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1、南京师范大学硕士学位论文太湖流域蔬菜地施肥模式对氮磷流失的影响姓名：田琳琳申请学位级别：硕士专业：地理学；资源科学指导教师：杨浩；庄舜尧20120521摘要摘要蔬菜地是太湖流域重要的土地利用类型之一，在综合因素影响下菜地土壤氮磷流失明显，是导致太湖流域水体富营养化重要原因之一，因此，蔬菜地土壤氮磷流失是太湖流域农业面源污染防治的重点。本研究选取浙江省临安市太湖源地区蔬菜地为研究对象，在芋艿(C I D 肠c 珊砌P s c 甜彪厅砌三幻o f)和青菜(讹嬲配口幽加P 门s 西)种植期间分别设计5 种施肥处理进行土壤氮磷流失的研究。芋艿季处理为不施肥(C K)、中量化肥(M)、有机肥+化肥(0+
2、F)、高量化肥(H)和控释氮肥+有机肥(K+O)。青菜季处理为为不施肥(C K 2)、低量化肥(L 2)、中量化肥(M 2)、高量化肥(H 2)和控释氮肥(K 2)。通过大田淋溶及径流试验，结合室内分析实验，探讨不同施肥模式下蔬菜地氮磷流失的特征，综合评价不同施肥模式对氮磷流失的影响，从而为指导该地区蔬菜生产的合理施肥，以及减少蔬菜地氮磷养分流失输出和防止地表水体的进一步富营养化提供科学依据。主要研究结果如下：(1)与不施肥相比，施肥处理均可增加芋艿和青菜产量，其产量随施肥量的增加而增加，二者呈显著正相关。在适量施肥己可满足其生长需求时增加施肥量会导致边际产量降低。仅考虑成本与产量，芋艿较合理
3、施肥模式是0+F，其次M；青菜是M 2，其次L 2。(2)芋艿和青菜试验中，不同施肥处理土壤0 一1 0c m 表层中硝态氮(N 0 3 N)的淋溶作用和淋溶损失量均强于铵态氮，是氮淋溶损失的主要形式。芋艿试验中，随施氮量增加(C K O+F K+O M H)，硝态氮的淋溶损失量分别为1 0 5、2 1 9、1 7 1、3 9 8、2 8 3k g h n r 2，损失率分别为1 7 0、1 3 2、2 7 6、1 3 1。青菜试验中，随施氮量增加(C K 2 L 2 M 2 K 2 H 2)，硝态氮的淋溶损失量分别为3 2、1 3 O、1 9 6、3 6 6、2 8 Ok g h r r f
4、 2，损失率分别为2 3 2、1 7 5、3 2 1、1 2 4，而铵态氮淋溶损失量为L 22 9k g h r r f 2、M 29 7k g h n f 2、H 22 2 4k g h n f 2，损失率分别为5 2、1 6、1 0 0。结果表明，不同施氮量和相近施氮量时施不同肥料品种会引起淋溶损失量、损失率的显著变化。(3)由淋溶管的方法得到，芋艿季土壤O 1 0c m 表层中有效磷的淋溶损失量为负值；青菜季各施肥模式下均发生磷淋溶损失，其淋溶损失量大小分别为K 21 1k g。h r r f 2、M 24 1k g h m-2、L 25 0k g h 衍2、H 23 0 8k g h
5、r r f 2，损失率为M 2 L 2 H 2。说明不同施肥量可使有效磷淋溶损失量和损失率不同。两季蔬菜淋溶损失差异的原因，可能是该地夏季地下水位比深秋和冬季的高，此淋溶试验装置受地下水位的影响较敏感，更适合在深秋和冬季测试淋溶损失。摘要(4)芋艿和青菜试验中，可溶性氮是氮素径流流失的主要形态。各种施肥均使得大部分径流中N 0 3。N、总可溶性氮()N)和总氮(T N)浓度明显增加，在实际生产中，施肥要避开集中降雨之前。不同肥料组合可明显改变氮素的径流流失量，氮素表观流失系数因施肥模式不同而有所差异。芋艿试验中，随施氮量增加(C K 0+F K+0 M H)，T N 径流流失量分别为O 9 5
6、、1 8 1、1 3 0、1 7 0、2 2 7k g h r r f 2，流失率分别为1 4 1、1 o o、1 1 8、1 0 5，氮素表观流失系数大小为C K K 十O M H O+F。青菜试验中，随施氮量增加(C K 2 L 2 M 2 K2 M 2 H 2 L 2。(5)芋艿和青菜试验中，施磷肥均会促使雨后径流中的总磷(T P)、总可溶性磷()P)和正磷酸盐(P 0 4 孓一P)浓度提高，并超过水体富营养化的临界值，导致水体富营养化和磷流失的加剧，因此，施肥应尽量避开强降雨前。芋艿试验中，磷的主要径流流失形态为颗粒态磷，而青菜则为可溶解态磷。两个试验中，P O。3 _ P、T D P
