甘肅省農(nóng)田土壤地下淋溶氮磷流失系數(shù)測算初報

馬彥 楊虎德 馮丹妮

摘要：對甘肅省8個農(nóng)田土壤地下淋溶監(jiān)測點淋溶水中氮磷含量進(jìn)行了測定分析，初步得出了甘肅省農(nóng)田土壤地下淋溶氮、磷流失系數(shù)，總氮流失系數(shù)為0.19%～153.3%，總磷流失系數(shù)為0.0011%～0.32% 。氮素在土壤中淋失量相對較大，磷素淋失量相對較小。常規(guī)處理淋溶條件下，總氮流失主要以硝態(tài)氮為主。

關(guān)鍵詞：甘肅省;地下淋溶;氮、磷流失系數(shù)

中圖分類號：S158.3? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號：1001-1463（2019）06-0037-04

Abstract：Based on the analysis of nitrogen and phosphorus contents in leaching water of 8 underground leaching monitoring sites in Gansu Province， the nitrogen and phosphorus loss coefficients of underground leaching in Gansu Province were obtained. The total nitrogen loss coefficient was 0.19%～153.3%. The total phosphorus loss coefficient is from 0.0011%～0.32%. The amount of nitrogen leaching in the soil is relatively large， and the amount of phosphorus leaching is relatively small. Under the conventional treatment of leaching conditions， the total nitrogen loss is mainly nitrate nitrogen.

Key words：Gansu Province;Underground leaching;Nitrogen and phosphorus loss coefficient

目前，農(nóng)業(yè)面源污染已成為人們普遍關(guān)注的一個環(huán)境問題。據(jù)有關(guān)資料顯示，甘肅省受各類面源污染的農(nóng)田面積已超過86.7萬hm2，每年因此造成的經(jīng)濟(jì)損失2 600多萬元 [1 ]。據(jù)甘肅省第一次全國污染源普查結(jié)果（2010年），共調(diào)查 1 224 個種植業(yè)（鎮(zhèn)）的? 60 955 個代表性地塊，以及170 個規(guī)模化農(nóng)場的 911 個代表性地塊，經(jīng)匯總計算，2007年全省化肥施用總量（折純）157.85 萬t，其中氮肥（折純）98.50 萬t、磷肥（折純）59.35 萬t;通過地表徑流和地下淋溶流失總氮 2.05 萬t，總磷 0.14 萬t，分別占全省總氮和總磷排放量的 33.9%和 36.8%，化肥污染貢獻(xiàn)十分突出。農(nóng)業(yè)面源污染不僅造成有害物質(zhì)在農(nóng)作物中累積威脅城鄉(xiāng)群眾的身體健康，而且制約著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，迫切需要防治氮磷面源污染的綜合措施。我們主要借助第一次污染源普查在甘肅設(shè)立的17個一般監(jiān)測點（2006 — 2008），系統(tǒng)梳理總結(jié)監(jiān)測點的監(jiān)測結(jié)果，對淋溶流水中的氮磷含量進(jìn)行分析，得出甘肅省主要種植模式的地下淋溶的氮磷流失系數(shù)，為治理種植業(yè)源污染提供參考。

1? ?材料與方法

1.1? ?監(jiān)測地點

依據(jù)甘肅地形和氣候特征，綜合考慮土壤、作物種類與布局、種植制度、耕作方式、灌排方式，針對肥料、農(nóng)藥和農(nóng)膜污染的發(fā)生規(guī)律和主要影響因素，將甘肅劃分為北方高原山地區(qū)和西北干旱半干旱平原區(qū)2個區(qū)域、8個淋溶監(jiān)測點，分布在甘肅省6個市的8個縣（區(qū)）。監(jiān)測點土壤基本性狀見表1。

1.2? ?監(jiān)測點處理

地下淋溶設(shè)置2個處理，處理l為對照，不施任何肥料;處理2為常規(guī)處理，肥料的施用量、施用方法和施用時期完全遵照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生產(chǎn)習(xí)慣（氮磷施肥量見表1）。3次重復(fù)，每個監(jiān)測點共計6個小區(qū)。處理交替排列，小區(qū)寬度為4 m，長度為7.5 m，小區(qū)面積30 m2，試驗區(qū)周邊設(shè)5 m保護(hù)行，小區(qū)中間埋設(shè)淋溶裝置。供試作物有小麥、蘋果、玉米、棉花、露地蔬菜、大棚蔬菜、瓜類等。監(jiān)測周期為1 a，即2008年全年。

