（土壤学专业论文）京郊地下水硝态氮状况及设施菜地填闲作物利用研究.pdf

独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塑! 垦盔些盘堂或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：和魄 签字同期：盘。1 年6 月夕 同 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塑j 垦盔些盘鲎有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权塑i 垦盔些盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：粕缸 导师签名：多巳珐z 签字日期：a d f f 年占月；日签字日期：为1 年占月；日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 摘要 由于北方设施菜地栽培中普遍存在氮肥过量使用现象，造成大量硝态氮在土壤中 累积，对周边地下水构成潜在威胁问题。本研究以提高设施菜地土壤中氮素利用率， 减少氮素淋溶为目的，在2 0 0 9 年8 月至2 0 1 0 年1 2 月间，在北京郊县( 区) 丌展大 面积农户调查、农用机井水样采集，填闲作物田间筛选试验和多点对比试验等工作， 结果显示： 1 在北京市大兴、房山、门头沟、通州和昌平等5 区的农阐区域机井采样调查分 析结果显示，随机采集的2 4 3 个机井水样中，硝态氮平均含量为3 6m g l 。其中，按 照国家饮用水一级标准作为评价指标，硝态氮含量超标机井占1 2 4 ，严重超标机井 占0 8 。设施菜地地下水样本硝态氮含量高于粮阳，并且种植年限越长的设施菜地， 其周边地下水硝酸盐含量越高。结果显示，1 0 年以上种植历史的设施菜地中处于超 标范围的地下水样本占1 7 6 ，有2 3 5 的样本处于达标( 警戒) 状态。此外，地下 水中硝态氮基本遵循随着地下水埋深增加，其浓度显著降低的规律。 2 在夏季休闲期设置的甜玉米、高丹草、红叶苋菜、空心菜和小麦等5 种填闲作 物筛选试验结果显示，甜玉米的生物量和吸氮能力都显著优于其他4 种作物佃 o 0 5 ) ， 分别达到9 23 3 5k g h m 2 和3 3 0k g h m 2 ( 图4 ) ；甜玉米的单株吸氮量及单株吸氮量增 长速率明显高于其他4 种作物( p o 0 1 ) 。 3 在北京大兴、房山、门头沟和通州等4 区的1 5 个田间对比试验结果显示，从 经济和环境效益两方面分析，甜玉米是适合北方设施菜地夏季休闲期种植的填闲作 物。种植甜玉米可以提高农民收入，平均达3 05 0 4 2 元h m 2 。并且有效减少土壤中硝 态氮含量，降低淋入周边地下水中风险。 关键词：硝态氮；地下水；填闲作物；甜玉米 s t u d yo nn i t r a t es t a t u so fg r o u n d w a t e ra n dn i t r o g e nu p t a k eb yc a t c hc r o pi n g r e e n h o u s ei ns u b u r b so fb e i j i n gc i t y m a j o r ：s o i ls c i e n c e a u t h o r ：h el i a n g s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rw e nh o n g d a ；r e s e a r c h e rl i uh o n g - b i n a b s t r a c t i nf a c i l i t yv e g e t a b l ef i e l do fn o r t hc h i n a ，o v e ri n p u to fn i t r o g e nf e r t i l i z e ri sr e g a r d e d a st h ec o m m o np h e n o m e n a ，w h i c ha l w a y sr e s u l t si nn i t r a t ea c c u m u l a t i o ni ns o i la n dh a s t h ep o t e n t i a lt oi n f e c ts u r r o u n d i n gg r o u n d w a t e r f r o ma u g u s t2 0 0 9t od e c e m b e r2 0 1 0 ，t h i s s t u d y w a s i n v e s t i g a t i n gm a n y f a m i l i e sw i t h g r e e n h o u s e ，c o l l e c t i n ga g r i c u l t u r a l p o w e r - o p e r a