旱地氮素徑流流失特征初步研究

張 威 艾紹英 楊麗娟

【摘要】 氮素徑流損失是農(nóng)田氮流失的主要途徑,為了解旱地氮素徑流流失動(dòng)態(tài)特征及常規(guī)施肥產(chǎn)生氮素徑流負(fù)荷,對廣東省典型旱地在自然降雨條件下產(chǎn)生徑流水進(jìn)行連續(xù)定位監(jiān)測試驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】 富營養(yǎng)化 旱地 徑流 氮

1.材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及土壤

在廣東省珠江三角洲、粵東、粵北和粵西4個(gè)具有代表性的旱作生產(chǎn)區(qū)域設(shè)置監(jiān)測試驗(yàn)點(diǎn)。如(表1—1)所示。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)施

各試驗(yàn)監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置2個(gè)處理:不施肥區(qū)(F0)與常規(guī)施肥區(qū)(F),每小區(qū)面積6 m×4 m,各處理重復(fù)3次,共計(jì)6個(gè)小區(qū),間隔排列。如(表1—2)所示。

表1—2 試驗(yàn)點(diǎn)施肥情況

Table 1—2 Fertilizer dosage of observational plots

1.3樣品采集與測定

試驗(yàn)監(jiān)測期間樣品采集情況如(表1—3)所示。

樣品測定:采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定水樣中總磷(TP,硝酸—高氯酸消解鉬酸銨分光光度法 GB11893—89)和可溶性總磷(TDP,硝酸—高氯酸消解鉬酸銨分光光度法 GB11893—89)。

徑流流失量計(jì)算:徑流流失磷量等于每次徑流水中磷濃度與徑流水體積乘積之和。

顆粒態(tài)磷(PP) = 總磷(TP)- 可溶性總磷(TDP),

Excel2003整理數(shù)據(jù),用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行T檢驗(yàn)。

2.結(jié)果與討論

2.1 旱地N素流失形態(tài)特征

圖2—1顯示了總氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮的流失濃度動(dòng)態(tài)變化。G-01、G-03和G-04的歷次降雨產(chǎn)流過程中,N素濃度表現(xiàn)為未施肥時(shí)徑流液濃度逐漸降低,施肥之后,表現(xiàn)出濃度先升高后下降的變化趨勢。G-02與其他三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)在總體趨勢上一致,但不是每次產(chǎn)流都與之完全符合,考慮為當(dāng)?shù)靥镩g管理粗放,施肥量小,加之旱坡地土壤受降雨侵蝕程度較強(qiáng),徑流水中土壤顆粒含量的多少對N素自然輸出濃度的影響超過了施肥對其影響所致。試驗(yàn)期間G-01除第3、4、5、6、11、15次樣品,G-03除第10、13次樣品,G-04除第12次樣品,其余43次樣品均表現(xiàn)為總氮流失濃度F高于F0,其中G-01第16、20次樣品和G-04第13、15、16、17次樣品達(dá)到顯著(p < 0.05)。進(jìn)一步分析表明,F0的N流失濃度高于F的現(xiàn)象通常發(fā)生在未施肥或施肥降雨間隔較長的情況下,僅G-01第6次采樣的施肥降雨產(chǎn)流間隔較短,F0的總氮流失濃度高于F,但其硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的流失濃度表現(xiàn)為F大于F0,說明施肥不是影響此次樣品N素流失濃度的主要因素,可能因降雨強(qiáng)度大,F0小區(qū)植物長勢差,雨水對土壤侵蝕強(qiáng),徑流水中泥沙含量較高所引起;具有顯著差異的六次樣品G-01的16、20次和G-04的13次樣品采自施肥后首次降雨,G-04的15,16次樣品采自降雨徑流量較大的產(chǎn)流過程中,而G-04的17次產(chǎn)流不具備以上兩個(gè)條件,影響其濃度差別的原因有待分析。說明施肥和較大降雨量可以提高農(nóng)田地表徑流水中TN的濃度。當(dāng)總N質(zhì)量濃度大于0.5 mg·L-1即視為水體富營養(yǎng)化[8],四個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)歷次采集的樣品中TN濃度在0.78 mg·L-1到40.17mg·L-1之間,即便在不施肥或施肥降雨間隔較長的情況下,旱地徑流N流失質(zhì)量濃度也高于水體富營養(yǎng)化指標(biāo),其中最高濃度較水體富營養(yǎng)化指標(biāo)高出近二個(gè)數(shù)量級,統(tǒng)計(jì)分析表明,在整個(gè)試驗(yàn)期間,G-01、G-03和G-04的TN與NO3——N流失濃度呈極顯著正相關(guān)(G-01:NO3——N = 0.9428 × TN — 2.913;p < 0.01,r = 0.9597,n = 119;G-03:NO3——N = 0.747 × TN — 0.038;p < 0.01,r = 0.8649,n = 90;G-04:NO3——N = 0.795 × TN1.631;p < 0.01,r = 0.9203,n = 102。),說明此三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)所代表地區(qū)可以用NO3——N的徑流流失濃度情況來反映菜地TN的情況。G-02的TN與NO3——N 流失濃度未表現(xiàn)顯著線性相關(guān),考慮主要為田間管理粗放造成的試驗(yàn)誤差所引起,因?yàn)榇罅繉η鹆旰档氐亓魇У难芯恐械玫?N素流失主要以NO3——N為主[10,12—14]。

