【摘 要】
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设施农业作为养分高投入的典型代表,农户在实际生产中往往凭借自己的主观想法进行施肥,造成了养分的大量浪费。养分的不断累积会造成土壤板结和盐渍化等现象发生,不仅会危害作物的生长,还会对周边环境造成污染风险。本研究以北京市大兴区设施农业集中区为研究对象,通过实地问卷调查和相关资料收集,借助变异函数和冷热点分析等方法探究大兴区设施农业养分投入、支出与盈余现状;通过对设施农业剖面土壤全磷、有效磷以及各形态无
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设施农业作为养分高投入的典型代表,农户在实际生产中往往凭借自己的主观想法进行施肥,造成了养分的大量浪费。养分的不断累积会造成土壤板结和盐渍化等现象发生,不仅会危害作物的生长,还会对周边环境造成污染风险。本研究以北京市大兴区设施农业集中区为研究对象,通过实地问卷调查和相关资料收集,借助变异函数和冷热点分析等方法探究大兴区设施农业养分投入、支出与盈余现状;通过对设施农业剖面土壤全磷、有效磷以及各形态无机磷含量的测定分析,探究了土壤磷素的累积与迁移转化特征;以养分投入环境风险指数为依据展开分区利用,在生态环境可容纳的范围内开展西甜瓜推荐施肥,以期为减少养分浪费和降低磷素流失风险提供一定的科学依据。本研究得到的结论主要如下:（1）大兴区养分投入空间聚集效果显著,高热点主要集中在中部区域,空间分布上呈现正相关特征。研究区设施农业N、P2O5和K2O投入均值达到了457.55、251.71和345.52 kg?hm-2,投入比为1:0.55:0.76,已经超过了作物所需的正常养分量;其中1～5a设施农业N、P2O5和K2O平均投入量最大,分别为594.74、326.26和394.24 kg?hm-2,投入比为1:0.55:0.66;＞20a N、P2O5和K2O平均投入量最小,分别为366.17、214.71和226.44 kg?hm-2,投入比为1:0.59:0.62;不同种植模式设施农业P2O5和K2O投入基本相同,而N投入量冷棚显著高于暖棚。养分大量投入给土壤中带来了较多的速效养分,已产生表层土壤富集特征。结果表明,设施农业养分投入过量,且不同养分的投入比失衡,已经发生了养分盈余,其中N、P2O5和K2O盈余量分别达到了183.29、393.11和293.92 kg?hm-2,超过了作物带走量的2.67倍、5.59倍和5.84倍;0～20cm表层土壤有效磷（AP）、速效钾（AK）、有机质（SOM）和全氮（TN）含量均值分别为160.16 mg?kg-1、347.96 mg?kg-1、16.10 g?kg-1和1.20 g?kg-1。（2）设施农业表层土壤全磷（TP）和有效磷（AP）含量变化范围大,显著高于周边粮田土壤,主要跟不同种植年限农户的磷肥投入量相关;剖面土壤TP含量变化范围为0.38～2.58 g?kg-1,AP含量变化范围为1.60～256.00 mg?kg-1,随着土层深度的增加,土壤TP和AP含量呈现减小的趋势。不同深度土壤TP和AP含量变化存在差异,其中0～20cm和20～40cm变化幅度大于深层土壤,当土层深度＞40cm,TP和AP含量变化差异不显著。不同种植年限、种植模式和不同土层深度土壤磷活化系数（PAC）变化差异显著,农户外源性磷肥投入是对土壤磷库大小以及磷素有效性高低产生影响的重要因素。（3）无机磷含量主要集中在设施农业表层土壤,占TP的47.08%;其中钙结合态磷（Ca-P）是占比最大的无机磷形态,达到了98.38%,磷酸铁（Fe-P）和闭蓄态磷（O-P）占比较小;磷灰石(Ca10-P)是最主要的Ca-P形态,含量达到了Ca-P的78.70%,其次是磷酸二钙（Ca2-P）,磷酸八钙（Ca8-P）占比最小。随着土层深度的增加,不同形态无机磷含量呈现表层土壤富集强烈,向下减少的垂直分布特征;Ca10-P是不同土层占全磷比例最大的无机磷形态,Fe-P和O-P占比较小;不同种植年限和种植模式,各形态无机磷含量变化存在显著差异。结果表明,研究区设施农业土壤不同形态无机磷迁移转化主要以Ca-P为主,而Fe-P和O-P迁移转化性差。Ca2-P是土壤AP的主要来源,可作为植物的有效磷源;Ca8-P、Ca10-P和O-P可通过Ca2-P对AP产生间接作用,可作为植物的缓效和潜在磷源。Ca10-P有效性差、累积量大,如何强化这部分磷源的生物有效性,是指导设施土壤磷素管理的重要措施。（4）研究区养分投入环境风险程度不容乐观,除魏善庄镇环境风险程度为较安全之外,其余乡镇均存在一定的风险。不同种植年限设施农业土壤磷素流失存在差异,其中表层土壤均存在磷素流失高风险,随着土层深度的增加,土壤磷素流失风险下降,主要受到土壤磷素迁移转化以及农户管理方式的影响。以养分投入环境风险指数为依据展开分区,同时根据土壤肥力计算得到的西甜瓜推荐施肥比例乘以氮、磷和钾投入环境风险指数,在考虑不对环境造成风险的前提下,对各区域展开西甜瓜推荐施肥。图[33]表[29]参[125]
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