模拟降雨条件下肥料类型对坡面磷素流失的影响

[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]90 mm/h降雨强度处理下坡面产流率和产沙率较60 mm/h降雨强度处理分别高47.40%,64.48%,降雨强度对坡面产流率和产沙率影响显著(p<0.05),肥料类型对产流产沙率无显著影响(p>0.05)。随着降雨强度增大,径流中的正磷酸盐及可溶性总磷浓度均呈现下降趋势,无机肥处理下分别下降30.43%和26.35%,有机肥处理下为13.56%和33.08%;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27.78%,19.47%,而在有机肥处理下则分别增加128.11%,36.28%。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11.81%,27.82%,68.45%,144.64%。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68.11%,85.51%,54.47%,80.69%。[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。

西苕溪流域菜地土壤肥力状况与磷素流失风险

菜地土壤集约化利用程度高,容易出现养分不平衡和过量积累等问题,严重影响蔬菜产业的可持续发展。本文基于西苕溪流域露地和设施栽培模式下菜地土壤肥力状况和主要障碍因子分析,探究了菜地土壤磷素流失风险阈值。结果表明:露地菜地土壤pH值显著低于设施菜地(P<0.05);设施菜地土壤全钾、速效钾、有效磷、水溶性磷含量和水溶性盐总量、电导率显著高于露地菜地(P<0.05)。2种栽培模式下95.8%菜地土壤处于Ⅱ级肥力水平。土壤水溶性磷与Mehlich 3-P的关系可用分段线性回归方程表征,估算得出露地和设施菜地土壤磷素流失风险阈值分别为102.7、128.7 mg/kg,超过对应阈值的样本数分别占总数的65.0%和83.3%。综上所述,西苕溪流域内露地和设施菜地土壤酸化状况较为严重,磷素潜在流失风险非常高,其中设施菜地土壤次生盐渍化问题更为突出。

夏玉米种植条件下黄壤坡耕地径流及磷素流失特征

为揭示自然降雨条件下夏玉米生育期内黄壤坡耕地径流及磷素流失规律,采用野外径流小区观测试验与室内分析相结合的方法,探讨了自然降雨条件下地表径流、壤中流及其总磷的流失特征。结果表明:(1)顺坡垄作径流量显著高于其余两种耕作措施,其径流量分别为平作和横坡垄作的1.13倍和1.17倍。横坡垄作径流磷素流失总量显著低于其余两种耕作措施,其总磷流失量分别为平作和顺坡垄作的0.79倍和0.75倍。(2)随着玉米生育期的推进,径流量呈增加的变化趋势,表现为成熟期>抽雄期>拔节期、苗期。相较于苗期,成熟期径流量增加了9.35倍,径流磷素流失量增加了12.58倍。(3)地表径流、0—20 cm土层壤中流和20—40 cm土层壤中流量分别占径流总量的78.36%,10.20%,11.44%,其磷素流失量分别占径流磷素流失量的75.10%,9.90%,15.00%。综上,研究区以地表径流为磷素流失的主要途径,且在玉米成熟期达到最大值,横坡垄作措施对于坡面产流及磷素流失具有较好的控制效果。

不同类型黄壤旱地的磷素流失及其影响因素分析

在贵州中部黄壤旱地上 ,通过模拟降雨试验方法 ,对不同类型黄壤旱地磷素流失及其影响的主要因素进行研究。结果表明 ,黄壤旱地磷素流失以颗粒态形式流失为主 ,其占地表径流总磷含量的 86 .4%～ 99.9% ;不同类型黄壤旱地随地表径流流失的颗粒态磷 (泥沙结合态磷 )量和磷酸根态磷 (水溶态磷 )量存在较大差异 ,高肥力旱地磷的流失量明显高于低肥力旱地。影响黄壤旱地颗粒态磷和磷酸根态磷流失量的首要土壤因子都是有效磷含量 ;在土壤磷素水平一致下 ,黄壤旱地颗粒态磷流失量与 <0 .0 0 1mm粘粒含量呈显著正相关 ,而磷酸根态磷流失量与土壤交换性钾含量呈显著负相关。此外 ,降雨强度对旱地磷素流失产生明显影响 ,高降雨强度将加速颗粒态磷的流失 ,从而明显地提高旱地磷素流失量 ;

