滇池流域花卉設(shè)施土壤氮磷淋失特征

楊艷清，張繼來，邱 雁

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，云南 昆明 650201；2.云南省高校智能設(shè)施農(nóng)業(yè)工程研究中心，云南 曲靖 655099；3.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明 650201）

滇池作為西南最大的淡水湖，是云南重要的水資源庫，也是云南經(jīng)濟發(fā)展的中心。近年來，滇池流域的點源污染治理已經(jīng)取得了顯著的成果，然而，農(nóng)業(yè)面源污染卻成為滇池流域水體污染的主要來源之一[1]，由于大量化肥施用，加之壤質(zhì)的黏土更容易導(dǎo)致土壤中氮、磷的流失[2]，導(dǎo)致土壤有機質(zhì)減少，而土壤有機質(zhì)含量與土壤肥力密切相關(guān)。滇池流域周邊的設(shè)施農(nóng)業(yè)所產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)面源污染已成為滇池水體污染的主要來源。由于滇池流域長期的集約化種植,以及大量氮肥、磷肥及各種復(fù)合肥的施用，對土壤性質(zhì)產(chǎn)生很大影響，造成土壤物理、化學(xué)、生物特性的改變，隨之改變氮磷的流失方式和增加氮磷流失的潛在風(fēng)險[3]。

昆明作為全國最大的鮮花種植、銷售基地，隨著鮮花交易需求量的增大，滇池沿岸設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)模不斷擴大，滇池東岸和滇池南岸成為昆明重要的大規(guī)模鮮花種植基地。當(dāng)?shù)厮芰洗笈镌耘嗝娣e超過333 hm2，其中位于滇池東岸的昆明市呈貢區(qū)斗南村塑料大棚面積達(dá)到了當(dāng)?shù)乜偡N植面積的90%[4]。一方面花卉種植地施肥強度大、種植茬數(shù)多、管理更集約、季節(jié)性強，另一方面塑料大棚的使用不僅增加了地表徑流量，而且會減少地表侵蝕和面源污染[5]。過量地施用化肥會造成土壤中氮磷的盈余，大量的灌溉水又會使土壤中盈余的氮磷經(jīng)過農(nóng)田排水淋溶至深層土壤、地下水，從而對滇池流域水體造成污染。有效控制滇池面源污染關(guān)鍵在于控制滇池流域周圍的農(nóng)業(yè)灌溉和施肥，合理的施肥量和灌溉方式可從源頭上減輕滇池水體的污染。本研究要探究灌溉方式中不同灌溉強度對土壤氮磷淋溶的影響。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域土壤現(xiàn)狀

滇池流域位于云南省昆明市云貴高原中心部位，地貌類型有山地丘陵和湖濱平原，土壤主要以紅壤、棕櫚壤、水稻土為主，各類型土壤占比不同，其中紅壤的占比最多，水稻土次之，棕櫚壤較少[6]。本研究以云南省昆明市滇池東岸、滇池南岸的花卉和葉菜種植地為采樣地，隨機采集四個地區(qū)的花卉設(shè)施土壤。供試土壤分別來自昆明市晉寧區(qū)梁王段289號上梁王附近（DC1）、昆明市晉寧區(qū)環(huán)湖南路馬魚灘附近（DC2）、昆明市晉寧區(qū)興安路137號洪家莊附近（DC3）、昆明市官渡區(qū)矣六街道環(huán)湖東路生態(tài)半島附近（DC4），采樣方法為5點采樣法，采集耕作層深度為0～20 cm 的土壤。土樣帶回實驗室風(fēng)干，去除作物根系、小石子等異物，過2 mm 篩子。

1.2 淋溶實驗

本研究采用土柱模擬實驗，土柱淋溶設(shè)備組成從上往下分別是供水燒杯、蠕動泵、土柱、出水管、接樣瓶。進水管和出水管的直徑為1 mm，土柱高度25 cm，土柱直徑3.5 cm。將340 g 篩分后的土壤裝入有機玻璃管，夯實土壤。為防止土壤流失，有機玻璃管底部放置2層濾紙，在頂部土壤表面也放置1層濾紙以提高布水的均勻性。灌溉用水采用0.01 mol/L CaCl2溶液。模擬田間灌溉水量為10 m3/（畝·次），灌溉強度為150 mm/h，灌溉時間1 h，灌溉次數(shù)為7次。采集每次灌溉后淋溶出的水樣，測定總氮、氨氮和總磷含量。

1.3 樣品測定與數(shù)據(jù)處理

水質(zhì) 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ 636—2012），水質(zhì) 氨氮的測定 連續(xù)流動-水楊酸分光光度法（HJ 665—2013）， 水質(zhì) 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法（GB/T 11893—1989）。數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS 等軟件進行統(tǒng)計分析。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 花卉設(shè)施土壤氨氮淋失特征

花卉設(shè)施土壤氨氮淋失濃度如圖1所示，隨著灌溉次數(shù)的增加，不同花卉設(shè)施土壤溶出的氨氮濃度不斷下降。D1土壤氨氮溶出濃度第1次灌溉為1.6 mg/L，在2次灌溉時就下降到檢出限以下；D2土壤氨氮溶出濃度由第1次灌溉的27.0 mg/L 下降到12.6 mg/L；D3土壤氨氮溶出濃度第1次灌溉為2.2 mg/L，在3次灌溉時就下降到檢出限以下；D4土壤溶出氨氮濃度下降最快，第1次灌溉為27.0 mg/L，在6次灌溉時就下降到檢出限以下。這表明在相同的灌溉條件下，不同花卉設(shè)施土壤的氨氮淋失能力存在差異。土壤溶出氨氮濃度為27.0 mg/L，是地表水水質(zhì)5類標(biāo)準(zhǔn)的13.5倍。說明土壤中的氨氮淋失可能對周圍環(huán)境造成污染風(fēng)險，需要采取相應(yīng)的措施進行治理和控制。

