【摘要】： 針對(duì)蔬菜不合理施肥導(dǎo)致菜地土壤氮磷過(guò)量累積及理化性狀惡化、蔬菜的硝酸鹽含量超標(biāo)、菜地地下水的硝酸鹽污染和地表水的富營(yíng)養(yǎng)化等一系列農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題,以福州市郊菜地為研究對(duì)象,采用實(shí)地調(diào)查、室內(nèi)分析、土培盆栽、溫室模擬土柱及田間徑流小區(qū)試驗(yàn)等方法,調(diào)查了福州市郊蔬菜的施肥現(xiàn)狀、菜地土壤養(yǎng)分累積特征、蔬菜硝酸鹽污染現(xiàn)狀、菜地田面水及地下水的氮磷面源污染現(xiàn)狀;研究了7種不同硝、銨態(tài)氮用量配比(即,NO_3~--N / NH_4~+-N比為:3/1,2/1,3/2,1/1,2/3,1/2和1/3)及與3種硝化抑制劑(即,雙氰胺、咪唑、吡啶)配施對(duì)蔬菜產(chǎn)量、硝酸鹽含量及蔬菜內(nèi)源硝酸鹽有效利用性的影響;探討了7種不同施肥模式(即,不施肥、化肥基施、化肥基追肥各半、化肥和雙氰胺基施、化肥和雙氰胺基追肥各半、化肥和有機(jī)肥基追肥各半、有機(jī)肥基施)與蔬菜生長(zhǎng)、硝酸鹽含量、營(yíng)養(yǎng)累積、肥料利用率、菜地氮(磷)隨滲漏水淋失及地表徑流流失的關(guān)系規(guī)律;建立了以蔬菜豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效且環(huán)境友好為目標(biāo)的優(yōu)化施肥模式,為解決蔬菜生產(chǎn)上的高氮磷面源污染風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下: 1、福州市郊蔬菜地以施用化肥為主、有機(jī)肥為輔,不同類型蔬菜的平均施肥水平(N、P_2O_5和K_2O總養(yǎng)分)在493.6~1 212.2 kg·hm~(-2)·茬~(-1),N:P_2O_5:K_2O比例為1:0.58~0.98:0.55~0.92,平均為1:0.77:0.75,氮磷鉀比例不協(xié)調(diào),磷肥施用量明顯偏高;不同輪作制度下蔬菜的平均施肥量(N、P_2O_5和K_2O總養(yǎng)分)在2 002.3~3 455.2 kg·hm~(-2)·a~(-1)。與林坡地自然土壤相比,菜地土壤的全磷(2.04 g·kg~(-1))、速效磷(182.9 mg·kg~(-1))、CaCl_2-P(1.02 mg·kg~(-1))明顯累積,分別高出3.16、6.87和12.3倍;有機(jī)質(zhì)(37.4 g·kg~(-1))和全氮(2.18 g·kg~(-1))平均含量分別提高33.43%和17.16%;全鉀含量變化不明顯;而堿解氮(200 mg·kg~(-1))、速效鉀(243.8 mg·kg~(-1))、CEC(14.7 cmol·kg~(-1))和pH(5.97)則分別降低15.01%、38.2%、3.14 %和9.7%。 2、福州市郊菜地氮磷面源污染現(xiàn)狀:(1)處于嚴(yán)重污染(NO_3~-≥3 100 mg·kg~(-1))的蔬菜樣品占檢測(cè)總數(shù)的13.33%,處于重度污染(NO_3~-≥1 440 mg·kg~(-1))以上的蔬菜樣品占檢測(cè)總數(shù)的32.5%,處于中度污染以上(NO3-≥785 mg·kg~(-1))的蔬菜樣品占檢測(cè)總數(shù)的50.83%。(2)氨氮含量超過(guò)地表水Ⅲ類(1 mg·L~(-1))和Ⅴ類(2 mg·L~(-1))水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的菜地田面水樣數(shù)量分別占調(diào)查總量的62.5%和56.25%;硝態(tài)氮含量超過(guò)國(guó)家集中式生活飲用水地表水標(biāo)準(zhǔn)(10 mg·L~(-1))的菜地田面水樣數(shù)量占調(diào)查總量的12.5%;總氮平均含量和最高含量分別為10.99和33.80 mg·L~(-1),分別是地表水Ⅴ類水質(zhì)氮標(biāo)準(zhǔn)(2 mg·L~(-1))的5.5和16.9倍;總磷平均含量和最高含量分別為4.75和12.75 mg·L~(-1),分別是地表水Ⅴ類水質(zhì)磷標(biāo)準(zhǔn)(0.4 mg·L~(-1))的11.9和31.9倍。