紫色土坡耕地磷素流失特征及施肥方式的影响

通过雨季典型降雨-径流事件中不同施肥方式下土壤磷素流失的野外定位观测,研究紫色土坡地磷素随地表径流和壤中流流失的通量、过程特征及其施肥方式的影响。结果表明,紫色土坡耕地地表径流过程呈多峰的时间变化特点,壤中流呈单峰且其产流时间滞后于地表径流;雨季次降雨平均径流量为23.6～29.1mm,壤中流是雨季的主要径流输出方式。地表径流总磷(TP)平均浓度远高于壤中流,泥沙吸附态磷(PP)是地表磷素流失的主要形态;溶解态有机磷(DOP)是壤中流流失的主要磷素形态。施肥方式显著影响地表径流TP浓度,常规施肥(NPK)、有机肥-化肥配施(OMNPK)、有机肥(OM)、秸秆-化肥配施(RSDNPK)各施肥处理的地表径流TP平均浓度呈依次减小的顺序。次降雨平均磷素流失负荷呈RSDNPK<OMNPK<OM<NPK的规律;壤中流是紫色土坡耕地磷素流失不可忽视的重要通道。施肥方式仅能控制地表径流磷素流失,而控制壤中流磷流失的效果不佳,有待更深入的研究。

滇池流域原位模拟降雨条件下不同土壤质地磷素流失差异研究

在滇池流域的设施大棚和露地两种土地利用类型上,选择粉砂质壤土、粘壤土、砂质粘土、壤质粘土等4种典型土壤质地,应用原位模拟人工降雨设备,对地表径流和渗漏的流失过程以及水中的总磷(TP)、水溶性总磷(DTP)和溶解性正磷酸盐(DRP)的浓度、流失量变化特征进行了研究,模拟降雨量为80 mm,雨强采用40 mm/h以模拟渗漏流失过程和120 mm/h以模拟径流流失过程。结果表明:在不同土壤质地下,壤质粘土在两种流失方式下都极易发生养分流失,而砂质土的径流量和渗漏量较高,养分流失风险增加;壤质粘土的TP流失浓度和流失量高,而砂质土的DTP、DRP流失浓度和流失量高;在两种不同流失方式下,径流比渗漏初始产流时间早,产流历时短;而且径流是磷素流失的主要途径,砂质壤土、粘壤土、壤质粘土(露地)径流水中的TP、DTP、DRP流失浓度和流失量要高于渗漏,但砂质粘土和壤质粘土(大棚)的渗漏流失量较高。在不同土地利用方式下,露地比大棚更易发生径流流失,且土壤磷素流失多以泥砂结合态的PP为主要流失形态,而砂质粘土和壤质粘土(大棚)以水溶性总磷(DTP)为磷素流失的主要流失形态;在本研究区域内,土壤速效磷含量已经高达272.38 mg/kg,远远超过了作物适宜生长的土壤速效磷含量,也超过了土壤磷素淋溶的临界值,因此,滇池流域土壤磷素向下淋溶的趋势对地下水的富营养化造成了巨大威胁。

红壤小流域坡地不同利用方式对土壤磷素流失的影响

以浙江德清县排溪冲小流域生态系统为实例 ,采用定位土芯 Eu示踪和无界径流小区法研究了流域内坡地不同利用方式对土壤磷素流失的影响 ,结果表明 :( 1 )坡地不同利用方式磷素流失差异明显 ,流失最严重的是竹园 ,其次是旱地作物和新建果园 ,再次是幼龄茶园 ,林地和未开发利用的荒草地磷素的流失较轻 ;( 2 )泥沙结合态磷 ( Particulate phospho-rus,PP)随泥沙迁移流失是红壤坡地磷素流的主要形式 ,6种利用方式中 ,PP流失量占总磷流失量的平均值为 78.0 7%。但土地利用方式不同有差异 ,荒草地、林地和幼龄茶园流失的磷素中可溶性磷 ( Dissolved phosphorus,DP)的比重较大 ,分别为 3 5.2 9%、3 1 .4 9%和 2 7.65% ;( 3 )竹园、旱地作物和新开果园磷素流失严重的主要原因是农事活动和雨季相吻合 ,因而如何调整农事活动时间是减轻坡地磷素流失的关键。

