抚仙湖典型小流域烤烟坡地施肥与N、P输出特征研究

论文摘要

抚仙湖是我国目前已探明的第二深水湖泊,也是云南省蓄水量最大的湖泊,近年来水质呈缓慢下降趋势,农耕区地表径流及生活污水等面源污染是主要的污染源。作为云南省重要的旅游资源和淡水水源地,对抚仙湖加大保护和治理力度是十分必要的。云南是全国最大的烟叶产区,植面积约35万hm2,烟叶产量占全国总产量的三分之一以上,是我国重要的优质烤烟产地,烤烟种植也是抚仙湖流域地区的主要经济作物,且多为坡地种植。肥料为农作物生长提供必需的营养元素,但其本身又是环境污染的潜在因素,化肥施用对提高作物产量具有重要作用,但是施入农田的化肥大多数以地表径流的形式流失进入水体,是导致湖泊水体富营养化的重要原因,研究坡地水土流失及N、P流失规律,以及如何防治径流污染,是当今环境保护的一个重要课题,也是从根本上保护湖泊水体的一个重要途径。本研究选择抚仙湖的一条主要入湖流域——尖山河小流域为研究对象,选择流域内具有代表性的烤烟坡地,采用标准径流小区法,并结合田间施肥试验进行观测,通过2007-2008年产流产沙及N、P输出特征的连续观测,研究降雨与水土流失之间的关系,以及不同施肥水平和施肥时间下烤烟坡地地表径流及泥沙中N、P流失的规律,为指导科学合理施肥,正确评价烤烟坡地面源污染物质输出规律及防治农业面源污染、保护湖泊水体提供理论依据。研究结果表明:（1）产流量和降雨量关系密切,产流量和最大30min降雨强度具有较好的相关性。产流量和降雨量大致存在相互消长的关系,每年开始几场降雨产流量很小,是由于长期没有降雨,土壤前期含水量太小,因而降雨大部分被土壤吸收和下渗,导致产流量较小,而在6-9月降雨量偏多的月份,降雨量影响产流量作用比较明显。降雨量与产流量之间的Pearson相关系数为0.771（sig.=0.000）,产流量与最大10min和最大30min降雨强度都具有较好的线性相关关系,产流量（y1）与最大10min降雨强度（x1）关系式为y1=450.06x1-2033.3,与最大30min降雨强度（x2）关系式为y1=793.04x2-1970.8,R2分别为0.7224和0.7505,Pearson相关系数分别为0.850（sig.=0.000）和0.866（sig.=0.000）。可见产流量与最大30min降雨强度线性相关性更好。（2）产沙量与最大30min降雨强度具有较好的相关关系。产沙量与最大10min和最大30min降雨强度都具有较好的线性相关关系,产沙量（y2）与最大10min降雨强度（x1）关系式为y2=7.3118x1-81.246,与最大30min降雨强度（x2）关系式为y2=13.007x2-81.957,R2分别为0.7249和0.7675,Pearson相关系数分别为0.851（sig.=0.000）和0.876（sig.=0.000）。可见产沙量也是与最大30min降雨强度线性相关性更好。（3）径流中N素输出以NO3-为主,P素输出以PO43-为主。2008年径流中TN平均浓度为5.84mg/L,氨氮平均浓度为0.88mg/L,NO3-平均浓度为1.61mg/L,NO3-平均浓度为约为氨氮的2倍。TP平均浓度为0.27mg/L,PO43-平均浓度为0.22mg/L。（4）施肥量对径流和泥沙中N素输出影响明显,对径流中P素影响不明显,但对泥沙中P素输出影响明显。施肥量增加为常量的1.5倍和2.5倍以后,径流中TN浓度变为常量施肥的1.35倍和1.58倍,氨氮浓度变为1.14倍和1.59倍,NO3--N浓度1.21倍、2.42倍;泥沙中全氮含量分别变为常量施肥的1.12倍和1.19倍,水解氮变为1.10倍和1.24倍;泥沙中全磷含量分别变为常量施肥的1.05倍和1.15倍,速效磷含量变为1.27倍和1.69倍,增加明显;径流中P素输出与施肥量关系不显著,主要原因在于,烤烟施肥中P含量较低,且P素多以颗粒态形式流失,因此关系不显著。（5）随施肥时间的延长,径流中N素输出浓度逐渐降低,泥沙中全氮含量变化不明显,但水解氮含量下降趋势明显,径流和泥沙中P素输出均有增大的趋势。TN输出浓度6月12日最高,到6月17日3个施肥水平分别下降了62.6%、44.0%、51.5%,到9月27日3个施肥水平TN平均含量相对于6月12日分别下降了66.1%、65.9%、55.9%。说明随施肥时间的延长,径流中TN的浓度随之降低,6月12日TN含量最高主要是因为刚施肥不久,肥料中N流失较大。氨氮输出浓度变化不大,基本在0.7mg/L上下波动。硝态氮含量在施肥前期含量较高,6月12日达3.5mg/L左右,至6月27日下降了58.4-75.6%,说明施肥对硝态氮含量影响较大,施肥量对径流中硝态氮含量影响明显。泥沙中全磷和速效磷含量随施肥量加而增大,随施肥时间延长,泥沙中全磷含量变化不大,基本维持在0.5-0.6g/kg之间,速效磷含量出现先升高再降低再升高的变化趋势。（6）水平阶整地对防治水土流失、减少N、P输出具有重要作用,是山区坡地重要的水土保持措施。2008年设置水平阶后,小区产流仅限于17场较大的降雨条件下才发生,且径流系数都很小,主要是因为水平阶起到了对径流的拦蓄作用,同时增加了水分入渗,因而产流急剧下降。水平阶整地能有效减少坡地中产流产沙量,产流量减少了61.9%,平均泥沙含量减少了40.6%,产沙量减少了77.4%。由于产流量明显减小,随径流输出的N、P等养分输出量也明显减小,TN输出量减少了48.35%,氨氮输出量减少了50.85%,硝态氮输出量减少了56.53%, TP输出量减少了68.82%, PO43-输出量减少了76.18%。随泥沙流失的N、P等养分中,全氮输出量减少了48.35%,水解氮输出量减少了82.1%,全磷输出量减少了85.8%,速效磷输出量减少了67.9%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 面源污染概述
• 1.2 农业氮磷流失研究进展
• 1.3 化肥施用与面源污染物输出
• 1.4 本研究的目的和意义
• 1.5 论文创新点
• 2 研究区概况
• 2.1 自然概况
• 2.2 社会经济状况
• 3 研究技术路线与方法
• 3.1 研究技术路线
• 3.2 试验材料
• 3.3 试验地布置
• 3.4 野外观测及取样
• 3.5 试验方法
• 4 结果与分析
• 4.1 降雨量
• 4.2 产流产沙与降雨强度
• 4.3 径流 N、P 输出特征
• 4.4 泥沙 N、P 输出特征
• 4.5 水平阶对径流及 N、P 输出的控制作用
• 5 结论与讨论
• 5.1 结论
• 5.2 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 附：发表论文情况