【word】 陇西河流域水稻平衡施肥对土壤氮磷钾养分的影响研究.doc

陇西河流域水稻平衡施肥对土壤氮磷钾养分的影响研究第50卷第13期2011年7月湖北农业科学hubeiagriculturalsciencesv01.5ono.13ju1.201】陇西河流域水稻平衡施肥对土壤氮磷钾养分的影响研究漆辉,伍钧,韩巧,叶小丽,扬琴(1.四川农业大学资源环境学院,成都6l1130;2.四川省雅安市雨城区农业局,四川雅安625014)摘要:采用”3414”二次回归最优设计方案,研究了陇西河流域水稻平衡施肥对土壤氮,磷,钾养分变化的影响.结果表明,水稻种植后.各处理土壤碱解氮,速效钾含量均有不同程度地提高:土壤全磷含量不同程度地降低,而土壤速效磷含量变化差异较大;大多数处理土壤全氮含量不同程度地降低;土壤碱解氮,速效磷,速效钾的含量分别与施氮量,施磷量,施钾量呈极显着正相关.同时,随着施氮量的增加,土壤速效磷的含量也随之增加关键词:水稻;”3414”试验;肥力;面源污染;陇西河流域中图分类号:s158.3文献标识码:a文章编号:04398114(2011)132618-05effectofbalancedfertilizationofriceonthecontentofnpkinsoilinlongxiriverbasinqihlli,wujun,hanqiao,yexiao-li,yangqin(1.collegeofresourcesandenvironment,sichuanaculturaluniversity,chengdu611130,china2-agriculturebureauofyuchengcountyinyaancity,yaan625014,sichuan,china)abstract:”3414”optimaldesignofquadraticregressiontestprogramwasadoptedtostudytheeffectofbalancedfertilizationofriceonthecontentsofn,pandkinsoil,inordertoprovideareliabletheoreticalfoundationtomaintainsoilfertility,controlandpreventthearea-sourcepollutioninlongxiriverbasin.theresuhsshowedthatafterplanting,thecontentsofalkali-hydrolyzablenitrogenandavailablepotassiuminsoilofallthetreatmentsincreasedtodifferentdegrees.thecontentoftotalphosphorusinsoildecreasedtosomeextent,whilethechangesofavailablephosphoruscontentweregreatlydifferent.thetotalnitrogencontentincreasedintreatments6,7,8,11and12,whiledecreasedinalltheothertreatments.therewereextremelysignificantpositivecorrelationbetweenthecontentofalkalihydrolyzablenitrogenandthenitrogenapplicationamount,thecontentofavailablephosphorusandthephosphorusapplicationamount,thecontentofavailablepotassiumandthepotassiumapplicationamount.meanwhile,thecontentofavailablephosphorusinsoilincreasedwiththeincreasingofnitrogenapplication.keywords:rice;”3414”test;fertility;areasourcepollution;longxiriverbasin施肥的目的不仅在于提高作物产量,改善作物品质.还在于不断培育和提高土壤肥力.创造高产稳产的土壤条件.