论文部分内容阅读
本试验应用大型原状模拟土柱,研究了苏南地区稻麦轮作耕作制度下的稻田生态系统在不同施肥水平下(低肥F1、中肥F2、高肥F3、低肥+猪粪F1+M、中肥+秸秆F2+S),氮磷养分循环过程中的NH3挥发、淋溶、迁移、平衡状况以及上述过程对环境-的影响。结果如下:
(1)稻田氨挥发量:不同施肥处理2005年和2006年稻季NH3挥发量分别为8.2~28.1和21.8~62.1 kg ha-1,各占尿素施用量的3.7%~8.8%和10.0%~18.9%。NH3挥发率以分蘖肥最高,穗肥最低,且挥发过程主要发生在施肥后的3天内。秸秆有激发尿素快速分解作用,但对总的挥发量影响不大,猪粪的促进作用较缓慢,但增加了NH3挥发量。稻田NH3挥发量与田面水中NH4+-N浓度呈线性正相关,且达到极显著水平。
(2)稻田田面水和淋溶水中养分浓度特征:NH4+-N是田面水中无机氮主要形念,NO3--N是氮素淋溶主要形态。增施肥料,水质污染负荷增加,且对田面水的影响程度大于对淋溶水。猪粪增加了无机氮和TP的径流和淋溶污染负荷,尤其是大幅度增加了TP浓度。增施秸秆加重了无机氮和TP的径流风险。
(3)磷在稻田中迁移特点:各处理田面水TP浓度基本全超标,而100 cm层渗漏水仅F1+M处理超标,且各层溶液中的TP浓度均在基肥施用50天后降到一个很低水平。磷素在土壤剖面呈上高下低的分布特征,化肥处理中的磷很少迁移到20 cm,F2+S处理中磷迁移深度小于40 cm,而FI+M处理中磷可以迁移到80~100 cm。
(4)农田养分淋溶量:麦田 NH4+-N、NO3--N和TP的淋溶量分别为0.36~0.64、2.74~16.42和0.05~0.19 kg ha-1,各占化肥施用量的0.2%~0.4%、4.8%~8.1%和0.2%~0.7%;稻田 NH4+-N、NO3--N和TP的淋溶量分别为0.36~1.04、0.86~3.01和0.24~1.17 kg ha-1,各占化肥施用量的0.2%~0.4%、0.6%~1.7%和0.8%~8.2%。猪粪能增加养分淋溶量,尤其显著促进了磷素向下迁移,增施秸秆减少麦季土壤无机氮的淋溶损失。
(5)稻田能固持、转化和净化灌水中养分,可视为水体养分的“汇”,是环境友好的生态系统。稻田在2005年对NH4+-N、NO3--N和TP净化量分别为18.3~19.1、11.8~14.5和1.0~2.0 kg ha-1,在2006年的净化量分别为10.7~12.3、6.8~9.2和-1.2~2.0 kg ha-1。在本试验水平上,化肥用量对稻田养分净化量影响不大,秸秆对净化量的影响也不明显,而猪粪减弱了稻田的净化功能,甚至成为周围水环境磷素污染的“源”。稻田对输入其中养分的净化功能阶段性表现为:对NH4+-N在整个水稻生长期间均起到净化作用,对NO3--N在水稻生长初期有淋溶风险,而对TP,除了F1+M处理,稻田均呈现出净化功能。
(6)结合上述研究数据,综合可得,不同施肥处理,2005和2006年的总氮收支平衡量为-19~137和-31~66 kg ha-1,对应总磷的收支平衡量在-19~51和-19~36 kg ha-1。养分平衡量随着施肥量的增加而增加,氮素收支平衡量高于磷素。以上数据表明,目前苏南平原稻田生态系统氮磷收支情况处于合理范围,磷肥施用量应适当减少。