不同施肥模式下菜地氮素面源污染特征及生態(tài)攔截控制研究.pdf

1、蔬菜種植是我國(guó)重要的農(nóng)田利用方式之一，在實(shí)際生產(chǎn)中，氮肥不合理施用問(wèn)題突出，造成菜地氮素的大量損失，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的菜地氮素面源污染問(wèn)題。本研究在太湖苕溪流域集約化蔬菜種植基地開(kāi)展為期三年的田間小區(qū)試驗(yàn)，選取大白菜地為研究對(duì)象，研究了在七種不同的施肥模式（不施肥、有機(jī)肥、常規(guī)化肥、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥、硫包衣尿素、生物碳能尿素、蔬菜專(zhuān)用緩釋肥）下菜地氮素氨揮發(fā)、徑流流失、淋溶損失的特征及影響機(jī)理，以及不同施肥模式對(duì)大白菜產(chǎn)量、品質(zhì)及氮肥利用率的

2、影響。此外，本研究針對(duì)太湖流域典型菜地面源污染特點(diǎn)，構(gòu)建了適用于菜地的面源污染生態(tài)攔截系統(tǒng)，并進(jìn)行工程示范及效果分析。本研究結(jié)果為蔬菜種植業(yè)選擇環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的氮肥施用模式提供理論依據(jù)，為菜地面源污染防治提供技術(shù)支持和工程示范。主要研究結(jié)果如下：
　　(1)氨揮發(fā)率與表層土(0-5 cm) pH、NH4+-N含量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，不同施肥模式影響表層土pH、NH4+-N含量的變化，進(jìn)而顯著影響菜地氨揮發(fā)進(jìn)程。有機(jī)肥、常規(guī)化肥、有機(jī)無(wú)

3、機(jī)復(fù)混肥處理氨揮發(fā)主要發(fā)生在施肥后7d內(nèi)，其峰值出現(xiàn)在施肥后第3-4 d，在施肥后14d內(nèi)下降至接近對(duì)照水平;三種緩釋肥的施用可延長(zhǎng)氨揮發(fā)進(jìn)程，顯著削弱氨揮發(fā)速率，其揮發(fā)率峰值發(fā)生在施肥后7-9 d，在施肥后20 d左右下降至對(duì)照水平。與常規(guī)施肥相比，有機(jī)肥的施用會(huì)促進(jìn)氨揮發(fā)，增加率為11.77％～18.46％;有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥的施用可在一定程度上削弱減菜地氨揮發(fā)作用，削減率達(dá)9.09％～13.16％;三種緩釋肥的施用對(duì)氨揮發(fā)的控制效果顯

4、著，其中蔬菜專(zhuān)用緩釋肥控制效果最佳，削減率達(dá)79.44％～84.77％。
　　(2) NO3--N為菜地氮素徑流流失的主要形態(tài)，其流失量占TN流失量的49.32％～71.82％，且徑流水NO3--N濃度與TN濃度動(dòng)態(tài)變化間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系。常規(guī)化肥處理氮素徑流流失量最大，達(dá)10.43～22.68 kg·hm-2，其凈流失率為3.48％～7.56％。相比常規(guī)化肥處理，施用有機(jī)肥和有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥都可在一定程度上控制菜地氮素流失，其

5、削減率分別為15.70％～18.14％、27.37％～36.27％;與常規(guī)化肥處理相比，三種緩釋肥處理可避免因施肥、降雨而引起的徑流水氮素濃度的急劇升高，對(duì)控制菜地氮素徑流損失具有非常顯著的效果，其中蔬菜專(zhuān)用緩釋肥處理效果最佳，其氮素流失削減率達(dá)59.79％～63.59％。
　　(3) NO3--N為菜地淋溶水氮素的主要形態(tài)，其淋失量占TN淋失量的53.99％～78.59％，且淋溶水NO3--N濃度與TN濃度動(dòng)態(tài)變化間存在極顯著線(xiàn)

6、性正相關(guān)關(guān)系。施肥可顯著加劇菜地氮素淋溶損失，常規(guī)化肥處理TN淋失量顯著高于其他處理，淋失總量為:15.83～28.08 kg·hm-2，凈淋失率為:4.80％～8.35％。與常規(guī)化肥處理相比，施用有機(jī)肥及有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥對(duì)菜地TN淋失具有一定的控制作用，削減率分別為16.68％～23.58％、25.83％～31.40％，但有機(jī)肥的施用卻加劇了NH4+-N的淋失。硫包衣尿素、生物碳能尿素、蔬菜專(zhuān)用緩釋肥的施用對(duì)TN淋失的控制效果非常顯著，

7、削減率分別達(dá):50.45％～63.03％、49.43％～55.71％、52.40％～60.90％。氮素淋失嚴(yán)重影響菜地地下水水質(zhì)，各處理地下水NO3--N濃度與淋溶水NO3--N濃度間均存在顯著的線(xiàn)性正相關(guān)關(guān)系。各施肥模式地下水NO3--N濃度介于0.27～35.93 mg·L-1之間，相比常規(guī)化肥，施用有機(jī)肥、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥及緩釋肥均可降低菜地地下水硝酸鹽污染的風(fēng)險(xiǎn)，其中施用緩釋肥效果最為突出。
　　(4)不同施肥模式是影響大白

8、菜產(chǎn)量、品質(zhì)及氮肥利用率的主要因素。與常規(guī)化肥相比，有機(jī)肥的施用顯著降低了大白菜的產(chǎn)量及氮肥利用率，而施用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥及緩釋肥可提升大白菜產(chǎn)量及氮肥利用率，其中，緩釋肥的施用對(duì)蔬菜氮肥利用率的提升效果最為突出。與不施氮肥處理相比，氮肥的施用，降低了大白菜的品質(zhì)，但相比常規(guī)化肥處理，施用有機(jī)肥、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥及緩釋肥對(duì)蔬菜品質(zhì)均有不同程度的提升。
　　(5)在典型蔬菜集約化種植區(qū)構(gòu)建“新型農(nóng)田生態(tài)溝渠—生態(tài)消納塘水肥一體化—過(guò)濾型

9、主排水渠攔截系統(tǒng)”示范工程，能夠顯著削減菜地排水氮、磷含量。工程運(yùn)行第2年總排水口TN濃度為1.56～3.41 mg·L-1，與工程建設(shè)前相比，降低47.24％～66.84％;總排水口TP濃度為1.12～0.28 mg·L-1，與工程建設(shè)前相比，降低43.43％～81.58％。此生態(tài)攔截系統(tǒng)可有效控制菜地排水對(duì)周邊河道、湖泊水體的污染，降低水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)，形成示范區(qū)良好的生態(tài)景觀，同時(shí)生態(tài)塘水肥一體化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)區(qū)域水體循環(huán)利用，提高農(nóng)