模拟降雨条件下肥料类型对坡面磷素流失的影响.pdf
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1、第3 0卷第5期2 0 2 3年1 0月水土保持研究R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.3 0,N o.5O c t.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-0 6-2 2 修回日期:2 0 2 2-0 7-2 4 资助项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(2 0 1 7 Z X 0 7 1 0 2-0 0 1,2 0 1 7 Z X 0 7 1 0 8-0 0 2)第一作者:邱业(1 9 9 8),男,江苏宿迁人,硕士研究生,主要从事土壤侵蚀与养分流失研究。E-m a i l:q i
2、 u y e 1 9 9 8 0 5 1 81 6 3.c o m 通信作者:韩玉国(1 9 7 9),男,内蒙古通辽人,博士,副教授,主要从事土壤侵蚀与养分流失研究。E-m a i l:y g h a n b j f u.e d u.c nh t t p:s t b c y j.p a p e r o n c e.o r gD O I:1 0.1 3 8 6 9/j.c n k i.r s w c.2 0 2 3.0 5.0 1 6.邱业,曲芝旭,韩玉国,等.模拟降雨条件下肥料类型对坡面磷素流失的影响J.水土保持研究,2 0 2 3,3 0(5):1 0 6-1 1 2.Q I UY e,Q
3、UZ h i x u,HANY u g u o,e ta l.E f f e c to fF e r t i l i z e rT y p e so nP h o s p h o r u sL o s so nS l o p eU n d e rS i m u l a t e dR a i n f a l lJ.R e s e a r c ho fS o i la n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,3 0(5):1 0 6-1 1 2.模拟降雨条件下肥料类型对坡面磷素流失的影响邱 业1,曲芝旭1,韩玉国1,2,彭玉璘1,吴墩睿3(1.北京林
4、业大学 水土保持学院,北京1 0 0 0 8 3;2.北京市水土保持工程技术研究中心,北京1 0 0 0 8 3;3.北京市水务执法总队,北京1 0 2 4 0 0)摘 要:目的 明确有机肥和无机肥的磷素流失机理,探讨施用有机肥能否减少磷素流失,为防控面源污染提供科学依据。方法 以鸡粪作为有机肥,五氧化二磷作为无机肥,进行人工模拟降雨试验,分析了不同肥料类型下坡面磷素流失的规律。结果9 0mm/h降雨强度处理下坡面产流率和产沙率较6 0mm/h降雨强度处理分别高4 7.4 0%,6 4.4 8%,降雨强度对坡面产流率和产沙率影响显著(p0.0 5)。随着降雨强度增大,径流中的正磷酸盐及可溶性总
5、磷浓度均呈现下降趋势,无机肥处理下分别下降3 0.4 3%和2 6.3 5%,有机肥处理下为1 3.5 6%和3 3.0 8%;随着降雨强度增大,无机肥处理下泥沙有效磷浓度、颗粒态总磷浓度分别降低2 7.7 8%,1 9.4 7%,而在有机肥处理下则分别增加1 2 8.1 1%,3 6.2 8%。降雨强度增加会使坡面磷素流失量增加,溶解态总磷、径流正磷酸盐、颗粒态总磷、泥沙有效磷流失量平均增加1 1.8 1%,2 7.8 2%,6 8.4 5%,1 4 4.6 4%。施用有机肥可以减少坡面的磷素流失,相比施用无机肥,溶解态总磷、径流正磷酸盐、颗粒态总磷、泥沙有效磷平均减少了6 8.1 1%,8
6、 5.5 1%,5 4.4 7%,8 0.6 9%。结论 使用有机肥替代无机肥能够减少磷素流失,建议有施用条件的地区选择有机肥,且保证一定施用深度。关键词:人工模拟降雨;肥料类型;磷素流失量;磷素流失浓度中图分类号:S 1 5 7.4;X 5 0 1 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 5-3 4 0 9(2 0 2 3)0 5-0 1 0 6-0 7E f f e c t o fF e r t i l i z e rT y p e so nP h o s p h o r u sL o s so nS l o p eU n d e rS i m u l a t e dR a i n f a
7、l lQ I U Y e1,QUZ h i x u1,HANY u g u o1,2,P E NGY u l i n1,WUD u n r u i3(1.S c h o o l o fS o i la n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,B e i j i n gF o r e s t r yU n i v e r s i t y,B e i j i n g1 0 0 0 8 3,C h i n a;2.B e i j i n gE n g i n e e r i n gR e s e a r c hC e n t e ro fS o i la n dW a
8、 t e rC o n s e r v a t i o n,B e i j i n g1 0 0 0 8 3,C h i n a;3.B e i j i n gG e n e r a lB r i g a d eo fW a t e rA f f a i r sL a wE n f o r c e m e n t,B e i j i n g1 0 2 4 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h ea i m so f t h i s s t u d ya r e t oe x p l o r e t h e r e a s o n
