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氮素在盐碱稻田中的迁移转化规律研究

作　者: 叶洁琼
导　师: 柳建设；王兆慧
学　校: 东华大学
专　业: 环境工程
关键词: 氮素盐碱地水稻田迁移转化
分类号: X131.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

我国有各类盐碱地约1亿hm2,其中东北地区松嫩平原苏打盐碱地面积高达233.3万hm2,是世界三大片苏打盐碱土集中分布区之一。苏打型盐碱地的利用现状为农业和牧业利用并重,其中农业利用地占盐碱地总面积的28.7%。近年来,在盐碱地上种植作物以改善盐碱地性质的方法越来越普遍,但是也带来了新的农业污染问题。实验区所在地——前郭灌区位于松嫩平原,该区的水稻田氮素流失已经成为影响水环境的一个重要污染源。由于氮肥过量施用、氮肥利用率较低和施氮肥方式不合理等原因,使得氮肥大量流失,严重威胁到下游的查干湖国家4A生态保护区的水质安全。目前,国内对于苏打型盐碱地稻田中氮的动态变化、迁移转化规律以及其对环境的潜在影响的研究尚缺乏系统研究。因此开展盐碱水田中氮的动态变化规律的研究,对于科学进行水肥管理,盐碱地治理,合理控制氮素流失,保护水体等均有十分重要的意义。本研究以松嫩平原典型苏打盐碱地水稻田为研究对象,在两年大田实验的基础上,结合室内模拟实验,探讨了盐碱地水稻田中氮素动态变化、迁移转化规律及其对环境的潜在影响。课题的主要内容有：1、调查试验区的基本水文、气候等基本情况,连续两年跟踪监测盐碱水稻田中的流失规律；2、在大田实验基础上,取实验区的原状土,在实验室进行土壤元素分析、土壤氮素物料平衡分析、氨挥发实验、氮素淋溶实验以及土壤固铵性能分析等实验。通过土壤性质、氮素流失途径、施肥量等几个因素,在理论上分析氮素在盐碱水稻田中的迁移转化规律；3、结合苏打盐碱地的主要特征及当地农田管理措施,提出减少氮污染的主要途径及技术手段。主要结论如下：1、试验区土壤属强碱土,土壤中氮、碳、磷元素含量偏低,在土层剖面上随土层的加深而减少；土壤中的钠、镁、铝、钙等4种元素的含量较高,且4种元素总量随着土层的加深而显著增加；土壤的CEC与其含有的蒙脱石含量和腐殖酸含量相关,且都是深层土中的含量大于浅层土中的含量,这导致了浅层土壤的保肥能力差。2、两年试验期内,田表水中的盐碱化指标如Ca2+、Mg2+等含量波动较大；试验初期总氮和铵态氮浓度达到最高值,之后随时间的推移而下降,强降雨对其影响较大；硝态氮浓度出现峰值晚于总氮和铵态氮出现峰值的时间,之后随时间推移而下降；试验后期,总氮浓度减少了78.4%～90.2%,铵态氮浓度减少了41.9%～86.2%以上,硝态氮浓度减少了66.5%～87.1%以上,氮素流失严重。稻田排水中总氮浓度均高于国家地表水环境质量Ⅲ类标准；农田退水中的非离子氨浓度较高,对下游查干湖鱼类养殖存在潜在危害。3、实验室模拟实验中,淹水环境下,不同施肥量时,表水中氮素较少以氨挥发的形式流失,约占总损失量的0.01%左右；表水与30cm土层出水中的总氮浓度与施肥量成正相关,而深层土出水中的总氮浓度与施肥量无明显相关关系；不同施肥量处理时,氮素在盐渍土中均大量的以硝态氮形式发生淋溶,深层土层出水中的硝态氮浓度基本与施肥量无关；同一施肥量处理的土壤,其硝态氮淋溶浓度随土层的加深而增大；盐渍土含有的大量的盐碱成分,影响土壤的氮饱和量,是造成促进氮肥的淋溶损失的重要因素之一。4、铵的固定和释放是土壤氮素内循环的重要过程之一。实验土壤对铵的固定符合Langmuir吸附等温式和Freundlich吸附等温式,但Freundlich吸附等温式的拟合度较高(R2=0.9523),由此推断土壤对铵的固定属于多层吸附。同时,土壤对铵的吸附量在一定范围内随着溶液中铵加入量的增加而增大,但从两种等温式上看,试验区土壤对铵的固定能力较弱,最大吸附量在1.25 mg/g。5、最佳管理措施(BMPs)是目前控制非点源污染的主要手段,试验区可以通过加强耕作管理、综合肥力管理、合理灌溉以及构建人工湿地等措施,控制当地的氮素污染。

氮素在盐碱稻田中的迁移转化规律研究

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