南方典型菜地土壤速效養(yǎng)分時空變異特征研究——以岳陽市君山區(qū)廣興洲鎮(zhèn)為例.pdf

1、本文針對南方菜地普遍存在氮磷流失、土壤可持續(xù)生產(chǎn)能力下降、農(nóng)業(yè)非點源污染危害產(chǎn)地環(huán)境的現(xiàn)狀,在我國南方典型蔬菜產(chǎn)區(qū)湖南省岳陽市君山區(qū)廣興洲鎮(zhèn)選取典型田塊,研究蔬菜地速效養(yǎng)分的時空變異規(guī)律,監(jiān)測大田原位土壤與地下水養(yǎng)分動態(tài)演變趨勢,以期闡明南方蔬菜地養(yǎng)分流失的機理和途徑,探求提高菜田養(yǎng)分利用效率、減少氮磷污染的技術(shù)措施。 研究中采取農(nóng)戶調(diào)查、田間采集土樣分析與小區(qū)試驗相結(jié)合的方法,主要安排三方面的田間試驗：1) 于春季和秋季開展農(nóng)

2、戶調(diào)查,包括肥料品種、施肥時期、施肥量、施肥方式等,總結(jié)施肥規(guī)律。2) 在春季和秋季作物生長后期均運用GPS網(wǎng)格導(dǎo)航功能在15hm2的試驗區(qū)內(nèi)采集144個耕層土樣,運用經(jīng)典統(tǒng)計學(xué)及地統(tǒng)計學(xué)分析方法研究區(qū)域養(yǎng)分時空變異規(guī)律。3) 按當?shù)爻Ｒ姺N植模式選取代表性作物甘藍和白菜,以當?shù)亓晳T施肥量和推薦施肥量部置養(yǎng)分含量動態(tài)監(jiān)測試驗,以10天為間隔在各觀測點采集大田原位不同層次鮮土樣,如果地下水埋藏深度小于120cm,同時采集地下水樣。

3、通過分析以上獲取的數(shù)據(jù),得到以下四個方面研究結(jié)果： 農(nóng)戶施肥特征：1) 第一季主要種植南瓜,面積占總蔬菜面積的87.9％,主栽品種占南瓜種植面積的50.4％；第二季主要種植甘藍,種植面積占蔬菜面積88.8％,主栽品種占甘藍種植面積的86.8％。2) 常施用的肥料品種為15％N-1.5％P-15％K復(fù)合肥、過磷酸鈣和碳酸氫銨,多為結(jié)合整地一次性基施。白菜、辣椒和甘藍氮肥盈余81.75％、71.02％、29.27％、120.19％,

4、白菜、南瓜、辣椒和甘藍磷肥盈余120.96％、152.8％、567.86％、186.88％,鉀肥白菜、南瓜、辣椒和甘藍鉀素虧缺率分別為39.33％、60.39％、57.05％、49.44％。 土壤速效養(yǎng)分時空變異：3) 8月和12月土壤堿解氮磷鉀均呈現(xiàn)正態(tài)分布,堿解氮略呈現(xiàn)為右偏型分布,而其他養(yǎng)分含量略呈左偏型分布,三種養(yǎng)分含量的平均值、標準差在兩個月份之間差別不大,三種養(yǎng)分含量變異程度均為中等。4) 同季不同速效養(yǎng)分含量之間呈

5、極顯著正相關(guān),研究區(qū)速效養(yǎng)分之間存在顯著的空間協(xié)同關(guān)系,而且不論在夏季或秋季,堿解氮與有效磷間的協(xié)同關(guān)系最強。5) 同種養(yǎng)分在不同季節(jié)間相關(guān)系數(shù)分別是：速效鉀0.561、有效磷0.422、堿解氮0.265;三種養(yǎng)分的季節(jié)變化量基本上呈現(xiàn)為對稱分布,NPK變化量的平均值分別為：0.7mg/kg,1.1mg/kg,1.9mg/kg。養(yǎng)分含量季節(jié)變化值之間存在比較好的相關(guān)性。6) 不同季節(jié)間土壤速效養(yǎng)分之間的比例差異不大,在8月份NPK平均比

6、值為1:0.24:0.75,在12月份為1:0.24:0.78。7) 12月份速效鉀最優(yōu)擬合模型為球形模型,其他速效養(yǎng)分最優(yōu)擬合模型為指數(shù)形模型；不同季節(jié)堿解氮的最大相關(guān)距變化不大,保持在450米左右,而有效磷、速效鉀的最大相關(guān)距離在夏季和冬季有著明顯的不同,分別從8月份的413米、497米減少至12月份的141米、157米；除8月份有效磷含量空間相關(guān)性弱外,其他速效養(yǎng)分含量空間相關(guān)性程度為中度,不同季節(jié)間堿解氮養(yǎng)分含量的空間相關(guān)性穩(wěn)定

