幾種強(qiáng)化劑與PAM聯(lián)合作用對(duì)控制農(nóng)業(yè)面源氮素遷移流失的效應(yīng)研究.pdf

1、本研究以“源頭控制”為基本出發(fā)點(diǎn)，在PAM改良土壤研究的基礎(chǔ)上，試圖添加不同強(qiáng)化劑，通過(guò)強(qiáng)化劑與PAM聯(lián)合作用，有效地提高PAM改良土壤結(jié)構(gòu)，固定表土、減少?gòu)搅?，使氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)最大程度的保留于土壤的能力，更加有效的實(shí)現(xiàn)作物——土壤系統(tǒng)養(yǎng)分的良性循環(huán)，達(dá)到養(yǎng)分高效的利用。通過(guò)室內(nèi)物理化學(xué)試驗(yàn)、模擬淹水試驗(yàn)、土柱模擬試驗(yàn)和人工降雨坡面氮素徑流試驗(yàn)等綜合研究手段，研究PAM與強(qiáng)化劑聯(lián)合作用對(duì)土壤氮素遷移、轉(zhuǎn)化和淋失的效應(yīng)。據(jù)此，在不需改變

2、現(xiàn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)格局、無(wú)需大量投資和工程建設(shè)的情況下，通過(guò)本研究篩選出最佳的強(qiáng)化劑和PAM組合，在PAM控制土壤N素流失研究領(lǐng)域里探索出一條更加高效、經(jīng)濟(jì)的實(shí)用控制技術(shù)，對(duì)于控制農(nóng)業(yè)面源污染，保護(hù)重慶市水環(huán)境安全，特別是三峽庫(kù)區(qū)水質(zhì)的保護(hù)具有重大理論和實(shí)踐意義。研究獲得的主要結(jié)論有： (1)PAM明顯影響土壤對(duì)NH+4—N的吸附性能，單施PAM可以有效提高土壤對(duì)銨態(tài)氮的吸附性能，而PAM與強(qiáng)化劑聯(lián)合施用可以進(jìn)一步提高其吸附能力，作用

3、的大小和方向與強(qiáng)化劑施用種類具有密切關(guān)系。除石灰處理外，其他強(qiáng)化劑處理的最大吸附量與單施PAM處理(CK1)比較均增加37.5％-83.3％，差異均達(dá)顯著水平(p＜0.05)。施用PAM和強(qiáng)化劑后主要影響土壤在慢速吸附階段對(duì)銨態(tài)氮的吸附能力，其中以PAM聯(lián)合沸石處理和檸檬酸處理對(duì)銨態(tài)氮的吸附效果最好，與單施PAM(CK1)處理比較，平均吸附量分別增加了34.1％和120.6％；最大吸附量分別增加了51.7％和83.3％。采用Langmu

4、ir方程、Freundlich方程和Temkin方程對(duì)其結(jié)果進(jìn)行擬合，各處理均能很好的反映土壤對(duì)NH+4—N的吸附反應(yīng)，相關(guān)系數(shù)均達(dá)極顯著水平。施用PAM雖然可以很好的增加土壤對(duì)氮的吸持容量，但所吸附的氮容易被釋放出來(lái)，難以有效提高土壤對(duì)氮的保蓄能力。而加入強(qiáng)化劑之后可以一定程度上彌補(bǔ)這一缺陷，其中以配施沸石效果最好，與完全空白對(duì)照(CK)相比其平均解吸率降低了21.3％，差異達(dá)到顯著水平(p＜0.05)。 在模擬淹水條件下，經(jīng)

5、PAM和強(qiáng)化劑聯(lián)合處理后的土壤可很好的抑制水體中銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化的速率，并且能夠使氮素向水體的釋放過(guò)程快速地達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，使水體中TN濃度維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的濃度水平。其中檸檬酸處理不僅可以抑制銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)換，同時(shí)對(duì)于TN的抑制作用也很明顯，在淹水后第4天TN濃度達(dá)到最大峰值85.271xg/ml后就一直持續(xù)下降，到試驗(yàn)?zāi)┢?，向上覆蓋水中釋放氮的總量為14.13μg/ml，低于完全空白對(duì)照(CK)的16.96μg/ml。

6、 (2)土壤經(jīng)PAM與強(qiáng)化劑處理后，對(duì)土壤中氮素的遷移淋溶特性產(chǎn)生了明顯影響，處理效果與施用不同的強(qiáng)化劑種類有關(guān)，秸稈和堿化秸稈分別與PAM聯(lián)合對(duì)控制土壤氮素的流失的效果尤為顯著。石膏和沸石分別與PAM聯(lián)合作用對(duì)控制氮素的流失也有一定的效果，其對(duì)抑制土壤氮素的效用在淋溶的后期才會(huì)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。前期其聯(lián)合作用對(duì)控制氮素的流失影響不大。經(jīng)秸稈與PAM和堿化秸稈與PAM處理后土壤對(duì)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的流失均起到了很好的抑制作用，其銨態(tài)氮的累積淋溶

