施肥措施及灌木缓冲带对雷竹林不同形态磷流失及雷笋产量的影响

通过连续2a的野外采样测定,研究了不同施肥措施和灌木缓冲带对雷竹林不同形态磷径流流失及雷笋产量的影响。结果表明:与常规施肥相比,减量施肥可以使雷竹林径流中总磷、可溶性总磷和颗粒态磷的浓度分别降低21.95%,17.60%和33.52%,累积流失量分别减少16.06%,10.29%和30.26%。减量施肥处理与常规施肥处理相比雷笋产量无显著差异,但每公顷经济效益比常规施肥处理高696元。减量施肥处理比常规施肥处理具有更高的产投比。灌木缓冲带可以分别减少常规施肥雷竹林径流水中总磷、可溶性总磷和颗粒态磷浓度的67.98%,69.10%和64.06%,减少累积流失量的78.25%,78.80%和76.52%;可以分别减少减量施肥总磷、可溶性总磷和颗粒态磷浓度的60.68%,64.09%和49.32%,减少累积流失量的75.55%,78.12%和67.57%。可溶性总磷是雷竹林径流水中磷流失的主要成分。不同处理雷竹林地表径流量、总磷累积流失量和可溶性总磷累积流失量与降雨量均存在极显著正相关关系。减量施肥措施和灌木缓冲带对雷竹林径流水中不同形态磷流失均有很好的控制作用。     

玉米间种绿肥作物对径流中磷含量的影响

土壤中磷的流失可导致水体富营养化。农业最佳管理措施是通过减少土壤侵蚀来减少磷的流失。美国土壤学家K le inm an等人利用人工模拟降雨研究玉米间种或混合紫花苜蓿等绿肥作物在施肥后对径流中可溶性磷质量浓度的影响程度。其结论是:绿肥作物增加了小区的植被盖度,可防止土壤溅蚀;不同绿肥作物径流量差异不显著。坡位对径流也有影响。绿肥作物可减少泥沙输出。施肥前,绿肥作物对可溶性磷流失没有影响。施肥后,因有机肥中含有可溶性磷,可提高径流中可溶性磷质量浓度,导致施肥后磷流失量增大。施肥量与磷的流失量密切相关,因此,应控制施肥量以减少磷的流失。     

施用磷肥对土壤磷层化和水质的影响

免耕会导致耕地中磷(P)层化,进而促使农田可溶性磷(SP)的流失,导致富营养化。为减少土壤磷流失,提出玉米—大豆轮作区减少土壤磷层化和径流磷流失的施肥策略。实验共设立未施肥、施用磷酸二铵(DAP)、施用磷酸一铵(MAP)、地表施肥(干性肥料或液体肥料)两种施肥方式、注入肥料(干性肥料或液体肥料)、耕作施肥以及覆盖作物措施9个实验样地。隔年施肥量为24.4 kg/hm~2,逐年施肥量为9.6 kg/hm~2。翻地与其他处理相比,在0～5 cm表土层中可溶性磷含量更高。在降雨实验中,肥料来源和施肥量对径流中的总磷量和可溶性磷量影响不大。实验中可溶性磷浓度最高的地块为隔年施磷酸二铵的实施覆盖作物措施的样地。注入肥料施肥法在降低土壤可溶性磷的流失的同时加剧了土壤侵蚀及总磷的流失。耕种时注入液体肥料(聚磷酸盐)的样地损失的总磷量和可溶性磷量比地表施肥的样地低。     

