坡耕地化肥面源污染控制研究

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随着农田化肥用量的不断增加,化肥污染已成为水体污染的主要因素之一。坡耕地上养分易流失,对环境产生了严重的影响。探究既减少化肥施用量、降低养分流失,又具有明显增产效果的坡耕地化肥污染控制方法,对化肥面源污染控制具有重要的科学意义和应用价值。本文以南水北调中线丹江口水源区为研究区,研究基于滴灌施肥和新型控失肥的灌溉经济作物农田和旱地作物农田化肥高效利用方法。试验中,滴灌施肥经济作物农田以茶树为研究对象,共设8个处理,分别为当地传统雨养处理(CK)、5个滴灌施肥处理(施肥量分别是CK的10%(10% NPK)、20%(20% NPK)、30%(30% NPK)、40%(40% NPK)、50%(50% NPK)),2个有机肥处理(雨养有机肥处理(OF)和滴灌有机肥处理(OFD));旱地作物农田以冬小麦-夏玉米为研究对象,共设5个处理,分别为传统肥料处理(CF)和4个不同施肥量的控失肥处理(施肥量分别是推荐施肥量的20%(20% F)、35%(35% F)、50%(50% F)、100%(100% F))。分析了不同施肥措施对坡耕地氮磷流失、土壤养分状况以及作物生长响应的影响。主要取得以下结果:  (1)在茶树滴灌施肥试验中,与CK处理相比,滴灌施肥处理的全氮(TN)和全磷(TP)径流流失量分别减少了48.3-63.0%和49.7-69.9%; TN和TP径流流失均随着施肥量的增加而增加。与CK处理相比,有机肥处理的TN和TP径流流失量分别减少了52.8-78.4%和13.1-40.7%。说明滴灌施肥和有机肥处理明显减少了氮磷地表径流流失。在冬小麦-夏玉米施肥试验中,控失肥处理中TN和TP径流流失量随着施肥量的增加而增加。在同等施肥量条件下,控失肥比传统肥料明显降低了氮磷径流流失。在冬小麦季TN径流流失量降低了22.1%;在夏玉米季TN和TP径流流失量分别降低了23.0%和23.3%。  (2)在茶树滴灌施肥试验中,深层渗漏TN浓度随着施肥量的增加而增加。与CK处理相比,滴灌施肥处理的深层渗漏TN和TP浓度分别减少了58.1-89.9%和41.0-57.1%;有机肥处理的深层渗漏TN和TP浓度分别减少了77.8-86.6%和37.3-44.2%。说明滴灌施肥和有机肥处理明显减少了氮磷深层渗漏淋失。在冬小麦-夏玉米施肥试验中,控失肥处理中深层渗漏TN浓度随着施肥量的增加而增加。在同等施肥量条件下,控失肥比传统肥料明显降低了氮磷深层渗漏流失,在冬小麦季深层渗漏TN和TP浓度分别降低了16.2%和15.1%;在夏玉米季深层渗漏TN和TP浓度分别降低了21.8%和19.7%。  (3)与CK处理相比,滴灌施肥处理的土壤有效氮含量降低了42.6-70.2%,其随着施肥量增加有增加趋势。速效磷主要分布在茶树施肥沟附近,滴灌施肥处理的速效磷在整个土壤剖面中大部分低于2 mg kg-1,而CK处理的速效磷在施肥沟附近浓度较高。OF和OFD处理分别降低了土壤有效氮60.8%和62.4%;与OF处理相比,OFD处理的土壤有效氮含量降低了5.0%。有机肥处理土壤速效磷有向深层土壤运移的趋势。在冬小麦-夏玉米施肥试验中,在整个土体中的养分含量随着施肥量的增加而增加。在相同施肥量条件下,与传统化肥处理相比,冬小麦季控失肥处理土体中有效氮增加了10.6%;夏玉米季土体中有效氮和速效磷分别增加了8.7%和10.2%。  (4)茶树试验中各个处理净收益的排序为30% NPK>OFD> OF>CK。OFD处理产生的净收益分别比CK和OF处理增加了17.2%和12.7%,30% NPK处理的净收益分别比CK和OFD处理增加了33.0%和13.4%。冬小麦和夏玉米的净收益均是50%F处理最高,在同等施肥量条件下,冬小麦和夏玉米控失肥处理的净收益比CF处理分别增加了12.9%和38.0%。  (5)滴灌施肥处理的茶叶产量随着施肥量的增加而增加。30-50% NPK和CK处理之间产量无显著性差异,但它们显著高于10-20% NPK处理。当相对施肥量从10%增长到33%时,相对产量增长迅速,而当相对施肥量高于33%时产量增速减缓。有机肥处理降低了茶叶产量,OF和OFD处理的产量比CK分别降低了16.0-18.5%和6.1-6.7%;有机肥处理的产量显著低于30% NPK。控失肥在减量施肥条件下可以使冬小麦和夏玉米获得高产。在冬小麦季,50%F和100%F处理的产量高于其他处理,产量在50%F、100%F和CF处理之间无显著性差异。夏玉米的产量随着控失肥施肥量的增加而增加,50%F和100%F处理的产量高于CF处理,产量在50%F和100%F处理之间无显著性差异。因此,冬小麦和夏玉米的控失肥施肥量为推荐施肥量的50%时即可获得较高产量。  基于以上结果,提出适宜的茶树滴灌施肥量和冬小麦-夏玉米控失肥施肥量,即传统施肥量的33%可作为滴灌施肥量应用到茶树生产中,既可以保持茶叶产量,又减少肥料养分流失;控失肥的施肥量为推荐施肥量的50%时即可获得冬小麦和夏玉米的较高产量。
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