不同耕作方式对紫色土侵蚀及磷素流失的影响

【目的】研究川中丘陵区紫色土零散坡耕地在玉米成熟期由降雨引发的水土流失及磷素流失特征,为该区坡耕地养分流失预测评价、防治以及协调区域土地管理,改善生态环境提供理论依据。【方法】采用人工模拟降雨和微小区试验相结合的方法,在玉米成熟期,对平作、顺坡垄作及横坡垄作3种耕作方式的地块进行人工降雨,降雨强度为1.7 mm.min-1,历时40 min。研究人工降雨对地表侵蚀、壤中流量及其磷素流失的影响。【结果】顺坡垄作地表侵蚀量及磷素流失量均最大,其壤中流及磷素流失最小;横坡垄作地表侵蚀量及磷素流失量最小,而壤中流损失较大。不同耕作方式下壤中流总量虽然较地表径流少,但是其磷素含量却很高,总磷浓度均达到了0.2 mg.L-1,约为地表径流的1.3倍。【结论】紫色土零散坡耕地不易采用顺坡垄作,横坡垄作能很好的控制土壤侵蚀,但在日常耕作管理中需注意对垄的修复保护。在整个侵蚀过程中3种耕作方式的径流损失及磷素流失均以地表损失为主,径流中磷素以可溶性磷流失为主。

红壤坡地果园不同水土保持措施对磷素流失的影响

在坡度为25%的江西红壤坡地果园,采取了7种不同水土保持措施,并设对照(全园裸露)进行比较,研究其磷素流失特征,结果表明:(1)在不同水土保持措施的作用下,红壤坡地果园土壤磷素流失差异明显,流失最严重的为对照,最轻的为百喜草全园覆盖;对照磷素流失量是7个不同水土保持措施磷素流失平均量的3.4倍,是百喜草全园覆盖的8.5倍。(2)可溶性磷(DissolvedPhosphorus,DP)是试验中磷素流失的主要形式,占处理与对照组磷素年流失总量的75.5%,泥沙结合态磷(ParticulatePhosphorus,PP)只占流失总量的24.5%,其中水平式梯田梯壁植草、百喜草全园覆盖、百喜草带状覆盖及敷盖3种处理中,磷流失总量的100%是DP。(3)红壤坡地果园土壤磷素流失存在着明显的时间发生特征,占总流失量的80.9%,发生在4～7月(雨量主要分布季节),各处理的磷素流失量与降雨量的相关系数都在0.91以上。

浙北水稻主产区田间土-水磷素流失潜能

选取嘉善、余姚、德清、余杭 4个具有代表性浙北水稻主产区 ,研究了水田土 水磷素流失潜能及环境意义 .4稻区高水平磷肥投入促进了土壤富磷化 ,土壤Olsen P积累的同时 ,相应地提高了土壤生物性有效磷、水浸提磷 ,并提高了土壤磷素的流失潜能 .稻区土壤在富磷化过程中 ,存在着土壤磷素的农学意义向环境意义方向演变的趋势 .在非植稻期 ,稻区农田水体 ,包括沟渠水、田表水、排渠水、暗管排水等总磷 (TP)平均超过了易诱发水体富营养化临界值 ,其中溶解磷 (DRP)占总磷 4 0 % ;主要是源于绿肥田表水及部分排渠中的溶解磷对稻区外水体构成了直接危害 .在非植稻期 ,因稻区间农耕措施的差异导致了土壤富磷水平与对应田表水磷素水平不具相关性 ;在植稻期 ,施磷措施促进水田土壤富磷 ,相应地提高了田表水磷素水平 .