9、s f o r t h ed i f f e r e n c e s i np h o s p h o r u s l o s sb e t w e e no r g a n i c f e r t i l i z e ra n di n o r g a n i cf e r t i l i z e ra n de x p o u n dw h e t h e r i n o r g a n i cf e r t i l i z e rc o u l db er e p l a c e dw i t ho r g a n i c f e r t i l i z e r t or e d u c
10、 ep h o s p h o r u s l o s s,a n dt h e nt op r e v e n ta n dc o n t r o lp o l l u t i o nf r o mn o n-p o i n ts o u r c e s.M e t h o d sS i m u l a t e d r a i n f a l l e x p e r i m e n tw a s c a r r i e do u t t o c o m p a r e t h ed i f f e r e n c e s i n t h e c h a r a c t e r-i s t i
11、 c so fp h o s p h o r u s l o s s e so nt h es l o p e sw i t hc h i c k e nm a n u r ea so r g a n i c f e r t i l i z e ra n dp h o s p h o r u sp e n t o x i d ea s i n o r g a n i cf e r t i l i z e r.R e s u l t sR a i n f a l l i n t e n s i t yh a ds i g n i f i c a n te f f e c t so nt h er
12、 u n o f fy i e l da n ds e d i m e n ty i e l do nt h e s l o p e(p0.0 5).W i t ht h e i n c r e a s eo f r a i n f a l l i n t e n s i t y,s o l u b l et o t a l p h o s p h o r u sc o n c e n t r a t i o ni nr u n o f fa n do r t h o p h o s p h a t ec o n c e n t r a t i o ni nr u n o f fd e c r
13、 e a s e db y2 9.7 2%a n d2 2.0 0%o na v e r a g e,r e s p e c t i v e l y.T h e i n c r e a s eo f r a i n f a l l i n t e n s i t ya l s o r e d u c e d t h e t o t a l p a r t i c u l a t ep h o s-p h o r u sc o n c e n t r a t i o na n da v a i l a b l es e d i m e n tp h o s p h o r u sc o n c
14、e n t r a t i o no nt h es l o p ew i t hi n o r g a n i cf e r t i l i z e ra p p l i c a t i o nb y1 9.4 7%a n d2 7.7 8%o na v e r a g e.A st h er a i n f a l l i n t e n s i t yi n c r e a s e d,t h ec o n c e n t r a t i o n so fp a r t i c u l a t e t o t a l p h o s p h o r u s a n da v a i l
15、a b l ep h o s p h o r u s i ns e d i m e n t o n t h e s l o p ew i t ho r g a n i c f e r t i l i z e r a p p l i c a-t i o n i n c r e a s e db y3 6.2 8%a n d1 2 8.1 1%o na v e r a g e.T h e i n c r e a s eo fr a i n f a l l i n t e n s i t ya l s ol e dt ot h el o s so fd i s s o l v e dt o t a
16、lp h o s p h o r u s,r u n o f fp h o s p h a t e,p a r t i c u l a t e t o t a lp h o s p h o r u s a n ds e d i m e n t a v a i l a b l ep h o s p h o r u s,w h i c h i n c r e a s e db y1 1.8 1%,2 7.8 2%,6 8.4 5%a n d1 4 4.6 4%o na v e r a g e,r e s p e c t i v e l y.T h ep h o s p h o r u sc o n
17、-c e n t r a t i o n i n t h e t r e a t m e n t o f i n o r g a n i c f e r t i l i z e rw a s s e v e r a l t i m e sh i g h e r t h a n t h a t i no r g a n i c f e r t i l i z e r t r e a t-m e n t,a n d t h ed i s s o l v e d t o t a l p h o s p h o r u s,r u n o f f o r t h o p h o s p h a t e