7、和T P 的径流流失量均随施磷量增加而增加且二者明显线性正相关，流失率反而随之降低。芋艿试验中，随施磷量增加(C K K+O O+F M H)，T P 径流流失量分另0 为1 3 8 6、1 6 9 6、2 1 2 4、2 1 7 9、2 3 3 3g h n f 2，流失率分别为0 2 9、O 1 7、O 1 2、0 0 8。青菜试验中，随施磷量增加(L 2 M 2 M H K+0，青菜则为L 2 M 2 H 2 K 2。因此，在该地区芋艿种植较合理科学的施肥为O+F(鸡粪肥3 7 5 0k g h r r f 2+复合肥4 5 0k g h r r f 2)，青菜则为L 2(复合肥3 7
8、5k h r r f 2)。建议在实际生产中加以提倡和推广，从而促进当地蔬菜的高效生产、减少氮磷养分流失输出，进而为有效控制太湖流域水体富营养化作贡献。关键词：蔬菜地，氮磷，淋溶损失，径流流失，施肥模式A b s t r a c tA b s t l 翟c tV e 咎t a b l el a n di So n eo f t h em a i nl a n du S et y p e smT a i h uk k ew 此r s h e dw 曲h 逸hn i n o g e na n dp h O s p h o r u so u c p u tt h a ti sr e s p o n
9、s 弛l e 南rt h ee u 仃o p h i c a t i o no f s u r f k ew a t e r I t i st h e r e 旬r ei m p o r t a n tt oc o n t r ola n dp r e V e n tNa n dPt r a n S p o r t 自)mV e 寥t a b l eh n d st os u r 自c ew a t e r I nt h i st h e s i s，t、V oV e g e t a b l ec u l t i V a r s(C D 幻阳J 砌P J c“彪，z 幻三&办D D f+向乜蟠
10、i c 口c 办加e 疗s 如)w e r es e k c t e dt oi n V e s t i 盟t eNa n dPb s s e st os u r 伍c e、a t e ru s i n g5危n i l i z a t i o nn e a t m e n t S T h e 骶a t m e n t Si n c l u d e dt h ec o n t r 0 1w i t I l o m 凳r t i l i z a t i o n 化K 1，m e d i u m 凳r t i l i z a t i o n(M)，o r g a n i cm a n u r e+
11、f e r t i l i z e r(O+F)，h i g h 危r t i l i z a t i o n(H)a n dc o n t r o lr e l e a s e r t i l i Z e r+o r g a n i cm a n u r e(K+O)i nt h eC D 肠c 口J 胁P s c“彪，z 纪办o D fc u l t i V a t b n S i m i I a r l y，t h e5 吮a t n l e n t Si n c l u d e dt h ec o n 仃0 1w i t h o u t 凳r t i l i Z a t i O n(C
12、 K 2)，b w凳r t i l i z a t i o n(L 2)，m e d i u m 危r t i l i z a t i o n(M 2)，h i g hf e r t i l i z a t b n(H 2)a 耐c o n t r olr e l e a s e南r t i l i z e r(K 2)i nt h e 砒鼬良舰c 办砌P 门J 西c u l t i t b n T h r o u g hn e l dl e a c h i n ga n dr u n o f fe x p e r i m e 吣，l o s s e so f Na n dP 舶mt h eV
