福州市郊菜地氮磷面源污染的施肥控制研究.pdf

1、針對蔬菜不合理施肥導(dǎo)致菜地土壤氮磷過量累積及理化性狀惡化、蔬菜的硝酸鹽含量超標(biāo)、菜地地下水的硝酸鹽污染和地表水的富營養(yǎng)化等一系列農(nóng)業(yè)面源污染問題，以福州市郊菜地為研究對象，采用實(shí)地調(diào)查、室內(nèi)分析、土培盆栽、溫室模擬土柱及田間徑流小區(qū)試驗(yàn)等方法，調(diào)查了福州市郊蔬菜的施肥現(xiàn)狀、菜地土壤養(yǎng)分累積特征、蔬菜硝酸鹽污染現(xiàn)狀、菜地田面水及地下水的氮磷面源污染現(xiàn)狀；研究了7種不同硝、銨態(tài)氮用量配比(即，NO3--N/NH4+-N比為：3/1，2/1，

2、3/2，1/1，2/3，1/2和1/3)及與3種硝化抑制劑(即，雙氰胺、咪唑、吡啶)配施對蔬菜產(chǎn)量、硝酸鹽含量及蔬菜內(nèi)源硝酸鹽有效利用性的影響；探討了7種不同施肥模式(即，不施肥、化肥基施、化肥基追肥各半、化肥和雙氰胺基施、化肥和雙氰胺基追肥各半、化肥和有機(jī)肥基追肥各半、有機(jī)肥基施)與蔬菜生長、硝酸鹽含量、營養(yǎng)累積、肥料利用率、菜地氮(磷)隨滲漏水淋失及地表徑流流失的關(guān)系規(guī)律；建立了以蔬菜豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效且環(huán)境友好為目標(biāo)的優(yōu)化施肥模式，

3、為解決蔬菜生產(chǎn)上的高氮磷面源污染風(fēng)險問題提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下： 1、福州市郊蔬菜地以施用化肥為主、有機(jī)肥為輔，不同類型蔬菜的平均施肥水平(N、P2O5和K2O總養(yǎng)分)在493.6～1212.2 kg·hm-2.茬-1，N：P2O5：K2O比例為1：0.58～0.98：0.55～0.92，平均為1：0.77：0.75，氮磷鉀比例不協(xié)調(diào)，磷肥施用量明顯偏高；不同輪作制度下蔬菜的平均施肥量(N、P2O5和K2O總養(yǎng)分)在20

4、02.3～3455.2 kg·hm-2·a-1。與林坡地自然土壤相比，菜地土壤的全磷(2.04 g·kg-1)、速效磷(182.9 mg·kg-1)、CaCl2-P(1.02 mg·kg-1)明顯累積，分別高出3.16、6.87和12.3倍：有機(jī)質(zhì)(37.4 g·kg-1)和全氮(2.18 g·kg-1)平均含量分別提高33.43％和17.16％；全鉀含量變化不明顯；而堿解氮(200 mg·kg-1)、速效鉀(243.8 mg·kg-1

5、)、CEC(14.7 cmol·kg-1)和pH(5.97)則分別降低15.01％、38.2％、3.14％和9.7％。 2、福州市郊菜地氮磷面源污染現(xiàn)狀：(1)處于嚴(yán)重污染(NO3-≥3100 mg·kg-1)的蔬菜樣品占檢測總數(shù)的13.33％，處于重度污染(NO3-≥1440 mg·kg-1)以上的蔬菜樣品占檢測總數(shù)的32.5％，處于中度污染以上(NO3-≥785 mg·kg-1)的蔬菜樣品占檢測總數(shù)的50.83％。(2)氨氮

6、含量超過地表水Ⅲ類(1 mg·L-1)和Ⅴ類(2 mg·L-1)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的菜地田面水樣數(shù)量分別占調(diào)查總量的62.5％和56.25％；硝態(tài)氮含量超過國家集中式生活飲用水地表水標(biāo)準(zhǔn)(10 mg·L-1)的菜地田面水樣數(shù)量占調(diào)查總量的12.5％；總氮平均含量和最高含量分別為10.99和33.80 mg·L-1，分別是地表水Ⅴ類水質(zhì)氮標(biāo)準(zhǔn)(2 mg·L-1)的5.5和16.9倍；總磷平均含量和最高含量分別為4.75和12.75 mg·L-1，分

