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滇中坡耕地农田生态系统氮磷平衡特征

作　者: 宋娅丽
导　师: 王克勤
学　校: 西南林业大学
专　业: 生态学
关键词: 氮磷平衡烤烟坡耕地滇中
分类号: S181
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 27次
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内容摘要

在滇中澄江县尖山河典型小流域,建立标准径流场和微型小区,采用野外田间试验定点监测的方法,以坡耕地农田生态系统为研究对象,对其氮磷平衡特征进行研究。通过广泛的实地调查、查阅文献获得了大量的基础数据,并通过长期蹲点、室内分析和软件处理得出相关结论。结果表明:(1)降雨是氮磷流失进入水体的主要原因和动力,小流域内降雨的时间分布决定着氮磷流失发生的时间特征。2009年试验期间,澄江尖山河小流域全年降雨量为627.4mm,低于多年平均降雨量1050mm的40%。大于10mm的降雨类型占全年降雨的71.48%,为2009年降雨发生的主要类型。在不同降雨条件下,产流量与降雨量整体趋势一致,表现出很好的线性关系,两者相关系数达到0.8641(P<0.05);降雨量在一定的范围内,降雨强度与产流量有一定的相关性;土壤侵蚀量与降雨量没有表现出很好的相关关系;而降雨强度与泥沙量之间呈正相关关系。在不同降雨特征条件下,产流量、土壤侵蚀量之间差异极显著(P<0.01)。(2)地表径流氮磷各形态浓度均随着时间的推移,总体上呈波浪式下降的趋势。1号-6号微型小区施肥量分别为0 kg/hm2,292.5 kg/hm2,678.75 kg/hm2,1065 kg/hm2,1451.25 kg/hm2,1837.5 kg/hm2。在相同降雨条件下,氮磷各形态浓度总体随施肥量的增加而增加,均表现为:1号<2号<3号<4号<5号<6号;在不同降雨条件下,总氮、硝态氮、铵态氮最高值达到5.57mg/L、4.36mg/L、1.30mg/L,总磷、磷酸根达到0.68 mg/L、0.48 mg/L。雨季中,氮素输出主要以径流为主,占流失量的64.86%。而各处理磷素输出均以泥沙结合态为主,且磷素输出量大于氮素输出量。磷酸根为径流总磷输出的主要形态,占总磷浓度的30.43%-87.05%。(3)施肥与不施肥处理之间表层土壤含氮量差异显著,追肥后一个月是控制土壤氮素流失的最佳时期。在植物收获期,4号、5号、6号处理土壤表层含氮量骤减,后趋于平稳,仅为7月7日含氮量的24.24%-47.83%。土壤中磷素迁移能力较弱,且土壤全磷含量与土壤背景值有很大关系。随着时间的推移,不同土层全磷含量有轻微下降趋势,但表现不明显。土壤中速效磷较总磷易随水迁移,土壤背景值对于土壤速效磷的影响较轻。(4)施肥处理干物质产量与不施肥处理差异显著,为其2.71-6.26倍。本试验中,4号处理施用氮肥在127.80 kg/hm2左右、施用磷肥在63.90 kg/hm2左右时,烤烟产量最大,鲜重为其他各处理的1.32-6.5倍,干重为其他各处理的1.25-6.26倍。植物氮磷吸收量有一定的阈值范围,4号处理氮吸收量为其他各处理的1.83-19.26倍,磷吸收量为5.33-83.67倍。在一定范围内,随着施肥量的提高,氮磷农学利用率、植物累积量均普遍提高,超过此范围逐渐降低。(5)在烤烟成熟期,植株中氮素的分配主要以产品器官叶片为主,表现为叶>茎>根。在施氮量较低时,叶片吸收的养分较少。而当施肥量高于174.15 kg/hm2左右时,植物养分茎含量高出叶和根的10%-60%。烤烟硝态氮含量除3号、6号处理茎中含量较大以外,其他各处理硝态氮含量无显著差异(P<0.05),均在352.77mg/kg-487.25mg/kg之间,表现为茎>叶>根。而磷素则不同,除空白处理、4号处理外,其他各处理含磷量均表现为茎>根>叶。(6)降雨和施肥是导致氮磷流失浓度差异的主要影响,也是导致氮磷输出量差异性极显著(P<0.01)的主导因子。在6组不同施肥条件下,氮磷的输出与输入均达到平衡关系。当施肥量氮素高于127.80 kg/hm2,磷素高于63.90 kg/hm2,随着施肥量的增加,氮素吸收量与施肥量的比例由81.08%减小至15.97%,磷素由7.76%降低至0.51%。而流失量呈明显的上升趋势,严重影响了生态平衡以及对环境造成了很大的影响。而土壤残留量有轻微上升趋势,长期施肥会导致土壤中肥料积累,为随径流流失提供了充足的养分来源。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
