【摘要】：膠體磷作為土壤中磷素遷移的主要載體,與農(nóng)業(yè)面源磷污染密切相關(guān)。本研究以農(nóng)田膠體磷為研究對象,實(shí)驗(yàn)擬基于大田試驗(yàn),分別在兩種土壤(粘壤土和壤質(zhì)土)和八種處理(翻耕/秸稈不還田/冬閑(CHF),翻耕/秸稈還田/冬閑(CRF),翻耕/秸稈不還田/小麥(CHW),翻耕/秸稈還田/豌豆(CRB),免耕/秸稈不還田/冬閑(NHF),免耕/秸稈還田/冬閑(NRF),免耕/秸稈不還田/小麥(NHW),免耕/秸稈還田/豌豆(NRB))下進(jìn)行,利用先進(jìn)的同步輻射X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)譜(XANES)等技術(shù)從分子水平上表征稻田土壤膠體磷的儲存形態(tài),明確保護(hù)性耕作與多樣化輪作實(shí)施后不同時期土壤膠體磷賦存規(guī)律。同時,利用室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn),在八種不同土壤質(zhì)地的土壤中施加陰離子型聚丙烯酰胺(PAM),以掃描電鏡-能譜技術(shù)(SEM-EDS)表征土壤膠體的形貌特征,探究了不同添加比例的PAM對土壤膠體磷流失潛能的阻控作用。研究結(jié)果如下:(1)壤質(zhì)土在免耕兩年后會提升土壤總磷含量,且有無秸稈還田對土壤總磷沒有影響。與實(shí)驗(yàn)初期(435mgkg-1)相比,土壤總磷含量逐年升高,但4個處理(CHF、CRF、NHF、NRF)間總磷含量在第一年水稻季末(442～443mgkg-1)以及第一年末(444～447 mg kg-1)差異并不顯著(p0.05)。第二年水稻季,NRF(459mgkg-1)顯著高于其他處理(無顯著差異,452～454 mg kg-1),第二年結(jié)束后,NRF(471mgkg-1)處理顯著大于 CRF(458mgkg1)和 CHF(454mg kg-1)處理(p0.05),NHF(462mg kg-1)與CHF差異顯著。粘壤土在兩年免耕條件下,秸稈還田具有提高磷含量的效果:與實(shí)驗(yàn)初期相比(954mgkg-1),粘壤土土壤總磷含量逐年升高,在第二年水稻季末和冬閑季末,NRF為所有處理中的最大值,并顯著大于NHF處理。此外,在輪作系統(tǒng)中,免耕可以提高土壤磷含量:NRB在每一季均為各輪作處理中的最大值,且在第二年顯著大于其余三種輪作處理。(2)壤質(zhì)土在第一年秸稈還田條件下,免耕土壤膠體磷含量小于翻耕,而在第二年秸稈還田時,免耕土壤膠體磷含量大于翻耕:在第一年水稻季,翻耕處理(15.291mgkg-1)高于免耕處理(11.210 mg kg-1);第一年結(jié)束后,CHF(4.560 mgkg-1)顯著高于其他處理(無顯著差異,2.918～3.526mgkg-1);第二年水稻季,免耕處理大于翻耕處理;第二年結(jié)束后,NHF處理(7.778mgkg-1)顯著高于其他處理(3.590～5.445 mg kg-1),其中NRF最小。這可能是因?yàn)槿蕾|(zhì)土砂粒含量較高,易受耕作擾動的影響,從而進(jìn)一步影響土壤膠體磷的賦存。粘壤土第二年免耕和秸稈還田均可以使土壤膠體磷含量下降,但免耕+秸稈還田并不會增強(qiáng)膠體磷下降的效果:第一年水稻季免耕(12.308 mg kg-1)處理均高于相應(yīng)的翻耕(11.575 mg kg-1)處理;而在第一年結(jié)束后,CHF(13.619 mg kg-1)顯著大于除CRB外的其他處理(7.721～11.400 mg kg-1),而且在第二年水稻季也出現(xiàn)這種現(xiàn)象;第二年結(jié)束后,CHF處理(11.249 mg kg-1)顯著高于其他處理(6.073～9.214 mg kg-1)。結(jié)果表明兩年后NHF、CRF處理的土壤膠體磷含量均顯著小于CHF處理后的膠體磷含量。(3)壤質(zhì)土在第一年秸稈不還田條件下,免耕土壤膠體磷占總磷比例顯著小于翻耕,而在第二年不還田條件下,免耕顯著大于翻耕。與實(shí)驗(yàn)初期(2.73%),壤質(zhì)土膠體磷占總磷的比例相比在兩年后(0.76%～1.68%)顯著下降。第一年水稻季翻耕膠體磷占比(3.46%)顯著高于免耕(2.54%)占比。第一年結(jié)束后CHF處理(1.03%)的占比顯著高于其他處理(無顯著差異,0.66%～0.79%)。與第一年不同第二年水稻季,免耕處理(1.31%)的占比顯著高于翻耕處理(0.78%)。第二年結(jié)束后,NHF(1.68%)處理顯著高于其他處理(0.76%～1.20%)。兩年結(jié)束后(0.62%～1.16%),粘壤土中膠體磷占總磷的比例與實(shí)驗(yàn)初期(1.79%)相比顯著下降(p0.05),但下降的幅度(0.9%)小于壤質(zhì)土(1.5%)。除第一年水稻季,CHF處理的膠體磷占比為各處理間最大值。兩種供試土壤膠體磷的XANES結(jié)果表明在一周年結(jié)束后,鐵氧化物結(jié)合態(tài)磷在稻田土壤膠體磷中相對含量顯著升高,且其含量(45.8%～61.8%)為各磷形態(tài)間的最大值。在第二年水稻季末和冬季末,鐵氧化物結(jié)合態(tài)磷無顯著性變化,表明稻田土壤中膠體磷形態(tài)主要為鐵氧化物結(jié)合態(tài)磷。(4)PAM對土壤膠體磷釋放的阻控研究表明,PAM可以有效地抑制土壤膠體和水分散性膠體磷的流失潛能。對照組中供試土壤膠體磷的流失潛能為6.9 mg kg-1～46.1mgkg-1,其中砂壤土的流失潛能最大。向土壤中添加12.5kgha-1(低)、25 kg ha-1(中)、50 kg ha-1(高)三種水平的PAM后,土壤膠體總磷的流失潛能分別平均降低了 47.0%,67.9%和79.3%。但是,PAM的施加可能會促進(jìn)土壤中膠體態(tài)MRP、真溶態(tài)TP、真溶態(tài)MRP、真溶態(tài)MUP的釋放。土壤中砂粒含量是預(yù)測WDC和膠體磷的重要因素。在已知PAM施加量和砂粒含量的情況下,多元回歸方程較好的預(yù)測了 WDC和膠體磷(R~2=0.542,p0.001)的流失潛能。
【圖文】：