2.2旱地N素流失量

從表2—1中可得出,四個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的F0與F處理都存在氮素流失,除G-02外,其他三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)F的氮素流失總量明顯大于F0,其中G-01與G-04達(dá)顯著水平(p < 0.05)。G-01的較高N素流失情況出現(xiàn)在第7、12—15、16、19、20次產(chǎn)流中,其中12—15次發(fā)生在14天內(nèi)四次降雨,降雨頻繁且降雨量大,16、19、20次發(fā)生在施肥后18天內(nèi)首次降雨,表2—1 徑流N流失總量(kg·hm-2)

以上數(shù)據(jù)為三次重復(fù)的平均值,粗體部分?jǐn)?shù)據(jù)為施肥后首次降雨產(chǎn)流采樣。

試驗(yàn)過程中,G-04和G-01的N素流失量最高,分別為68.6 kg·hm-2和33.85 kg·hm-2,且F顯著高于F0(p < 0.05),其次為G-03(10.58 kg·hm-2)表現(xiàn)為F的N流失量高于F0但未達(dá)顯著水平,而G-02(-0.09 kg·hm-2)的N流失極顯著低于其他三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn),比G-04低兩個(gè)數(shù)量級,且F處理N素流失低于F0。G-01—G-04的施N量分別為554.88kg·hm-2、45.86kg·hm-2、58.62kg·hm-2和551.35kg·hm-2,N素流失量分別占其施N量的6.10%、—(由于該試驗(yàn)點(diǎn)F0處理氮素徑流量大于F處理,故氮肥流失率無法計(jì)算)、2.95%、12.44%,其中G-01與G-04偏高于宋勇生、段亮等在對太湖面源污染研究時(shí)得出的結(jié)論徑流損失的氮素約占施肥量的5%[17—18],從表面數(shù)據(jù)累計(jì)得到施N肥多,其N素流失量也大,但經(jīng)數(shù)據(jù)分析后未得到較好的線性相關(guān)。

將旱地生產(chǎn)分為雨季與旱季二個(gè)階段。如表(2—2)所示

3. 結(jié)論

通過較短期大田試驗(yàn)得到廣東省常規(guī)旱地生產(chǎn)中,常規(guī)施肥增加了氮素徑流流失負(fù)荷,旱地氮素流失量從表面數(shù)據(jù)累計(jì)得到施肥量大,氮素流失量也增加,經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析未得相關(guān)關(guān)系,流失過程無明顯季節(jié)性差別。氮素主要以硝態(tài)氮形態(tài)流失。降雨量及施肥降雨間隔對氮素流失具有影響,但經(jīng)相關(guān)分析未得到流失量與其中某一因素具顯著相關(guān)關(guān)系。

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張威(1981—),女,遼寧沈陽人,碩士研究生。研究方向:氮磷營養(yǎng)及其面源污染研究。