1 绪论  11-30
  1.1 农田生态系统氮磷平衡概述  11-21
    1.1.1 坡耕地农田生态系统氮素平衡特征及影响因素  11-16
    1.1.2 坡耕地农田生态系统磷素平衡特征及影响因素  16-19
    1.1.3 目前控制氮磷流失的主要途径  19-21
  1.2 国内外农田生态系统氮磷平衡研究进展  21-25
    1.2.1 坡耕地农田生态系统氮的循环  21-23
    1.2.2 坡耕地农田生态系统磷的循环  23-25
  1.3 研究中存在的问题  25
  1.4 论文选题  25-30
    1.4.1 研究背景  25-26
    1.4.2 目的及意义  26
    1.4.3 研究内容  26-27
    1.4.4 技术路线  27-29
    1.4.5 创新点  29-30
2 研究区概况  30-31
  2.1 选取小流域研究概况  30
  2.2 试验小区布设概况  30-31
3 试验设计与方法  31-35
  3.1 试验设计  31
  3.2 降雨观测与样品的采集  31-32
  3.3 样品的测定  32-33
  3.4 数据处理与计算  33-35
4 结果分析  35-67
  4.1 烤烟坡耕地产流产沙特征  35-41
    4.1.1 降雨特征  35-39
    4.1.2 不同降雨条件下产流特征  39-40
    4.1.3 不同降雨条件下产沙特征  40
    4.1.4 径流量、土壤侵蚀量影响因素分析  40-41
  4.2 坡耕地氮磷流失特征分析  41-50
    4.2.1 氮磷随径流流失浓度及形态特征  41-47
    4.2.2 氮磷随泥沙流失量及富集率特征  47-49
    4.2.3 径流与泥沙中氮磷输出量  49-50
  4.3 土壤背景值与氮磷储量  50-58
    4.3.1 烤烟不同生育期表层土壤氮磷动态变化  51-52
    4.3.2 不同深度土层全氮含量的影响  52-53
    4.3.3 不同深度土层磷素含量的影响  53-58
  4.4 施肥量对氮磷流失量的影响  58-61
    4.4.1 不同施肥量与烤烟生物量的关系  58-60
    4.4.2 不同施肥处理的氮磷效率评价  60-61
  4.5 植物体内氮磷吸收量  61-63
    4.5.1 植物对氮素的吸收量  61-63
    4.5.2 植物对磷素的吸收量  63
  4.6 坡耕地农田生态系统中氮磷平衡关系  63-67
    4.6.1 相关性分析  63-64
    4.6.2 滇中坡耕地农田生态系统氮磷平衡关系  64-67
5 讨论  67-74
  5.1 烤烟坡耕地产流产沙特征  67
  5.2 坡耕地氮磷流失特征分析  67-69
  5.3 土壤背景值与氮磷储量  69-71
  5.4 施肥量对氮磷流失量的影响  71
  5.5 植物体内氮磷吸收量  71-72
  5.6 坡耕地农田生态系统中氮磷平衡关系  72-74
6 结论与展望  74-78
  6.1 结论  74-77
    6.1.1 烤烟坡耕地产流产沙特征  74-75
    6.1.2 坡耕地氮磷流失特征  75
    6.1.3 土壤背景值与氮磷储量  75-76
    6.1.4 施肥量对氮磷流失量的影响  76
    6.1.5 植物体内氮磷吸收量  76-77
    6.1.6 坡耕地氮磷平衡特征  77
  6.2 需要进一步完善和解决的问题  77-78
参考文献  78-88
个人简介  88-89
导师简介  89-90
致谢  90

滇中坡耕地农田生态系统氮磷平衡特征

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