同时减少农业面源污染1.近年来.化肥的过量施用带来的肥效降低以及对环境的不良影响已经引起人们的高度关注2-5.随着化肥施用量的不断增加.农田径流及排水中的营养元素对受纳水体的污染越来越严重,特别是在目前点源污染逐步得到控制后.化肥对水环境的面源污染问题显得更加突出.雅安市雨城区位于陇西河流域.水稻是当地主要的粮食作物从该区施肥养分结构变化和肥料品种结构特点来看.施肥投入的养分比例不平衡,与作物需求不匹配是导致肥料面源污染严重的重要原因之一6由于农业面源污染涉及范围大,分布区域广,污染分量小但总量极大,污染源极收稿日期:2011-0421基金项目:国家科技支撑计划项目(2008badc4box一4);四川省教育厅自然科学重点项目基金(2006017)作者简介:漆(1965一),女,贵州遵义人,实验师,主要从事农业环境保护工作,(g电子信箱)qihui19650429163.eom通讯作者,伍钧,(电子信箱)wuj1962163.con.第13期漆辉等:陇西河流域水稻平衡施肥对土壤氮磷钾养分的影响研究2619度分散,其治理难度甚至大于工业污染.本研究以控制源头为切人点,通过田间试验,深入研究氮磷钾肥配施对稻田土壤氮磷钾养分变化的影响.以期为维持土壤肥力,防治面源污染,指导区域农业生产合理施肥等提供理论依据.1材料与方法1.1试验材料试验于2007年39月在雅安市雨城区中里镇龙泉村二组承包地内进行.供试水稻品种为当地大面积推广种植的优良品种宜香707.供试肥料:氮肥为尿素(含n46%),磷肥为过磷酸钙(含p012%),钾肥为氯化钾(含k060%).供试土壤基本理化性质为:ph值5.19,有机质59.22kg,全氮2.63kg,碱解氮245.10mg/kg,全磷o.69g/kg,速效磷22.74mg/kg.速效钾6o.60mg/kg.1.2试验设计试验采用”3414”二次回归最优设计方案.即氮,磷,钾3个因素,4个水平,14个处理.o水平为不施肥.2水平为当地推荐施肥量,1水平=2水平0.5.3水平=2水平1.5.具体设计见表1.试验设3次重复.随机区组排列.共42个小区.表1”3414”试验设计及肥料用量1.3主要栽培管理措施2007年4月8日播种育苗.5月13日移栽.试验田于移栽前35d.将四周杂草清除.耕翻耙平后.按照试验设计,3次重复.随机区组排列,重复间走道50am.保护行宽度100cm.重复间垒土埂宽2o25cm,高20cm.用塑料膜包埂.小区长5m,宽4rn.小区间垒土埂,用塑料膜包埂,宽20em,高2ocm.每区种17行,每行30穴,每穴4.5苗,行株距23_3cm17.0em按试验设计进行施肥.试验中水稻底肥与追肥质量比为7:3.分小区单施肥和单灌水.各种管理措施一致.并在同一天完成:其他栽培管理措施与大田生产相同1.4测定项目与方法土壤ph值测定采用电位法;土壤有机质测定采用重铬酸钾外加热容量法:土壤全氮测定采用凯氏定氮法:土壤碱解氮测定采用碱解扩散法:全磷测定采用硫酸一高氯酸消煮钼锑抗比色法:速效磷测定采用碳酸氢钠浸提一钼锑抗比色法:速效钾测定采用乙酸铵浸提一火焰光度法1.5数据处理分析采用excel,spss13.0等数理统计分析软件,对数据进行统计分析2结果与分析2.1不同施肥组合下土壤氮素变化比较由图1可知,在各处理中,除处理6,7,8,11,12在水稻种植后全氮含量略有上升外.其余处理全氮含量均有不同程度地下降其中土壤全氮含量降低较多的是对照处理l,缺氮处理2,缺磷处理4,分别比种植前降低了25.04%,19.17%和16.89%.土壤全氮含量的降低.说明土壤全氮养分含量一方面与施氮量直接有关,另一方面也与水稻施n,p,k肥的平衡度有关处理7土壤全氮含量提高最大.提高了16.41%;n,p,k平衡施肥的处理6,全氮含量提高了5.28%.使水稻在生长过程中能合理利用各种土壤养分.从而减少n素养分的流失和提高土壤养分利用率:虽然高氮施肥处理11全氮含量也增长了0.98%.但这种提高是过量施用氮肥的结果.虽在一定时期内可以保持土壤的总氮含量.但这种施肥方式会加速土壤板结,改变土壤理化性质,将导致氮素养分通过挥发,径流和渗漏方式流失,而且对保持土壤氮素养分和控制陇西河流域坝区农田氮素流失极为不利.从而形成陇西河流域的农业面源重要污染源12345678910l1l21314处理图1种植前后土壤全氮含量变化日ij后5o50505o3322llo2620湖北农业科学由图2可知.