本文關(guān)鍵詞：不同施肥模式下菜地氨素面源污染特征及生態(tài)攔截控制研究

  更多相關(guān)文章： 菜地 施肥模式 氮素面源污染 特征 生態(tài)攔截

【摘要】：蔬菜種植是我國(guó)重要的農(nóng)田利用方式之一,在實(shí)際生產(chǎn)中,氮肥不合理施用問(wèn)題突出,造成菜地氮素的大量損失,從而導(dǎo)致嚴(yán)重的菜地氮素面源污染問(wèn)題。本研究在太湖苕溪流域集約化蔬菜種植基地開展為期三年的田間小區(qū)試驗(yàn),選取大白菜地為研究對(duì)象,研究了在七種不同的施肥模式(不施肥、有機(jī)肥、常規(guī)化肥、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥、硫包衣尿素、生物碳能尿素、蔬菜專用緩釋肥)下菜地氮素氨揮發(fā)、徑流流失、淋溶損失的特征及影響機(jī)理,以及不同施肥模式對(duì)大白菜產(chǎn)量、品質(zhì)及氮肥利用率的影響。此外,本研究針對(duì)太湖流域典型菜地面源污染特點(diǎn),構(gòu)建了適用于菜地的面源污染生態(tài)攔截系統(tǒng),并進(jìn)行工程示范及效果分析。本研究結(jié)果為蔬菜種植業(yè)選擇環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的氮肥施用模式提供理論依據(jù),為菜地面源污染防治提供技術(shù)支持和工程示范。主要研究結(jié)果如下：(1)氨揮發(fā)率與表層土(0-5 cm)pH、NH4+-N含量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系,不同施肥模式影響表層土pH、NH4+-N含量的變化,進(jìn)而顯著影響菜地氨揮發(fā)進(jìn)程。有機(jī)肥、常規(guī)化肥、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥處理氨揮發(fā)主要發(fā)生在施肥后7d內(nèi),其峰值出現(xiàn)在施肥后第3-4 d,在施肥后14d內(nèi)下降至接近對(duì)照水平；三種緩釋肥的施用可延長(zhǎng)氨揮發(fā)進(jìn)程,顯著削弱氨揮發(fā)速率,其揮發(fā)率峰值發(fā)生在施肥后7-9 d,在施肥后20 d左右下降至對(duì)照水平。與常規(guī)施肥相比,有機(jī)肥的施用會(huì)促進(jìn)氨揮發(fā),增加率為11.77%-18.46%；有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥的施用可在一定程度上削弱減菜地氨揮發(fā)作用,削減率達(dá)9.09%-13.16%；三種緩釋肥的施用對(duì)氨揮發(fā)的控制效果顯著,其中蔬菜專用緩釋肥控制效果最佳,削減率達(dá)79.44%～84.77%。(2)NO3--N為菜地氮素徑流流失的主要形態(tài),其流失量占TN流失量的49.32%～71.82%,且徑流水NO3--N濃度與TN濃度動(dòng)態(tài)變化間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系。常規(guī)化肥處理氮素徑流流失量最大,達(dá)10.43～22.68kg·hm-2,其凈流失率為3.48%～7.56%。相比常規(guī)化肥處理,施用有機(jī)肥和有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥都可在一定程度上控制菜地氮素流失,其削減率分別為15.70%～18.14%、27.37%～36.27%；與常規(guī)化肥處理相比,三種緩釋肥處理可避免因施肥、降雨而引起的徑流水氮素濃度的急劇升高,對(duì)控制菜地氮素徑流損失具有非常顯著的效果,其中蔬菜專用緩釋肥處理效果最佳,其氮素流失削減率達(dá)59.79%～63.59%。(3)NO3--N為菜地淋溶水氮素的主要形態(tài),其淋失量占TN淋失量的53.99%～78.59%,且淋溶水NO3--N濃度與TN濃度動(dòng)態(tài)變化間存在極顯著線性正相關(guān)關(guān)系。施肥可顯著加劇菜地氮素淋溶損失,常規(guī)化肥處理TN淋失量顯著高于其他處理,淋失總量為：15.83～28.08 kg·hm-2,凈淋失率為：4.80%-8.35%。與常規(guī)化肥處理相比,施用有機(jī)肥及有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥對(duì)菜地TN淋失具有一定的控制作用,削減率分別為16.68%～23.58%、25.83%～31.40%,但有機(jī)肥的施用卻加劇了NH4+-N的淋失。硫包衣尿素、生物碳能尿素、蔬菜專用緩釋肥的施用對(duì)TN淋失的控制效果非常顯著,削減率分別達(dá)：50.45%～63.03%、49.43%～55.71%、52.40%-60.90%。氮素淋失嚴(yán)重影響菜地地下水水質(zhì),各處理地下水NO3--N濃度與淋溶水NO3--N濃度間均存在顯著的線性正相關(guān)關(guān)系。各施肥模式地下水NO3--N濃度介于0.27～35.93 mg·L-1之間,相比常規(guī)化肥,施用有機(jī)肥、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥及緩釋肥均可降低菜地地下水硝酸鹽污染的風(fēng)險(xiǎn),其中施用緩釋肥效果最為突出。(4)不同施肥模式是影響大白菜產(chǎn)量、品質(zhì)及氮肥利用率的主要因素。與常規(guī)化肥相比,有機(jī)肥的施用顯著降低了大白菜的產(chǎn)量及氮肥利用率,而施用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥及緩釋肥可提升大白菜產(chǎn)量及氮肥利用率,其中,緩釋肥的施用對(duì)蔬菜氮肥利用率的提升效果最為突出。與不施氮肥處理相比,氮肥的施用,降低了大白菜的品質(zhì),但相比常規(guī)化肥處理,施用有機(jī)肥、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥及緩釋肥對(duì)蔬菜品質(zhì)均有不同程度的提升。(5)在典型蔬菜集約化種植區(qū)構(gòu)建“新型農(nóng)田生態(tài)溝渠—生態(tài)消納塘水肥一體化—過(guò)濾型主排水渠攔截系統(tǒng)”示范工程,能夠顯著削減菜地排水氮、磷含量。工程運(yùn)行第2年總排水口TN濃度為1.56～3.41mg·L-1,與工程建設(shè)前相比,降低47.24%～66.84%；總排水口TP濃度為1.12～0.28mg·L-1,與工程建設(shè)前相比,降低43.43%～81.58%。此生態(tài)攔截系統(tǒng)可有效控制菜地排水對(duì)周邊河道、湖泊水體的污染,降低水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn),形成示范區(qū)良好的生態(tài)景觀,同時(shí)生態(tài)塘水肥一體化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)區(qū)域水體循環(huán)利用,提高農(nóng)田經(jīng)濟(jì)效益,具有很好的推廣價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：菜地 施肥模式 氮素面源污染 特征 生態(tài)攔截
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X712;X52
【目錄】：