7、量較單施PAM對(duì)照(CK1)分別減少了15.1％和30.3％，差異均達(dá)顯著水平；硝態(tài)氮的累積淋溶量較單施PAM對(duì)照(CK1)分別減少了25.5％和38.4％，差異也均到達(dá)顯著水平；而PAM分別聯(lián)合石膏和沸石處理土壤后對(duì)控制銨態(tài)氮的流失效果不大，其效用主要表現(xiàn)在對(duì)硝態(tài)氮的控制上，兩個(gè)處理的硝態(tài)氮累積淋溶量較單施PAM對(duì)照(CK1)分別減少了16.5％和14.4％。從總氮的淋失情況看，各處理的總氮累積淋失量除磷石膏處理外均小于對(duì)照CK，秸稈

8、、堿化秸稈、石膏和沸石4個(gè)處理其累積總氮淋失量較單施PAM對(duì)照(CK1)分別減少了18.2％、27.9％、10.6％和10.4％，其中秸稈和堿化秸稈處理與對(duì)照CK1的差異均達(dá)顯著水平(p＜0.05)。 (3)PAM與強(qiáng)化劑聯(lián)合施用對(duì)氮素的徑流流失具有很好的的控制效果，在不同土壤坡度、降雨強(qiáng)度的條件下表現(xiàn)出的對(duì)土壤氮素流失的控制效果不同。 在坡度15°、雨強(qiáng)33.7mm/h條件下，不同種類的強(qiáng)化劑與PAM聯(lián)合作用均能有效的

9、減少氮素的徑流流失，其效果受強(qiáng)化劑種類的影響。添加強(qiáng)化劑之后對(duì)于氮素的徑流流失的控制效果要優(yōu)于僅單施PAM時(shí)對(duì)氮素流失的控制效果，沸石、堿化秸稈和檸檬酸分別與PAM聯(lián)合旌用，其效果較單施PAM對(duì)照(CK)分別減少了33.7％、57.1％和59.7％。由此可得，強(qiáng)化劑的添加對(duì)于PAM控制土壤氮素流失可以起到很好的促進(jìn)作用，其效果是顯著的。同時(shí)控制銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的效果以檸檬酸處理最佳，兩次降雨的平均土壤銨態(tài)氮流失速率為0.375mg/min

10、，較單施PAM對(duì)照減少了70.6％；硝太氮流失速率為1.56 mg/min，較單施PAM對(duì)照減少了53.5％；堿化秸稈處理控制土壤硝態(tài)氮效果最佳，其平均流失速率為1.53 mg/min，較單施PAM對(duì)照減少了54.4％。 在雨強(qiáng)為33.70mm/h，PAM用量為8g/m2，堿化秸稈用量為300g的條件下，坡度對(duì)PAM與強(qiáng)化劑聯(lián)合控制土壤氮素流失的效果有影響。在坡度比較小的情況下，堿化秸稈與PAM聯(lián)合作用對(duì)控制銨態(tài)氮的流失受坡度的

11、影響不大，隨著坡度的逐漸增加其影響才逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。各坡度條件下硝態(tài)氮流失速率，兩次降雨的平均速率大小為8°(1.23 mg/min)＜15°(1.53mg/min)＜20°(2.39 mg/min)，坡度越大，硝態(tài)氮的流失就越嚴(yán)重。另外，隨著坡度的增加，氮素流失總量增加幅度增大，15°和120°時(shí)其氮索流失量較8度時(shí)分別增加了17.5和87.1％，由此可見(jiàn)坡度的增加不利于堿化秸稈與PAM聯(lián)合作用控制氮素流失效果的發(fā)揮。 在坡度1

12、5°，PAM用量8g/m2，堿化秸稈為300g條件下，不同的雨強(qiáng)通過(guò)影響徑流量來(lái)影響其攜帶的養(yǎng)分流失量。兩次降雨在施用堿化秸稈和PAM基礎(chǔ)上，整個(gè)NH+4—N流失速率曲線均比較平緩，說(shuō)明PAM能使土壤表面保有NH+4，隨著降雨進(jìn)行而慢速浸出。大雨強(qiáng)在二個(gè)次降雨中均保持高水平的餃態(tài)氮流失，兩次降雨的NH+4—N流失速率大小均為：大雨(0.47mg/min)＞中雨(0.78 mg/min)＞小雨(0.65 mg/min)。可見(jiàn)，堿化秸稈同P