不同施肥和耕作处理紫色土坡耕地碳、氮、磷流失特征

  【目的】  坡耕地营养元素流失是下游水体环境污染的主要原因之一。探明不同施肥处理和耕作方式下紫色土坡耕地碳(C)、氮(N)、磷(P)营养元素流失特征,对采取科学的田间管理措施,降低水生生态系统污染风险具有重要意义。  【方法】  以该区典型坡耕地为研究对象,设置5个施肥和耕作处理:顺坡耕作对照(CK)、顺坡耕作施化肥+猪粪(T1)、顺坡耕作单施化肥(T2)、顺坡耕作单施1.5倍化肥(T3)和横坡耕作单施化肥(T4)。在玉米苗期、拔节期、抽穗期、成熟期,监测了径流量,测定了土壤和径流中的C、N和P含量,计算流失量。  【结果】  与对照相比,T1和T4处理显著增加土壤中有机碳、全氮、全磷含量(P < 0.05)。顺坡耕作T1处理径流中的可溶性有机碳浓度较T2处理降低了33.66% (P < 0.05),其他指标浓度的降低幅度未达显著水平;T3处理的径流中碳、氮、可溶性总磷的浓度较T2 处理有所升高,其中可溶性有机碳和NH₄+-N的提高效果达到显著水平(P < 0.05);T4处理中仅径流NO₃?-N浓度显著低于T2处理(P < 0.05),其他指标与T2处理差异不显著。5个处理的径流量以CK最高,T4处理最低,单施化肥的T2和T3处理均大于化肥猪粪配合的处理T1。横坡耕作的T4处理径流量较其他处理降低了44.65%～67.36%,化肥+猪粪T1处理的径流量较T2、T3处理分别减少了15.65%、22.76%。与T2处理相比,化肥有机肥配施T1处理下的径流可溶性有机碳、全氮和全磷流失量分别减少43.10%、27.51%和31.26%;横坡耕作T4处理下径流可溶性有机碳、全氮和全磷流失量分别降低59.16%、58.57%和68.42%;提高施化肥量T3处理的径流可溶性有机碳、全氮和全磷流失量最高,分别为6.02、0.86和0.20 kg/hm2。  【结论】  在紫色土坡耕地上,与单施化肥相比,相同耕作方向下化肥有机肥配施降低了径流中可溶性有机碳、全氮和全磷浓度,且可溶性有机碳浓度显著降低,横坡耕作主要是大大减少了径流量,因此,采用横坡耕作和化肥有机肥配施是减少土壤C、N、P流失,降低周围水体污染风险的有效措施。     

稻麦轮作减量施肥技术研究

为实现化肥高效施用和零增长目标,采用稻麦轮作大田定位试验,探讨不同减量施肥模式对稻麦轮作体系作物产量及养分利用效率的影响。试验设置不施肥(T1)、常规施肥(T2)以及等养分条件下有机肥与化肥配施(T3)、T3减20%化肥氮增施氮肥增效剂(T4)、T3减20%化肥磷增施磷素活化剂(T5)以及T3减20%化肥氮磷增施氮肥增效剂+磷素活化剂(T6),共6个处理。结果表明:与常规施肥(T2)相比,各减量施肥处理对稻麦体系作物周年产量影响不显著;T4处理有利于提高氮素和钾素的偏生产力和农学利用率,提高氮素和磷素吸收效率,提高作物磷素总吸收量;T5处理可以明显提高作物磷素总吸收量、磷素利用效率、磷素偏生产力、磷素的农学利用率,提高作物钾素农学利用率和钾素的偏生产力;T6处理可以明显提高作物的氮磷钾的利用效率和农学利用率,提高氮素和钾素的偏生产力;T3处理对作物氮磷素的吸收与利用均无显著影响,显著提高了作物钾素的偏生产力。综合结果表明,有机肥与化肥配施基础上减少20%化肥氮磷增施氮肥增效剂+增施磷素活化剂(T6)模式有利于协调作物养分吸收和稳定作物产量,可作为长江中下游相似生态区域稻麦轮作种植减肥增效的优选模式。     

