巢湖流域葡萄园养分径流流失系数研究
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摘要 2008年10月至2010年10月在巢湖流域葡萄种植园区建设径流池，采集径流水样进行分析。1年作为1个监测周期，连续监测3年，设2个处理（空白对照区和常规施肥区）。采集每次产生径流的水样，测定水样中的氮、磷含量。同时对监测前后的土样进行相关分析，测算出葡萄种植过程中氮、磷的流失系数分别为0.22%～0.70%、0.036%～0.052%，为改变果农不合理施肥方式和减少巢湖流域农业面源污染提供可靠的依据。
中图分类号 S155.4+1；S157.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）19-0207-02
巢湖从20世纪80年代已进入富营养化状态，90年代水质达五类，蓝藻滋生，富营养化加剧，现在水质总氮、磷指标等级已处于劣五类[1]。农田地表径流是造成农田养分流失的主要原因，也是水体富营养化的重要原因[2-5]。距离巢湖仅2 km的包河区大圩镇种植葡萄，每年施入有机肥约1万t，化肥约1 000 t，其中养分流失经由南淝河流入巢湖，对巢湖富营养化有较大的影响。
为了解巢湖流域葡萄种植农业投入品造成的氮、磷流失量具体多大，对巢湖污染的贡献率有多少，以及具体污染系数，本研究针对临巢湖的包河区逐年种植规模扩大的葡萄园养分作地表径流监测[6]，测算主要污染物氮、磷的流失系数。
1 研究方法
1.1 监测点概况
监测点选在大圩镇慈云村，位于巢湖流域的合肥市包河区东南部，地层属于合肥盆地北沿地层，土壤耕作历史悠久，熟化程度高，有机质含量高，质地变化均一。气候温和，四季分明，雨量适中，属北亚热带季风湿润性气候；年平均气温15.7 ℃，年平均降水量1 057.2 mm，夏季（6—8月）平均降水量411.8 mm。农业收入以林果、蔬菜为主，平均产值13.05万元/hm2。试验区种植作物为葡萄。
1.2 试验设计
试验设置2个处理，即常规区（肥料施用方式、施用时期和施用量完全相同）（A）和对照区（不施任何肥料）（CK），3次重复，共计6个小区，交替排列。每个小区面积30 m2、形状、规格完全相等，小区规格一般为4.0 m×7.5 m。2个处理除施肥不同以外，其他田间管理措施完全相同，监测小区周边设有保护行。
1.3 试验实施
对于施肥处理小区，根据当地施肥习惯，每年葡萄果实采后开始施基肥和少量复合肥，生长季节施1次化学肥料。3年具体施肥量为：2008年施肥处理小区基肥施鸡粪15 t/hm2、氮磷钾三元复合肥（15-15-15）750 kg/hm2，追肥施硫酸钾镁（含K 39.19%）375 kg/hm2、过磷酸钙（含P 5.24%）750 kg/hm2，折合养分纯量为纯氮357 kg/hm2、五氧化二磷382.65 kg/hm2、氧化钾364.50 kg/hm2；2009年施肥处理小区基肥施鸭粪18.75 t/hm2、硫酸钾（含K 35%）1 125 kg/hm2，追肥施硫酸钾（含K 10.64%）525 kg/hm2、过磷酸钙（含P 6.55%）750 kg/hm2，折合养分纯量为纯氮375 kg/hm2、五氧化二磷521.25 kg/hm2、氧化钾556.20 kg/hm2；2010年施肥处理小区基肥施鸡粪15 t/hm2、氮磷钾三元复合肥（15-15-15）750 kg/hm2，追肥施硫酸钾375 kg/hm2、过磷酸钙750 kg/hm2，折合养分纯量为纯氮357 kg/hm2、五氧化二磷433.50 kg/hm2、氧化钾468.75 kg/hm2。
在施肥过程中主要采用沟施，即离树根30 cm左右开施肥沟，规格为：宽20 cm、长50 cm、深20 cm。沿着植株四周开2～3条施肥沟，将肥料均匀施入后，覆土填实。秋施基肥和膨果期施肥均采用该种方式。
1.4 监测项目及方法
果园养分径流流失系数测算采用建设径流池的方法，在降雨产生径流后，测量计算径流水量，采集径流水样，检测径流水中的全氮、铵态氮、硝态氮、全磷、可溶磷等指标[7-8]。根据葡萄的生长特点和施肥规律，监测起始时间为8月底果树采摘全部结束以后，到翌年的同一时期结束。采集径流水样、葡萄植株的经济产量部分、废弃物（叶片）部分样品和土样。
2 结果与分析
2.1 葡萄园土壤养分动态变化
由表1可知，通过分析比较基础土样与第1监测周期结束后（2008年）土样的养分含量表明，与基础土样相比，第1监测周期结束后（2008年）土样的有机质、全氮、硝态氮、铵态氮、全磷含量均有所下降，以CK下降较明显，处于低水平；有效磷和有效钾含量均明显下降。3个监测周期内，不同处理的pH值均低于基础土样，但仍处于中性级别。土壤中有机质含量均>20 g/kg（除2010年的对照处理），处于中等水平，全氮、铵态氮、全磷、有效磷含量处理A大于CK，有效钾含量均处于丰富级别。