1.3? ?測定方法

1.3.1? ?淋溶水樣的采集? ? 如圖1所示，每次灌水產(chǎn)生淋溶液后24 h后，用真空泵抽取玻璃瓶中的淋溶液，記載淋溶液體積。采樣瓶為專門加工的塑料瓶，采樣前用蒸餾水洗凈，再用淋溶液潤洗后采樣、編號。采樣量2瓶，每瓶水樣不少于500 mL，將水樣存于-20 ℃的冰柜中冷凍保存，同時冷凍若干瓶自來水，以便運輸時保持溫度。待水樣凍實后，裝入保溫箱，一層淋溶水樣，一層自來水，運至蘭州。測試淋溶水樣中的總氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、可溶性總磷，測方法采用國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法。

1.3.2? ? 氮磷污染測算方法? ? 各監(jiān)測地塊中，以地表徑流（或地下淋溶）途徑排放的氮、磷等于整個監(jiān)測周期中各次徑流水（或淋溶液）中污染物濃度與徑流水（或淋溶水）體積乘積之和。計算公式如下：

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?施肥對氮磷流失量的影響

由圖2、圖3可知，各監(jiān)測點氮磷流失量與對照相比，常規(guī)施肥后，總氮、總磷的流失量均有增加。常規(guī)施肥總氮流失范圍在172.20～5 994.28 mg，對照總氮流失范圍在164.30～4 832.69 mg，常規(guī)施肥總氮平均流失量比對照增加1 499.77 mg，最大流失量發(fā)生在12號監(jiān)測點。常規(guī)施肥磷流失范圍在0.775～17.200 mg，對照總磷流失量范圍在0.507～3.816 mg，常規(guī)施肥總磷平均流失量比對照增加5.120 mg，最大流失量發(fā)生在16號監(jiān)測點。表明施肥后增加了淋溶水中氮磷流失量，氮素在土壤中的流失量較大，而磷素在土壤中的流失量相對較小，原因是磷素在土壤中固定作用很強(qiáng)，不易被淋溶損? ? ?失[2 ]，磷素主要通地表徑流途徑流失[3 ]。

2.2? ?不同監(jiān)測點氮磷流失形態(tài)分析

由表2監(jiān)測統(tǒng)計的數(shù)據(jù)可知，不同監(jiān)測點氮素的流失，硝態(tài)氮大于銨態(tài)氮。因NO3--N帶負(fù)電荷，不易被土壤吸附，故大量NO3--N在降雨或灌溉條件下被淋洗向下遷移。由于NH4+-N帶正電荷，易被土壤吸附，故大量NH4+-N保留在土壤中，只有當(dāng)土壤中的NH4+-N達(dá)到飽和時，在水流作用下NH4+-N被淋出土體[4 ]。不同監(jiān)測點總磷的淋溶流失較小，主要是可溶性總磷。農(nóng)田磷的流失形態(tài)主要以無機(jī)磷為主，流失形式主要以顆粒態(tài)為主[5 ] 。

2.3? ?不同監(jiān)測點氮磷流失系數(shù)測算分析

由表3的測算結(jié)果可以看出，總氮的流失系數(shù)大于總磷流失系數(shù)，總氮的流失系數(shù)在0.19%～153.30%之間，流失系數(shù)最大的為12號監(jiān)測點;總磷的流失系數(shù)范圍在0.001 1%～0.320 0%之間，流失系數(shù)最大的為16號監(jiān)測點。

3? ?小結(jié)與討論

分析表明，在農(nóng)田土壤中施用氮肥和磷肥后，顯著增加了淋溶水中氮磷流失量。氮素在土壤中淋失量相對較大，磷素淋失量相對較小。常規(guī)處理淋溶條件下，總氮流失主要以硝態(tài)氮為主?？偟牧魇禂?shù)在0.19%～153.30%之間，總磷的流失系數(shù)范圍在0.001 1%～0.320 0%之間。

農(nóng)田氮磷流失系數(shù)的獲得可為甘肅省深化農(nóng)田面源氮磷污染防治提供重要基礎(chǔ)資料。但甘肅省地理條件復(fù)雜，氮磷流失系數(shù)要結(jié)合第二次全國污染源普查數(shù)據(jù)進(jìn)一步修正，以便準(zhǔn)確掌握農(nóng)田地下淋溶方式的氮磷排放特點與規(guī)律，科學(xué)客觀評價肥料氮磷排放貢獻(xiàn)，改變不合理的生產(chǎn)方式，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染[6 ] 。

參考文獻(xiàn)：

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（本文責(zé)編：陳? ?珩）