湖区小麦-玉米轮作模式下不同施肥措施调控氮磷养分流失研究

针对我国南水北调东线过水区南四湖富营养化问题,利用沿湖流域典型种植模式——小麦-玉米轮作体系,选择材料易获取的几种施肥措施,采用田间原位安装淋溶水采集器和地表水径流池收集水样,室内分析不同处理防控氮磷养分流失的效果。结果表明:各施肥措施在作物不同茬口均能降低氮磷养分的随水流失,不同模式防控养分流失效果有差异;氮径流损失中,硝态氮占主要比例,玉米季和小麦季分别为82.7%~86.4%和94.2%~96.5%,而淋溶途径中硝态氮比例略有下降;径流为氮损失的主要途径,玉米茬口氮损失比例占轮作周年的67.0%~71.4%;磷径流损失中可溶性磷和颗粒磷比例相当,而淋溶磷以可溶性磷为主;淋溶途径损失的磷养分比例稍高,仍以玉米茬口总磷损失为主,占54.4%~63.1%;防控氮磷流失结合周年作物产量,玉米上使用减量控释氮肥或优化施肥配合秸秆还田、小麦上优化施肥或使用减量控释氮肥是相对理想的养分运筹搭配模式。     

农业系统中磷的输移及利用

土壤磷对作物生长及水质污染有重要影响,农业生产中施入过量的磷会引起水体的富营养及水质下降。美国土壤学家N.C.Hansen等通过分析土壤及水中磷的形态、磷的管理、磷的吸附过程,认为土壤中可溶性磷是通过地表径流、壤中流及深层淋溶输移到水中。连续数十年施过量磷肥导致土壤磷浓度升高,将其降到正常水平需很长时间。水土流失是土壤磷流失的主要途径。为了减少土壤中磷的流失及保护水质,在农业生产中,采取水保耕作措施可有效防止磷的流失。减少耕作次数可降低径流中磷的浓度,在高寒易发生冻融侵蚀的地区,适当增加耕作次数可减少土壤磷的流失;穴状、条带状或结合播种施肥、保留植被盖度是农业管理中减少磷输移的有效方法。     

深松筑挡对黑土顺坡耕地不同形态磷流失的阻控效果

通过在黑土顺坡耕地应用深松筑挡措施,研究了深松筑挡技术对黑土顺坡耕地不同形态磷流失的阻控效果。结果表明:深松筑挡有拦截径流泥沙,减少坡耕地水土流失的作用。与CK相比,深松筑挡处理最高可以降低坡耕地径流中总磷、可溶性总磷和颗粒态磷浓度的58.19%,64.19%和55.02%;最高可以降低坡耕地总磷、可溶性总磷和颗粒态磷累积流失量的89.32%,90.74%和88.48%。相对来讲,深松筑挡降低径流中可溶性总磷浓度效果较好,颗粒态磷是黑土坡耕地径流中磷流失的主要形态。深松筑挡措施对坡耕地径流中不同形态磷流失均有一定的阻控作用。     

窄草篱对径流中氮、磷的影响

在农田中施用有机肥料后 ,地表径流所挟带的氮和磷可导致地表水污染。草篱可以减少径流中氮和泥沙的流失。在耕作和免耕两种情况下 ,研究 0 75m宽的窄牛尾梢草草篱对施用牛粪的地块中磷和氮流失的影响。试验布置在平均坡度为 12 %、土质为莫诺纳粉质壤土上。采用裂区设计 ,免耕和耙耕处理系统安排在主区 ,施用有机肥、无机肥处理及设草篱和不设草篱的对照处理布置在副区 ,分别在初始模拟降雨阶段和随后的多雨模拟阶段采集径流样。只有 38%的免耕小区和 6 3%耙耕小区在降水量为 6 40mm/h的初始模拟降雨阶段有径流出现。与不设草篱的对照小区相比 ,单条窄草篱可以使施用有机肥的免耕小区在多雨模拟阶段径流中的可溶性磷 ,生物有效性磷 ,颗粒态磷的含量分别降低 47% ,48% ,38% ,同时使全磷含量降低 40 % ,使NH+ 4 N的含量降低 6 0 %。窄草篱与没有草篱小区相比使耙耕小区的径流中的上述磷氮含量分别降低了 2 1% ,2 9% ,43% ,38%和 5 2 %。窄草篱对减少农田施用有机肥和无机肥后径流中磷和氮的流失具有显著的效果。     

