横坡耕作与优化施肥对缓坡地氮磷流失特征和土壤肥力的影响.pdf
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1、第4 3卷第5期2 0 2 3年1 0月水土保持通报B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.4 3,N o.5O c t.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-1 1-1 2 修回日期:2 0 2 3-0 1-1 5 资助项目:农业农村部项目“全国农田氮磷流失等监测评价”(1 3 2 2 0 0 2 3)第一作者:龚尧(1 9 9 8),男(汉族),云南省玉溪市人,硕士研究生,研究方向为农业面源污染控制。E m a i l:1 9 0 8 1 5 2 8 9q q.c o m。通信作者:陈建
2、军(1 9 7 0),男(汉族),云南省昆明市人,博士,教授,硕士生导师,主要从事农业面源污染控制研究。E m a i l:c h e n j i a n j u n 9 41 2 6.c o m。横坡耕作与优化施肥对缓坡地氮磷流失特征和土壤肥力的影响龚 尧,杜 文,王宇寰,李 元,陈建军(云南农业大学 资源与环境学院,云南 昆明6 5 0 2 0 1)摘 要:目的分析在优化施肥和采取横坡耕作条件下,缓坡耕地的氮磷流失特征和土壤肥力变化,为减少氮磷流失,控制面源防治提供依据,为保护耕地资源、保持土壤肥力质量提供参考。方法以云南省山地丘陵区缓坡地为研究对象,在自然降雨条件下,采用建立地表径流监测
3、小区的方法,设置顺坡耕作+常规施肥;横坡耕作+常规施肥;横坡耕作+优化施肥3种处理,对2 0 1 9年1月至2 0 2 1年1 2月不同耕作与施肥方式下氮、磷流失特征进行了连续监测,采用灰色关联法分析土壤肥力质量。结果氮、磷流失量与降雨量、径流量间存在极显著(p0.0 1)线性相关关系,横坡耕作相比于顺坡耕作可以减少2 0.4 6%4 0.7 4%的地表径流,1 9.1 2%3 3.7 1%的总氮流失量,3 3.3 3%6 0.0 8%的总磷流失量;优化施肥相比于常规施肥可以减少1.2 0%5 1.7 1%的总氮流失量;各土壤肥力因子除硝态氮和有机质含量减少外,其他均表现为不同程度的提高;各处
4、理下的灰色关联度均表现为不同程度的提高,横坡耕作、优化施肥处理下灰色关联度提高显著(p0.0 5),提高幅度达2 6.6 3%。结论横坡耕作对于拦截地表径流和减少氮、磷流失具有良好的效果。采用横坡耕作+优化施肥处理对于提高土壤肥力水平以及减少氮、磷流失量效果最优。关键词:耕作方式;施肥方式;氮磷流失;土壤肥力;灰色关联法文献标识码:A 文章编号:1 0 0 0-2 8 8 X(2 0 2 3)0 5-0 0 5 3-0 9 中图分类号:S 1 5 7.1,S 1 5 8.5文献参数:龚尧,杜文,王宇寰,等.横坡耕作与优化施肥对缓坡地氮磷流失特征和土壤肥力的影响J.水土保持通报,2 0 2 3,
5、4 3(5):5 3-6 1.D O I:1 0.1 3 9 6 1/j.c n k i.s t b c t b.2 0 2 3.0 5.0 0 7;G o n gY a o,D u W e n,W a n gY u h u a n,e t a l.E f f e c t so f c r o s s-s l o p e t i l l a g e a n d i n c r e a s i n go r g a n i c f e r t i l i z e ro ns o i l n i t r o g e na n dp h o s p h o r u sl o s sc h a r a
6、 c t e r i s t i c sa n ds o i l f e r t i l i t yo ng e n t l es l o p eJ.B u l l e t i no fS o i la n d W a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,4 3(5):5 3-6 1.E f f e c t so fC r o s s-s l o p eT i l l a g ea n dI n c r e a s i n gO r g a n i cF e r t i l i z e ro nS o i lN i t r o g e na n dP h
7、o s p h o r u sL o s sC h a r a c t e r i s t i c sa n dS o i lF e r t i l i t yo nG e n t l eS l o p eG o n gY a o,D uW e n,W a n gY u h u a n,L iY u a n,C h e nJ i a n j u n(C o l l e g eo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t,Y u n n a nA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,K u n m i
8、n g,Y u n a n6 5 0 2 0 1,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eN i t r o g e na n dp h o s p h o r u s l o s s c h a r a c t e r i s t i c s a n ds o i l f e r t i l i t yc h a n g e so nag e n t l e s l o p eo f c u l t i v a t e d l a n dw e r ea n a l y z e du n d e ro p t i m a l f e r t i
