基本信息
- 项目名称：
- 常规经营下山核桃林土壤养分渗漏动态变化规律研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本项目就常规施肥下，在浙江省临安市山核桃主产区,通过埋设土壤溶液采集器采集渗漏水,定位监测和研究了山核桃林系统中养分渗漏流失的动态变化，探明山核桃面源污染的形成机理，为山核桃合理施肥和面源污染控制提供技术支撑。
- 详细介绍：
- 选择山核桃林为试验林分,在土壤条件和山核桃经营管理一致的同一坡面上设置8个标准地，坡度36°，坡向西南坡。标准地的施肥采用常规施肥，年施640kg/hm2的复合肥（（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）氮），于6月初和8月底分别施用肥料总量的50%。2010年6月2日在标准地中间,挖掘土壤剖面设置渗滤水采集器,采集器的截水板均按离地表30cm的深度埋设,水样通过联接在渗滤水采集器后壁排水孔上的塑料管,流入预先埋在剖面坑底部的塑料桶中[4]。同时在试验地周边布置雨量筒，测定降雨量。于同年6月上旬开始至11月，每次降雨后收集塑料桶中水、泥沙混合样，量测体积并及时带回实验室经定量滤纸初步过滤后测定水化指标。 测定数据得出结论：山核桃林土壤渗漏水氮的流失现状：山核桃土壤中渗透水中的总氮、可溶性氮、硝态氮、亚硝态氮均呈现相近的规律，均呈现前期浓度出峰期以及后期下降稳定期，但滞后于铵态氮。并在2次施肥后浓度逐渐趋向由低-高-低，由此对施肥后N素流失进行监控显得极其重要，以防止地下水污染。而铵态氮，在化肥施入土壤后，其浓度迅速增加，然后逐渐下降趋于平衡。一般情况下渗漏水中的硝态氮﹥铵态氮﹥亚硝态氮。6 -11月份，渗漏水中硝态氮平均含量为7.7 mg·L -1，占全氮的65.25%，故硝态氮的流失是渗滤流失的主要形式；山核桃林土壤渗漏水磷的流失现状：山核桃林中的总磷和可溶性磷在施肥初期均达到最大值，随后逐渐降低，18d后水样可溶性磷和总磷，除小幅波动外，均趋于稳定。总磷、可溶性磷平均含量分别为0.68 mg·L -1、0.56 mg·L -1；山核桃林渗漏水中不同离子的流失现状：6-11月，土壤渗漏水中氟盐浓度变化呈现相对稳定，浓度范围分别在0.26-0.53 mg·L -1。6-11月份，山核桃林土壤渗漏水硫酸盐浓度的动态变化规律与氯离子相似。都是化肥施入土壤后，其浓度迅速增加，继而逐渐下降趋于平衡。6-11月份，两者渗漏流失平均浓度分别为12.46，2.53 mg·L -1。化肥施用，导致土壤中氯离子、硫酸根离子等强酸性阴离子的增加，使得土壤pH下降，就这一点来讲也应该控制化肥的施入量。山核桃土壤渗漏水中c(Ca2+)>c(K+)>c(Mg2+)，三者动态变化规律基本相近。其平均浓度分别为12.84、7.5、4.11 mg·L -1。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 作品撰写的目的：探明常规施肥下山核桃林土壤养分渗漏流失的动态变化特征，为山核桃合理施肥和面源污染控制提供技术支撑，最终保障山核桃生产的可持续发展和周边水体水环境的安全。 作品的基本思路：先阐述本文的撰写目的，紧接着从实验的材料与方法，结果分析（包括山核桃林土壤渗漏水氮、磷、不同离子的动态变化），讨论与结论（包括山核桃林土壤渗漏水氮、磷、不同离子的流失现状）三方面分条叙述。
科学性、先进性及独特之处
- 作品的科学性：因自然降雨主要集中在6-11月，测定这段时间内的渗漏水量，大体能推测出一年内养分损失量。故于2010年6-11月采集了13次水样，并为排除单个试验独特性，在实验区设置8块标准地，做8次平行样。 作品的先进性：近年来，国内外对于林地养分的渗漏流失的报道较少见。 作品的独特之处：具有实验基地，进行了长期的野外定位试验。
应用价值和现实意义
- 目前山核桃林地氮、磷、钾肥料施用过多。根据施肥前后山核桃林地土壤养分渗漏动态变化特征，在保证原有产量不减的情况下，控制大量元素肥料的施用量，加强微量元素肥料的施用,以实现山核桃稳产高产，保证土壤肥力不衰,生态环境不污染，使“三种效益”得到和谐发展。同时常规施肥下山核桃林地的土壤养分渗漏动态变化规律，为探明山核桃面源污染的形成机理和面源污染的控制提供技术支撑，从而有效地保障周边水环境的安全。
学术论文摘要
