渗育性水稻土渗滤液中的磷组分研究

本试验在太湖地区长江岸边砂质渗育性(漏水型)水稻土上进行,研究在麦稻轮作条件下连续两年施用不同磷肥(每季P 0、30、70、150和300 kg hm-2),稻季各层次土壤溶液中(30、60和90 cm)磷的组分,以探讨磷素在剖面中垂直纵向移动的规律。结果表明:施肥处理在施肥初期提高了30 cm处土壤溶液中溶解磷浓度,对60 cm处溶解磷浓度影响不大,对90 cm处溶解磷浓度没有影响。各处理60 cm和90 cm处土壤溶液中溶解磷的浓度几乎全部超过水体富营养化磷的阈值,故在研究该地区水体富营养化时,要注意渗漏磷排放可能的贡献。特别应指出的是,除6月13日对照处理外,各处理90 cm处土壤溶液中的磷均以溶解有机磷为主,占总溶解磷的56%~100%,表明有机磷(外源加入或内源残留的)比无机磷对环境的潜在威胁将更大。     

江汉平原地区潮土水稻田面水磷素流失风险研究

通过监测田面水磷素含量和形态的动态变化来研究稻田磷素流失风险.结果表明:从环境角度、经济效益和水稻生长出发,用线性 平台施肥模型得到该地区水稻的最佳施磷量为66 kg P2O5/hm2;施磷后田面水各形态磷浓度呈现急剧下降-缓慢下降-平稳的过程,但在施磷后7天内田面水磷素浓度仍然较高,是磷素流失的高危险期;用对数模型模拟田面水中各形态磷素含量与施肥时间的关系(可溶性有机磷SOP除外),其相关系数r为0.715 1～0.963 9,在P＜0.05水平下达到极显著水平,应用模型预测常规施肥下田面水的安全排放期时为施肥后24天;除P0处理外,其余各处理中田面水磷的形态以可溶性无机磷SIP为主,随着施磷量的增加,颗粒态磷PP在田面水中的浓度呈现增大的趋势,因此,在评价田面水排放或者稻田径流对水体富营养化的贡献时,颗粒态磷PP的影响也不容忽视.     

施磷对太湖流域水稻田磷素径流流失形态的影响

基于整个水稻生长期内天然降雨径流的田间试验,研究不同施磷水平(0,30,75,150kg/hm2)对水稻田径流磷素的组成形态及损失量的影响。结果表明,不同施磷量在水稻生长初期,对径流中不同形态磷浓度的影响较大,且随着施磷量的增加,不同形态磷的浓度都在增加,但增加幅度最大的是溶解态总磷(DP)和溶解态无机磷(DIP)浓度,即DP/TP从27.9%增加到43.7%,表明施磷肥能促进水稻田磷素径流DP的流失;DIP/DP从46.2%上升到64.2%,而DOP/DP从51.8%下降到35.8%,说明磷肥能增加水稻田磷素径流DIP浓度;颗粒态总磷(PP)占总磷(TP)56.3%～72.1%,表明所有施磷处理中径流携带的磷均以PP为主。在整个植稻期内,产生了6次径流,但水田径流磷素的流失主要发生在第一次,即施肥后不久,可见施肥与径流发生的时间间隔是决定径流磷素损失的重要因素。     

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。     

磷肥减施对集约化露天菜地周年磷损失削减效果评价

集约化菜地因高量施肥以及大水漫灌导致其在农田磷污染排放中的占比最高,目前已成为种植业磷损失的优先阻控对象。在定量评估菜地周年磷损失量的基础上,明确蔬菜合理的磷肥投入阈值范围,通过源头控制菜地磷的迁移、流失,对于有效降低中国农业面源污染造成的环境压力具有重要意义。以太湖流域露天菜地为研究对象,设置农民习惯施磷(对照)和减量施磷处理(减施20%、30%、50%和100%),通过为期一年的蔬菜轮作试验,明确土壤磷素环境阈值及磷素周年径流流失特征。结果表明,菜地磷环境阈值为78.9 mg·kg^-1,所有处理土壤表层有效磷(Olsen-P)含量均超过环境阈值。随施磷量的减少,菜地总磷(TP)径流损失浓度降低,并主要以可溶性磷(DP)流失形态为主,DP/TP比例为50.1%～63.1%。磷径流损失负荷呈现出明显的季节性特征,夏秋季磷素流失量为1.93～3.26 kg·hm^-2(以P计),占全年磷素流失通量的59.2%～63.2%。结构方程模型结果表明,当季施磷量直接且极显著影响TP流失浓度,并且TP流失浓度对TP流失负荷存在极显著的正向影响,影响系数为0...     

