三峽庫區(qū)小流域氮素形態(tài)及氮素流失風(fēng)險(xiǎn)研究.pdf

1、水體中氮素含量超標(biāo)是引起水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵因素之一，而農(nóng)業(yè)面源污染已成為小流域水體營養(yǎng)物氮素的重要來源。研究表明農(nóng)業(yè)面源污染物質(zhì)氮素流失與土壤營養(yǎng)物含量之間存在較強(qiáng)的聯(lián)系，土壤氮素的累積可增大流失風(fēng)險(xiǎn)。施肥是提高糧食產(chǎn)量的重要手段之一，隨著氮素投入的持續(xù)增加，土壤背景值顯著提高，不僅沒有提高氮素的利用效率，反而導(dǎo)致了氮素的流失，造成氮素污染，促進(jìn)土壤中氮素向水體遷移，使得小流域氮素污染的現(xiàn)實(shí)和潛在流失風(fēng)險(xiǎn)增加。本研究通過對三峽庫區(qū)小流域

2、農(nóng)業(yè)耕作區(qū)氮素形態(tài)的監(jiān)測，結(jié)合氮素形態(tài)分級(jí)與土壤釋放動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，分析了小流域內(nèi)主要種植模式下其氮素潛在的流失風(fēng)險(xiǎn)。獲得了以下結(jié)論。
　　①從月份來看，全年小流域全氮值呈現(xiàn)出兩頭低，中間高的現(xiàn)象，其中以5月份和9月份為最高，3月份和7月份次之，1月份和11月份最低，最大值出現(xiàn)在5月份，為4.14g/kg，最小值出現(xiàn)在11月份，為0.96g/kg，最大值與最小值之間相差約4倍；小流域不同土地利用類型下的土壤有機(jī)質(zhì)沿順坡方向向下呈逐漸上

3、升趨勢，含量年均值為（19.80±7.11）g/kg，年均變化在9.8~36.8g/kg之間；小流域中不同土地粒度組成中粉粒的平均含量達(dá)60.54％，粘粒的平均含量1.61%，極細(xì)砂含量平均值為37.76%；小流域中各樣點(diǎn)土壤PH平均值為5.10±1.12，PH值處于3.66~7.37之間，整體偏向于酸性；小流域樣點(diǎn)中氧化還原電位平均值最高點(diǎn)為CD02，其氧化還原電位平均值為155.31mv，氧化還原電位平均值最低樣點(diǎn)為ZWL，其氧化還

4、原電位平均值為37.73mv。
　　②小流域樣點(diǎn)中，可轉(zhuǎn)化態(tài)氮素的含量在191.41mg/kg~453.07mg/kg之間，最大樣點(diǎn)為GLX，最小值為ZWL，二者相差約2.5倍，平均為336.59mg/kg，占總氮的17.53%。小流域不同種植模式下土壤的各形態(tài)氮含量差異明顯IEF-N、CF-N、IMOF-N和OSF-N的含量分別在20.06~235.17mg/kg，29.30~72.31mg/kg，1.59~17.10mg/kg

5、，104.12~292.34mg/kg之間。小流域中氮素形態(tài)CF-N與IMOF-N、可轉(zhuǎn)化態(tài)氮、和全氮相關(guān)性呈顯著負(fù)相關(guān)，OSF-N與IEF-N、CF-N、IMOF-N之間相關(guān)性很弱，說明在小流域中各形態(tài)氮素整體上受人為和自然影響較大，但是各形態(tài)氮素的來源和性質(zhì)上有很大的差異性。CF-N與電導(dǎo)率和PH值呈顯著負(fù)相關(guān)性，而與氧化還原電位呈顯著相關(guān)性，IMOF-N與有機(jī)質(zhì)和氧化還原電位呈顯著負(fù)相關(guān)，而與電導(dǎo)率呈顯著相關(guān)性，可轉(zhuǎn)化態(tài)氮與PH成

6、顯著相關(guān)性，TN含量與有機(jī)質(zhì)呈極顯著相關(guān)，土壤全氮與電導(dǎo)率呈顯著相關(guān)性。
　?、鄄煌恋乩妙愋拖峦寥腊钡拖鯌B(tài)氮的釋放最大量樣點(diǎn)都為GLX，最大值分別為239mg/kg和605mg/kg，最小樣點(diǎn)都為SDT，其最小值分別為71mg/kg和168mg/kg。小流域土壤中各樣點(diǎn)氨氮釋放動(dòng)力學(xué)與硝態(tài)氮釋放動(dòng)力學(xué)有相似的變化趨勢，即氨氮和硝態(tài)氮的主要釋放都是在120min內(nèi)，隨后的變化趨于平緩和平衡。小流域樣點(diǎn)釋放動(dòng)力學(xué)都可用一級(jí)動(dòng)力學(xué)

7、方程N(yùn)t=N0（1-e-kt）來模擬描述，一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程能很好的模擬描述，且其相關(guān)系數(shù)表明相關(guān)性達(dá)到顯著水平。小流域土壤氨氮和硝態(tài)氮的最大釋放速率都是在0~10min內(nèi)，其中氨氮最大釋放速率在2.20~6.80mg/kg?min之間，0~120min內(nèi)氨氮釋放量占總的釋放量的47%~79%；而0~10min硝態(tài)氮最大釋放速率在2.35~14.33mg/kg?min之間。
　　④應(yīng)用層次分析法，結(jié)合模糊評(píng)價(jià)針對小流域五種主要種植模式

8、按照隸屬度最大原則進(jìn)行排序，最終確定小流域中主要種植模式氮素流失風(fēng)險(xiǎn)從小到大為：植物籬<水稻田<油菜地<果林地<蔬菜地。為驗(yàn)證小流域氮素流失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性，結(jié)合小流域幾種主要種植模式評(píng)價(jià)結(jié)果與其氮素浸提試驗(yàn)以及小流域溝渠基流中的總氮和硝態(tài)氮濃度分別做相關(guān)性分析。結(jié)果表明，小流域主要種植模式氮素流失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果與土壤浸提總氮、硝態(tài)氮以及與溝渠基流總氮、硝態(tài)氮相關(guān)性達(dá)顯著水平，而與氨氮、亞硝態(tài)氮相關(guān)性不大。說明本文所采用的氮素流失風(fēng)險(xiǎn)