- 研究了常规经营下山核桃林土壤养分的渗漏流失规律。结果表明：山核桃渗漏水中可溶性氮流失是氮素渗漏流失的主要形式，平均可溶性氮含量为10.17mg·L -1，占全氮含量86.3%,其中可溶解性氮峰值达到17.56 mg·L -1。总磷、可溶性磷平均含量分别为0.65 mg·L -1、0.45 mg·L -1。阳离子渗漏流失c(Ca2+)>c(K+)>c(Mg2+)>c(NH4+)。施肥影响着渗漏水中的养分浓度，6月初施肥后，各养分输出动态过程可以分为前期浓度出峰期和后期浓度下降稳定期，直至8月底再次施肥，N浓度则明显升高，P浓度则不变。
获奖情况
- 作品《山核桃林土壤养分渗漏动态变化规律研究》于2011年被《浙江林业科技》录用。
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 张玉珍. 南方丘陵地区农田氮素渗漏特征研究[J]. 福建师范大学学报(自然科学版),2007,(2). [2] 吴水丰，陈芬芳. 水土保持工程保障山核桃产业可持续发展[J]. 浙江林业,2008,(5). [3] 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京:中国农业科技出版社, 2000. [4]孙波,王兴祥,张桃林.红壤养分淋失的影响因子[J].农业环境科学学报,2003,22(3):257－262. [5]张庆利,张民,田维彬.包膜控释和常用氮肥淋溶特征及其对土水质量的影响[J].土壤与环境,2001,10(2):98－103. [6]万红友,万云蕾,田立,. 郑州郊区菜地氮磷随暴雨径流流失特征研究[J]. 郑州大学学报(工学版),2010,(3). [7]张志剑,王珂,朱荫湄,等.水稻田表水磷素的动态特征及其潜在环境效应的研究[J].中国水稻科学,2000,14 (1):55-57. [8] 单保庆,尹澄清,于静,等.降雨-径流过程中土壤表层磷迁移过程的模拟研究[J].环境科学学报,2001,21(1):7-12 [9]李成保,季国亮.用电导频散法研究Cl-、SO42-和H2PO4-阴离子与土壤的相互作用.土壤学报, 1999,36(1):54~59 [10]高志勤,傅懋毅,. 毛竹林渗滤水养分的淋溶特征[J]. 南京林业大学学报(自然科学版),2005,(6).
同类课题研究水平概述
- 许多国家和地区的研究结果表明，面源污染是导致水环境恶化的主要原因，而面源污染中，又以农业面源污染占有最大份额（Tim et al．1994; Boers et al.1996）。 研究表明，我国氮肥利用率仅为30%～50%，磷肥为10%～20%，钾肥为35%～50%，仅1995年，我国氮、磷、钾化肥损失就分别达到1314.5×104 t、506×104 t和1343×104 t。浙江省纯氮流失量为11.5×104 t，流失率为19.2%（朱有为等，2004）。未被利用的养分通过径流、淋溶、反硝化、吸附和侵蚀等方式进入环境，污染水体、土壤和大气，是农业面源污染的主要责任者。我国水体70%的氮、磷来自于农业面源污染。雷竹林地氮肥施用量达到972 kg· hm-2，是发达国家设置的225 kg·hm-2安全上限的4.3倍，是浙江省平均施肥量443 kg·hm-2的2.2倍。 国外对于氮磷流失研究始于20世纪70年代，早期的研究集中在农田径流氮磷的流失量及对水体的影响，80年代以来则主要是从减少污染输出的角度研究氮磷元素从农田径流流失的机理和规律（Harris B L,1995;William H S,1999）。Allen等（1992）研究了美国南部松林区小流域暴雨径流中氮磷养分的流失，Bjorneberg等（2002）分析了美国地面漫灌径流中的氮磷流失。Bystron等（1998）分析了美国不同施肥措施的氮磷养分流失。我国目前对于氮素养分的流失研究多集中在坡面径流和土壤侵对土壤表层养分流失的作用（黄满淋等，2003；陆海明等，2008）。何园球等（2002）研究表明红壤丘岗区不同林地水分和养分径流损失随植被生长而减少，渗漏损失则随植被生长而增加。吴家森等（2009）研究发现，随着施肥量的增加，雷竹林土壤氮、磷渗漏流失也随着增大。 目前国内外控制农业面源污染的措施来看，平衡施肥、开发新型缓释、控释肥料是较为常见的。此外设置植物过滤带、建立缓冲区和水边休闲地等也有极其重要的作用（张志剑等，1999；唐政洪等, 2001），在国外，这方面的研究十分重视（Schellinger，et al.1992；Bingham，et al.1980）但在我国目前开展甚少，吴家森（2008）研究表明，雷竹本身作为一种缓冲带，能有效拦截氮磷渗漏流失。