牧场径流中养分流失的研究

随着牧场使用时间的增长,牛粪数量也将增多,目前还不清楚有关牛粪数量对径流中养分流失影响。为此,利用人工模拟降雨确定径流速率对径流中养分流失的影响,土壤性质对径流中养分流失的影响。试验小区宽0.75m,长2 m,小区牛粪数量分别为0、6.7、13.5、26.9 kg/m2。采用便携式人工模拟降雨器,降雨历时30 min,采用5 a一遇24 h的降雨强度,测定不同径流速率下养分流失量。径流速率对水质有显著影响,因此径流速率对径流中养分流失有影响,而牛粪数量对径流中养分流失没有影响。测定了3次人工模拟降雨径流中可溶性磷、颗粒磷、全磷、铵态氮、氯、溶解性总固体、电导率及泥沙量,3次降雨径流中可溶性磷、颗粒磷、全磷、铵态氮、氯、溶解性总固体、电导率及泥沙量值依次降低。径流速率对水质有显著影响,而牛粪数量没有影响。     

广东典型稻田系统磷素径流流失特征

选择位于广东省增城、清远和高州地区的3个稻田试验点,于2008—2012年对稻田磷径流损失进行动态监测。结果表明,稻田径流事件主要发生在早稻季。常规施肥模式下稻田总磷径流浓度为0.02~1.56 mg·L~(-1),11%~18%的径流样品总磷浓度超过地表水Ⅴ类水标准(0.4 mg·L~(-1)),施磷后14 d内降雨易导致稻田不同形态磷浓度出现峰值,具有一定环境污染风险。施磷不同程度增加稻田可溶性总磷径流负荷,对颗粒磷和总磷流失负荷无规律性影响。稻田磷径流负荷时空变化较大,常规施肥条件下可溶性总磷、颗粒磷、总磷年径流负荷分别为0.63~4.05、0.33~2.91、1.10~6.68 kg·hm~(-2)。本地区稻田磷流失系数为0.06%~6.81%,可溶性总磷是稻田磷径流流失主要形态。施肥量和降雨、径流量是影响本地区稻田磷径流损失的主要因子。     

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。     

中南丘陵旱地磷肥减量对不同形态磷素养分淋失的影响

为探明南方旱地土壤氮磷盈余问题,以湖南省浏阳市河潮土为研究对象,通过田间小区试验,探讨玉米减量施肥旱地磷损失的影响。结果表明:与不施磷肥(T1)相比,各施肥处理径流总磷,可溶性磷,颗粒态磷流失量均有不同程度的增加,常量钙镁磷肥(T2)和常量过磷酸钙(T3)2个施肥处理之间相比,施用钙镁磷肥的流失风险相对较大,而施用过磷酸钙可降低总磷流失13.69%。与施用常量过磷酸钙(T3)相比,磷肥减量10%~30%各处理(T4、T5、T6)的总磷径流损失量分别降低了4.18%,10.31%和24.30%。另外,可溶性磷中,以可溶性有机磷为主,与常量过磷酸钙相比,磷肥减量10%~30%的3个处理(T4、T5、T6)的可溶性无机磷流失分别降低了14.96%,19.11%和22.16%,可溶性有机磷分别降低了0.16%,21.60%和24.34%。另外,各施磷肥处理(T2、T3、T4、T5、T6)的渗漏流失总磷及可溶性磷量均显著高于不施磷处理(T1),说明施磷肥是导致磷素流失增加的重要因素。与常量过磷酸钙相比,磷肥减量10%~30%后的总磷及可溶性磷渗漏淋失量均显著减少,且随着磷肥施用量的减少淋失量而不断降低,其中渗漏总磷分别降低了18.38%,22.06%和31.62%,渗漏可溶性磷淋失量分别减少32.81%,40.63%和46.88%。     