２．２．１試驗(yàn)點(diǎn)概況逡逑試驗(yàn)點(diǎn)１位于杭州余杭區(qū)徑山縝前溪村（３０°２１＇５０”Ｎ，邋１１９°５３＇１７”Ｅ），地理位逡逑置如圖２－１所示。年平均氣溫為１５．３邋°Ｃ？１６．２邋°Ｃ，年均降雨量為１１５０邋ｍｍ？１５５０逡逑ｍｍ。試驗(yàn)點(diǎn)稻田土壤類型為黃斑田，母質(zhì)發(fā)育于湖相沉積。試驗(yàn)點(diǎn)土地種植模逡逑式為水稻－休耕，水稻品種為秀水－１３４，水稻季是從６月至１１月，休耕是從當(dāng)年逡逑１１月至翌年５月。實(shí)驗(yàn)前稻田耕作層（０？２０邋ｃｍ）的土壤基本理化性質(zhì)見表２－逡逑１0逡逑試驗(yàn)點(diǎn)２位于杭州市余杭區(qū)良渚鎮(zhèn)（Ｅ１２０°３＇１３．２２”，Ｎ３０°２３＇４７．１８＂），，地理逡逑位置如圖２－１所示。良渚鎮(zhèn)屬于北亞熱帶南緣季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫１５．３°Ｃ？逡逑１６．２°Ｃ，年平均降雨量為１３５０ｍｍ。試驗(yàn)點(diǎn)稻田土壤類型為青紫泥田，屬于潴育逡逑型水稻土亞類。水稻季是從６月至１１月，豌豆季／小麥季／休耕是從當(dāng)年丨１月至逡逑翌年５月。試驗(yàn)前稻田耕作層（０？２０邋ｃｍ）的土壤基本理化性質(zhì)見表２－１。逡逑ｓ

２．３．１保護(hù)性耕作及多樣化輪作下稻田土壤總磷含量的變化特征逡逑與實(shí)驗(yàn)初期相比（９５４ｍｇｋｇ－１），兩年結(jié)束后粘壤土中總磷含量均顯著升高，逡逑且秸稈還田有助于土壤磷的增加（圖２－２（ａ）（ｂ））。翻耕／還田／冬閑（３．１％）、免耕逡逑／不還田／冬閑（３．２％）、免耕／還田／冬閑（４．１％）、翻耕／還田／豌豆（３．０％）、免耕／逡逑還田／豌豆（３．４％）處理后的土壤總磷均增加３．０％以上，其他處理增加２．０％￣２．６％；逡逑兩年結(jié)束后免耕／還田／冬閑（ｇｐＺｍｇｋｇ－１）和免耕／還田／豌豆ＯＳＧｍｇｋｇ－１）處理逡逑后的土壤總磷含量最高，最低為翻耕／不還田／冬閑ＯＴａｍｇｋｇ－１）和翻耕／不還田逡逑／小麥（９７５ｍｇｋｇ－１）處理后的土壤。免耕處理下的土壤總磷含量比翻耕處理高，逡逑但差異并不顯著。相鄰季節(jié)間，總磷含量均為升高或無顯著變化（沒有出現(xiàn)降低），逡逑且在水稻季（兩年水稻季分別平均為９ｍｇｋｇ－１和ｌｌｍｇｋｇ－１）的增長幅度顯著大逡逑于冬閑輪作季（５ｍｇｋｇ－１和々ｍｇｋｇ－１）的增長。兩年結(jié)束后，輪作條件下的最大逡逑總磷含量與最小總磷含量的差值ＵＯｍｇｋｇ－１）要小于冬閑條件下的差值（１１邋ｍｇ逡逑ｋｇ－１），說明輪作會影響土壤在保護(hù)性耕作下的總磷變化。逡逑總磷含量的升高可能是因?yàn)檫B續(xù)兩年肥料的施加導(dǎo)致。長期過量施肥容易導(dǎo)逡逑致磷素在土壤中累積，增加土壤磷素流失的風(fēng)險［１２３，１２４］。因?yàn)樵谒炯镜氖┓柿垮义媳榷e和輪作季的施肥量要大
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S153

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本文編號：2670018