2.2 3个监测周期中葡萄园径流流失养分含量
葡萄种植过程中连续3年径流流失养分含量如表2所示。由表2可知，3个监测周期的径流总量逐年增大，径流水中的各种养分流失随着径流量的增大而增大，其中总氮流失量最多，处理间总磷和可溶性总磷流失量差距较大，可溶性总磷的流失量变化较小，处理间流失量差距较小。
2.2.1 2008年葡萄园径流流失养分含量。由表2可知，在葡萄监测第1个周期中，产生7次径流，处理A流失的总磷含量为0.486 kg/hm2，总氮流失量5.940 kg/hm2；CK总磷流失0.396 kg/hm2，总氮流失4.500 kg/hm2。处理A中总磷、总氮、铵态氮的流失量均高于CK，只有可溶性总磷、硝态氮略低于CK。
2.2.2 2009年葡萄园径流流失养分含量。由表2可知，在第2个监测周期中，全年产生径流6次，处理A径流流失的总磷含量为1.230 kg/hm2，总氮流失量11.340 kg/hm2；CK总磷流失1.005 kg/hm2，总氮流失10.530 kg/hm2。处理A中总磷、可溶性总磷、总氮、铵态氮、硝态氮的流失量均高于CK。
2.2.3 2010年葡萄园径流流失养分含量。由表2可知，在第3个监测周期中，全年产生径流16次，处理A径流流失的总磷含量为1.560 kg/hm2，总氮流失量15.735 kg/hm2；CK总磷流失1.515 kg/hm2，总氮流失13.230 kg/hm2。处理A中总磷、可溶性总磷、总氮、硝态氮、铵态氮的流失量均高于CK，与2009年相似。
2.3 氮、磷流失系数测算
从表3可以看出，连续3个生产周期的监测，葡萄园处理A与CK之间氮、磷流失系数测算结果分析，总氮流失系数在0.22%～0.70%，通过对硝态氮、铵态氮及可溶性总磷的流失情况的分析，发现其中硝态氮占总氮流失量的比例在25.25%～57.58%，铵态氮占总氮流失量的比例在14.29%～17.06%。以硝态氮形态流失的氮素大于以铵态氮形式流失的。总磷的流失系数在0.036%～0.052%。可溶性总磷占总磷的比例一般在38.68%～65.28%，大约50%的磷是以可溶性磷形式流失的。
3 结论
本研究通过对合肥市包河区大圩镇典型的种植作物——葡萄的种植园作为径流监测点试验点，研究常规管理水平研究氮、磷养分流失系数及污染特点和规律下养分的流失。历经4年3个监测周期，通过对大量监测数据分析，得出以下结论。
3.1 土壤养分含量分析
常规小区土壤有机质含量在22.01～26.30 g/kg，都处于中等级别，2008—2010年3年间空白对照处理间的土壤有机质含量也呈递减趋势，与常规施肥处理之间的差距逐步加大，试验结束后对照与基础土样之间有机质含量相差8.23 g/kg，对照有机质含量为18.07 g/kg，处于低级别。3个监测周期结束后，常规处理土壤中有机质等指标含量均高于空白处理土壤含量。全氮、铵态氮、硝态氮、全磷含量均有所下降，有效磷和有效钾含量较基础土样明显下降。pH值均低于基础土样的6.88，处于中性级别。
3.2 养分流失形态
葡萄园中氮素主要以硝态氮形式流失的，其中硝态氮占总氮流失量的比例在25.25%～57.58%，铵态氮占总氮流失量的比例在14.29%～17.06%。以硝态氮形态流失的氮素大于以铵态氮形式流失的氮素。可溶性总磷占总磷的比例一般在38.68%～65.28%，大概50%的磷是以可溶性磷形式流失的。
3.3 流失系数的测算
在3个监测周期里，2008—2010年降雨量差别较大的情况下，径流氮、磷流失系数测算结果分析，总氮流失系数在0.22%～0.70%，3年平均为0.48%。总磷的流失系数在0.036%～0.052%，3年平均为0.047%。说明氮肥流失量大于磷肥的流失量。不同施肥处理间氮磷流失存在差异，但差异不明显。
4 参考文献
[1] 国家环境保护部.2011年中中国环境状况公报[EB/OL].（2011-07-01）[2012-06-06].http：///hjzl/zkgb/2011zkgb/.
[2] 张维理，武淑霞，冀宏杰，等.中国农业面源污染形势估计及控制对策I.21世纪初期中国农业面源污染的形势估计[J].中国农业科学，2004，37（7）：1008-1017.
[3] HESSEM D O，HOLTAN，HINDAR A，et al.氮流失对淡水和海洋受体富营养化的重要意义[J].AMBIO-人类环境杂志，1997，26（5）：306-313.
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[7] 张威，艾绍英，姚建武，等.广州郊区菜地氮磷养分径流流失特征初步研究[J].农业环境与发展，2009，26（3）：73-78.
[8] 周俊，朱江.合肥近郊旱地土壤养分径流流失途径的研究[J].应用生态学报，2001，12（3）：391-394.