9、l i z a t i o na n dc r o s s-s l o p e t i l l a g e i no r d e r t op r o v i d eab a s i sf o r r e d u c i n gn i t r o g e na n dp h o s p h o r u s l o s s e s,a c h i e v i n gn o n-p o i n ts o u r c ep r e v e n t i o na n dt r e a t m e n t,p r o t e c t i n gc u l t i v a t e d l a n d r
10、e s o u r c e s,a n dm a i n t a i n i n gs o i l f e r t i l i t y l e v e l.M e t h o d sT h e s t u d yw a s c o n d u c t e do nag e n t l es l o p ea r e ao ft h em o u n t a i na n dh i l l ya r e ai nY u n n a nP r o v i n c eu n d e rn a t u r a lr a i n f a l lc o n d i t i o n s.As u r f a
11、 c er u n o f fm o n i t o r i n ga r e aw a s e s t a b l i s h e dw i t ht h r e e t r e a t m e n t s:d o w n-s l o p e t i l l a g e+c o n v e n t i o n a l f e r t i l i z a t i o n;c r o s s-s l o p e t i l l a g e+c o n v e n t i o n a l f e r t i l i z a t i o n;a n dc r o s s-s l o p e t i
12、l l a g e+o p t i m a l f e r t i l i z a t i o n.T h ec h a r a c t e r i s t i c so fn i t r o g e na n dp h o s p h o r u s l o s su n d e rd i f f e r e n t t i l l a g e a n d f e r t i l i z a t i o nm e t h o d sw e r e c o n t i n u o u s l ym o n i t o r e df r o mJ a n u a r y2 0 1 9t oD e
13、 c e m b e r2 0 2 1,a n ds o i l f e r t i l i t yl e v e lw a sa n a l y z e db yt h eg r a yc o r r e l a t i o nm e t h o d.R e s u l t sT h e r ew a sas i g n i f i c a n t l i n e a rc o r r e l a t i o nb e t w e e nn i t r o g e na n dp h o s p h o r u s l o s s e sa n dr a i n f a l l a n dr
14、 u n o f f(p0.0 1).C o m p a r e dw i t hd o w n-s l o p e t i l l a g e,c r o s s-s l o p e t i l l a g e r e d u c e ds u r f a c e r u n o f f b y2 0.4 6%4 0.7 4%,t o t a l n i t r o g e n l o s sb y1 9.1 2%3 3.7 1%,a n d t o t a l p h o s p h o r u s l o s sb y3 3.3 3%6 0.0 8%.C o m p a r e dw i
15、 t hc o n v e n t i o n a l f e r t i l i z a t i o n,o p t i m i z e d f e r t i l i z a t i o nr e d u c e d t o t a l n i t r o g e n l o s sb y1.2 0%5 1.7 1%.A l l s o i lf e r t i l i t yf a c t o r ss h o w e dd i f f e r e n td e g r e e so fi m p r o v e m e n te x c e p tt h a tt h ec o n t
16、 e n t so fn i t r a t en i t r o g e na n do r g a n i c m a t t e rd e c r e a s e d.T h eg r a yc o r r e l a t i o n d e g r e eo fe a c ht r e a t m e n ts h o w e d d i f f e r e n td e g r e e so fi m p r o v e m e n t,a n dt h eg r a yc o r r e l a t i o nd e g r e eo ft h ec r o s s-s l o p
17、 et i l l a g e+o p t i m i z e df e r t i l i z a t i o nt r e a t m e n ti n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y(p0.0 5),w i t ha ni n c r e a s eo f2 6.6 3%.C o n c l u s i o nC r o s s-s l o p et i l l a g es t o p p e ds u r f a c er u n o f fa n dr e d u c e dt h el o s so fn i t r o g e na
