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、菜地地下水的硝酸鹽污染和地表水的富營養(yǎng)化等一系列農業(yè)面源污染問題，以福州市郊菜地為研究對象，采用實地調查、室內分析、土培盆栽、溫室模擬土柱及田間徑流小區(qū)試驗等方法，調查了福州市郊蔬菜的施肥現狀、菜地土壤養(yǎng)分累積特征、蔬菜硝酸鹽污染現狀、菜地田面水及地下水的氮磷面源污染現狀；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)配施對蔬菜產量、硝酸鹽含量及蔬菜內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、化肥和有機肥基追肥各半、有機肥基施)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系規(guī)律；建立了以蔬菜豐產、優(yōu)質、高效且環(huán)境友好為目標的優(yōu)化施肥模式，

3、為解決蔬菜生產上的高氮磷面源污染風險問題提供理論依據。主要研究結果如下： 1、福州市郊蔬菜地以施用化肥為主、有機肥為輔，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，氮磷鉀比例不協調，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：有機質(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狀：(1)處于嚴重污染(NO3-≥3100 mg·kg-1)的蔬菜樣品占檢測總數的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)水質標準的菜地田面水樣數量分別占調查總量的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準(10 mg·L-1)的菜地田面水樣數量占調查總量的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類水質氮標準(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類水質磷標準(0.4 mg·L-1)的11.9和31.9倍。(3)氨氮含量超過Ⅴ類水質標準(0.5 mg·L-1)的地下水樣數量占調查總量的18.18％；硝態(tài)氮含量處于超標級別(≥10 mg·L-1)以上的地下水樣數量占調查總數的54.55％，處于嚴重超標級別(≥20 mg·L-1)以上的地下水樣數量占調查總量的27.27％；總氮含量全部超過Ⅴ類水質標準(2 mg·L-1，GB3838-2002)，超標率為100％；總磷含量

8、超過Ⅴ類水質標準(0.4mg·L-1，GB3838-2002)的占調查總量的81.82％。 3、優(yōu)化施肥模式控制蔬菜硝酸鹽污染：(1)在試驗設計的硝、銨態(tài)氮配比水平范圍(3/1～1/3)內，隨硝/銨態(tài)氮施用量比值的降低，小白菜植株株高、株重及產量均大體表現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Lang

11、muir方程求得菜地土壤指導施磷量范圍為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％，已經接近容易淋失的閾值(25％)，其中4片菜地土樣的DPS已經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)溫室模擬土柱試驗結果表明，“化肥和雙氰胺基施”和“有機肥基施”2種施肥模式，不僅可比“不施肥”處理改善蔬菜植株的農藝性狀，分別提高蔬菜產量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藝性狀，分別提高蔬菜產量93％～226％和143％～154％，提高蔬菜植株氮累積量231％～320％和153％～216％，磷累