幾種強化劑與PAM聯(lián)合作用對控制農(nóng)業(yè)面源氮素遷移流失的效應(yīng)研究.pdf

1、本研究以“源頭控制”為基本出發(fā)點，在PAM改良土壤研究的基礎(chǔ)上，試圖添加不同強化劑，通過強化劑與PAM聯(lián)合作用，有效地提高PAM改良土壤結(jié)構(gòu)，固定表土、減少徑流，使氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)最大程度的保留于土壤的能力，更加有效的實現(xiàn)作物——土壤系統(tǒng)養(yǎng)分的良性循環(huán)，達到養(yǎng)分高效的利用。通過室內(nèi)物理化學(xué)試驗、模擬淹水試驗、土柱模擬試驗和人工降雨坡面氮素徑流試驗等綜合研究手段，研究PAM與強化劑聯(lián)合作用對土壤氮素遷移、轉(zhuǎn)化和淋失的效應(yīng)。據(jù)此，在不需改變

2、現(xiàn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)格局、無需大量投資和工程建設(shè)的情況下，通過本研究篩選出最佳的強化劑和PAM組合，在PAM控制土壤N素流失研究領(lǐng)域里探索出一條更加高效、經(jīng)濟的實用控制技術(shù)，對于控制農(nóng)業(yè)面源污染，保護重慶市水環(huán)境安全，特別是三峽庫區(qū)水質(zhì)的保護具有重大理論和實踐意義。研究獲得的主要結(jié)論有： (1)PAM明顯影響土壤對NH+4—N的吸附性能，單施PAM可以有效提高土壤對銨態(tài)氮的吸附性能，而PAM與強化劑聯(lián)合施用可以進一步提高其吸附能力，作用

3、的大小和方向與強化劑施用種類具有密切關(guān)系。除石灰處理外，其他強化劑處理的最大吸附量與單施PAM處理(CK1)比較均增加37.5％-83.3％，差異均達顯著水平(p＜0.05)。施用PAM和強化劑后主要影響土壤在慢速吸附階段對銨態(tài)氮的吸附能力，其中以PAM聯(lián)合沸石處理和檸檬酸處理對銨態(tài)氮的吸附效果最好，與單施PAM(CK1)處理比較，平均吸附量分別增加了34.1％和120.6％；最大吸附量分別增加了51.7％和83.3％。采用Langmu

4、ir方程、Freundlich方程和Temkin方程對其結(jié)果進行擬合，各處理均能很好的反映土壤對NH+4—N的吸附反應(yīng)，相關(guān)系數(shù)均達極顯著水平。施用PAM雖然可以很好的增加土壤對氮的吸持容量，但所吸附的氮容易被釋放出來，難以有效提高土壤對氮的保蓄能力。而加入強化劑之后可以一定程度上彌補這一缺陷，其中以配施沸石效果最好，與完全空白對照(CK)相比其平均解吸率降低了21.3％，差異達到顯著水平(p＜0.05)。 在模擬淹水條件下，經(jīng)

5、PAM和強化劑聯(lián)合處理后的土壤可很好的抑制水體中銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化的速率，并且能夠使氮素向水體的釋放過程快速地達到動態(tài)平衡，使水體中TN濃度維持在一個相對穩(wěn)定的濃度水平。其中檸檬酸處理不僅可以抑制銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)換，同時對于TN的抑制作用也很明顯，在淹水后第4天TN濃度達到最大峰值85.271xg/ml后就一直持續(xù)下降，到試驗?zāi)┢冢蛏细采w水中釋放氮的總量為14.13μg/ml，低于完全空白對照(CK)的16.96μg/ml。

6、 (2)土壤經(jīng)PAM與強化劑處理后，對土壤中氮素的遷移淋溶特性產(chǎn)生了明顯影響，處理效果與施用不同的強化劑種類有關(guān)，秸稈和堿化秸稈分別與PAM聯(lián)合對控制土壤氮素的流失的效果尤為顯著。石膏和沸石分別與PAM聯(lián)合作用對控制氮素的流失也有一定的效果，其對抑制土壤氮素的效用在淋溶的后期才會逐漸顯現(xiàn)出來。前期其聯(lián)合作用對控制氮素的流失影響不大。經(jīng)秸稈與PAM和堿化秸稈與PAM處理后土壤對銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的流失均起到了很好的抑制作用，其銨態(tài)氮的累積淋溶