三峡库区小流域旱坡地氮磷流失特征研究

为探讨三峡库区小流域旱坡地氮磷流失特征,采用标准径流小区对重庆市涪陵区珍溪镇王家沟小流域常规耕作方式(顺坡耕作)以及水土保持耕作方式(常规顺坡耕作+PAM土壤调节剂、免耕+顺坡种植+稻草覆盖、常规顺坡耕作+植物篱、免耕+横坡垄作、常规横坡耕作)下土壤氮素和磷素的流失量及形态特征进行分析。结果表明:(1)就旱坡地土壤氮素的流失特征而言,径流中氮素的流失量相对较小,最大值仅为53.63mg/m2;而泥沙中所携带的氮素流失量相对较大,其最大值达131.25mg/m2;整个观测期内,氮素的流失主要以颗粒态为主,颗粒态氮的流失量占总氮流失量的53.0%～62.0%。(2)就旱坡地土壤磷素的流失特征而言,各处理径流中磷素的总体规律基本表现为:常规顺坡耕作>常规横坡耕作>免耕+顺坡种植+稻草覆盖>常规顺坡耕作+PAM土壤调节剂>免耕+横坡垄作>常规顺坡耕作+植物篱;泥沙中所携带的磷素流失量相对于径流中的磷素流失量而言较大,最大值为58.14mg/m2;整个观测期内,颗粒态总磷流失量为水溶态总磷流失量的1.75～2.15倍,流失方式同样以颗粒态为主。总体而言,水土保持耕作方式下的氮磷流失量均小于常规耕作处理,能有效减少径流及泥沙中各形态氮磷的流失。     

间作百喜草对坡地茶园磷流失的影响

茶园是南方种植业面源污染源之一，但不同茶园管理模式的磷流失存在差异，探析茶园间作的磷流失规律与特征，对科学评估生态茶园的农业面源污染减排效应具有重要意义。本文以福建省福州市宦溪镇生态茶园为研究对象，应用径流小区法开展长期定位试验，观测了2016～2018年16场降雨产流事件中顺坡单作(T1)、顺坡间作(T2)、梯台单作(T3)、梯台间作(T4)的茶园径流量和磷素浓度、磷素流失量，间作植物为百喜草。结果表明：茶园间作(T2、T4)比茶园单作(T1、T3)径流量减少0.1～2m³/(100m²)；径流总磷(TP)浓度下降最高达80%、可溶性总磷(TDP)浓度下降最高达100%、颗粒态磷(PP)下降最高达83.3%；径流TP流失量下降最高达82.3%、TDP流失量下降最高达100%、PP流失量下降最高达85.3%；磷流失以颗粒态为主(51.7%～72.3%)。径流量与降雨量、径流量与TP浓度、TDP浓度、磷素流失量呈显著正相关(P<0.05)；径流量与PP浓度、磷素浓度之间、磷素浓度与磷素流失量、磷流失量之间呈极显著正相关(P<0.01...     

不同施肥与耕作方式下土壤-径流氮磷变化特征

为探讨长期不同施肥与耕作条件下土壤与径流中氮磷化学计量关系变化。在紫色土坡耕地设5个处理：顺坡耕作无施肥(对照,CK)、顺坡耕作+化肥有机肥混施(T1)、顺坡耕作+单施化肥(T2)、顺坡耕作+1.5倍单施化肥增量(T3)和横坡耕作+单施化肥措施(T4),每个处理均设3个重复,分析2008—2017年土壤总氮(TN_S)、总磷(TP_S)含量与化学计量TN_S∶TP_S,以及83场产流事件径流总氮(TN_W)、总磷(TP_W)浓度及化学计量TN_W∶TP_W的变化特征。结果表明：CK处理TN_S、TP_S含量与T1处理差异不显著,但显著低于T2、T3、T4处理,主要是因为化肥施用显著提高土壤氮磷含量。各处理间TN_S∶TP_S无显著差异,其平均值为3.55～4.79,CV值为0.39～0.94,表明施肥对于多年间土壤氮磷比并无显著影响。CK处理的TN<...     