• 致謝6-12
• 摘要12-14
• Abstract14-24
• 縮略詞清單24-25
• 第一章 緒論25-48
• 1.1 菜地氮素來(lái)源與轉(zhuǎn)化25-29
• 1.1.1 菜地氮素的來(lái)源25-27
• 1.1.2 菜地氮素的轉(zhuǎn)化27-29
• 1.2 農(nóng)田氮素面源污染機(jī)制及特征研究29-39
• 1.2.1 氨揮發(fā)29-33
• 1.2.2 徑流流失33-36
• 1.2.3 淋溶損失36-39
• 1.3 農(nóng)業(yè)面源污染生態(tài)攔截工程技術(shù)39-45
• 1.3.1 生態(tài)溝渠攔截技術(shù)40-41
• 1.3.2 生態(tài)消納塘技術(shù)41-42
• 1.3.3 緩沖帶截留技術(shù)42-43
• 1.3.4 人工濕地技術(shù)43-45
• 1.4 研究目標(biāo)與研究?jī)?nèi)容45-48
• 1.4.1 研究意義45-46
• 1.4.2 研究目標(biāo)46
• 1.4.3 研究?jī)?nèi)容46-47
• 1.4.4 技術(shù)路線47-48
• 第二章 不同施肥模式下菜地氨揮發(fā)特征研究48-69
• 2.1 引言48-49
• 2.2 材料與方法49-53
• 2.2.1 試驗(yàn)地點(diǎn)49
• 2.2.2 試驗(yàn)材料49-50
• 2.2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)50
• 2.2.4 田間管理50-51
• 2.2.5 樣品采集與測(cè)定51-52
• 2.2.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析52-53
• 2.3 結(jié)果與分析53-64
• 2.3.1 溫度、降雨、灌溉及土壤含水量53-54
• 2.3.2 表層土壤pH動(dòng)態(tài)變化54-56
• 2.3.3 土壤NH_4~+-N含量動(dòng)態(tài)變化56-58
• 2.3.4 氨揮發(fā)率動(dòng)態(tài)變化58-60
• 2.3.5 累計(jì)氨揮發(fā)量60-64
• 2.4 討論64-68
• 2.4.1 氣象因素對(duì)菜地氨揮發(fā)影響分析64-65
• 2.4.2 表層土壤pH及NH_4~+-N含量對(duì)菜地氨揮發(fā)影響分析65
• 2.4.3 不同的氮肥類型對(duì)菜地氨揮發(fā)影響分析65-67
• 2.4.4 不同的施肥方法對(duì)菜地氨揮發(fā)影響分析67-68
• 2.5 本章小結(jié)68-69
• 第三章 不同施肥模式下菜地氮素徑流流失特征研究69-93
• 3.1 引言69-70
• 3.2 材料與方法70-72
• 3.2.1 試驗(yàn)地點(diǎn)70
• 3.2.2 試驗(yàn)材料70
• 3.2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)70
• 3.2.4 田間管理70
• 3.2.5 樣品采集與測(cè)定70-71
• 3.2.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析71-72
• 3.3 結(jié)果與分析72-87
• 3.3.1 降雨、植被覆蓋度及徑流水量72-75
• 3.3.2 徑流水氮素濃度動(dòng)態(tài)變化75-80
• 3.3.3 氮素徑流流失量80-87
• 3.4 討論87-92
• 3.4.1 降雨、植被覆蓋度對(duì)菜地氮素徑流流失的影響87-88
• 3.4.2 不同施肥模式對(duì)菜地徑流水氮素濃度動(dòng)態(tài)變化的影響分析88-89
• 3.4.3 不同施肥模式對(duì)菜地氮素徑流流失的影響分析89-92
• 3.5 本章小結(jié)92-93
• 第四章 不同施肥模式下菜地氮素淋失特征研究93-123
• 4.1 引言93-94
• 4.2 材料與方法94-97
• 4.2.1 試驗(yàn)地點(diǎn)94
• 4.2.2 試驗(yàn)材料94
• 4.2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)94
