江漢平原灌排單元稻田磷素運(yùn)移行為研究.pdf

1、江漢平原位于長江中游地區(qū)，農(nóng)業(yè)耕地多由大面積圍墾湖泊濕地而形成，農(nóng)業(yè)面源污染的特點與山地丘陵區(qū)完全不同，是造成周圍湖泊水體富營養(yǎng)化的重要原因之一。灌排單元是江漢平原區(qū)稻田典型的存在形式，主要由稻田及環(huán)繞在農(nóng)田周圍的溝渠組成，每個單元相對封閉，單元內(nèi)灌、排水均受人為控制?，F(xiàn)階段的稻田面源污染研究中，普遍存在將田塊與周邊溝渠割裂開來，分別研究其流失規(guī)律和截留功能等問題。因此，本研究以江漢平原典型灌排單元為例，綜合運(yùn)用室內(nèi)培養(yǎng)與田間監(jiān)測等方法

2、，分析稻田磷素遷移輸出特征，溝渠對輸入磷素的作用規(guī)律。最后將稻田和溝渠作為一個整體，明確灌排單元對周邊水體磷負(fù)荷的影響，為稻區(qū)田間管理、農(nóng)業(yè)面源污染防控提供依據(jù)。主要結(jié)論如下:
　　(1)江漢平原灌排單元水旱輪作種植模式下農(nóng)田土壤有效磷含量主要分布在6-14 mg kg-1之間，平均9.8 mg kg-1，有效磷水平較低;每年因常規(guī)施肥帶入農(nóng)田的總磷為42.6 kg P hm-2，占總磷投入的91.7％，是農(nóng)田磷的主要輸入方式;通

3、過計算磷平衡，水稻季每年有3.36-8.11 kg hm-2的磷耗竭，旱季每年有7.46-17.6 kg hm-2的磷盈余，水稻種植季農(nóng)田磷流失風(fēng)險小于旱季作物種植。
　　(2)水稻季施肥后12天內(nèi)是控制田面水磷流失的關(guān)鍵時期。12天之后趨于平穩(wěn)，總磷濃度在0.5-1.5 mg L-1之間波動，平均為1.04 mg L-1，屬地表水水質(zhì)劣Ⅴ類，監(jiān)測期間任一次田間排水對周邊水體環(huán)境都存在一定風(fēng)險;水旱輪作模式下農(nóng)田土壤磷溶出風(fēng)險值9

4、4.5 mg kg-1，遠(yuǎn)高于農(nóng)田土壤有效磷平均含量9.8 mg kg-1，且常規(guī)施肥處理施肥12天之內(nèi)，田面水磷素以可溶態(tài)為主，占總磷濃度的59％，12天后，顆粒態(tài)磷比例逐漸增加，平均占田面水總磷濃度的62.9％，由此得出，田面水中磷主要來源于肥料。
　　(3)稻麥輪作種植模式下徑流多發(fā)生在小麥季，水稻季產(chǎn)流量高于小麥季，且水稻季徑流水總磷平均濃度0.16 mg L-1小于小麥季0.24 mg L-1，屬地表水水質(zhì)Ⅲ類;稻麥輪作

5、空白不施肥處理和常規(guī)施肥處理兩季作物生長期間徑流水總磷濃度無顯著性差異，且徑流磷流失的主要形態(tài)為顆粒態(tài)磷，綜合分析，徑流水中總磷主要來源于土壤而非肥料。
　　(4)水稻整個生育期，灌排單元內(nèi)溝渠水位維持在30-70 cm，灌溉平均水位高于降雨。灌排單元向周邊水體的排放主要受人為控制，沒有特大暴雨的情況下，溝渠向周邊河道不會產(chǎn)生溢流;溝渠水總磷濃度在0.05-0.15 mg L-1之間，平均濃度為0.075 mg L-1，屬于地表水

6、水質(zhì)的Ⅱ類或Ⅲ類;溝渠水主要來源于灌溉、降雨和徑流水的輸入，磷的形態(tài)以顆粒態(tài)為主。
　　(5)降雨、灌溉水經(jīng)田面水、徑流輸出，最終進(jìn)入溝渠，總磷濃度經(jīng)田面水先升高后降低，最后進(jìn)入溝渠的水總磷濃度小于灌溉來水，灌排單元對磷素起到“匯”的作用。灌排單元稻田田面水、徑流水的直接外排會給周邊水體帶來環(huán)境風(fēng)險，整個灌排單元排水對周邊水體磷負(fù)荷的影響較小;根據(jù)土壤、底泥等溫吸附和吸附動力學(xué)實驗得出，土壤、底泥吸附在灌排單元磷的逐級凈化過程中發(fā)