圖1 花卉設(shè)施土壤氨氮淋失濃度

不同花卉設(shè)施土壤單位質(zhì)量土壤氨氮平均淋失量如圖2 所示，D1，D2，D3，D4 的單位質(zhì)量土壤氨氮平均淋失量分別為0.14 mg/kg，1.69 mg/kg，0.12 mg/kg，1.51 mg/kg，7次灌溉條件下，氨氮累計淋失量分別為0.14 mg/kg，11.80 mg/kg，0.24 mg/kg，7.57 mg/kg。

圖2 不同花卉設(shè)施土壤單位質(zhì)量土壤氨氮淋失量

2.2 設(shè)施花卉土壤氨氮淋失特征

花卉設(shè)施土壤氨氮淋失濃度如圖3 所示，不同花卉設(shè)施土壤在第1 次灌溉時氨氮溶出濃度在106～649 mg/L，氨氮溶出濃度較高，最高值是地表水水質(zhì)5類標(biāo)準(zhǔn)的324.5倍；D1土壤淋出的氨氮濃度隨灌溉次數(shù)波動上升，溶出最高濃度在第7次灌溉，達(dá)649 mg/L；D2，D3和D4土壤淋出的氨氮濃度均在第1次灌溉時溶出最高濃度，分別為106 mg/L，649 mg/L，98 mg/L，隨灌溉次數(shù)快速下降，分別下降至38 mg/L，5.60 mg/L，26 mg/L。

圖3 花卉設(shè)施土壤TN淋失濃度

不同花卉設(shè)施土壤單位質(zhì)量土壤氨氮平均淋失量如圖4所示，D1，D2，D3，D4的單位質(zhì)量土壤氨氮平均淋失量分別為21.8 mg/kg，5.6 mg/kg，21.4 mg/kg，10.3 mg/kg，7次灌溉條件下，氨氮累計淋失量為39～152 mg/kg。

圖4 不同花卉設(shè)施土壤單位質(zhì)量土壤TN淋失量

2.3 設(shè)施花卉土壤總磷淋失特征

花卉設(shè)施土壤總磷淋失濃度如圖5所示，D1和D4土壤淋出的總磷濃度隨灌溉次數(shù)增加而逐漸減小，D2和D3土壤淋出的總磷濃度隨灌溉次數(shù)先增加后減小，淋出總磷濃度溶出量呈現(xiàn)整體下降的趨勢。D1，D2，D3，D4土壤淋溶出總磷分別為0.97～2.01 mg/L，2.69～4.29 mg/L，1.68～3.15 mg/L，0.83～1.98 mg/L，總體淋出濃度在0.83～4.29 mg/L，最高值是地表水水質(zhì)5類標(biāo)準(zhǔn)21.4倍，平均濃度為（2.03±1.15 mg/L）。其中D1和D4土壤在第1次灌溉時濃度最高，分別為2.01 mg/L和1.98 mg/L，D2和D3在第3次灌溉時濃度最高，分別為4.29 mg/L和3.15 mg/L。

圖5 花卉設(shè)施土壤TP淋失濃度

不同花卉設(shè)施土壤單位質(zhì)量土壤總磷平均淋失量如圖6所示，不同花卉設(shè)施土壤磷淋失量存在差異，單位質(zhì)量土壤總磷淋失量從大到小依次為D2，D3，D1，D4，各土壤總磷平均淋失量為0.11～0.32 mg/kg。根據(jù)計算，7 次灌溉條件下，總磷累計淋失量為0.74～2.29 mg/kg。

圖6 不同花卉設(shè)施土壤單位質(zhì)量土壤TP平均淋失量

3 結(jié)論

1）不同花卉設(shè)施土壤中的氨氮隨著灌溉次數(shù)的增加迅速流失，且不同花卉設(shè)施土壤的氨氮淋失能力存在差異?；ɑ茉O(shè)施土壤單位質(zhì)量土壤氨氮平均淋失量為0.14～1.69 mg/kg，7次灌溉的氨氮累計淋失量為0.14～11.80 mg/kg。

2）花卉設(shè)施土壤中的總氮淋失濃度較高，花卉設(shè)施土壤中的總氮會隨灌溉次數(shù)逐漸流失。土壤氨氮淋出濃度最高可達(dá)649 mg/L；單位質(zhì)量土壤總氮平均淋失量為5.6～21.8 mg/kg；7次灌溉條件下，總氮累計淋失量為39～152 mg/kg。

3）在不同灌溉次數(shù)下，花卉設(shè)施土壤總磷淋失濃度表現(xiàn)出下降和先上升后下降兩種趨勢。在7次灌溉條件下，不同花卉設(shè)施土壤總磷淋出濃度為0.83～4.29 mg/L，單位質(zhì)量土壤總磷平均淋失量為0.11～0.32 mg/kg，總磷累計淋失量為0.74～2.29 mg/kg。