长期不同施肥处理水稻土磷素在剖面的分布与移动

稻麦轮作黄泥土施肥试验始于1980年,共布置不施肥、纯化肥、有机肥(猪粪或菜籽饼)、化肥加有机肥、氮肥加秸秆、氮肥加有机肥加秸秆等14种处理。2003年11月麦季取土壤样品分析结果表明:(1)与无肥处理相比,施磷处理和有机肥处理耕层土壤全磷(TP)含量皆有显著增加,并且表现出向下迁移的迹象,有机肥配施NPK化肥处理土壤磷的迁移可达30 cm深度,其余施磷处理均至25 cm。(2)大部分施磷处理在表层0~25 cm内无机磷(I-P)总量发生显著性变化,Ca2-P由于其溶解性强可迁移到30 cm以下,Al-P、Fe-P、Oc-P(闭蓄态磷)的迁移可达25 cm,Ca8-P至20 cm;Ca10-P含量只在有化肥P输入的6个处理的0~15 cm耕层土壤中有显著性增加。(3)土壤有机磷(O-P)含量的变化小于无机磷的变化,只有无机磷配施有机肥的3个处理和仅施PK化肥的处理,其耕层土壤有机磷发生显著性增加。     

稻田化肥减量施用的环境效应

在太湖地区宜兴市水稻田采取田间试验与室内分析相结合的方法,研究了适当减少化肥用量(优化施肥)对水稻产量、田面水与渗漏液中氮、磷养分的影响.结果表明:优化与常规两种施肥处理下水稻产量差异不显著,但优化施肥节省22%氮肥,减少30%～40%氮素径流损失,减少32.3%氮素渗漏损失.田面水与渗漏液中溶解性总氮(TDN)浓度与施肥量呈正相关,在施肥后的1～2 d内达到峰值,不同施氮处理TDN浓度在一周内差异显著,以后渐趋一致.施肥后田面水中溶解性总磷(TDP)浓度高达15.7 mg·L-1,整个稻季均高于导致水体富营养化的临界值,存在着污染附近水体的风险;稻田对灌水中的磷有净化作用.适当减少化肥用量、加强稻田水肥管理,是控制农田面源污染的重要措施.     

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。     

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。     

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。     

洛桑试验站Broadbalk长期小麦试验地排水中磷组分研究

Total P (TP), total participate P (PP), total dissolved P (TDP), molybdate reactive P (MRP) and dissolved organic P (DOP) were determined in waters from pipe-drains (at 65-cm depth) from the Broadbalk Experiment at Rothamsted Research, UK. Average TP and PP exceeded 1 mg L^-1 in about half of the 12 plots receiving superphosphate for the 5 measurements taken between December 2000 and April 2001. Ranging between 33.8% and 87.3% of TP, PP was the largest P fraction in drainage waters, with DOP, ranging from 0.5% to 26.2% of TP, being the smallest fraction. Mean proportions of PP, MRP and DOP in TP in drainage waters were 63.4%, 32.5% and 4.1%, respectively. These findings support previous findings that P losses from soil to drainage waters were much larger than previously thought, and could therefore make a significant contribution to eutrophication.     

