農(nóng)業(yè)種植土壤硝態(tài)氮淋失.doc

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1、農(nóng)業(yè)種植土壤硝態(tài)氮淋失長期以來，過量施用氮肥在我國己成為相當(dāng)普遍的問題，特別是一些集約化種植體系，對環(huán)境污染的壓力日趨嚴(yán)重。據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所調(diào)查，中國氮肥利用率結(jié)果僅為30%一40%121，約20%一50%主要以硝態(tài)氮形式經(jīng)土壤淋溶進(jìn)入地下水，在大水漫灌或劇烈降雨時，特別是土壤中氮素超過作物需求量時，硝態(tài)氮淋洗會大量增加，引起地下水硝酸鹽污染[s]。硝態(tài)氮的淋溶被認(rèn)為是農(nóng)田氮素?fù)p失的主要途徑之一I4]。硝態(tài)氮淋失一方面降低了化肥的利用率，另一方面對地下水和地表水的污染埋下了隱患。因此，研究稍態(tài)氮的遷移轉(zhuǎn)換特征有

2、著非常重要的現(xiàn)實意義。在國內(nèi)，早期的研究主要集中在氮素去向及有效利用率研究lsl。部分研究者l0]分別對我國北方地區(qū)14個縣、甘肅不同生態(tài)區(qū)以及滇池流域等地區(qū)因施用農(nóng)用氮肥造成的地下水氮素污染分別進(jìn)行了調(diào)查和研究。20世紀(jì)70年代國外就有利用’SN識別污染來源的報道，同時結(jié)合其他的同位素來研究稍酸鹽的循環(huán)、遷移、混合等過程。MeLay和or吧enl71研究指出，較嚴(yán)重的地下水硝酸鹽污染主要與化肥施用量較高的蔬菜種植有關(guān)，蔬菜種植區(qū)的地下水硝酸鹽含量明顯高于糧食作物種植區(qū)或城市區(qū)域。國外在對土壤稍態(tài)氮淋失已進(jìn)行了較長時間的研究

3、，在土壤硝化作用、硝態(tài)氮淋失條件、硝態(tài)氮移動力學(xué)與數(shù)學(xué)模型以及硝態(tài)氮淋失的防治和對策等方面都進(jìn)行了系統(tǒng)的研究l8]。土壤稍態(tài)氮遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的)泛關(guān)注19川。不同種植條件下土壤稍態(tài)氮的滲漏特征呈現(xiàn)不同變化趨勢，主要受降雨灌溉和施肥量的影響。研究表明，土壤硝態(tài)氮淋失量與降雨量密切相關(guān)，隨著雨量增多和雨強(qiáng)增大，氮素的淋失量和遷移強(qiáng)度也相應(yīng)增加。這部分硝態(tài)氮是很難被作物吸收利用的，最終只能引起農(nóng)田氮素的大量淋失，對土壤及地下水環(huán)境造成一定程度的污染。對于不同的施肥種類，通常土壤中不同形態(tài)氮的淋溶損失強(qiáng)度由大到小依

4、次為:硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、按態(tài)氮、有機(jī)氮。滲漏水中氮的濃度與土壤中氮素的淋失量隨施肥量的增加而增加[’6學(xué)海無涯51。農(nóng)業(yè)集約化種植程度高，施肥頻率高，施肥量大，這些因素都加重了農(nóng)田氮素的損失，也對地下水的污染造成了很大的威脅。為了評估農(nóng)業(yè)集約化種植氮素流失途徑及其行為特征，特別是評估硝態(tài)氮淋溶損失對地下水污染的影響程度和范圍，為防治水污染、制定流域最佳管理措施提供科學(xué)依據(jù)，本文通過田間定位監(jiān)測分析，闡明了硝態(tài)氮在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，分析了土壤硝態(tài)氮變化趨勢，建立了土壤硝態(tài)氮濃度和地下水稍態(tài)氮濃度響應(yīng)關(guān)系，為農(nóng)業(yè)集約化種植區(qū)

5、防治農(nóng)業(yè)非點源污染和優(yōu)化田間管理措施提供了科學(xué)依據(jù)。1材料與方法1.1研究區(qū)的選擇本研究選取江陰市典型農(nóng)業(yè)集約化種植區(qū)為研究對象。江陰市2000年后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中年化肥使用總量達(dá)56000多t，農(nóng)藥使用總量達(dá)1000多t，每畝耕地平均年投入量分別比上世紀(jì)50年代增加8倍和20倍。近年來由于人類活動的干擾，如大量無公害蔬菜基地、花卉基地和水果基地的建設(shè)，農(nóng)業(yè)耕作方式的改變，化肥使用量的增加等使得地下水硝酸鹽的污染問題日益凸顯，地下水硝酸鹽污染不僅直接導(dǎo)致部分農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量下降，而且土壤質(zhì)量的惡化又直接影響到農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，最終影響人

6、們的健康和生活質(zhì)量。本文選取了3種不同農(nóng)業(yè)種植條件下的農(nóng)田為研究對象，分別為磺土鎮(zhèn)葡萄種植園、西石橋鎮(zhèn)東支蔬菜基地、西石橋鎮(zhèn)常規(guī)種植區(qū)。在研究區(qū)域3種不同種植方式采樣點，分布著3種不同的水稻土。綜合考慮土壤質(zhì)地和種植作物，劃分5個土壤剖面，布置3個地下水觀測井，分別位于葡萄種植園、東支蔬菜基地、常規(guī)種植區(qū)的實驗農(nóng)田內(nèi)。3種土樣的分層按照平均分層法分為:0一20、20一40、40一60、60一80、80一100cm總共為5層。葡萄種植園和蔬菜基地采用集約化統(tǒng)一管理，常規(guī)種植區(qū)按當(dāng)?shù)剞r(nóng)事習(xí)慣施肥和灌溉。1.2土壤基本性質(zhì)測定土壤

7、體積質(zhì)量(容重)用環(huán)刀法測定;土壤質(zhì)地用吸管法測定;土壤基本性質(zhì)測定和室內(nèi)實驗在中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所進(jìn)行測定。表!列出了土壤基本性質(zhì)的測定結(jié)果。1.3土壤硝態(tài)氮運(yùn)移監(jiān)測方案6學(xué)海無涯在監(jiān)測期內(nèi)，每隔15天在上述每個典型種植區(qū)內(nèi)沿“S”形路線隨機(jī)選取5點，用土鉆按0一20、20一40、40一60、60一80、80一100。m間隔，分5個層次采集O一100cm剖面的土壤樣品。采集時在每塊樣地應(yīng)多采些混合土樣，剔除土樣中含的根茬等雜物，將每個種植區(qū)的同一層次各樣點土樣混合均勻后裝入密封袋中標(biāo)記，隨即放入冰盒密封保存。由于

8、每個地區(qū)種植的作物不同，其中葡萄種植園的采樣點選在行內(nèi)兩葡萄植株間，蔬菜基地、常規(guī)種植區(qū)采樣點則選在作物種植的行間。土壤溶液滲濾管是用直徑為3cm的塑料離心管制作。在管壁上等距離(1cm)打直徑約2mm的小孔，外部用300目的尼龍布纏裹3層后扎緊，阻止土壤顆粒進(jìn)入，離心管上部有橡皮塞封口，