滇池流域农田不同土地利用方式对土壤磷素积累及其吸附的影响

【目的】研究滇池周边不同土地利用方式下土壤基本理化性质和土壤总磷(TP)、有效磷(Olsen-P)、水溶性磷(Water-P)含量在不同土层(0～20,20～40,40～60,60～80,80～100cm)变化状况及其磷吸附特性,旨在阐明农田土地利用方式对滇池流域土壤磷流失的潜在影响。【方法】2009年,在滇池流域选择常规水稻-蚕豆轮作、露地蔬菜、3～5年和10年以上塑料大棚4种土地利用方式下的农田作为研究对象,采集0～100cm土层的土样,测定土壤基本理化性质和不同形态磷含量,用Langmuir方程拟合不同土地利用方式下土壤的磷吸附特性,并对土壤基本理化性质及不同形态磷含量与土壤磷素吸附特征参数土壤磷最大吸附量(Smax)和土壤磷吸附能常数(k)相关性进行分析。【结果】不同土地利用方式对不同土层土壤基本理化性质有明显影响。4种土地利用方式下,农田土壤TP、Ols-en-P和Water-P主要积累于土壤表层(0～20cm)。与常规水稻-蚕豆轮作地相比,露地蔬菜地、10年以上塑料大棚和3～5年塑料大棚表层(0～20cm)土壤的Olsen-P含量分别高达89.86,74.93,45.07mg/kg,均超过土壤磷向周围水体流失的"突变点"。4种土地利用方式农田的Smax和k分别为747～1 533mg/kg和0.08～0.75L/mg,其中露地蔬菜地、3～5年和10年以上塑料大棚表层(0～20cm)土壤的Smax较水稻-蚕豆轮作地显著降低,k值则随土层深度的增加及塑料大棚种植时间的延长而增大;Smax和k与不同土地利用方式下土壤全氮、NH4+-N、NO3--N含量及C/N呈显著相关关系,Olsen-P和Water-P含量与k呈显著负相关关系(r分别为-0.49和-0.52,P<0.05)。【结论】农田土地利用方式由水稻-蚕豆轮作向集约化蔬菜、花卉生产转变,将会引起土壤特性改变、磷素积累及降低土壤对磷吸附,使农田土壤磷向周边水体流失从而增加水体富营养化的环境风险。

集约化生产对农田土壤碳氮含量及δ^(13)C和δ^(15)N同位素丰度的影响

集约化生产下农田土壤碳、氮含量变化是衡量土壤肥力持久性的重要指标.对常规水稻-蚕豆轮作地、露地蔬菜地、3年塑料大棚地和10年以上塑料大棚地的土壤pH、电导率(EC)、土壤有机碳(SOC)和总氮(TN)含量及δ13C和δ15N同位素丰度进行测定,研究了集约化生产程度对土壤特性的影响.结果表明:与水稻-蚕豆轮作地相比,露地蔬菜地、3年塑料大棚地和10年以上塑料大棚地0～20 cm耕层土壤pH分别降低1.1、0.8和0.7,而土壤EC分别是水稻-蚕豆轮作地的4.2、4.9和5.2倍;土壤碳、氮含量随塑料大棚地生产年限的增加总体上呈先增大后减小的趋势.与水稻-蚕豆轮作地相比,10年以上塑料大棚地0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土层的土壤SOC含量分别下降了54%、46%、60%、63%和59%,土壤TN含量分别下降了53%、53%、71%、82%和85%.农田集约化生产程度显著影响土壤SOC、TN含量和δ13C、δ15N丰度,土壤δ13C丰度与SOC含量呈显著负相关.土壤δ13C丰度可作为评价农田土壤碳循环受人为干扰强度的指标.