种植后各处理土壤碱解氮含量均有不同程度地提高.其中处理6,7碱解氮含量上升较多.分别比种植前上升了32.03%,32.88%.这可能有两方面原因.一是氮素化肥施用量较多.过量的氮素化肥施入可在短期内提高土壤碱解氮的含量:二是n,p,k配比较均衡时土壤碱解氮提高量也相对较高对照处理1和缺氮处理2.种植后土壤碱解氮含量也比种植前分别提高了7.50%,19.28%.由此可见.土壤在水稻种植收获后其碱解氮含量明显上升.这对冬季作物的生长较有利.昌鞋撂口种植前7891ol11213l4处理图2种植前后土壤碱解氮含量变化种植后进一步分析种植水稻后土壤碱解氮的含量与施氮量的关系.如图3所示,土壤碱解氮含量与施氮量达到极显着正相关.两者关系可以用直线方程y=0.136x+290.480(r2=o.5183)表示:通过该方程的截距看出.在完全不施氮的情况下.土壤碱解氮为263.5,292.4mg/kg.对该方程求导dy/dx=0.136,即每增加1kg,/hm2的n.每千克土壤的碱解氮含量将增加0.136mg:以此速率增长.增施氮肥将不断增加土壤氮素流失的环境风险4oo350300250200琏15o崔loo50o氮肥施用量/kwhm2图3氮肥投入与土壤碱解氮的相关性2.2不同施肥组合下土壤磷素变化比较由图4可知.水稻种植收获后各处理土壤全磷含量均有不同程度地降低.降低较多的是对照处理1和缺磷处理4,分别降低了26.66%,25.72%缺氮处理2,缺钾处理8,高磷处理7也分别降低了21.31%,18.00%,14.91%.尽管土壤具有较高的磷素吸附容量.但土壤长期或大量地接受磷肥将导致土壤磷素的积累.土壤磷水平的提高将意味着土壤磷素向土壤环境迁移的能力增强.存在很大的磷素流失风险.因此,通过测试土壤磷水平可以在一定程度上反映土壤磷素流失的潜能大小.搭剞7891o11121314处理图4种植前后土壤全磷含量变化种植前种植后由图5可知.种植前后不同处理间速效磷变化差异很大,其中处理1,2,4,6,8,12,l3,l4在种植后土壤速效磷含量有不同程度地降低.以处理l的降低幅度最大.减少了36.83%而其他处理在种植后速效磷含量则有不同程度地上升,其中处理9,10,1l增长较大,分别增加了35.86%,32.21%,44.82%:虽然在一定程度上提高了土壤速效磷含量.但也为磷素养分的流失制造了诱因.尤其是陇西河流域水稻种植季节正好为本地区雨季集中时期.这更加速了可溶态磷素养分的流失由于在处理6中n,p,k配比比较平衡,使水稻在生长过程中消耗较多的速效磷.从而降低了土壤速效磷含量353o252o羹15蚓l0078910l112l314处理图5种植前后土壤速效磷含量变化前后进一步分析可知.磷肥的施用量与土壤速效磷含量的关系可以用直线拟合(图6).其线性拟合方程为y=0.040lx+16.0150.r2=0.4237料.两者呈极显着正相关.从该方程的截距可以看出.在不施磷肥情况下,土壤中速效磷含量为14.37,15.15mg/kg,对此方程求导dy/dx=0.0401.即每增施1kg/hm2的p20,每千克土壤的速效磷含量将增加0.0401mg,以此速率增长.增施磷肥将不断增加土壤磷素流失的环境风险876543210o0000ooo如卯033221l第l3期漆辉等:陇西河流域水稻平衡施肥对土壤氮磷钾养分的影响研究26212520o0501001502o0250300350磷肥施用量,khm图6磷肥投入与土壤速效磷的相关性施氮对土壤速效磷的含量有显着影响(图7),总的趋势是随着施氮量的增加.土壤速效磷含量也随之增加.在不施氮的情况下,土壤速效磷的含量最低为l4.37mg/kg;当施氮量达到315kg/hm时.土壤速效磷含量显着高于不施氮的处理.乳氮肥施用量,/kg,hm2图7氮肥施用量与土壤速效磷的相关性2.3不同施肥组合下土壤钾素变化比较由图8可知.水稻种植后.各处理速效钾含量均有不同程度地提高,其中提高较大的是处理3,5,分别提高了36.10%,31.02%;其次为处理1o,提高了30.82%;最低的是对照处理1.提高了8.06%.处理8虽然没有施用钾肥.但小区速效钾含量依然有所上升这说明在本研究区域水稻土壤钾素含量比较容易得到恢复从本研究区域种植结构和种植习惯上看.该地区冬季作物一般习惯以油菜为主要轮作作物进行种植,而油菜是需钾作物,因此,在水稻种植季节适量施用钾肥.