溶解态为主(83.8%~95.1%),而磷素流失以颗粒态为主(72.7%~84.3%)。研究证明配施有机肥和覆盖稻草均能够有效减少茶园氮磷径流损失,两者结合效果更好,对降低面源污染风险意义重大,适合大面积推广。     

连续施用鸡粪对露地黄瓜产量、品质和土壤性质的影响

  【目的】  在连续4年施用不同量鸡粪条件下,探究露地黄瓜产量和品质的提升效果以及土壤性质的变化,以明确露地黄瓜生产中鸡粪的适宜用量。  【方法】  以黄瓜品种‘津优35号’为试材,2015—2018年在甘肃张掖进行了连续4年的田间定位试验,试验设两个土壤类型 (灌漠土和潮土)和5个鸡粪施用水平:不施用鸡粪 (对照,CK),15 t/hm2 (CM15)、30 t/hm2 (CM30)、45 t/hm2 (CM45) 和60 t/hm2 (CM60) ,采用随机区组试验设计。于2018年黄瓜结果盛期,采集黄瓜整株和0—20 cm耕层土壤样品,分析黄瓜产量、品质以及土壤容重、pH、有机质含量和酶 (脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶) 活性。  【结果】  与不施用鸡粪 (CK) 相比,CM15处理增产效果不显著,CM30、CM45和CM60处理黄瓜产量显著提高26.4%～33.0% (灌漠土) 和48.7%～50.1% (潮土),这3个处理之间无显著差异;施用鸡粪不同程度地提高了黄瓜可溶性固形物、可溶性蛋白质、可溶性糖和Vc含量,降低硝酸盐含量,效果以CM15、CM30处理较好。土壤容重和pH降幅随鸡粪施用量的增加而加大,有机质含量增幅随鸡粪施用量的增加而增加,持续施用鸡粪30～60 t/hm2可显著提高土壤有机质含量、降低土壤容重和pH。土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶以及过氧化氢酶活性以CM30、CM45处理较高。黄瓜产量与土壤容重和pH呈显著或极显著负相关,与有机质含量、脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性呈显著或极显著正相关;黄瓜可溶性固形物含量与容重呈显著负相关,可溶性糖含量与土壤pH呈显著负相关,硝酸盐含量与土壤pH呈显著正相关,与有机质含量呈显著负相关,可溶性固形物和Vc含量与土壤碱性磷酸酶活性呈显著正相关,可溶性蛋白质和可溶性糖含量与土壤蔗糖酶活性呈显著正相关。  【结论】  鸡粪施用处理降低土壤容重和pH,增加有机质含量和酶活性。鸡粪施用对土壤容重、pH、有机质和酶活性的改良效果与黄瓜产量效应值呈显著或极显著相关关系。黄瓜可溶性固形物与土壤容重,可溶性糖与土壤pH,硝酸盐与土壤pH和有机质密切相关。综合考虑鸡粪施用量在黄瓜产量、品质、改良土壤理化性状上的效果以及肥料效益,灌漠土和潮土均推荐施用30 t/hm2鸡粪。