• 4.2.4 田間管理94
• 4.2.5 樣品采集與測(cè)定94-96
• 4.2.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析96-97
• 4.3 結(jié)果與分析97-115
• 4.3.1 降雨、灌溉及淋溶水量97-99
• 4.3.2 淋溶水氮素濃度動(dòng)態(tài)變化99-104
• 4.3.3 氮素淋失量104-112
• 4.3.4 地下水NO_3~--N濃度動(dòng)態(tài)變化112-115
• 4.4 討論115-122
• 4.4.1 降雨/灌溉對(duì)菜地氮素淋溶的影響115-116
• 4.4.2 不同施肥模式對(duì)菜地淋溶水量的影響116
• 4.4.3 不同施肥模式對(duì)菜地淋溶水氮素濃度動(dòng)態(tài)變化的影響分析116-118
• 4.4.4 不同施肥模式對(duì)菜地氮素淋溶損失的影響分析118-121
• 4.4.5 不同施肥模式對(duì)淺層地下水NO_3~--N濃度動(dòng)態(tài)變化的影響分析121-122
• 4.5 本章小結(jié)122-123
• 第五章 不同施肥模式對(duì)大白菜產(chǎn)量、品質(zhì)、氮肥利用率的影響123-137
• 5.1 引言123-124
• 5.2 材料與方法124-125
• 5.2.1 試驗(yàn)地點(diǎn)124
• 5.2.2 試驗(yàn)材料124
• 5.2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)124
• 5.2.4 田間管理124
• 5.2.5 樣品采集與測(cè)定124
• 5.2.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析124-125
• 5.3 結(jié)果與分析125-132
• 5.3.1 大白菜產(chǎn)量125-127
• 5.3.2 大白菜氮肥利用率127-129
• 5.3.3 大白菜品質(zhì)129-132
• 5.4 討論132-135
• 5.4.1 不同施肥模式對(duì)大白菜產(chǎn)量的影響分析132-133
• 5.4.2 不同施肥模式對(duì)大白菜氮肥利用率的影響分析133-134
• 5.4.3 不同施肥模式對(duì)大白菜品質(zhì)的影響分析134-135
• 5.5 本章小結(jié)135-137
• 第六章 菜地面源污染生態(tài)攔截系統(tǒng)與效果研究137-157
• 6.1 引言137-138
• 6.2 工程設(shè)計(jì)與方法138-143
• 6.2.1 工程建設(shè)背景138-139
• 6.2.2 生態(tài)攔截系統(tǒng)建設(shè)139-142
• 6.2.3 樣品采集與測(cè)定142-143
• 6.3 結(jié)果與分析143-153
• 6.3.1 新型農(nóng)田生態(tài)溝渠工程運(yùn)行效果143-147
• 6.3.2 生態(tài)消納塘水肥一體化工程運(yùn)行效果147-152
• 6.3.3 工程總體運(yùn)行效果152-153
• 6.4 討論153-156
• 6.4.1 新型農(nóng)田生態(tài)溝渠對(duì)菜地面源污染的攔截機(jī)理分析153-154
• 6.4.2 生態(tài)消納塘水肥一體化工程對(duì)菜地面源污染的攔截機(jī)理分析154-155
• 6.4.3 菜地生態(tài)攔截系統(tǒng)應(yīng)用與評(píng)價(jià)155-156
• 6.5 本章小結(jié)156-157
• 第七章 研究結(jié)論、創(chuàng)新點(diǎn)和展望157-161
• 7.1 研究結(jié)論157-159
• 7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)159
• 7.3 研究展望159-161
• 參考文獻(xiàn)161-188
• 作者簡(jiǎn)歷、科研成果及獎(jiǎng)勵(lì)188-189

，

本文編號(hào)：1035280