7、,有效磷、速效鉀養(yǎng)分含量8月份空間相關(guān)性小于12月份。8) 不同月份的氮磷鉀空間分布趨勢有著明顯的不同；12月份與8月份相比,堿解氮磷鉀含量變化的面積加權(quán)平均值為0.47mg/kg、0.62mg/kg和1.96 mg/kg,含量增加區(qū)域占整個研究區(qū)面積的比例為：46.7％、51.5％和61.2％,增加平均值為：5.7mg/kg、4.8mg/kg和10.3mg/kg;減少區(qū)域比例為：53.3％、48.5％和38.9％,減少平均值為：-4.

8、1mg/kg、-3.8mg/kg和-11.2mg/kg。 土壤水分和速效養(yǎng)分動態(tài)：9) 秋季地下水位總體呈不斷下降的趨勢。土壤水分含量隨深度增加而增加,隨時間延長而減少。10) 表層土硝態(tài)氮含量遠大于其他土層；表層土硝態(tài)氮的總體變化趨勢是開始增加,然后減少,最后達到穩(wěn)定。表層土中硝態(tài)氮含量在施肥后二十天左右達到最高值,其后在整個作物生長時期不斷下降,作物生長后期相對穩(wěn)定。11) 土壤中銨態(tài)氮的含量不高,各層次間差別不大,在整個生

9、長期均相對穩(wěn)定。作物品種、施肥量對土壤銨態(tài)氮含量沒有明顯影響,四個處理各層次含量基本維持在1mg/kg的含量水平,但作物生長后期明顯增加。12) 有效磷主要集中在表層,其他層次含量相對較低且相差不大；表層有效磷含量逐漸降低,而其他層次含量變化不大,基本穩(wěn)定在5mg/kg。作物吸收的磷素幾乎全部來自于表層,整個生長季節(jié)磷向下遷移的現(xiàn)象不明顯。13) 表層土速效鉀含量較高,變化幅度較大,而表層土含量變化明顯地影響20-40cm土層乃至40-

10、60cm土層。同種作物的不同施肥處理的鉀變化規(guī)律基本類似,但不同種植作物間有明顯差別。 地下水可溶性養(yǎng)分動態(tài)：14) 地下水埋藏深度達到40cm時可溶性養(yǎng)分含量明顯高于其他深度時含量,可溶性養(yǎng)分含量分別為：硝態(tài)氮249 mg/kg、銨態(tài)氮0.96 mg/kg可溶性磷0.75 mg/kg、可溶性鉀10.1mg/kg。 總結(jié)前述結(jié)果可以得到如下結(jié)論： 農(nóng)戶施肥特征：廣興洲鎮(zhèn)蔬菜種植模式相對單一,蔬菜的施肥品種和施肥量

11、在農(nóng)戶之間差異很小,施肥品種比較單一,蔬菜地養(yǎng)分非均衡化嚴重,氮磷養(yǎng)分盈余,鉀肥用量嚴重不足。 土壤速效養(yǎng)分時空變異規(guī)律：8月和12月土壤堿解氮、有效磷、速效鉀均呈現(xiàn)正態(tài)分布,三種養(yǎng)分含量的平均值、標準差在兩個月份之間差別不大,三種養(yǎng)分含量變異程度均為中等。同季不同速效養(yǎng)分含量之間、同種養(yǎng)分在不同季節(jié)間、養(yǎng)分含量季節(jié)變化值之間呈極顯著正相關(guān)。不同季節(jié)間土壤速效養(yǎng)分之間的比例差異不大。速效養(yǎng)分最優(yōu)擬合模型多為指數(shù)形模型,空間相關(guān)性

12、程度多為中度,不同季節(jié)堿解氮的最大相關(guān)距變化不大,而有效磷、速效鉀的最大相關(guān)距離在夏季和冬季有著明顯的不同,夏季的塊金比例要明顯大于冬季。不同月份的氮磷鉀空間分布趨勢有著明顯的不同。 土壤水分和速效養(yǎng)分動態(tài)規(guī)律：水分和速效養(yǎng)分在作物整個生長季節(jié)的變化趨勢大體相同,一般表層含量高,垂直方向上由表層至深層不斷降低,隨時間推移不斷減少。氮素的在土體內(nèi)的主要存在形態(tài)為硝態(tài),其含量遠遠大于銨態(tài)氮含量,試驗區(qū)管理模式下施肥后二十天左右表層中