13、 e 萨t a b l el a n d sw e r ed i s c u s s e dc o n l b i n e dw i t ht h e1 a ba m l y s i s T h ee 位c to ff e r t i l i z a t i o nm o d eo nNa n dPl o s s e s 舶mt h eV e g e t I b l el a n d s、V a se V a l u a t e d 舶mt h ee c o n o m i c，e n V 的n m e n t a la n ds o c i a la S p e c t s T h er e
14、 s u l t sW e r ee x p e c t e dt ob eb e n e f i t 南rt h er e a S o n 2 l b l e 传r t i l i z a t i o ni nV e g e t a b l eh n d st or e d u c eNa n dPb s s e sa n dt op r e V e n ts u r 伍c ew a t e reu t r o p h i c a t i o ni nT a i h uL a k e、v a t e r s h e d T h em a i nr e s u bo f t h i St h
15、e s 逸a r e 位)I b w e da s：1 C o m p a r e dw i t ht h ec o n 仃o lw i t h o u tt r a t H n t，a l lf e r t i l i z a t i o nt r e a t m e n t si n c r e a s e dt h eV e g e t a b ky b l dw i t ht h ei n c r e a s i n g r t i l i z a t i o nr a t e H o w e V e r，t h em a r g i n a lp r o d u c t i o ne
16、 f r e c t i v e n e s sd e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s i n gf e r t i l i z a t i o nr a t e I nc o n S i d e m t i。no fc o s ta n dy i e l d，t h ef a v o r i t e 凳r t i l i Z a t i o nm o d ew e r eO+Fa n dM 南rt 1 1 eC D 肠c 珊砌P s c“尼胛砌肋D fc u l t i V a t b nW h i l eM 2a n dL 2 南rt h e
17、岛叼y 加c 向加P 胛J 括c u I t 盹t i o n 2 I nt h e&l de x p e r i m e n t，n i 仃a t ew a st h em a i nN 南r m Si nl e a c h i n gW a yi nb o t h(I)肠c 口s 砌e s c“彪门r a 办D D fa n d 务船岔口c 办砌已门s 西c u l t i v a t i o n s I nt h eC D 幻c 口s 胁P s c 甜彪刀胁三砌o rc u l t i V a t i o n，n i 昀t el e a c h e dr a t eW e r el0 5
18、，21 9，l7 1，3 9 8a n d2 8 3k g h n 2，a n dt h el e a c h e dr a t i Ow e r e1 7 0，1 3 2，2 7 6 a n d1 3 1 r e s p e c t i V e l y，w i t ht h ei n c r e a s eo fn i t r o g e na p p l i c a t i O nr a t e(C K O+F K 斗o M H)I nt h e 肋J s i 阳幽加P 门s 括c u l t i V a t b n，n i 妇t el e a c h e dr a t ew e r e3
19、 2，1 3 0，1 9 6，3 6 6a n d2 8 0k g h m，a n dt h ek a c h e dr a t i ow e r e1 7 0，1 3 2，2 7 6 a n d1 3 1 r e s p e c t i V e l y，w i t ht h ei n c r e a s eo fn i t m g e na p p l i c a t i o nr a t e(C K 2 L 2 M 2 K 2 H 2)T h e s er e s u l t Ss u g g e s t e dt h a tV a r i o u SI I IA b s t r a c