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。     

不同利用方式及施肥对黑土地表磷素养分流失的影响

本文针对黑土利用现状,在吉林农业大学教学试验场黑土区选择不同利用方式的玉米地、休闲地、果园、草地,并在玉米区进行了不同数量的施肥。通过野外试验,采集2002年度5~10月历次自然降雨(共7次)产流及泥沙样品,同时采集降雨前后的耕层土壤样品,研究了黑土区地表径流对磷素养分特征及肥力退化的影响。结果表明:径流TP流失比和DP流失比随覆盖度都表现为先增加后逐渐降低;不同利用方式表层土壤的TP和DP相差很大,就全磷富积表现为果园>草地>玉米地>休闲地,可溶性磷的富积却表现为:休闲地>玉米>果园>草地;随P肥用量的增加而径流磷素(TP、DP)浓度及径流磷素流失量也增加;流失泥沙TP浓度随着磷素施入的增加而增加;泥沙磷素浓度、泥沙磷素流失量均比CK大,但泥沙流失量均比CK小;增施氮磷虽能增加作物的产量,但N、P施用量必须适度,从试验期间径流、泥沙的TP、DP流失量观测,可以初步得出黑土氮磷配合施肥的宜于选配的方案是B5区N98P44N570。     

Transport and Retention of Phosphorus Pollutants in the Landscape with a Traditional,Multipond System

The landscape structure of a multipond system, runoff type andP-pollutant transport in an experimental watershed was studiedduring 1995 and 1998. A multipond system is a wetland system composed with many tiny ponds and ditches. In this watershed, it was found that such a system effectively controls the hydrological process through its huge storage capacity. The multipond system has a high interaction of land/water ecotones,which decreases the flow velocity systematically and results ina high sedimentation of the particulate matters.The multipond system intercepts runoff and creates either continuous or discontinuous flow. The retention efficiency of the system was very high in both cases but differed in nature. During continuous runoff on 1 May 1998, in a subwatershed Baojiatang, the retention rates of water, total phosphorus (TP),dissolved phosphorus (DP) and suspended solids (SS) by the multipond system were 83.0, 93.9, 90.9 and 94.9%, respectively.During discontinuous runoff on 29 June 1998, runoff volume generated from all lands was 1841 m³, but no surface waterwas exported and the system retention rates of TP, DP and SS were nearly complete. The removal of particulate phosphorus bythe system was more effective than removal of DP and thus DP wasthe main form of phosphorus exported from the watershed duringcontinuous flow. Because of such control, the export amount ofphosphorus was greatly reduced. The output of TP and DP was 0.013 and 0.012 kg ha^-1, respectively, from Liuchahe watershed in 1995, and they were 0.037 and 0.030 kg ha^-1 in 1998 correspondingly.     

不同施肥模式对菜—稻轮作农田土壤磷素径流损失与表观平衡的影响

采用田间小区定位试验(2015—2016年)研究了自然降雨条件下农户习惯性施肥(T1)、减量施肥(T2)及优化施肥(T3)不同施肥模式对太湖流域菜—稻轮作农田土壤磷素径流流失特征和磷素表观平衡的影响。结果表明:菜—轮作农田地表径流排水主要分布于强降雨(梅雨季、台风季)集中的水稻生长季,与降雨量呈显著线性正相关关系。磷素径流流失也集中在水稻季,各处理条件下,其流失量占周年流失总量的比例达74.75%~81.46%。农户习惯性施肥模式(T1)处理条件下,蔬菜季径流总磷平均浓度(0.55mg/L)显著高于水稻季(0.29mg/L),但磷素径流流失量(0.49kg/hm^2)却显著低于水稻季(2.13kg/hm^2)。减量施肥(T2)和优化施肥(T3)模式处理可显著降低蔬菜季、水稻季径流磷素浓度和菜—稻周年磷素径流流失量。较T1处理,T2和T3处理显著降低菜—稻周年TP径流流失量分别达22.48%和45.66%。菜—稻轮作农田土壤磷素盈余量呈现显著的施肥模式差异和季节差异,周年盈余量高达260.90kg/hm^2,且主要集中在蔬菜生长季(70.63%)。较T1处理,T2、T3处理显著降低周年磷素盈余量达38.47%~64.87%(P<0.05)。同时,虽然蔬菜产量在T2、T3处理下均显著下降,但较T2处理,T3处理对蔬菜、水稻及周年产量均无显著影响。可见,菜—稻轮作种植模式下,蔬菜季施用适量生物炭,稻季不施磷具有磷素减排、维持作物稳产和磷素表观平衡的协同效应。     