施用土壤改良剂对磷素流失的影响研究

以滇池设施农业土壤和坡耕地土壤为研究对象,采用外源施用土壤改良剂（硫酸亚铁FES,硫酸铝ALS,聚丙烯酰胺PAM）和土壤消毒剂（五氯硝基苯PCNB）的办法,在不同解吸时间和解吸类型的条件下,研究了土壤改良剂对土壤解吸过滤液中总磷（TP）和可溶性总磷（TDP）的浓度变化影响。研究显示：无论是在连续解吸（2~10 h）的长时间情况下,还是在两种解吸类型（2 h强度解吸和6 h连续解吸）的情况下,除PCNB外,FES,ALS和PAM都可以显著降低两种土壤过滤液中TP浓度（p〈0.05）。并且发现FES和PAM在连续解吸情况下,对设施农业土壤过滤液中TDP浓度变化具有显著影响,且在两种解吸类型下,还可以均显著降低两种类型土壤中的TDP浓度。野外田间试验表明：施加改良剂后,径流雨水中TP和TDP值也得到明显降低,FES,ALS和PAM的施用对降低P素流失具有明显的效果。可见,无论从解吸持续时间、解吸类型还是土壤类型方面看,FES和PAM都具有显著的防控P素流失的效果,适宜在滇池流域设施农业和坡耕地等土壤中应用。

施肥水平与耕作模式对紫色土坡耕地地表径流磷素流失的影响

通过设置顺坡耕作对照(CK)、顺坡耕作农家肥和化肥配合施用(T1)、顺坡耕作单施化肥(T2)、顺坡耕作单施化肥增量(T3)与横坡垄作单施化肥(T4)处理,对不同施肥水平与耕作方式下坡面产流特征、磷素流失量以及作物生物量、氮磷吸收量进行了长期(2008—2012年)定位观测。结果表明:不同施肥、耕作处理间产流量、磷素流失量差异均达到显著性水平,不同施肥与耕作下产流量、TP、TDP流失量均以不施肥处理最大,不同施肥处理产流量依次为CK>T3>T2>T1>T4,T1、T2、T3比对照处理产流量分别减少35.69%,29.63%,16.82%,T4比T2处理减少25.94%;TP流失量依次为CK>T3>T2>T1>T4,与对照相比,T1、T2、T3处理分别较CK减少33.33%,31.25%,25%;TDP流失量依次为CK>T3=T2>T1>T4,T1、T2、T3处理分别较对照减少30%,20%,20%,T4处理TP、TDP流失量比T2处理分别减少34.52%,24.72%。磷素流失以颗粒态为主,TDP/TP年均仅为26.41%。施肥与耕作对紫色土区作物生物量、氮磷吸收量均有显著性的影响,对照处理作物生物量、氮磷吸收量均低于其他施肥处理,施肥处理有助于增加作物生物量和氮磷的吸收量。相关分析表明:作物生物量、氮磷吸收量与径流量、TP、TDP均呈负相关关系,说明作物地上部分生物量越大,氮磷的利用率越高,坡面产流量和土壤养分的流失就越少。施肥能够很好地控制径流磷素的流失,以横坡垄作、农家肥和化肥配合施用最佳。

秸秆覆盖与平衡施肥对巢湖流域农田磷素流失的影响研究

通过野外径流小区观测试验，研究了巢湖流域旱地秸秆覆盖与平衡施肥条件下的径流、泥沙和磷素流失特征。结果表明，相对于当地传统耕作区，秸秆覆盖区和平衡施肥区能分别减少30．47％和21．61％的径流量，减少22．88％和20．59％的泥沙量，表现出显著的水土保持作用。当地传统耕作区磷向水体迁移的负荷量为0．47kg·hm^-2，流失系数为0．52，其中颗粒态磷是磷迁移的主要形式，其浓度占总磷流失浓度的74．45％-90．85％。秸秆覆盖与平衡施肥均能有效地降低径流磷流失量，可分别降低32．29％和29．81％，但其对径流磷浓度的影响却不明显。因此，秸秆覆盖和平衡施肥是作为源头控制农田养分流失的较好措施。