18、 n dp h o s p h o r u s.T h ea p p l i c a t i o no fc r o s s-s l o p et i l l a g ea n do p t i m a l f e r t i l i z a t i o na p p l i c a t i o nh a dt h eg r e a t e s t e f f e c to n i m p r o v i n gs o i l f e r t i l i t yl e v e l a n dr e d u c i n gn i t r o g e na n dp h o s p h o r u
19、 s l o s s e s.K e y w o r d s:f a r m i n gm e t h o d s;f e r t i l i z a t i o np a t t e r n;n i t r o g e na n dp h o s p h o r u s l o s s;s o i l f e r t i l i t y;g r a y c o r r e l a t i o nm e t h o d 坡耕地水土流失是中国乃至全世界值得关注的生态环境问题,养分流失及土壤退化问题日益加剧,迫切需要更有力的防治措施。云南省地形地势复杂,坡耕地面积比重大,耕地资源稀缺。山地面积约占
20、全省土地 总 面 积 的9 4%,坡 耕 地 占 耕 地 面 积 的8 0.6 1%,可供耕作的土地资源相对不足1。目前,全省水土流 失 面 积1.3 41 05k m2,占 全 省 总 面 积 的3 5%,年平均土壤流失量超过5.0 01 08t2。一方面导致土壤肥力下降,另一方面氮、磷等养分流出农田汇入水体,引起水体污染。养分流失的主要载体是地表径流和径流中携的泥沙,影响因素包括降雨、植被、耕作方式、施肥方式及土地利用方式等,其中耕作方式与施肥方式对坡面养分流失是非常重要的因素。合理的耕作方式不仅可有效减少坡面水土流失,也有利于土壤养分固持。横坡耕作和施加有机肥是坡耕地面源污染防控的常用措
21、施。横坡耕作作为良好的保护性耕作措施之一,能够有效控制地表径流,减少坡面养分流失,有利于土壤中氮、磷的积累3。横坡耕作相对于顺坡耕作能显著减少年径流总量9 7.1%,泥沙总量9 3.1%,减少6 3.4 6%总氮流失,5 8.9 8%总磷流失4-5。另外,施肥方式对氮、磷流失也有重要影响。与单施化肥相比,单施、混施有机肥可显著减少土壤氮、磷的流失6-7,化肥减施和有机肥替代,可以保证作物产量和提高肥料利用率8。有机无机肥配施结合了化肥的速效性和有机肥的持久性特点,对提高土壤生产力和改善土壤理化性状能够起到明显的作用。施用化肥和有机肥能有效改善土壤肥力,增加土壤有机质和氮库9。但基于多年施肥及耕
22、作条件下氮磷流失、土壤肥力变化情况相关研究鲜有报道。因此,本文在抚仙湖北部山地进行连续3a的氮磷流失监测,研究在优化施肥和采取横坡耕作条件下,缓坡耕地的氮磷流失特征和土壤肥力变化,以期为减少氮磷流失、控制面源防治提供依据,为保护耕地资源和保持土壤肥力质量提供参考。1 材料与方法1.1 研究区概况研究区位于云南省玉溪市澄江市(2 4 4 1 2 5 N,1 0 2 5 7 5 8 E)。研究区海拔19 5 4 m,具有干湿分明,雨热同季,光热资源丰富的气候优势。雨量夏秋充沛,冬春较少,年均降水量9 6 7.2mm;日照冬春多,夏秋少,年 平 均 日 照 时 数22 5 2.9h,年 平 均 气
23、温2 2.1,土壤类型为红壤,肥力水平中等。1.2 试验设计本试验选择一个土壤肥力、质地具有代表性,坡度为1 4 的缓坡地建立地表径流小区。设置3个处理:顺坡种植,常规施肥(C K);横坡种植,常规施肥(K F);横坡种植,优化施肥(B M P)。每个处理设置3个重复。其中垄高都为2 0c m,顺坡垄宽1 7 0c m,垄间距6 0c m;横坡垄宽1 7 0c m,垄间距6 6.7c m。试验小区的周年轮作模式为甘蓝大豆轮作(品种为“牛心包”和“京滇鲜脆王”),甘蓝固定4 0c m4 0c m株行距于每年2月中旬移栽,移栽前施基肥:C K,K F每小区施普钙2.1 6k g,硫酸钾0.2 7k
24、 g,复合肥1.6k g,有机肥5 4k g;BMP每小区施施尿素0.0 8k g,普 钙0.6 4k g,硫 酸 钾0.3 0k g,有 机 肥1 0 0k g。3月中旬开始第1次追肥:C K,K F每小区施尿素0.2 4k g;BMP每小区施尿素0.1 6k g。4月上旬开始第2次追肥:C K,K F每小区施尿素0.4 2k g,硫酸钾0.4k g,复合肥0.8k g;BMP每小区施尿素0.2 4k g,硫酸钾0.4 4k g。4月下旬开始第3次追肥:C K,K F每小区施尿素0.5 3k g,硫酸钾0.4k g,复合肥0.8k g;BMP每小区施 尿素0.3 3k g,硫 酸 钾0.4
25、4k g。大豆固定4 0c m4 0c m株行距于6月上旬开始播种,播种前施基肥:C K,K F每小区施复合肥0.5 4k g,有机肥8.1k g;BMP每小区施尿素0.0 4k g,硫酸钾0.0 6k g,普钙0.6 1k g,有机肥2 7k g。7月下旬开始第一次追肥:C K,K F每小区施复合肥0.8 1k g;45 水土保持通报 第4 3卷BMP每小区施尿素0.0 3k g,硫酸钾0.0 2k g。施用的氮、磷、钾 肥 为 尿 素(N=4 6%)、普 通 过 磷 酸 钙(P2O5=1 6%)、硫酸钾(K2O=5 0%)、复合肥(NPK=1 51 51 5),有机肥为猪粪,第一季甘蓝种植
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- 耕作 优化 施肥 缓坡 流失 特征 土壤肥力 影响
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