不同施肥方式下小麦和玉米农田污染物流失量分析

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1、不同施肥方式下小麦和玉米农田污染物流失量分析　　土壤养分淋溶是指土壤营养元素随水垂直向下移动至植物根系活动层以下而造成的损失[1],是农业生产中影响肥料利用率的重要因素。我国粮食作物的肥料利用率很低，氮肥为11%~40%,磷肥为8%~20%,钾肥为21%~35%[2].养分淋溶流失不但会降低肥料利用率、消耗土壤养分库，而且会对农田生态环境和地下水产生严重影响[3].国内外大量资料表明，化肥的使用及灌溉已经导致农业生产区浅层地下水或地表水硝酸盐和磷的浓度不断升高[4-7].土壤中NO-3-N的淋溶是氮素损失的重要途径之一，是导致地下水硝酸盐污染的重

2、要原因。施入农田中的氮肥有30%~50%通过淋溶进入地下水，导致地下水NO-3-N含量增加[8].　　张维理等[9]报道称京、津、唐地区半数以上地下水NO-3-N含量超过饮用标准限值（≤10mgL-1），高者达67.7mgL-1.上世纪90年代以后，有关土壤中磷素淋溶的相关报道逐年增多。Heckrath等[10]在对英国洛桑试验站长期土肥试验地（始于1843年）65cm下排水管中排出水进行分析发现，水中所含磷浓度很高，可达近2mgPkg-1.许多国家均得出农田土壤中磷素以淋溶形式损失的量与以地表径流和土壤侵蚀形式损失的量相当或淋溶量更大的报

3、道[11-12].　　我国对农田养分淋失的环境风险已开展了大量的研究工作，主要采用土钻取样法和模拟土柱法[13-16],利用排水采集器法多侧重于稻田[17-19]和北方旱田单一肥料中氮素淋溶形态和过程[20].李宗新等[21]在山东半湿润暖温带气候条件下研究表明，在夏玉米生长期内NO-3-N累计淋溶量可占氮肥施入总量的3.49%~11.35%,其与灌溉水量和降雨量正相关，在雨量充沛的条件下，渗滤池淋溶的NO-3-N高达85.5kghm-2,氮肥淋失率高达19.9%.张玉铭等[22]在华北太行山前平原小麦/玉米轮作农田研究表明，土壤水分渗漏和NO-

4、3-N的淋溶损失主要发生在高温多雨的玉米生长季节，主要与降水有关。　　产排污系数作为环境领域重要的基础数据，是世界各国掌握污染状况、制定防治政策和设计运行环境工程设施的重要依据[23].我国在产排污系数方面的相关报道主要集中在工业领域[24-26],以排污系数来表征污染排放大小在工业行业已经成熟且数据较完整，而农业排污系数数据库尚不完整，近几年畜禽养殖业产排污系数方面的报道逐渐增多[27-28].尽管已有针对地下水通过淋溶方式被污染的相关研究，但有关种植业产排污系数科学和系统的研究还鲜有报道。关于粮食作物尤其是小麦/玉米两种粮食作物轮作下污染淋溶

5、排污系数的研究更显缺乏，因此不能全面估算农业种植业源淋溶氮磷对面源污染的贡献率。本研究通过对北京市小麦/玉米轮作下的污染物淋溶（排污系数）的监测及其数据分析，估算出主要粮食作物小麦和玉米农田污染物流失量，旨在为这两种粮食作物种植的科学管理及降低农业非点源污染提供技术支持，为种植业环境污染防治提供科学依据。　　1材料与方法　　　　1.1自然概况　　　　试验于2011-2012年在北京市房山区石楼镇夏村紫苏苗木种植公司蔬菜种植基地进行。该种植基地为北京市耕地污染监控预警点，位于北京市西南，华北平原与太行山脉交界地带，属北温带大陆性季风气候，夏季炎热多

6、雨，冬季寒冷干燥，春季干旱多风，秋季秋高气爽而短促，年平均气温10~12℃。该地多年平均降水量为655mm左右，降水多集中于6-8月，约占全年降水量的85%;降雨强度大，多冰雹、大风。　　该区主要的粮食种植方式为冬小麦/夏玉米轮作。供试土壤为棕壤，为碎块结构，土壤较松且比较潮湿，肥力水平偏上，基本理化性质见表1.　　1.2试验设计　　　　供试材料夏玉米品种为郑单958,冬小麦品种为农大175,均由北京市房山区农业环境保护监测站提供。2011-2012年共种植小麦/玉米轮作3茬，试验共设3个处理，分别为空白、常规、优化处理：空白处理不施任何肥料和毒

7、性高、难降解的农药；常规处理中肥料、农药的施用量、施用方法和施用时期完全遵照当地农民生产习惯；优化施肥处理将常规处理的氮素化肥（以氮素计）减半，另一半养分以经过高温堆肥生产的腐熟有机肥替代，实现氮、磷、钾等养分含量总量相等。　　按照一年两季（一季冬小麦和一季夏玉米）进行轮作，以年总施肥量计算，年总氮施用量为360kghm-2,总磷（P2O5计）180kghm-2,总钾（K2O计）360kghm-2,小麦和玉米施肥量各占50%.每个处理重复3次，随机排列，共9个试验小区。每个小区面积为14.4m2,规格为4.8m3m,夏玉米种植密度为50000株h

8、m-2,冬小麦播种量为375kghm-2.化肥中总氮按照1∶2比例进行底肥和追肥施用，总磷及总钾以底肥形式全部施入，有机肥全部以底肥的形