苏北平原河网区农田养分含量分布与磷素流失规律研究

论文摘要

以盐城市射阳县长荡镇典型圩区农田为代表性研究区域,通过野外观测和室内分析,于2009年3月至2010年6月期间,研究了苏北平原河网区土地利用方式对土壤养分和磷素流失潜力的影响,棉花-油菜轮作模式下径流小区和地块尺度降雨径流条件下磷素流失规律。主要研究结果如下：（1）土地利用方式对土壤pH、土壤有机质含量有不同程度的影响。土壤pH以1年水稻-油菜/小麦轮作地为最高,有机质含量以种植1年黄豆地最高,但差异均未达到显著水平。土壤全氮含量在不同土地利用方式下显著性差异不明显。土地利用方式对碱解氮、全磷、有机质、速效磷（Olsen-P）、CaCl2-P （CaCl2-Extractable Phosphorus, CaCl2-P）、水溶性磷（Water-and/or Dilute Salt-Extractable Phosphorus,WSP）含量,磷吸附量和磷吸附指数（Phosphorus Sorption Index, PSI）均有着极显著的影响。有机质与除PSI外的其他各养分含量或指标呈显著正相关。全磷、速效钾、速效磷（Olsen-P）、CaCl2-P、WSP之间呈极显著的正相关,同时都与PSI呈现极显著的负相关。（2）菜地PSI最低,WSP最高,分别为60.6L/kg和5.834mg/kg,固磷能力最弱,磷素最容易从土壤进入溶液或地表径流中,磷素流失风险最高。棉花-小麦／大麦轮（套）作方式的持续种植模式提高了土壤的供磷能力及多种养分的有效性,同时也增大了磷素流失的风险,PSI值111.6L/kg仅高于菜地和休闲地。与CaCl2-P相比,WSP含量变化规律在当地磷素流失风险评价上具有较好的适用性。（3）以2009年7月165.3mm强降雨事件为例,强降雨初期,径流小区土壤磷素的流失主要以颗粒态磷为主,占TP（Total Phosphorus, TP）的79%,随着降雨的持续,径流中颗粒磷逐渐减少至TP的30%,可溶性磷逐渐增加,可溶性磷主要以可溶性无机磷形式存在。（4）在油菜的苗期,小区土壤颗粒磷径流流失量随着降雨的发生逐渐加剧,同时可溶性磷也发生了地下淋溶流失；在蕾苔期,小区土壤磷素的径流流失以颗粒磷为主；在花期到来前,土壤磷素发生了地下淋溶流失,其中94%以上的磷素以可溶性有机磷形式流失。（5）圩区农田出水口产流主要发生在7月-9月。小渠径流中TP浓度曲线全年变化呈现出“波浪”形。TP浓度最低为0.120mg/L,最高为0.235mg/L。可溶性磷流失以可溶性无机磷为主,径流可溶性无机磷浓度变化规律与可溶性磷变化规律呈现出相对一致性。暴雨事件中,小渠径流TP出峰滞后于径流出峰；径流量骤减阶段,磷素主要以颗粒磷流失；径流缓慢退水阶段,径流中的磷多为溶解态磷。（6）径流小区磷素多场降雨径流平均浓度（Site Mean Concentration, SMC）最高出现在6月,为0.344mg/L；9月SMC值最低为0.094mg/L；7月,8月棉地径流小区磷流失总量占小区棉花生长期磷流失总量的75.4%。棉地磷素年迁移通量为41.5mg·m-2·a-1

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 概述
• 1.1 农业非点源污染的基本特征及其产生、迁移与转化机理
• 1.1.1 农业非点源污染的概念及其危害
• 1.1.2 农业非点源污染的基本特征
• 1.1.3 农业非点源污染的产生、迁移与转化机理
• 1.2 农业非点源污染研究现状
• 1.3 磷素迁移转化机理研究
• 1.3.1 磷素的积累与淋洗
• 1.3.2 磷素随地表径流流失
• 1.4 影响磷素迁移的因素
• 1.5 本文研究的主要内容,研究意义及创新点
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究意义
• 1.5.3 本文的创新点
• 2 材料与方法
• 2.1 研究区域及试验小区概况
• 2.1.1 研究区域概况
• 2.1.2 径流小区概况
• 2.2 试验设计
• 2.2.1 取样与测定
• 2.2.1.1 土样的采集与测定
• 2.2.1.2 水样的采集与测定
• 2.2.2 数据处理
• 3 不同土地利用方式下土壤表层养分含量和磷素流失潜力研究
• 3.1 不同土地利用方式下土壤表层pH、有机质、全氮、全磷
• 3.2 不同土地利用方式下土壤表层土壤速效养分
• 3.3 土壤磷素流失和固定
• 3.4 土壤养分之间的相关性
• 3.5 讨论
• 3.6 小结
• 4 苏北平原河网区试验小区尺度棉田磷素流失规律研究
• 4.1 降雨与径流特征
• 4.2 试验小区磷素流失形态和浓度分析
• 4.2.1 径流小区棉田磷素EMC值年变化规律
• 4.2.2 径流小区浅、深层淋溶液磷素含量情况
• 4.3 区域沟渠总出水口磷素浓度含量
• 4.3.1 暴雨事件沟渠出水口磷素浓度随地表径流变化规律
• 4.4 径流小区棉田磷素SMC及流失总量
• 4.5 讨论
• 4.6 小结
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况