论文部分内容阅读
长期以来由于化肥的大量施用，导致土壤氮(N)磷(P)出现的明显累积，这不仅显著降低了养分利用率，也大大增加了土壤养分向水体迁移的风险。本研究选择分布于亚热带地区的红壤、水稻土、潮土、黄棕壤和紫色土等5个土类12个耕作土壤为试验材料，通过设置不同的施肥量水平，采用室内培养与土柱淋溶试验的方法，初步研究了不同氮磷累积水平下土壤氮磷的淋失过程、淋失强度及其与土壤理化性质的关系，并估测了供试土壤的磷素淋失风险临界值，对研究区域氮磷的淋失风险进行了定量评价和预测。取得以下主要研究结果:
(1)不论土壤类型和氮素累积水平高低，土壤硝态氦的淋失过程均可分为两个明显的阶段:即高浓度快速降低阶段和低浓度缓慢降低阶段。在淋溶初期，淋溶液的NO3--N浓度很高，最高可达2000mgN/L，但随着入渗过程的持续和累积入渗量的增加，NO3--N浓度快速降低，在累积入渗量达到150mm左右时，NO3--N浓度即降至0.02mgN/L以下，表明土壤中的NO3--N极易随水淋失，对地下水环境构成严重威胁。NO3--N淋溶过程存在“拐点入渗量”，即NO3--N由高浓度快速降低阶段向低浓度缓慢降低阶段变化时所对应的水分入渗量，变化范围为36.7-219.7mm。在土壤NO3--N累积水平接近的情况下，拐点入渗量越小，说明土壤中NO3--N向下层的迁移越快，对地下水环境的威胁也就越大。
(2)随土壤硝态氮含量水平的增加，土壤硝态氮淋失强度(LI)均呈极显著的线性增加趋势(R2＞0.95，P＜0.01)，表明土壤NO3--N累积与NO3--N淋失风险之间存在显著的线性关系。初步预测，我国亚热带地区年降水入渗量700mm和一般大田土壤硝态氮含量(20mgN/kg)条件下，供试土壤硝态氮年淋失量均值可达530.7kgN/hm2。
(3)磷素淋失的动态过程都表现为“淋失浓度先升高、达到峰值后开始降低并逐渐趋于稳定”的变化趋势。不同土壤达到峰值所需的入渗量不同。磷素累积淋失量随土壤磷素累积水平的增加呈显著的幂函数趋势增加(P＜0.05)，存在明显的淋失风险临界值。供试土壤的磷素淋失风险临界值(Olsen-P)的变化范围为32.0-142.0mg/kg，水稻土的淋失临界值高于早地土壤，表明水稻土的磷素淋失风险要明显低于旱地土壤。
(4)磷素淋失强度(LI)随土壤Olsen-P含量的增加呈幂函数增长趋势。在年降水入渗量700mm及土壤Olsen-P含量20mg/kg条件下，供试土壤磷的年淋失量范围为0.00-2.77kgP/hm2。
(5)土壤养分的累积会导致土壤物理性质的严重退化。电导率(Ec)随土壤氮磷含量呈现为显著的线性增加趋势(R2＞0.95，P＜0.01)，表明长期过量施肥会引起土壤的次生盐渍化。土壤饱和导水率(Ks)随土壤氮磷含量的增加呈先升高后降低的变化趋势，表明土壤物理退化与土壤养分累积之间存在明显的临界值。当土壤氮磷含量低于临界值时，施肥会在一定程度上改善土壤的物理性质（入渗性能），但高于此临界值时则会引起土壤板结，降低土壤透水性，导致土壤质量退化。