t e dw e l l s w a t e rs a m p l e s ，s c r e e n i n gt e s ta n dc o m p a r i s o ne x p e r i m e n t si nt h e s u b u r b so fb e i j i n gi no r d e rt or a i s et h eu t i l i z a t i o nr a t eo fn i t r o g e na n dt or e d u c en i t r o g e n l e a c h i n gi ns o i lo ff a c i l i t yv e g e t a b l ef i e l d t h em a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 r e s u l t so b t a i n e df r o ma g r i c u l t u r a lp o w e r - o p e r a t e dw e l l s i n v e s t i g a t i o ni n5d i s t r i c t s o ft h es u b u r b so fb e i j i n gs u c ha sd a x i n g ，f a n g s h a n ，m e n t o u g o u ，t o n g z h o u ，c h a n g p i n g s h o wt h a tt h e ( a v e r a g e ) n i t r a t ec o n t e n ti n g r o u n d w a t e ri nt h e2 3 4s a m p l e sr a n d o m l y c o l l e c t e di s3 6m g l u s i n gt h en a t i o n a ld r i n k i n gw a t e rs t a n d a r da se v a l u a t i o ni n d e x e s ， t h i si n c l u d e s ：1 2 4 o ft h ew e l l se x c e e dt h el i m i t ( a b o v e1 0m e t e ) a n d0 8 o fw e l l s s e r i o u s l ye x c e e dt h el i m i t ( a b o v e1 0m e l ) i nn 0 3 - - nc o n t e n t n 0 3 - - nc o n t e n ti n g r o u n d w a t e ri sh i g h e ri nf a c i l i t yv e g e t a b l ef i e l dt h a ni nc r o pf i e l d ，a n dn 0 3 - - nc o n t e n ti n g r o u n d w a t e ri si n c r e a s i n ga sg r o w i n ga g ei n c r e a s e s 1 7 6 o ft h ew e l l se x c e e dt h el i m i t ( a b o v e1 0m g l ) a n d2 3 5 o fw e l l sa c h i e v eq u a l i f i e d ( b u to na l e r ts t a t u s ) i na d d i t i o n ， n 0 3 。一nc o n t e n td e c r e a s e si ng r o u n d w a t e rw i t hg r o u n d w a t e rd e p t hi n c r e a s i n g 2 t h es c r e e n i n gt e s to ff i v ec a t c hc r o p ss u c ha ss w e e tc o l a ( z e am a y sl ) ，s o r g h u m h y b r i ds u d a ng r a s s ，h e r b s tb l o o d l e a f ( i r e s i n eh e r b s t i ih o o k ) ，w a t e rs p i n a c hi p o m o e a a q u a f i c af o r s k ) a n dw h e a t ( t r i t i c u ma e s t i v u ml ) h a db e e nc a r r i e do u td u r i n gt h es u m m e r f a l l o wp e r i o dt om a k es u r eo fd i f f e r e n te f f e c t so fd i f f e r e n tc a t