崇明东滩旱作农田土壤磷素流失及其影响因素

对采用不同施肥和地表管理方式的梨园和菜地磷素的流失进行监测,研究了崇明东滩旱作农田土壤磷素的流失负荷、流失途径及其变化规律和影响因素,并分析了不同施肥和地表管理方式对农田土壤磷素流失的影响。结果表明,旱作农田土壤磷素径流流失、渗漏流失和泥沙流失浓度均超过水体富营养化总磷浓度临界值;土壤磷素流失以泥沙流失为主,泥沙总磷流失负荷占总磷流失总负荷的70.7%～82.2%;磷素流失主要发生在6、8和10月,这3个月总磷流失负荷占全年总磷流失总负荷的71.6%～73.0%。对磷素流失影响因素的相关分析表明,旱作农田土壤磷素流失与降雨量、降雨侵蚀力、径流量、径流水中总磷浓度等因素相关显著。与常规对照方式相比较,保持表土植被、覆盖地膜和精确滴灌,可减少旱作农田径流和泥沙产生量,降低总磷流失浓度,梨园和菜地总磷流失负荷消减率分别可达20.6%和12.6%。

黄壤旱坡地梯化对土壤磷素流失的影响

在贵州中部黄壤旱坡地上 ,通过无界径流小区法以及野外坡面径流小区试验 ,对梯化和未梯化的黄壤旱坡地地表径流中磷酸根态磷、颗粒态磷以及生物有效磷的浓度变化 ,以及旱地梯化种植与传统顺坡种植下土壤磷流失量的差异进行了研究。结果表明 ,梯化与未梯化黄壤旱坡地地表径流中颗粒态磷和生物有效磷含量出现显著性的差异 ,旱坡地梯化后地表径流中颗粒态磷的含量减少 17.0 9%～ 5 7.94 % ,生物有效磷含量减少 16.0 1%～3 6.83 %。黄壤旱地土埂梯化种植能明显减少地表径流中颗粒态磷的流失量 ,其年均颗粒态磷的流失量比传统顺坡种植减少 71.64% ,但旱地梯化种植未能明显减少水溶态磷的流失量。土壤磷素水平的提高能明显增加旱坡地磷素的流失潜能 ,黄壤旱地梯化种植结合平衡施肥是减少土壤磷素流失以及保护水体质量的有效途径。

长兴县合溪水库集雨区苗木地不同施肥管理模式对径流磷素流失的影响

为保护主要饮用水源合溪水库水质,长兴县将合溪水库集雨区农业种植结构向苗木种植方式调整,但缺乏优化施肥管理模式。针对该问题,选取集雨区典型苗木种植地进行径流小区定位试验,设置了撒施(对照)、地膜覆盖、秸秆覆盖、区外设置植草缓冲带、条施、穴施6个处理,研究不同施肥管理模式下苗木地径流磷素流失特征,筛选最优施肥管理模式,实现最大化的削减农田磷素流失。结果表明:不同施肥管理模式下,苗木地地表径流年总磷素径流流失通量大小顺序为:撒施(对照)>地膜覆盖>条施>穴施>区外植草缓冲带>秸秆覆盖,撒施(对照)、地膜覆盖、条施、穴施、区外设置植草缓冲带和秸秆覆盖六种施肥管理模式下的年总磷素径流流失通量分别为:9.60、9.14、5.49、4.44、2.48、1.37 kg hm-2a-1,说明穴施、区外设置植草缓冲带和秸秆覆盖是较佳的施肥管理模式,若将其优化组合将显著消减合溪水库集雨区苗木地径流磷素流失及其对合溪水库水质的潜在影响。此外,不同施肥管理模式下,苗木地径流水样磷素流失的首要形态均为颗粒态磷,其次为溶解态磷,其中,撒施(对照)、地膜覆盖、秸秆覆盖、区外植草缓冲带、条施和穴施小区径流年均流失的颗粒态磷占流失总磷的比例分别是66.09%、70.69%、67.97%、71.63%、68.11%和67.87%。