20、t艳r t l l l z a t l o nr a t er e s u l t e dmV a r l o u sn i 廿a t eb a c h i n g。I h ee l t e c tO ts l m l l a rt e r t l l l z a t l o nr a t eW a sd 硷r e n ti nk a c h i n gr a t ea n dr a t bb e c a u S eo f 恤危础泌r 帅e 3 A so b“n e db yt h el e a c h i n gt u b em e t h o d，t h ep h o s p h o r
21、u sl e a c h i n gw a sn e g a t i V ei 1 1t h es o i Is u r f a c el a y e ro fO 一1 0c mmt h eC o 肠c 琊砌P s c 甜跆门砌三&向D D fc u l t i V a t i O n I nt h e固船七日c 办砌P 即s 括c u l t i v a t i on，t h el e a c h e dr a t eo f Pw e r eK 21 1k g h m?2，M 24 1k g h n f 2，L 25 0k g h m-2a n dH 23 0 8 砖h n f 2r e s
22、 p e c t i V e l y，a n dt h el e a c h e dr a t i 0w a sM 2 L 2 H 2 T h e s er e s u l t s 砌i c a t e dt h a tt h ePl e a c h i n gW a sr e l a t e dt ot h ea p p l i c a t i O nr a t e C o 呷a r e dt h et、oc u l t i v a t i o I l S，t h el e a c h i n gt u b en t h o dw a sm。r es u i t a b l e 南rt h
23、ec u l t i V a t i o ni nt h ea u t u m na n dw i n t e rs e a s o n Sd u et oal o ww a t e rt a b l ew h i I en o ts u i t a b l ew i t hah i g hw a t e rt a b l e 4 I nt h eb o t hC D 肠c 傩面g 即甜彪”砌三S r 幽D D fa n d6 沪口，配Dc，2 觑P 朋s 西c u l t i V a t i o l l S，d i s s o l V e dNa sn i t r a t ew a st h
24、 em a 证f o r mi nr u n o f l EA l l 危r t i I i z a t i o n e a t m e n t si n c r e a s e dt 1 1 ec o n c e n t r a t i o n So fn i t r a t e，1 D Na n dT Ni nr u n o Es u g 萨s t i n gt h a t ti si m p o r t a n tt oa v o i d 侥r t i l i z a t i。nj u s ta 矗|e rh e a v yr a i n f a l l T h er u n o f f
25、a m o u n ta n dt h ea p p a r e n tr u n o f rc o e f f k i e n to f Nv a r i e dw i t hd i f 诧r e m 诧r t i l i z a t i o nm o d ea n d 凳r t i l i z e ra p p l i c a t D nr a t e I nt h eC D 肠c 傩妇P J c 甜彪胛砌三跆矗D o fc u l 七i V a t i o l l t h ea m o u n to f1 Nr u n o f j Fw e r e0 9 5，1 8l，1 3 0，1 7