7、量較單施PAM對照(CK1)分別減少了15.1％和30.3％，差異均達顯著水平；硝態(tài)氮的累積淋溶量較單施PAM對照(CK1)分別減少了25.5％和38.4％，差異也均到達顯著水平；而PAM分別聯(lián)合石膏和沸石處理土壤后對控制銨態(tài)氮的流失效果不大，其效用主要表現(xiàn)在對硝態(tài)氮的控制上，兩個處理的硝態(tài)氮累積淋溶量較單施PAM對照(CK1)分別減少了16.5％和14.4％。從總氮的淋失情況看，各處理的總氮累積淋失量除磷石膏處理外均小于對照CK，秸稈

8、、堿化秸稈、石膏和沸石4個處理其累積總氮淋失量較單施PAM對照(CK1)分別減少了18.2％、27.9％、10.6％和10.4％，其中秸稈和堿化秸稈處理與對照CK1的差異均達顯著水平(p＜0.05)。 (3)PAM與強化劑聯(lián)合施用對氮素的徑流流失具有很好的的控制效果，在不同土壤坡度、降雨強度的條件下表現(xiàn)出的對土壤氮素流失的控制效果不同。 在坡度15°、雨強33.7mm/h條件下，不同種類的強化劑與PAM聯(lián)合作用均能有效的

9、減少氮素的徑流流失，其效果受強化劑種類的影響。添加強化劑之后對于氮素的徑流流失的控制效果要優(yōu)于僅單施PAM時對氮素流失的控制效果，沸石、堿化秸稈和檸檬酸分別與PAM聯(lián)合旌用，其效果較單施PAM對照(CK)分別減少了33.7％、57.1％和59.7％。由此可得，強化劑的添加對于PAM控制土壤氮素流失可以起到很好的促進作用，其效果是顯著的。同時控制銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的效果以檸檬酸處理最佳，兩次降雨的平均土壤銨態(tài)氮流失速率為0.375mg/min

10、，較單施PAM對照減少了70.6％；硝太氮流失速率為1.56 mg/min，較單施PAM對照減少了53.5％；堿化秸稈處理控制土壤硝態(tài)氮效果最佳，其平均流失速率為1.53 mg/min，較單施PAM對照減少了54.4％。 在雨強為33.70mm/h，PAM用量為8g/m2，堿化秸稈用量為300g的條件下，坡度對PAM與強化劑聯(lián)合控制土壤氮素流失的效果有影響。在坡度比較小的情況下，堿化秸稈與PAM聯(lián)合作用對控制銨態(tài)氮的流失受坡度的

11、影響不大，隨著坡度的逐漸增加其影響才逐漸顯現(xiàn)出來。各坡度條件下硝態(tài)氮流失速率，兩次降雨的平均速率大小為8°(1.23 mg/min)＜15°(1.53mg/min)＜20°(2.39 mg/min)，坡度越大，硝態(tài)氮的流失就越嚴重。另外，隨著坡度的增加，氮素流失總量增加幅度增大，15°和120°時其氮索流失量較8度時分別增加了17.5和87.1％，由此可見坡度的增加不利于堿化秸稈與PAM聯(lián)合作用控制氮素流失效果的發(fā)揮。 在坡度1

12、5°，PAM用量8g/m2，堿化秸稈為300g條件下，不同的雨強通過影響徑流量來影響其攜帶的養(yǎng)分流失量。兩次降雨在施用堿化秸稈和PAM基礎(chǔ)上，整個NH+4—N流失速率曲線均比較平緩，說明PAM能使土壤表面保有NH+4，隨著降雨進行而慢速浸出。大雨強在二個次降雨中均保持高水平的餃態(tài)氮流失，兩次降雨的NH+4—N流失速率大小均為：大雨(0.47mg/min)＞中雨(0.78 mg/min)＞小雨(0.65 mg/min)。可見，堿化秸稈同P