18、,p a r t i c u l a t e t o t a l p h o s p h o r u s a n ds e d i m e n ta v a i l a b l ep h o s p h o r u sw e r e2.2 2t i m e s,6.8 3t i m e s,2.7 3t i m e sa n d8.2 0t i m e s,r e s p e c t i v e l y.C o m p a r e dw i t hi n o r g a n i c f e r t i l i z e rt r e a t m e n t,o r g a n i cf e r
19、t i l i z e rt r e a t m e n tc o u l dr e d u c es l o p ep h o s p h o r u sl o s s,w h e r ed i s-s o l v e dt o t a l p h o s p h o r u s,r u n o f fo r t h o p h o s p h a t e,p a r t i c u l a t e t o t a l p h o s p h o r u s,s e d i m e n t a v a i l a b l ep h o s p h o r-u s l o s sd e c r
20、 e a s e db y6 8.1 1%,8 5.5 1%,5 4.4 7%,8 0.6 9%o na v e r a g e,r e s p e c t i v e l y.C o n c l u s i o nR e p l a c i n gi n o r g a n i c f e r t i l i z e rw i t ho r g a n i c f e r t i l i z e rc o u l dr e d u c ep h o s p h o r u s l o s sc o n c e n t r a t i o na n dp h o s p h o r u s l
21、 o s so ns l o p e.I na g r i c u l t u r a l p r o d u c t i o n,o r g a n i c f e r t i l i z e r s h o u l db e c o n s i d e r e d f i r s t,a n da c e r t a i nd e p t ho f f e r t i l i z a-t i o ns h o u l db en e c e s s a r yt oa v o i ds u r f a c ea p p l i c a t i o n.K e y w o r d s:s i
22、 m u l a t e dr a i n f a l l;f e r t i l i z e r t y p e;p h o s p h o r u s l o s s;p h o s p h o r u s l o s sc o n c e n t r a t i o n 磷是植物生长必需的大量元素,我国土壤普遍存在缺磷现象,农业中常选择大量施用无机磷肥来提高土壤磷含量,以增加农作物产量1-2。无机磷肥进入土壤后,易与土壤中的离子结合,或被等氧化物、微生物固定,形成无法被吸收利用的无效态磷3,在土壤中留存大量磷素,降雨时进入水体会造成面源污染,引发环境问题4。由于农业生产中长时间施用无机磷
23、肥,我国当季磷肥利用率仅有1 3.0%1 6.9%左右,而发达国家能达到4 0%以上5-6。为此,部分学者提出能否使用有机肥来替代传统磷肥,以提高利用率,控制面源污染。磷素流失浓度方面,O h n o和C r a n n e l l等的研究表明,有机肥的施用增加了土壤中的有机酸含量,进而降低土壤吸附磷的能力,提高磷在土壤中的迁移能力和地表径流中的磷素浓度7;韩笑等在昆明菜地开展的研究结果显示,施用有机肥会使径流总磷浓度比化肥处理提高1 2.3%4 9.1%8;而K h a n等认为施用有机肥可以提高磷肥利用率9;孔文杰也通过油稻轮作田间试验表明,有机肥较无机肥能显著减少地表径流全磷浓度1 0。
24、在磷素流失量方面,袁浩凌等通过田间试验得出有机肥较无机肥会增加径流总磷流失量的2 6.3 3%1 1;马凡凡等研究结果表明有机肥替代无机肥会显著增加稻季农田径流全磷流失量1 2;而原政等在洱海流域的试验研究表明,施用有机肥可以减少径流总磷流失量的1 3.6 3%2 7.6 3%1 3;袭培栋等在紫色土坡耕地径流小区的试验结果表明,有机肥较无机肥可以显著减少径流中磷素流失量,达2 0.0 3%5 8.0 1%1 4。目前对不同肥料类型下的坡面磷素流失特征存在初步认识,但并没有统一结论。因此,本研究以鸡粪作为有机肥,五氧化二磷作为无机肥,进行人工模拟降雨试验,分析不同肥料类型下坡面磷素流失的规律,
25、明确有机肥和无机肥的磷素流失机理,探讨施用有机肥能否减少磷素流失,为农业生产合理施用磷肥和防治面源污染提供理论依据。1 材料与方法1.1 供试材料供试土壤采集于北京市典型坡耕地的无种植区域,采集深度为03 5c m,土壤类型为碳褐土,母质类型为黄土,试验开始前先除去土壤中的碎石块、植物根茬等杂质,后过4mm孔筛网,风干、混合均匀,测定理化性质,见表1;商用鸡粪有机肥出厂有机质含量为3 6.5%,含磷量为0.9 3%;化学磷肥选择五氧化二磷,含磷量为4 4%。表1 供试土壤理化性质容重/(gc m-3)p H土壤粒径组成/%黏粒(0.0 5mm)有机质含量/(gk g-1)全磷含量/(gk g-
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- 模拟 降雨 条件下 肥料 类型 坡面磷素 流失 影响
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