26、 0a n d2 2 7k g h r r f 2，a n dt h er u n o 行r a t i ow e r e1 4 l，1 0 0，1 1 8 a n d1 0 5 r e s p e c t i v e l y，a n dt h ea p p a r e n tr u n o f f c o e 街c i e n tw a sma no r d e ra sC K K+o M H O+F，w i t ht h ei n c r e a s eo fn i 仃o g e na p p l i c a t i o nr a t e(C K O+F K 斗o M M 2 H 2 L
27、2，w 曲t h e梳r e a s eo f n 怕萨na p p l i c a t b nr a t e(C K 2 L 2 M 2 K 2 H 2)5 T h ec o n c e n t r a t i o l l So f1 P，)Pa n dP 0 4 3-Pi nr u n o f r e x c e e d e dt h ec r i t i c a lp o no fe u t r o p h 论a t i。nb ya p p l i c a t i o no fPf e r t i l i z e rd u r i n gC D 胁c 口5 砌P 卵甜彪门胁三&z D D
28、 fa n d研a s s i c 口c J i l 砌e 船s 西c u l t i V a t j!。n s T h e r e 南r e，凳r t i l i Z e r ss h o u Hn o tb ea p p l i e db e 南r eah e a、，yr a i n 白Ui np r a c t i c a lp r o d u c t i o n P a r t b u l a t ep h o s p h o r u s、V a st h em a i n 旬r mo fr u n o f fl o s sd u r-n gt h eC o 肠c 娜肋e J c 甜彪
29、门砌三厅o D fc u l t i v a t i o n，w h i l ei t、a ss o l u b l ep h o S p h o r u sd u r i n g廓臼黜配口c 向历P 朋J 括c u l t i v a t i o n T h ea m o u n to fP 0 4 j。P，T D Pa n d7 I Pb s si nr u n o f fw e r ei n c r e a s e da n dp o s i t i v e l yr e l a t e di nl i n e a rw i t ht h ep h o s p h o r u s 叩p
30、l i c a t i o nr a t e，b u t t h er u n o 仃b s sr a t br e d u c e dw i t ht h ei n c r e a s i n go f p h o s p l l O r u s 龟r t i l i z e ra p p l i c a t i o n，i nb o t hV e g e t a b l ec u I t i v a t i o n s I nt h eC o 幻c a s 妇e s c“抬n f a 厶o o fc u l t i v a t b n，t h ea m o u n to fT Pr u n
31、 o f rw e r e1 3 8 6，1 6 9 6，2 1 2 4，2 1 7 9a n d2 3 3 3g h r r f 2，a n dt h er u n o f fl o s sr a t i Ow e r e0 2 9，0 1 7，O 1 2 a n d0 0 8 r e s p e c t i v e l y，w i t ht h ei n c r e a s eo fp h o s p h o r u Sa p p l i c a t i o nr a t el VA b s t r a c t(C K K+O O+F M H)I nt h e8 P 口镕记臼c 办加P，z