水肥一体化结合植物篱对减缓果园土壤氮磷地表径流流失的效果

为了探究降低集约化果园氮、磷流失,减缓农业面源污染的技术措施。通过田间定位试验,比较分析了水肥一体化施肥方式结合田间植物篱对减少果园氮、磷地表径流流失影响,提升沟渠水质量的技术效果。结果表明:果园中构建植物篱提高了发生地表径流的最低日降雨量,减少了径流发生频次,地表径流水发生量比没有植物篱降低19.18%。与常规施肥相比,水肥一体化施肥全氮(TN)、全磷(TP)浓度分别降低31.23%和25.18%;植物篱处理TN、TP浓度分别降低16.74%和13.60%;水肥一体化+植物篱处理径流水中TN、TP浓度最低,分别比对照降低52.32%和43.89%。水肥一体化+植物篱处理TN、TP流失总量分别比对照降低45.38%和36.81%,该处理相对应的沟渠水中TN、TP浓度分别比对照降低23.98%和26.64%。在果园等集约化农田中推行水肥一体化灌溉施肥结合植物篱措施能够有效降低氮、磷径流流失,减缓农业面源污染物的排放,在实际应用中具有很大的推广应用价值。     

不同养分管理措施下常年菜地磷、钾养分径流流失特征

为研究不同养分管理措施下菜地磷、钾养分径流流失特征,采用田间小区试验方法,设置对照(CK)和有机肥配施不同用量化肥处理(N0,化肥氮空白;CON,习惯施肥;OPT,优化施肥;OPT+N,优化增氮;OPT+P,优化增磷;OPT+NPK,优化增氮磷钾)。结果表明,不同处理下可溶性总磷、颗粒态磷和总磷径流浓度分别为0.015～0.500、0.004～0.623 mg·L~(-1)和0.093～0.876 mg·L~(-1),施磷明显增加径流水可溶性磷浓度,对总磷和颗粒态磷浓度影响较小。不同处理径流水总磷浓度均不同程度超地表水Ⅴ类标准(GB3838—2002),且施磷量最高的OPT+NPK处理总磷超标率高达56%。总磷年流失负荷为4.37～4.93 kg·hm~(-2),施肥处理磷流失负荷均低于对照,不同处理间总磷流失负荷无明显差异。不同处理的钾径流浓度为4.7～83.0 mg·L~(-1),年流失负荷为176.9～331.7 kg·hm~(-2),流失系数为4.5%～15.7%。施钾显著增加菜地钾的流失负荷,施钾量最高的OPT+NPK处理钾流失负荷最高,肥料N/K2O比例最高的OPT+N处理钾流失负荷最低。研究表明,不同养分管理措施下菜地磷径流损失无明显变化,而OPT+N处理钾流失负荷及流失系数均最低,蔬菜实际生产中氮、钾合理配施有利于降低钾的流失。     

论“稻田圈”在保护城乡生态环境中的功能Ⅰ.稻田土壤磷素径流迁移流失的特征

太湖流域最近5年的研究表明:单位面积上径流迁移的土壤磷素是桑园>>菜园≥大田麦季>大田稻季;稻麦轮作田每年向水体排放的磷量为P 0.84 kg hm-2,占当年磷肥用量的2.5%,而菜园地5个月内土壤磷素流失量就达P 0.6 kg hm-2,桑园在4个月内高达P 1.1 kg hm-2。径流迁移的土壤磷素形态主要是颗粒态磷(PP),占总流失磷的70%-80%,可溶性磷(DP)仅占20%-30%。在径流携出的可溶性磷总量中,可溶性无机磷(DIP)占30%-40%,可溶性有机磷(DOP)占60%-70%。径流产生的机制与土地利用方式有关:稻田产生的是“机会径流”,蔬菜地等旱地是“开放径流”,而桑园等则是“强化径流”,不同的产流机制决定径流的次数、流量和强度并导致不同的磷素迁移量。太湖流域水稻土磷素向水体排放的警戒值(Break point)为有效磷(P)25-30 mg kg-1,目前该地区水稻土平均的土壤有效磷水平为12-15 mg kg-1;因此常规条件下,未来5-10a内稻田不会形成严重的磷素面源污染威胁。故在城镇郊区、桑园和蔬菜基地周边建立“稻田圈”是防治磷索面源污染有效的生态措施。     

