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非点源污染是巢湖氮磷负荷的主要来源,而农业生产是非点源污染主要来源之一。由氮、磷营养物流失带来的水体富营养化等农业非点源污染问题越来越突显,已引起了农业环保部门及政府的广泛关注,而针对巢湖流域农田氮磷等营养元素的流失问题目前均在探索阶段,缺乏确切的数据支持。
本研究在田间小区试验条件下,以巢湖市居巢区农业部水稻万亩高产创建示范片为研究区域,分别在优化施肥、减量化施肥、秸秆还田和缓释肥等不同处理下,对水稻——油菜轮作氮、磷径流和淋溶特征进行分析,并探索不同施肥处理对农作物产量的影响。旨在达到保证农作物产量的前提下改变不合理的施肥方式,减少通过不同途径所造成的养分流失和环境污染。
通过实地监测得出以下结论:
(1)不同施肥处理农作物产量表明:不施肥和减量化施肥均会对作物产量造成影响,以不施肥的影响较大,形成极显著性的减产。油菜产量总体表现出:平衡施肥>传统施肥>氮肥减量20%>秸秆还田>磷肥减量50%>氮减20%磷减50%。水稻产量表现为:优化三次施肥>传统施肥>氮磷减量20%+秸秆还田>优化四次施肥>缓释肥>氮磷减20%>空白对照。在氮磷减量基础上增加秸秆还田,与传统施肥相比不会形成显著性的减产。
(2)稻油轮作不同施肥处理氮、磷养分利用结果表明平均全年氮肥利用率为28%~40%,磷利用率为19%~29%,氮磷减量基础上增加秸秆还田对作物养分吸收有极大的促进作用。油菜季氮肥利用情况表现为秸秆还田>氮减20%>氮减20%磷减50%>传统施肥>平衡施肥>磷减50%,磷肥利用率:秸秆还田>磷减50%>传统施肥>氮减20%磷减50%>平衡施肥>氮减20%;水稻季氮肥利用率表现出氮肥三次施用〉缓释肥〉秸秆还田=农民常规施肥〉氮磷减量20%氮肥四次施用〉氮肥四次施用;磷肥利用率:缓释肥>氮磷减量20%=优化三次施肥=秸秆还田>优化四次施肥>传统施肥,水稻季施用缓释肥可促进水稻氮磷养分的吸收。
(3)油菜生育期土壤剖面氮、磷养分变化特征为:0-80cm 深度内土壤硝态氮累积量为苗期较低,蕾薹期迅速升高,花期降至含量最低值,花期到成熟期含量又缓慢回升。不同生育期土壤有效性磷表现的规律与硝态氮相反。收获后表层土硝态氮及有效磷含量相对于其他土层高,但在40-60cm 土层中形成硝态氮累积峰,60~80cm的有效磷残留量相对上一土层略高的现象,对农田土壤和地下水污染造成潜在风险。
(4)水稻田面水氮、磷监测结果表明:铵态氮和颗粒态磷是田面水氮、磷素的主要表现形态,氮、磷肥的投入可提高可溶性磷的比例,农田灌溉和天然降雨可提高硝态氮和颗粒态磷的比例。田面水氮磷动态变化表现为:总氮浓度在施肥后第1天达到最大,铵态氮和硝态氮峰值分别出现在施肥后的第2天和第4天。基肥施用后的第2天和第3天分别达到田面水总磷及可溶磷浓度的最大值。水稻移栽后和分蘖期田面水总氮、总磷浓度较高。分蘖期、拔节期、孕穗期相对于移栽时期平均总氮浓度分别减低了35.79%、69.02%、86.86%,总磷浓度降低了约46.41%、79.70%、77.52%。
(5)水稻径流水氮、磷养分含量分析表明:水稻基肥和分蘖肥施用前后采集的径流水中总氮、总磷浓度相对较高,超出地表水环境质量标准Ⅴ类水(TN2.0mg/l,湖、库TP0.2mg/l)的标准限值。空白和氮磷减量20%氮肥分四次施用处理的小区径流水氮、磷浓度较低,相对于农民传统施肥,平均总氮浓度降低了42.88%、50.28%,总磷浓度降低约46.85%及15.33%。