32、 s 西c u l t i v a t i o mt h ea m o u n to fT P1 1 J f r w e r e7-3，1 0 2 a n dl O 3g h m i 2，a n dt h er u n o f r l o s s m t i ow e r e1 3 l O 一，0 9 1 0 _ 4a n d0 4 6 l0。斗r e S p e c t i V e l y，w i t ht h ei n c r e a s eo fp h o s p h o r u S 印p l i c a t i o nr a t eQ 2 M 2 H 2)T h ea p p a r
33、e n tl o s sc o e f f i c i e mo f T Pv a r i e dw i t hV a m u s 危n i l i Z a t b nm o d e si na n o r d e r a sC K H M K+O O+F 岛rC D 肠伽砌P s c 甜彪行幻上办D D fc u l t i V a t i Dn，a n dH 2 L 2 M H K+0 A sw e Ui nt b e 上玑嬲J 配日c 办扔P，2 s 西c u l t i v a t i o ni ts h o w e da sL 2 M 2 H 2 K 2 S har e s u l
34、ts u g g e s t e dt h a tt h eO+F 订e a t m e n tw a ss u|t a b l e南rC D 肠c 傩妇P w 甜尾疗砌三&办。甜c u l t i v a t i o nw h i l eL 2w a ss u i t a b|e 岛rt h e 肼口s s 记口c|I z 历P 门s 括c u l t a t i o n T h e r e f b r e t h e 臼v o r j t e 侥r t i l i Z a t i D nm o d ew a sr e c o m m e n d e di nt h i sa r e a 南
35、r e t i n gah i g hy i e l da n db wNa n dPb s st oc o n 仃i b u c et ot h ee u t r o p h i c a t i o nD r e V e n t i o no fT a 让mL a k e K e yW o r d s：V e 萨t a b l el a n d，n i 仃o g e na n gp h o s p h o r l】s，k a c h i n gb s s，r u n o 行l o s s，危r t i l i z a t i o nm o d eV第一章绪论1 1 引言第一章绪论人类活动造成
36、的水体富营养化是地表水最主要的环境问题和当今水污染治理的难题之一(段亮等，2 0 0 7)。自2 0 世纪以来，大量工农业废水及生活污水的排放，以及逐渐增加的化肥施用量和流失量是致使水体富营养化的直接原因(全为民等，2 0 0 2)，因此，水体污染问题日趋严重。目前，我国化肥的年用量达4 1 2 4 万吨，依据播种面积计算的肥料用量达4 0 0 埏h r r f 2，远超过发达国家为防止化肥对水体造成污染而设的上限(2 2 5k g h r r f 2)(张宝文，2 0 0 1)。近年来，随农业生产中化肥投入量的增加，过量化肥施用使土壤中氮、磷盈余量不断增加(段亮等，2 0 0 7)，而肥料利
37、用率却未明显提高(我国对其平均利用率较发达国家约低1 0)，其中氮肥仅是3 0 3 5，磷肥则只有1 0 胁2 0(曾宪坤，1 9 9 5)。在多种因素作用下，土壤养分会大量流失输入水体中(S i n l s，e t a l，1 9 9 9)，再加上作物种植面积在流域中所占比例的提高，农业面源污染所占的负荷也与日俱增，从而成为地表水污染的主要来源，逐渐成水体富营养化的主要原因之一(全为民等，2 0 0 2)。太湖流域是我国人口最稠密、经济和农业生产最发达的地区之一。但近年来，该流域水资源在支撑社会经济发展的同时，水环境恶化明显(刘兆德等，2 0 0 3)。尤其是水体富营养化日趋严重，对社会、经