保护性耕作对黄壤坡耕地水土流失及作物产量的影响

[目的]分析保护性耕作对黄壤坡耕地水土流失及作物产量的影响,为贵州省坡耕地水土流失治理及农业可持续发展提供科学依据。[方法]在西南地区典型黄壤坡耕地设置不施肥+顺坡平作(TR_1)、常规施肥+顺坡平作(TR_2)、优化施肥+顺坡平作(TR_3)、优化施肥+横坡垄作(TR_4)、优化施肥+横坡垄作+秸秆覆盖(TR_5)、优化施肥+横坡垄作+秸秆覆盖+等高植物篱(TR_6)共6个不同试验处理的监测小区,于2017—2018年监测了不同处理间作物产量、地表径流量、氮磷流失量、土壤养分含量的差异,并分析其相关性。[结果]①TR_4,TR_5,TR_6较TR_3的径流量分别减少了59.72%,74.13%和89.18%,氮磷流失总量与径流量趋势相同;②TR_5,TR_6对全量养分含量影响最大,其中全氮比TR_4作高20.00%,23.67%,比TR_3高23.53%,27.31%;③TR_4,TR_5,TR_6处理下的玉米在保持较高产量的同时,作物产量稳定性(SI)和可持续性(SYI)最好;④玉米、油菜产量与全氮、全磷、有效磷、有机质呈极显著正相关(p0.01),与速效氮呈显著正相关(p0.05);玉米产量与氮素流失量、磷素流失量、径流量呈极显著负相关(p0.01)。[结论]在坡耕地实施保护性耕作能有效降低地表径流发生,减少氮磷流失,保持土壤养分肥力的同时促进作物高产,并实现稳产及可持续生产,且实施综合保护性耕作的效能大于单项保护性耕作。     

耕作措施对坡耕地红壤地表径流氮磷流失的影响

云南山地面积约占全省土地总面积的94%,特殊的地形特征,极易引发坡面土壤侵蚀和养分流失,严重影响了农业可持续生产。采取有效的农艺措施来减少坡耕地土壤养分流失是十分有必要的。为此,通过4年定位试验对顺坡(2组处理)、横坡(2组处理)2种耕作方向的复合农艺措施处理进行研究。结果表明:云南坡地红壤的径流时间主要集中在6—9月,且产流雨量占年降雨量的65.62%～75.82%。产流雨量与年降雨量呈现一致趋势。径流量和产流雨量呈线性关系(R_(NVF)~2=0.597 7,R_(OVF)~2=0.415 1,R_(OHF)~2=0.378 2,R_(OHFR)~2=0.335 5),其相关性大小顺序为顺坡处理横坡处理,不施肥处理施肥处理,覆膜处理揭膜处理(P0.01)。大雨(25～49.9 mm)和暴雨(≥50 mm)造成了年度大部分径流和养分的流失。横坡垄作组处理产生地表径流(177.13±28.87)～(182.28±33.75) mm,径流中总氮流失量(7.66±2.51)～(7.85±1.92) kg/hm~2,总磷流失量为(0.91±0.26)～(1.09±0.27) kg/hm~2,与顺坡垄作OVF(常规处理)相比径流和养分极显著减少了49.57%～52.13%,33.16%～53.88%(P0.01)。不同耕作措施下,复合耕作模式(优化施肥+横坡垄作+旺长期揭膜)拦截径流和养分流失的效果最好。RDA分析结果发现,与降雨量相比较,径流量是影响氮磷养分变化的主要环境因子(P0.01)。径流量与氮养分(NH_4~+-N除外)流失量的相关性高于与磷的相关性,表明氮比磷更容易随径流流失。顺坡处理NVF和OVF与环境因子径流量和氮磷养分流失量TN、TDN、NO_3~--N、NH_4~+-N、TP、TDP呈正相关,横坡处理OHF和OHFR与其呈负相关。     

