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农田氮、磷随地表径流向水体迁移,不仅造成化肥利用率降低,农业生产成本上升,还对水环境造成污染,引起水体富营养化。针对滇池流域规模化韭菜生产施肥量大,农业面源污染严重等问题,采用田间试验,结合自然降雨与人工模拟降雨,研究了不同施肥及田间沟渠利用方式下农田氮磷的输出特征与流失风险。
通过对小区典型暴雨产流过程中径流氮磷的动态监测,研究了滇池北岸韭菜地不同施肥量与施肥方式下,氮磷径流流失的特征规律。研究结果表明:(1)肥料深施能明显降低径流总氮(TN)和总磷(TP)浓度;降雨产流初期径流TN和TP浓度均较高,随着降雨产流时间的延长,均逐渐降低并趋于稳定。因此,控制好降雨-产流过程前期地表径流输出是减少农田养分流失的关键。相对于化肥表施,合理的有机-无机肥料配合深施,可分别降低降雨地表径流中总氮和总磷平均浓度约53%和39%。(2)不同施肥量和施肥方式下,氮磷流失的形态特征有所差异。化肥表施硝态氮流失严重,而深施以颗粒态氮流失为主。不论何种施肥方式,颗粒态磷是磷素径流损失的主要形态。(3)肥料深施能大大减少可溶态和颗粒态氮磷的流失,以减少颗粒态养分流失为主,而施用有机肥可增加铵态氮的流失。
通过野外人工模拟降雨试验,研究了不同施肥方式的小区在施肥后连续降雨条件下,氮磷随径流流失的通量和流失特征。(1)施肥后15天内连续高强度降雨,有机肥与无机肥配合深施比化肥表面撒施总氮和总磷累积流失量分别减少31.41%和20.98%。(2)施肥后连续性降雨前期土壤侵蚀作用较强,会引起表层土壤可溶态和颗粒态养分大量流失。化肥表施后10天内,径流硝态氮占总氮比重稳步上升,并超过颗粒态氮比重,成为农田径流氮流失的主控因素。(3)施肥后10天内连续降雨,颗粒态磷始终是磷素流失的主要形态,且化肥表施条件下颗粒态磷流失占总磷流失比重逐渐增加。
通过设置小区独立沟渠以及构造改造、提高溢流阀等控制排水措施,研究了沟渠对减少氮磷输出的作用。(1)通过对降雨过程中沟渠蓄水量与排放量的监测与计算,结果表明:沟渠改造能有效蓄积降雨产生地表径流,比当地习惯构造的沟渠减少向环境排放径流量76%以上。(2)通过降雨过程中沟渠水样的动态观测,结果表明:降雨径流的输入使沟渠水各种形态氮磷浓度均会发生变化,除铵态氮浓度略有下降外,其他各形态氮磷浓度均会随着降雨时间的延长缓慢升高。(3)农田养分流失60%以上是由少数几次暴雨径流输出过程引起的。通过沟渠蓄积降雨过程产生的地表径流,并提高溢流阀、控制排水时间等控制排水措施,不仅能减少径流输出量,还可大大削减输出径流的总氮总磷浓度,其方式是靠沉降颗粒态氮磷为主。