秸秆覆盖与平衡施肥对巢湖流域农田磷素流失的影响研究

通过野外径流小区观测试验,研究了巢湖流域旱地秸秆覆盖与平衡施肥条件下的径流、泥沙和磷素流失特征.结果表明,相对于当地传统耕作区,秸秆覆盖区和平衡施肥区能分别减少30.47%和21.61%的径流量,减少22.88%和20.59%的泥沙量,表现出显著的水土保持作用.当地传统耕作区磷向水体迁移的负荷量为0.47 kg·hm-2,流失系数为0.52,其中颗粒态磷是磷迁移的主要形式,其浓度占总磷流失浓度的74.45%～90.85%.秸秆覆盖与平衡施肥均能有效地降低径流磷流失量,可分别降低32.29%和29.81%,但其对径流磷浓度的影响却不明显.因此,秸秆覆盖和平衡施肥是作为源头控制农田养分流失的较好措施.     

施肥对北京山区农田地表氮磷流失的影响——以密云水库流域为例

农田非点源污染是最普遍的非点源污染类型之一,直接威胁北京市密云水库的水质状况;施用化肥是农田非点源污染物的主要来源.以北京市山区的农田化肥施用现状为基础,紧邻密云水库布设径流试验小区,种植当地的主要作物——夏玉米,设置常规(施肥)和对照(不施肥)2种处理,分析天然降雨条件下,施肥对农田地表氮和磷流失的影响.结果表明:施肥显著提高地表径流中氨态氮的浓度,但对径流硝态氮、总氮、可溶磷和总磷的影响有限;附着于泥沙上的颗粒态磷质量分数因施肥显著增加,但颗粒态氮质量分数仅在底肥施用后的首次产流中,表现出较大差异;泥沙是地表径流中氮和磷流失的主要载体,试验期间常规和对照小区,氮随泥沙流失负荷分别占氮流失总量的58.6％和53.6％,磷随泥沙流失负荷占比分别为97.2％和96.5％.研究结果可为密云水库流域农业生产管理和非点源污染治理提供参考.     

控释肥对坡地农田地表径流氮磷流失的影响

2010年5-9月降雨季,在鲁中山区种植春花生的坡地农田中进行野外降雨径流观测试验,研究了不同坡度下,施用普通复合肥(CCF)和纯控释肥(CRF)对地表径流液和径流泥沙中铵态氮、硝态氮、可溶性磷、颗粒态氮和磷、总氮和总磷的影响。结果表明,花生生长前期,与CCF相比,施用CRF的坡地地表径流中可溶性养分流失含量较低,其中铵态氮含量低5.0%~74.2%,硝态氮含量低3.9%~37.0%,可溶性磷含量低7.1%~94.1%;CRF处理径流中颗粒态氮和磷含量在花生生长前期低于CCF处理,花生生长后期CRF处理径流液总氮、总磷含量高于CCF处理;在整个监测期内,CRF处理径流中总氮和总磷含量低于CCF处理。不同坡度下,随着坡度的增大,CCF和CRF的径流养分流失量变化为15°>10°>5°>0°,表明在坡地条件下,CRF能维持作物生长后期较高土壤养分含量,有利于提高氮磷的利用效率,减少雨季氮磷地表径流养分流失,降低农业面源污染。     