Fractions in Drainage Waters from the BroadbalkContinuous Wheat Experiment at Rothamsted

Total P (TP), total particulate P (PP), total dissolved P (TDP), molybdate reactive P (MRP) and dissolved organicP (DOP) were determined in waters from pipe-drains (at 65-cm depth) from the Broadbalk Experiment at RothamstedResearch, UK. Average TP and PP exceeded 1 mg L-1 in about half of the 12 plots receiving superphosphate for the5 measurements taken between December 2000 and April 2001. Ranging between 33.8% and 87.3% of TP, PP was thelargest P fraction in drainage waters, with DOP, ranging from 0.5% to 26.2% of TP, being the smallest fraction. Meanproportions of PP, MRP and DOP in TP in drainage waters were 63.4%, 32.5% and 4.1%, respectively. These findingssupport previous findings that P losses from soil to drainage waters were much larger than previously thought, and couldtherefore make a significant contribution to eutrophication.     

Assessing the bioavailability of dissolved organic phosphorus in pasture and cultivated soils treated with different rates of nitrogen fertiliser

A proportion of dissolved organic phosphorus (DOP) in soil leachates is readily available for uptake by aquatic organisms and, therefore, can represent a hazard to surface water quality. A study was conducted to characterise DOP in water extracts and soil P fractions of lysimeter soils (pasture before and after, and cultivated soil after leaching to simulate a wet winter-autumn) from a field trial. Data on DOP in drainage waters from the field trial were also generated. In water extracts, used as a surrogate for soil solution and drainage water, 70-90% of the total dissolved P (TDP) concentration was made up of DOP, of which 40% was hydrolysable by phosphatase enzymes. Proportions of hydrolysable DOP to TDP in drainage waters of the field trial were less than in water extracts due to enhanced DRP loss via dung inputs, but still large at 35% of DOP. Analysis of lysimeter soils by sequential fractionation indicated that several organic P fractions changed with land use and due to leaching. Further investigation using NaOH-EDTA extracts and ³¹P nuclear magnetic resonance spectroscopy indicated that the greatest changes were a decrease in the concentrations of orthophosphate diester P and an increase in orthophosphate monoester P. This was attributed to mineralization by cultivation and plant roots and also to the leaching of mobile diester P. This study suggests that in such soils with a dynamic soil organic P pool, the concentration of readily bioavailable P in soil solution and drainage waters and the potential to impair surface water quality cannot be determined from the DRP concentration alone.     

免耕稻田田面水磷素动态及其淋溶损失

以免耕和翻耕稻田为研究对象,通过大田试验与室内分析,研究了不同耕作方式下稻田田面水和渗漏水的淋溶损失及其对环境的影响。试验共设4个处理,分别是免耕＋不施肥（NT0）、翻耕＋不施肥（CT0）、免耕＋复合肥（NTC）和翻耕＋复合肥（CTC）。结果表明,施磷肥显著提高稻田田面水以及渗漏水各形态磷浓度。施磷肥2d后田面水总磷（TP）浓度、颗粒态磷（PP）浓度和溶解磷（DP）浓度即达到最大值,此后由于水中颗粒或表土对田面水磷素的固定,磷素的淋失,水稻生长吸收及前期的稻田排水和灌水稀释,1周后迅速降低并趋于稳定;渗漏水TP浓度和溶解磷（RP）浓度在施磷肥2d后达到最大值,渗漏水TP浓度在施肥后一个半月达到最低值,而渗漏水RP浓度在施肥4d后就降低到最低值。处理NTC田面水TP、DP与PP显著高于处理CTC,而处理NT0与处理CT0之间无差异;与翻耕相比,免耕不影响渗漏水TP与RP浓度及磷下渗淋失。对田面水磷素及渗漏水磷素变化动态分析表明,施磷肥后的1周左右是控制磷素流失的关键时期。