38、济的影响也日益显现。该地区农业生产发达、集约化程度高，是典型的高投入、高产出区。进入太湖的污染物中，农业非点源污染所排的氮最多(吕耀，1 9 9 8)，占太湖水体总氮的3 7 5，其对太湖水体磷的贡献率为1 5 1(黄漪平等，1 9 9 3)。在环太湖地区，化肥施用量高达5 0 0k g h r r f 2(段亮等，2 0 0 7)，已超过朱兆良院士和江苏省农学、环境科学专家建议的适宜施肥量(1 0 2 1 9 5k g h r r f 2)(吕耀，1 9 9 8)。综上可知，减少农田氮磷流失，是控制太湖面源污染的关键。菜地生态系统由于复种指数高、氮肥用量大、肥水条件优越，土壤中土壤全N和N
39、0 3。N 含量高，同时氮素循环强度高、损失量大而成为受人类活动影响剧烈的人工生态系统(胡晓霞等，2 0 1 0)。蔬菜生产与一般的粮食生产相比，具有产量高、养分高、复种指数高、移走养分多的特点。蔬菜属浅根作物，根主要分布于啦3 0c m 表土层，对土壤中氮的吸收深度有限，再加上经济收益的追求，经常盲目过量施化肥，尤其是氮肥，因而蔬菜生产中的施肥量一般比粮田作物高(张晓林等，2 0 0 0；z h u，e t a L，2 0 0 5；曹兵等，2 0 0 8)。此外，蔬菜生产中灌水量和频率也高于一般农田(王朝辉等，2 0 0 2)，所以蔬菜地N、P 养分的损失绝对量比粮田一般高，对环境的危害第一
40、章绪论更为严重(曹兵等，2 0 0 8)。施肥量是影响菜地土壤养分流失的最主要因素，且氮素淋失量与降雨量和灌溉水量呈正相关(张学军等，2 0 0 4)。太湖流域蔬菜地氮素随水流失是其土壤氮素损失的主要途径(黄沈发，2 0 0 5：胡晓霞，2 0 1 0)，且该地区降雨量比较丰沛，且雨季较为集中，因此，氮磷养分淋失的风险也较高。蔬菜地是太湖流域重要的土地利用方式之一，且面积逐渐增加，其化肥施用量是水田、旱地的几倍，这使蔬菜地土壤中硝酸盐存在累积，并间接威胁人畜健康，同时也使大量氮磷流失进入太湖水体而造成富营养化(王彩绒等，2 0 0 5)。太湖流域周边高、中间低，以平原为主占总面积的4 6，水面
41、占1 6，其余为丘陵和山地，该区域属于亚热带季风气候，夏季高温多雨，冬季温暖。该地区面积虽然占全国的O 4，但化肥用量却占全国的1 3(吕耀，1 9 9 8)，且化肥过量使用呈增加趋势而其边际效应在不断下降，肥料利用率仍较低，作物利用的磷约占施肥量的6 5，氮利用率则不到4 0(程波等，2 0 0 5)。过量施肥等使流域内农田土壤氮磷养分普遍盈余和富集，促使氮素主要以N 0 3。N 形式淋溶向地下、地表水迁移，因而是该地土壤养分管理的重点(王彩绒，2 0 0 5)。作为氮磷载体的侵蚀土壤可通过水土流失或地表径流进入太湖，使其水中氮磷浓度增加，浪费农业资源，加剧水体富营养化(吕耀，1 9 9 8
42、；程波，2 0 0 5)。太湖流域蔬菜地土壤母质基本为太湖冲积沉积物(王彩绒，2 0 0 5)，鉴于施肥对蔬菜地土壤氮磷流失的重要影响作用，考虑到施肥因素较易于人为控制等因素。目前，有关太湖流域蔬菜地氮肥研究不少(李俊良等，2 0 0 l；于红梅等，2 0 0 6；曹兵等，2 0 0 8；张迪等，2 0 1 0)，但研究所涉及的蔬菜品种有限或施肥模式不多，因此本研究以太湖流域蔬菜地为研究对象，设计了多种施肥模式(纯化肥施用和混合施肥模式)，通过在太湖源地区长期大田试验，揭示不同施肥模式下土壤氮磷流失规律，探讨施肥模式对氮磷流失的影响和其经济环境效益，研究结果将为该地区蔬菜生产过程中合理施肥提供
43、理论依据，对于减少蔬菜地氮磷养分流失具有重要意义，同时为防止地表水体的进一步富营养化提供技术支持。1 2 国内外研究进展1 2 1 土壤氮向水体迁移途径及影响因素1 2 1 1 土壤氮的淋溶流失过程及影响因素(一)土壤氮的淋溶损失氮素淋溶损失是指土壤中未被作物吸收利用的氮素随降雨或灌溉水渗入到深层土壤和地下水，并通过沟渠进入河湖，进而导致农田氮素损失的过程。氮素是农业生产中的主要限制因素之一，一般施用氮肥都可获得一定的增产效果(朱兆良等，1 9 9 0)，2第一章绪论然而氮也是农田淋溶损失的最主要元素(卜玉涛等，2 0 1 0)。我国大部分农田土壤养分的利用率均较低(李天杰，2 0 0 5)，
44、施入的N 素仅有3 0 4 0 被植物利用，约2 0 5 0 的N 主要以N 0 3 乙N 形式淋溶进入地下水中(宝德俊等，1 9 9 6)，成为污染地下水的直接原因(刘光栋等，2 0 0 3)。农田养分淋失是养分损失的重要途径之一，影响农田土壤和水环境质量的演变，是农业非点源污染的重要过程，且带来肥料浪费、环境污染等问题(张玉良，1 9 8 7；陆景陵，1 9 9 4)。此外，氮淋溶损失还是导致氮肥大量浪费，农业成本增加及地表地下水污染、水体富营养化加剧的主要原因，从而造成生态环境质量的不断下降(黄益宗等，2 0 0 0；左海军等，2 0 0 8)。目前，相关于土壤氮淋溶损失的研究已成农业与