植物篱和浅垄作对三峡库区坡耕地氮磷流失的影响

为明确三峡库区陡坡地耕作模式和植物篱防护系统对生态保护和水环境治理的影响,该文根据陡坡地特点构建了集浅垄作、少耕和残茬覆盖及残茬植物篱为一体的小麦-玉米生态耕作模式(H1),并与小麦-玉米间作香根草(H2)、小麦-玉米间作紫花苜蓿等高植物篱(H3)及常规小麦-玉米管理(H4),就化肥氮磷养分利用和氮磷坡面流失变化特点展开连续2a的小区试验。结果表明,与常规管理相比,坡耕地H1处理的作物生物产量、经济产量、肥料氮磷利用率显著提高。其中化肥磷素利用率提高0.06kg/kg。H2、H3处理对作物生物、经济产量及氮磷利用率、农学效率均未产生显著影响。与H4处理相比,坡耕地H1、H2、H3处理均能降低径流量,显著减少坡面产沙量和泥沙态磷素流失量;其中产沙量分别降低48.46%、52.26%和58.59%,泥沙态磷流失量分别降低30.58%、47.70%和44.58%。研究结果可为三峡库区坡耕地的耕作模式和生态控制提供参考。     

横坡耕作与优化施肥对缓坡地氮磷流失特征和土壤肥力的影响

[目的] 分析在优化施肥和采取横坡耕作条件下,缓坡耕地的氮磷流失特征和土壤肥力变化,为减少氮磷流失,控制面源防治提供依据,为保护耕地资源、保持土壤肥力质量提供参考。[方法] 以云南省山地丘陵区缓坡地为研究对象,在自然降雨条件下,采用建立地表径流监测小区的方法,设置顺坡耕作+常规施肥;横坡耕作+常规施肥;横坡耕作+优化施肥3种处理,对2019年1月至2021年12月不同耕作与施肥方式下氮、磷流失特征进行了连续监测,采用灰色关联法分析土壤肥力质量。[结果] 氮、磷流失量与降雨量、径流量间存在极显著(p＜0.01)线性相关关系,横坡耕作相比于顺坡耕作可以减少20.46%～40.74%的地表径流,19.12%～33.71%的总氮流失量,33.33%～60.08%的总磷流失量;优化施肥相比于常规施肥可以减少1.20%～51.71%的总氮流失量;各土壤肥力因子除硝态氮和有机质含量减少外,其他均表现为不同程度的提高;各处理下的灰色关联度均表现为不同程度的提高,横坡耕作、优化施肥处理下灰色关联度提高显著(p＜0.05),提高幅度达26.63%。[结论] 横坡耕作对于拦截地表径流和减少氮、磷流失具有良好的效果。采用横坡耕作+优化施肥处理对于提高土壤肥力水平以及减少氮、磷流失量效果最优。     

有机肥施用对菜地磷素径流流失及磷素表观利用率的影响

采用田间小区定位试验(2011—2012年)研究了自然降雨条件下有机肥施用对太湖流域典型蔬菜地磷素径流流失、蔬菜产量及磷素表观利用率的影响。结果表明:冬瓜种植季内菜地径流水量可达1 800~3 528m~3/hm~2,且与降雨量呈显著线性正相关关系。单施化肥(T1)处理条件下,菜地磷素(TP)径流流失量和流失系数分别达3.45kg/hm~2和1.08%,有机肥施用(T2、T3)显著增加TP径流流失量达14.79%和115.36%,而流失系数却降低39.63%(P0.05)和9.11%(P0.05)。从冬瓜产量角度考量,较T1处理而言,有机肥施用(T2、T3)条件下,虽然经济产量和废弃物产量分别提高1.41%~2.88%和4.17%~6.20%,但冬瓜经济系数却稍有下降,但处理间差异不显著。同时,虽然有机肥施用(T2、T3)显著增加冬瓜磷素吸收量达27.27%和46.18%,但磷素表观利用率却显著降低36.79%和61.22%(P0.05)。有机肥施用显著增加菜地磷素盈余,T2、T3处理条件下,盈余量高达238.44~496.28kg/hm~2,分别达T1处理的2.60倍和5.42倍。