江汉平原棉田地表径流氮磷养分流失规律

2008年和2009年连续2年设置田间试验,采用径流池收集对照与农民习惯施肥2种处理的地表径流,研究江汉平原区棉花种植模式下地表径流产生规律,氮、磷流失规律,肥料氮、磷流失系数及其影响因素。结果表明,江汉平原地区地表径流主要发生在3-8月降雨比较集中的时期,径流产生量随产流时段降雨量的增加而增加,年降雨产流系数平均为26.0%。2008年和2009年农民习惯施肥处理的氮流失量分别是36.14,89.52kg/hm2,磷流失量分别是0.42,10.07kg/hm2,氮、磷流失量的年际间差异较大。氮流失的主要形态是硝态氮,其2008年和2009年的流失量分别占氮流失量的92.8%和64.2%,其次是颗粒态氮,以铵态氮形式流失的只是极小一部分;磷主要以颗粒态磷形式流失,其次是可溶性磷,尤其在产流时段降雨量大的年份,颗粒态磷的流失量占到总磷的90%以上。综合2008-2009年的结果,肥料氮、磷的流失率分别为5.4%和3.1%。氮、磷的流失量主要受施肥、产流时段降雨量和作物覆盖率影响,施肥导致氮、磷养分流失量增加,产流时段降雨量越大,作物覆盖率越低,则氮、磷养分流失量越大。     

施肥对浙北平原桑园地表径流中氮磷流失的影响

为了研究浙北平原区桑园氮磷径流流失负荷与肥料流失系数,开展了典型桑园原位定位试验,设置了常规施肥区和不施肥区对照处理,通过一个施肥周期(2年)内的径流氮磷流失量监测分析,研究了桑园氮磷养分的径流流失负荷与肥料氮磷流失率。结果表明,桑园年平均降雨径流系数约为0.253,一次施肥周期内常规施肥区TN和TP累积流失总负荷达到36.13 kg·hm~(-2)和3.49kg·hm~(-2),其中由施肥引起的N、P养分径流流失量分别达到6.415 kg·hm~(-2)和1.090 kg·hm~(-2),肥料N、P径流流失系数分别为0.744%和3.047%。常规施肥区径流氮流失以可溶态为主,其中NO_3-N和NH_4-N分别占比约38.3%和14.4%;而常规施肥区径流液磷的流失以颗粒态为主,占比约为68.9%。施肥后前期的肥料氮磷养分流失较为严重,且磷流失风险比氮更大,施肥周期内桑园由降雨地表径流引起的氮、磷养分累计流失量与产流次数呈幂函数增加(R~20.95)。     

不同施肥处理稻田系统磷素输移特征研究

磷是水体富营养化限制性元素,近年来由于磷肥的过量施用,农田迁移的磷素已成为水体磷素的主要来源。本研究通过野外测坑定位试验,研究有机肥处理(OT)、混施肥处理(MT)和化肥处理(CT)3种施肥处理下,稻田中磷素的迁移流失特征及这3种处理对水稻产量和磷素利用率的影响,以探求稻田系统的最佳施磷方式。结果表明,CT、MT和OT 3种施肥方式的磷径流流失负荷分别为0.56 kg(P)·hm-2、1.13 kg(P)·hm-2和4.20 kg(P)·hm-2,渗漏流失负荷分别为0.42 kg(P)·hm-2、0.44 kg(P)·hm-2和0.45 kg(P)·hm-2;磷的径流流失占流失总量的56.86%~90.38%,是水稻田磷素流失的主要途径。磷的径流流失主要受施肥和降雨的影响,50%左右磷的流失发生在第1次径流过程;磷素渗漏流失特征不受施磷处理的影响,80%以上的流失发生在施肥后的前30 d。在磷素流失形态上,坑面水、渗漏水和径流水中磷素的主要形态均为可溶性磷;在土壤方面,MT处理和OT处理能保证土壤磷营养,CT处理的土壤有效磷和有机质含量则显著下降。3种施肥处理的水稻产量显著高于空白对照,且MT最高,为6 728.84 kg·hm-2;磷肥利用率CT和MT处理显著高于OT,CT和MT间差异不显著。综合比较,混施肥处理在磷素流失、土壤养分利用和水稻产量等方面更符合我国生态农业发展的要求。