滇池流域人工模拟降雨条件下农田施用有机肥对磷素流失的影响

应用田间原位人工模拟降雨的方法.在滇池流域不同作物类型农田上研究了有机肥(猪粪)不同用量水平对农田磷素流失的影响。结果显示,随着有机肥(猪粪)施用量的增加,农田流失液中各形态磷素的平均浓度提高,两者间呈显著正相关.相关系数均达到0.9以上。径流方式下,颗粒态磷是主要流失形态;渗漏方式下,有机肥用量水平低时颗粒态磷是主要流失形态,有机肥用量达到中等至较高水平时水溶性磷是流失的主要形态。同一有机肥用量水平下,不同作物类型农田流失液中各形态磷素的平均浓度均表现为:蔬菜田>花卉田>粮田。

玉米种植下紫色坡耕地径流中磷素流失特征研究

采用人工模拟降雨装置,通过野外径流小区试验,研究了紫色土坡耕地玉米生长季磷素流失特征。结果表明:(1)地表径流占总径流的比例较大,其中平作地表径流占总径流量的80%～83%,地表径流磷素流失量占总流失量的64%～88%;顺坡垄作分别为84%～87%和79%～87%,横坡垄作分别为71%～87%和52%～88%。(2)各耕作措施下总径流量在拔节期和抽雄期较苗期和成熟期小,且径流中磷素流失以DTP(可溶性磷)流失为主。(3)在3种耕作措施中,平作地表径流量及磷素流失总量最少;横坡垄作壤中流损失最大,是平作和顺坡垄作的1.1倍,其磷素流失总量也最严重,是平作的2倍、顺坡垄作的1.9倍。对于零散坡耕地而言,合理的耕作措施对磷素流失的调控具有一定作用,但有别于其他类型坡耕地。

模拟降雨条件下秦岭北麓土壤磷素流失特征

以秦岭北麓竹峪地区为研究区域,采用模拟人工降雨的试验方法,研究了不同坡度(5°,10°)和不同降雨强度(1.1,1.3,1.5mm/min)下该区域田地土壤磷素流失过程规律。结果表明:降雨强度能够影响径流中溶解态磷(DP)的含量,但二者之间并非呈线性关系;相比于幂函数而言,指数函数模型更适合模拟秦岭北麓竹峪地区土壤径流溶解态磷(DP)浓度变化过程(R^2>0.75);降雨初期,泥沙中(STP)含量相对较高,但随着降雨的延续其浓度会有所下降,并最终保持在一个较稳定的水平上;泥沙全磷(STP)的流失速率随着降雨时间以幂函数的形式逐渐递减,同时发现泥沙全磷(STP)的流失速率与土壤流失速率之间存在着明显的线性关系(R^2=0.92),说明养分流失量累积过程与产沙过程一致,可以利用土壤侵蚀状况来进一步预测养分流失状况。

施磷对太湖流域典型蔬菜地磷素流失的影响

采用人工模拟降雨的方法，通过野外径流小区试验，研究不同施磷水平（0，30，75，150kg／hm^2）下，典型蔬菜地磷素径流流失的特征、流失形态及流失量．结果表明，不同形态磷素随降雨-径流过程的变化趋势基本一致，即初始阶段浓度大且下降速度快，大约产生径流20min后，浓度下降变得缓慢，直到最后趋于稳定；在整个降雨-径流过程中，颗粒态磷（PP）占总磷（TP）72％-87%，是土壤磷素径流流失的主要形态．在不同施磷水平下，不同形态磷的径流平均浓度由大到小的顺序是150，75，30，Okg／hm^2．利用Duncan新复极差法进行多重比较，发现在不同施磷处理T（0，30，75，150kg／hm^2）下，随着施磷量的增加，径流中溶解态总磷（DTP）、溶解态无机磷（DIP）、PP和TP的流失量增加，而且增加的趋势与施磷量呈显著线性相关关系．