(3)氨氮含量超過(guò)Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(0.5 mg·L~(-1))的地下水樣數(shù)量占調(diào)查總量的18.18%;硝態(tài)氮含量處于超標(biāo)級(jí)別(≥10 mg·L~(-1))以上的地下水樣數(shù)量占調(diào)查總數(shù)的54.55%,處于嚴(yán)重超標(biāo)級(jí)別(≥20 mg·L~(-1))以上的地下水樣數(shù)量占調(diào)查總量的27.27%;總氮含量全部超過(guò)Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(2 mg·L~(-1),GB3838~(-2)002),超標(biāo)率為100%;總磷含量超過(guò)Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(0.4 mg·L~(-1),GB3838~(-2)002)的占調(diào)查總量的81.82%。 3、優(yōu)化施肥模式控制蔬菜硝酸鹽污染:(1)在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的硝、銨態(tài)氮配比水平范圍(3/1~1/3)內(nèi),隨硝/銨態(tài)氮施用量比值的降低,小白菜植株株高、株重及產(chǎn)量均大體表現(xiàn)出先升高而后降低的趨勢(shì),而小白菜植株硝酸鹽含量則大體表現(xiàn)出先升高而后降低再升高的趨勢(shì)。與硝銨比3/1處理相比,硝銨比2/3處理可分別提高小白菜植株株高、株重及產(chǎn)量15.57%、45.05%和13.67%,同時(shí)降低蔬菜的硝酸鹽含量37.49%。因此,硝/銨比為2/3處理比較適宜土培小白菜的生長(zhǎng)及蔬菜硝酸鹽含量的降低。(2)以硝銨比2/3為對(duì)照,在此基礎(chǔ)上分別添加3種硝化抑制劑(即,雙氰胺、咪唑、吡啶)組成的3種優(yōu)化施肥模式可提高小白菜產(chǎn)量6.06%~28.55%,降低蔬菜硝酸鹽含量2.69%~19.66%,提高植株氮累積量2.38%~38.42%,小白菜葉片硝酸還原酶活性(NRA)、硝態(tài)氮還原代謝庫(kù)大小(MPS)和硝態(tài)氮還原貯藏庫(kù)大小(SPS )分別提高24.28%~77.32%、29.45%~272.17%和2.78%~17.38%,并增加代謝庫(kù)/貯藏庫(kù)(MPS/SPS)比值0.04%~0.59%,從而提高了小白菜內(nèi)源硝酸鹽的有效利用性。 4、優(yōu)化施肥模式控制菜地氮磷淋溶損失:(1)土壤磷素淋失“閾值”及淋失潛能研究表明,Langmuir等溫方程可以很好擬合供試菜地土樣對(duì)磷的吸持特征(R2=0.991**~0.998**)。據(jù)Langmuir方程求得菜地土壤指導(dǎo)施磷量范圍為11.62~67.37 (P)kg·hm~(-2),平均為27.18 (P)kg·hm~(-2);菜地土壤的速效磷和全磷含量均顯著高于由回歸方程求得的土壤發(fā)生磷素淋失的速效磷臨界值(56.96 mg·kg~(-1))和全磷的臨界值(1.146 g·kg~(-1));菜地土壤的磷吸持飽度(DPS)平均為23.12%,已經(jīng)接近容易淋失的閾值(25%),其中4片菜地土樣的DPS已經(jīng)超過(guò)容易淋失的閾值。因此,福州市郊菜地土壤磷素具有很高的淋失潛能。(2)溫室模擬土柱試驗(yàn)結(jié)果表明,“化肥和雙氰胺基施”和“有機(jī)肥基施”2種施肥模式,不僅可比“不施肥”處理改善蔬菜植株的農(nóng)藝性狀,分別提高蔬菜產(chǎn)量113%~301%和238%~250%,提高蔬菜植株氮累積量194%~336%和208%~227%,磷累積量93.5%~133%和144%~229%,提高氮磷肥料利用率,還可比“化肥基施”處理分別降低蔬菜硝酸鹽含量10.9%~39.6%和6.8%~34.3%,減少蔬菜種植期間模擬土柱中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的淋溶損失53.4%和46.6%、水溶性總磷的淋溶損失17.0%和11.3%,從而有效地減少了菜地土壤的氮、磷對(duì)地下水水體造成的農(nóng)業(yè)面源污染。 5、優(yōu)化施肥模式控制菜地氮磷隨地表徑流流失:“化肥和雙氰胺基施”和“化肥和有機(jī)肥基追肥各半”2種施肥模式,不僅可比“不施肥”處理改善蔬菜植株的農(nóng)藝性狀,分別提高蔬菜產(chǎn)量93%~226%和143%~154%,提高蔬菜植株氮累積量231%~320%和153%~216%,磷累積量131%~417%和169%~1167%,肥料利用率較高,蔬菜硝酸鹽含量較低,還可比“化肥基施”處理分別減少蔬菜種植期間菜地土壤隨地表徑流流失的硝銨態(tài)氮總量46.46%和48.10%、水溶性總磷量21.02%和10.73%,從而有效地減少了菜地土壤的氮、磷對(duì)地表水水體造成的農(nóng)業(yè)面源污染。
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：S63;X52

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本文編號(hào)：2713118