45、环境科学研究领域的热点(朱兆良，2 0 0 0)。在降雨和灌溉影响下，土壤和肥料中的氮素大部分通过硝态氮、铵态氮形式淋溶到下层土壤中(王家玉等，1 9 9 6)。氮素损失的多少与土壤溶液中矿质态氮的浓度密切有关(H a u C k，1 9 8 1)。农田土壤中氮素发生淋溶损失下移必须有土层中要有易移动性氮素累积和水分运动的存在二个基本条件(左海军等，2 0 0 8)。氮肥施入总体上增加土壤表层活性氮库库容和剖面中硝态氮的累积量，因此增加硝态氮在土壤剖面中进一步累积的可能性(高强等，2 0 0 9)。硝态氮是主要的植物利用氮素形态，但不易被土壤胶体吸附，一旦施用过量氮肥，就会造成其在土壤剖面中累
46、积，当降雨量过大氮素就会淋失，进而带来环境污染(张学军等，2 0 0 4)。因此，肥料是农田土壤养分的重要来源，也是地表地下水污染的重要因素(黄东风等，2 0 0 9)。农田氮肥施用及渗漏损失有显著的地域性，不同土壤特性、种植制度、气候和水肥管理等因素综合作用，促使不同区域的农田土壤N 0 3-N 的淋失特征(S t o me ta 1，1 9 9 8；张国梁等，1 9 9 8；熊淑萍等，2 0 0 7)。尽管氮素淋失多种因素制约，但总与水分下渗同步(张国梁等，1 9 9 8)。土壤氮淋溶损失源自地表水的向下渗漏和土壤水的向下移动，降雨量、土壤性质、矿化程度、有机质含量和无机盐浓度等均可影响土
47、壤水的渗漏率(A p a r i c i oe ta I，2 0 0 8)，所以氮素淋溶损失的定量研究一直是难点(李金文等，2 0 0 9)。氮素淋失不是硝酸盐在水分作用下的简单物理迁移，而是耦合于作物吸收、土壤转化等过程中(张国梁等，1 9 9 8)。氮肥在施入土壤后，其转化运移是非常复杂的物理一化学生物学过程(熊淑萍等，2 0 0 8)。施用化肥和土壤中有机氮的矿化都使土壤溶液中存在硝酸根离子和铵离子，在土壤中迁移的主要机理是扩散，只要有水分在土壤中，离子扩散就始终存在(朱兆良等，1 9 9 0)，水是可溶态氮素向下迁移的载体，并且只有饱和水流才能引起氮的淋失(张国梁等，1 9 9 8)。
48、土壤供水量越高，土体中N 0 3 N 淋洗量越大(D i e ze ta 1，2 0 0 0)。种植作物能改变土壤剖面N 0 3-N 的分布状况，限制土壤硝态氮向深层迁移(吴金水等，2 0 0 3)。施氮量过多则会使土壤硝态氮3第一章绪论明显下移，且硝态氮下移深、下移时间早、下层土壤硝态氮含量高(赵俊晔等2 0 0 6)。于红梅等(2 0 0 6)认为，蔬菜地硝态氮的累积淋洗量和施氮量正相关。王辉等(2 0 0 5)采用天然降雨观测和人工模拟降雨法研究表明，硝态氮淋失量与降雨量正相关。降雨和施肥是影响农田养分流失的关键因素(史龙新等，2 0 0 6)，太湖流域地区多年平均降雨量高达1 1 8
49、1m m，且6 0 的降雨集中在5 9 月，过量施用氮肥是该地区普遍的问题(夏立忠等，2 0 0 3)，因此，该地具较高的氮素淋失风险(夏立忠等，2 0 0 1)。(二)影响因素自然条件下，造成菜田氮素淋溶损失的因素是多方的，各因素相互影响和制约(左海军等，2 0 0 8)。氮肥用量、降雨量和灌溉、土壤质地、肥料品种、土壤理化和生化性质、耕作方式、作物种类、种植方式、作物覆盖度、轮作制度等是影响菜田土壤氮素淋溶损失的主要因素(张国梁等，1 9 9 8：张学军等，2 0 0 4)。(1)氮肥用量：氮肥的施用量是决定氮素淋溶损失最主要的因素，通常二者呈正相关(张国梁等，1 9 9 8；宋玉芳等，2
50、 0 0 l；于红梅等，2 0 0 6)。氮肥施用对土壤硝态氮淋失有显著影响(侯晶等，2 0 0 6)；蔬菜地N 0 3-N 淋洗量与施N 量有直接的关系(于红梅等，2 0 0 6)。由此可知，在蔬菜生长中确定合理的施N 量尤为重要。(2)施肥品种：不同氮肥品种也影响着氮素在土壤中移动能力和淋洗潜力(张学军等，2 0 0 4)。在施氮量相同的情况下，硝铵的淋失量大大高于尿素和硫铵(张福珠等，1 9 8 4)。相同施氮量下，尿素处理的淋失量小于碳铵处理的(王家玉等，1 9 9 6)。肥料氮淋失量和形式主要取决于其溶解度，普通型化肥比控释性化肥更易于淋失(张国梁等，1 9 9 8)。其N 0 3-