7、別是地表水Ⅴ類水質(zhì)磷標(biāo)準(zhǔn)(0.4 mg·L-1)的11.9和31.9倍。(3)氨氮含量超過Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(0.5 mg·L-1)的地下水樣數(shù)量占調(diào)查總量的18.18％；硝態(tài)氮含量處于超標(biāo)級別(≥10 mg·L-1)以上的地下水樣數(shù)量占調(diào)查總數(shù)的54.55％，處于嚴(yán)重超標(biāo)級別(≥20 mg·L-1)以上的地下水樣數(shù)量占調(diào)查總量的27.27％；總氮含量全部超過Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(2 mg·L-1，GB3838-2002)，超標(biāo)率為100％；總磷含量

8、超過Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(0.4mg·L-1，GB3838-2002)的占調(diào)查總量的81.82％。 3、優(yōu)化施肥模式控制蔬菜硝酸鹽污染：(1)在試驗(yàn)設(shè)計的硝、銨態(tài)氮配比水平范圍(3/1～1/3)內(nèi)，隨硝/銨態(tài)氮施用量比值的降低，小白菜植株株高、株重及產(chǎn)量均大體表現(xiàn)出先升高而后降低的趨勢，而小白菜植株硝酸鹽含量則大體表現(xiàn)出先升高而后降低再升高的趨勢。與硝銨比3/1處理相比，硝銨比2/3處理可分別提高小白菜植株株高、株重及產(chǎn)量15.57％、

9、45.05％和13.67％，同時降低蔬菜的硝酸鹽含量37.49％。因此，硝/銨比為2/3處理比較適宜土培小白菜的生長及蔬菜硝酸鹽含量的降低。(2)以硝銨比2/3為對照，在此基礎(chǔ)上分別添加3種硝化抑制劑(即，雙氰胺、咪唑、吡啶)組成的3種優(yōu)化施肥模式可提高小白菜產(chǎn)量6.06％～28.55％，降低蔬菜硝酸鹽含量2.69％～19.66％，提高植株氮累積量2.38％～38.42％，小白菜葉片硝酸還原酶活性(NRA)、硝態(tài)氮還原代謝庫大小(MPS

10、)和硝態(tài)氮還原貯藏庫大小(SPS)分別提高24.28％～77.32％、29.45％～272.17％和2.78％～17.38％，并增加代謝庫/貯藏庫(MPS/SPS)比值0.04％～0.59％，從而提高了小白菜內(nèi)源硝酸鹽的有效利用性。 4、優(yōu)化施肥模式控制菜地氮磷淋溶損失：(1)土壤磷素淋失“閾值”及淋失潛能研究表明，Langmuir等溫方程可以很好擬合供試菜地土樣對磷的吸持特征(R2=0.991**～0.998**)。據(jù)Lang

11、muir方程求得菜地土壤指導(dǎo)施磷量范圍為11.62～67.37(P)kg·hm-2，平均為27.18(P)kg·hm-2；菜地土壤的速效磷和全磷含量均顯著高于由回歸方程求得的土壤發(fā)生磷素淋失的速效磷臨界值(56.96 mg·kg-1)和全磷的臨界值(1.146g·kg-1)；菜地土壤的磷吸持飽度(DPS)平均為23.12％，已經(jīng)接近容易淋失的閾值(25％)，其中4片菜地土樣的DPS已經(jīng)超過容易淋失的閾值。因此，福州市郊菜地土壤磷素具有很

12、高的淋失潛能。(2)溫室模擬土柱試驗(yàn)結(jié)果表明，“化肥和雙氰胺基施”和“有機(jī)肥基施”2種施肥模式，不僅可比“不施肥”處理改善蔬菜植株的農(nóng)藝性狀，分別提高蔬菜產(chǎn)量113％～301％和238％～250％，提高蔬菜植株氮累積量194％～336％和208％～227％，磷累積量93.5％～133％和144％～229％，提高氮磷肥料利用率，還可比“化肥基施”處理分別降低蔬菜硝酸鹽含量10.9％～39.6％和6.8％～34.3％，減少蔬菜種植期間模擬土

13、柱中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的淋溶損失53.4％和46.6％、水溶性總磷的淋溶損失17.0％和11.3％，從而有效地減少了菜地土壤的氮、磷對地下水水體造成的農(nóng)業(yè)面源污染。 5、優(yōu)化施肥模式控制菜地氮磷隨地表徑流流失：“化肥和雙氰胺基施”和“化肥和有機(jī)肥基追肥各半”2種施肥模式，不僅可比“不施肥”處理改善蔬菜植株的農(nóng)藝性狀，分別提高蔬菜產(chǎn)量93％～226％和143％～154％，提高蔬菜植株氮累積量231％～320％和153％～216％，磷累