农业种植土壤硝态氮淋失.docx

农业种植土壤硝态氮淋失长期以来过量施用氮肥在我国己成为相当普遍的问题特别是一些集约化种植体系对环境污染的压力日趋严重。据中国农业科学院土壤肥料研究所调查中国氮肥利用率结果仅为30%一40%121约20%一50%主要以硝态氮形式经土壤淋溶进入地下水在大水漫灌或剧烈降雨时特别是土壤中氮素超过作物需求量时硝态氮淋洗会大量增加引起地下水硝酸盐污染[s]。硝态氮的淋溶被认为是农田氮素损失的主要途径之一I4]。硝态氮淋失一方面降低了化肥的利用率另一方面对地下水和地表水的污染埋下了隐患。因此研究稍态氮的迁移转换特征有着非常重要的现实意义。在国内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]分别对我国北方地区14个县、甘肃不同生态区以及滇池流域等地区因施用农用氮肥造成的地下水氮素污染分别进行了调查和研究。20世纪70年代国外就有利用’SN识别污染来源的报道同时结合其他的同位素来研究稍酸盐的循环、迁移、混合等过程。MeLay和or吧enl71研究指出较严重的地下水硝酸盐污染主要与化肥施用量较高的蔬菜种植有关蔬菜种植区的地下水硝酸盐含量明显高于粮食作物种植区或城市区域。国外在对土壤稍态氮淋失已进行了较长时间的研究在土壤硝化作用、硝态氮淋失条件、硝态氮移动力学与数学模型以及硝态氮淋失的防治和对策等方面都进行了系统的研究l8]。土壤稍态氮迁移转化规律越来越受到国内外学者的)泛关注19川。不同种植条件下土壤稍态氮的渗漏特征呈现不同变化趋势主要受降雨灌溉和施肥量的影响。研究表明土壤硝态氮淋失量与降雨量密切相关随着雨量增多和雨强增大氮素的淋失量和迁移强度也相应增加。这部分硝态氮是很难被作物吸收利用的最终只能引起农田氮素的大量淋失对土壤及地下水环境造成一定程度的污染。对于不同的施肥种类通常土壤中不同形态氮的淋溶损失强度由大到小依次为:硝态氮、亚硝态氮、按态氮、有机氮。渗漏水中氮的浓度与土壤中氮素的淋失量随施肥量的增加而增加[’51。农业集约化种植程度高施肥频率高施肥量大这些因素都加重了农田氮素的损失也对地下水的污染造成了很大的威胁。为了评估农业集约化种植氮素流失途径及其行为特征特别是评估硝态氮淋溶损失对地下水污染的影响程度和范围为防治水污染、制定流域最佳管理措施提供科学依据本文通过田间定位监测分析阐明了硝态氮在土壤中的迁移转化规律分析了土壤硝态氮变化趋势建立了土壤硝态氮浓度和地下水稍态氮浓度响应关系为农业集约化种植区防治农业非点源污染和优化田间管理措施提供了科学依据。1材料与方法1.1研究区的选择本研究选取江阴市典型农业集约化种植区为研究对象。江阴市2000年后农业生产中年化肥使用总量达56000多t农药使用总量达1000多t每亩耕地平均年投入量分别比上世纪50年代增加8倍和20倍。近年来由于人类活动的干扰如大量无公害蔬菜基地、花卉基地和水果基地的建设农业耕作方式的改变化肥使用量的增加等使得地下水硝酸盐的污染问题日益凸显地下水硝酸盐污染不仅直接导致部分农田土壤环境质量下降而且土壤质量的恶化又直接影响到农产品质量最终影响人们的健康和生活质量。本文选取了3种不同农业种植条件下的农田为研究对象分别为磺土镇葡萄种植园、西石桥镇东支蔬菜基地、西石桥镇常规种植区。在研究区域3种不同种植方式采样点分布着3种不同的水稻土。综合考虑土壤质地和种植作物划分5个土壤剖面布置3个地下水观测井分别位于葡萄种植园、东支蔬菜基地、常规种植区的实验农田内。3种土样的分层按照平均分层法分为:0一20、20一40、40一60、60一80、80一100cm总共为5层。葡萄种植园和蔬菜基地采用集约化统一管理常规种植区按当地农事习惯施肥和灌溉。1.2土壤基本性质测定土壤体积质量(容重)用环刀法测定;土壤质地用吸管法测定;土壤基本性质测定和室内实验在中国科学院南京地理与湖泊研究所进行测定。表!列出了土壤基本性质的测定结果。1.3土壤硝态氮运移监测方案在监测期内每隔15天在上述每个典型种植区内沿“S”形路线随机选取5点用土钻按0一20、20一40、40一60、60一80、80一100。m间隔分5个层次采集O一100cm剖面的土壤样品。采集时在每块样地应多采些混合土样剔除土样中含的根茬等杂物将每个种植区的同一层次各样点土样混合均匀后装入密封袋中标记随即放入冰盒密封保存。由于每个地区种植的作物不同其中葡萄种植园的采样点选在行内两葡萄植株间蔬菜基地、常规种植区采样点则选在作物种植的行间。土壤溶液渗滤管是用直径为3cm的塑料离心管制作。在管壁上等距离(1cm)打直径约2mm的小孔外部用300目的尼龙布缠裹3层后扎紧阻止土壤颗粒进入离心管上部有橡皮塞封口将硬质塑料细管(直径约3mm)