不仅在水稻生长过程中可提高其抗病能力,稻米产量和品质.而且还可对油窨12345678910l1121314处理图8种植前后土壤速效钾含量变化口种植前一种植后菜有较好的作用由图9可知.土壤速效钾含量与施钾量达到极显着正相关.两者关系可用直线方程=0.0563x+66.9450(r2=0.4975)来表示,通过该方程的截距可以看出.在完全不施钾肥的情况下.土壤速效钾分别为65.48,64.17mg/kg,而土壤本底的速效钾含量为60.60mg/kg.这说明在不施钾的情况下.种植一季水稻后,土壤中的速效钾含量增加了4.88,3.57mg/kg.对方程求导得dy/&=o.0563,由此可以看出土壤速效钾的含量随施钾量的增长速率为每增施1kg/hm2的k0.每千克土壤的速效钾含量将增加0.0563mg.器钾肥施用量/khm2图9钾肥施用量与土壤速效钾的相关性2.4土壤养分的变异分析从各处理全量养分之间的变异来看.全氮>全磷.从土壤速效养分的变异情况来看.速效磷>速效钾>碱解氮.速效磷的变异性最大,这说明施肥对土壤速效磷的影响相对较大由各处理土壤养分变异性来看.土壤速效磷的变异系数大于全磷的变异系数.这是因为全磷的变异主要取决于土壤的本底特征,人为活动不易对全磷产生重大影响由此可见,对于高度集约化保护地土壤来说.在某一田块微小的区域范围内.土壤养分也存在着较大的空间变异(表2).表2土壤养分的变异性3结论与讨论水稻种植后各处理土壤氮磷钾养分含量变化结果表明.大多数处理土壤全氮含量不同程度地下降.各处理土壤碱解氮含量均有不同程度地提高,加如如加加0舳如加mo2622湖北农业科学2011年这可能是施用氮肥可以增加根茬,根系和根分泌物的产量.亦增加了归还土壤的有机氮量.这部分氮比土壤中原有有机氮易矿化e1o,n:不同处理间土壤全磷含量均有不同程度地降低.而速效磷含量变化差异很大.由于磷的移动性和损失相对较少.土壤全磷的增减主要取决于农田磷素的收支状况12,13:各处理土壤速效钾含量均有不同程度地提高.虽然钾库很大.即使不施用钾肥,土壤速效钾仍保持在一定的水平.但从维系土壤供钾能力及其可持续利用的角度出发.农业生产中仍需合理施用钾肥.以保持农业生产系统中钾素的收支平衡和促进土壤供钾能力的提高.施肥量与土壤养分含量的相关分析表明.土壤碱解氮,速效磷,速效钾的含量分别与施氮量,施磷量,施钾量呈极显着正相关.同时.施氮对土壤速效磷的含量有显着影响.总的趋势是随着施氮量的增加.土壤速效磷含量也随之增加.增施氮肥和磷肥将不断增加土壤氮素和磷素流失的环境风险.土壤养分变异为:土壤全氮含量>土壤全磷含量,速效养分中速效磷含量的变异性最大.土壤全磷含量的变异系数小于速效磷含量的变异系数.研究结果表明,在本研究区域过量增施n,p肥将使大量n,p养分随地表,地下水流失,增加n,p肥向陇西河流域水体释放流失的风险.最终形成陇西河流域农业主要面源污染源.因此,只有遵循n,p,k肥平衡施用理论.进行合理施肥,才能从根本上减少n,p肥的农田流失.从施肥人手堵住面源污染的源头(上接第2617页)本试验所用的材料都是收集的贵州省地方甘薯品种.没有改良品种和外来品种,而且样本的容量小.样本的代表性不大.本试验用于形态标记的指标太少.而且只用质量性状来做分析.今后应该考虑用包括数量性状在内的数量更多甚至全部的形态指标参考文献:1江苏省农业科学院,山东省农业科学院.中国甘薯栽培学m.上海:上海科学技术出版社,1984.2唐君,周志林,张允刚,等.国内外甘薯种质资源研究进展j.参考文献:1徐培智,唐拴虎,陈建生,等.连续施用控释肥对稻田土壤养分状况的影响研究j.广东农业科学,2006(9):1315.2詹可志.贵州省农业面源污染现状分析及防治对策j.贵州农业科学,2007.35(增刊):123125.3朱万斌,王海滨,林长松,等.中国生态农业与面源污染减排j.中国农学通报,2007,23(10):184187.41黄东风,王果,陈超.福建省农业面源污染问题及防治对策的研究j.中国农学通报,2006,22(11):371377.5陆轶峰,李宗逊.雷宝坤.滇池流域农田氮,磷肥施用现状与评价j.云南环境科学,2003,22(1):3437.6高怀友,赵玉杰,郑向群,等.西部地区农业面源污染现状与对策研究j.中国生态农业,2003,l1(3):184186.7牛瑞芹,何荣.浅谈农村面源污染的现状及其治理措施j.安徽农业科学,2