c hc r o p s t h er e s u l ts h o w s t h eb i o m a s sa n dn i t r o g e na b s o r b e db ys w e e tc o l a ( z e am a y sl ) i ss i g n i f i c a n t l yb e t t e rt h a n o t h e rf o u rc a t c hc r o pt r e a t m e n t s ( p 0 0 5 ) a n di su pt o9 23 3 5k g h m 2a n d3 3 0k g h m 2 ( f i g 4 ) ，r e s p e c t i v e l y n i t r o g e na b s o r p t i o np e rp l a n ta n dng r o w t hr a t ep e rp l a n ti ss i g n i f i c a n t l y h i g h e rt h a no t h e rf o u rc a t c hc r o pt r e a t m e n t s ( p 3 0 - 7 0m 1 2 0 - - 2 0 0m 7 0 1 2 0m 。1 0 3 0m 地下水硝态氮污染情况已经十分严重。而3 0 一7 0m 的污染情况也较为严重，这说明7 0m 以上的地下水已经受到了严重的污染，主要米源还是由于 土壤中的硝态氮。1 2 0 2 0 0m 的地下水受到硝态氮污染的程度较小，但随着上层硝态氮的向_ 卜淋 洗，很可能存在受到污染的风险。而7 0 2 0 0m 的地下水均有超标样本出现，但较7 0m 以上的井 水样本来说，相对超标率较小。能说明已经受到硝态氮含量过高的污染，有进一步恶化的可能。 1 6 京郊地下水硝态氮状况及设施菜地填闲作物利用研究 表6 北京农业地区不同深度地下水硝态氮含量 t a b 6n 0 3 。- nc o n t e n to fg r o u n d w a t e rf r o md i f f e r e n tw e l ld e p t hi nr u r a ld i s t r i c to fb e i j i n g 3 1 3 地下农业灌溉用水硝态氮含量的现状 3 1 3 1 农业灌溉州水与饮刚水硝态氮含量的比较 由丁近年来，北京市对地下水资源的超量开采，地下水位逐年下降，饮j i j 水的开采深度不断 加深，并使得传统的手乐井逐渐淡出人们的日常生活。本研究根据地下水利川的实际情况，将所 采集的2 4 3 个样晶分成饮朋水和农业灌溉刚水两种类型。结果显示( 图1 ) ，饮j j 水硝态氮含量平 均为2 8m g l ，最高值为1 3 1m g l ，位f 顺义区榆林镇居民区内1 5 0m 处的机井；共采集3 8 个 饮用水样品，仅有1 眼机井达到1 0m g l 以上，超标率仅占2 6 ，没有样品严重超标，基本符合 要求。而农业灌溉用水共调查机井2 0 5 眼。总体上看( 图1 农业灌溉h j 水) ，平均含量在3 8m e c l 略微高于饮用水硝态氮含量，但农业灌溉用水超标水井却达2 8 眼，超标率高达1 3 7 ，其中，有 3 眼均超过了2 0m e t , ，达到了严重超标水平。 因此，可以判断饮用水水质与农业灌溉用水相比硝态氮含量要低，水质相对较好。农业灌溉 用水受到农业生产活动影响，主要是过量施肥造成的。 农业灌溉用水( n = 2 0 5 ) 哩几 o 1 0 - 2 0 唱几 2 6 饮用水( n = 3 8 ) 图1 农业灌溉用水和饮用水硝态氮含量频率分布状况 f i g 1f r e q u e n c yd i s t r i b u t i o no f n 0 3 - n c o n t e n to f g r o u n d w a t e rf r o mi r r i g a t i o nw e l l sa n dd r i n k i n g w e l l s 1 7 河北农业人学硕 ：学位( 毕业) 论文 3 1 3 2 北京农业地区农业灌溉用水硝态氮含量分布情况 农业灌溉用水硝酸盐含量地区差异较大，其中以房山最高，其次是密云、怀柔，顺义、平谷、 昌平，而通州、大兴较低( 表7 ，表8 ) 。另外，从表4 中可以看出，房山区的地下水硝态氮的变 异系数( c v - - 0 6 ) 较小。说明房山区的农业灌溉h j 水硝态氮含量较高且分布广泛，说明房山区 的蔬菜种植面积在不断扩大的同时，伴随着不合理的施肥状况存在，造成了地下水硝态氮的污染 较为严重。房山区地下水硝态氮含量平均在1 0 9m g l ，平均值已经达到了超标水平：并且超标 率i 吁房山样品的5 4 ，严重超标率为5 4 。按照这样的趋势发展下去，地卜水被污染的范围不 断扩大，当前所面临着的形势非常严峻。同时，密云、怀柔等区县同样形势严峻。密云地下水硝 态氮含量平均达到9 5m g l ，超标率在5 0 ，无严重超标样品；怀柔地_ 卜水硝态氮含量平均也达 到6 6m g