施肥及植被覆盖对三峡库区旱坡地养分流失的影响研究
本文关键词：施肥及植被覆盖对三峡库区旱坡地养分流失的影响研究
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【摘要】：三峡库区坡耕地面积大,土层瘠薄,旱坡地占三峡库区耕地面积的55.1%,是三峡库区土壤流失的主要来源。据统计,三峡库区水土流失总面积613万hm2,库区年产沙量己达1.57亿吨,其中旱坡地土壤侵蚀量达9450万t,年入库泥沙量1890万t。水土流失不仅直接导致土壤养分流失,土地退化、生产力水平下降,而且伴随径流流失的泥沙及养分会淤积河道和水库,最终使受纳水体的富营养化。三峡库区作为长江中下游的生态安全屏障,库区的水环境安全直接关系到库区及长江中下游城市群的用水安全、经济社会发展,与整个中国的可持续发展密切相关。目前,水土流失和农业面源污染已成为影响三峡库区生态环境的关键因子和三峡库区的头号环境问题,严重制约了库区经济与社会的可持续发展,因此寻求有效的方式防控三峡库区水土流失至关重要。本文以三峡库区王家沟小流域为研究对象,通过田间试验和室内分析相结合的方法,对王家沟小流域内的18个径流小区不同施肥量和植被覆盖(T1:常规施肥100%+玉米、T2:增量施肥120%+玉米、T3:减量施肥80%+玉米、T4:常规施肥+黑麦草、T5:常规施肥+墨西哥玉米草、T6:常规施肥+大力士甜高粱)下水土流失和养分流失特征进行观测,对比分析了施肥和植被覆盖对旱坡地水土流失及养分流失的影响,为选择合理的耕作方式,从源头控制三峡库区面源污染提供理论依据。主要结论如下:(1)施肥对旱坡地养分流失的影响:从次降雨径流量和泥沙量来看,施肥量增大能够减少地表径流量和泥沙流失量;但在玉米收割后,地表裸露情况下,不同施肥量处理(T1、T2、T3)的径流量和泥沙流失量均增加,但处理间差异不显著。整个试验监测期结束后,T1处理的径流总量最大(85.51 L/m2),其次为T3(84.77 L/m2)和T2(77.19 L/m2),泥沙流失总量表现为T3(262.87 t/km2)T1(256.84 t/km2)T2(237.76 t/km2)。总体上,增量施肥能显著减少径流量和泥沙流失量;但是减量施肥处理较常规施肥处理的效果并不显著。就次降雨而言,径流总氮流失量和泥沙总氮流失量、径流总磷流失量和泥沙总磷流失量均呈现出随施肥量增加而增加的趋势。不同施肥处理的径流总氮流失量仅占到总氮流失量的20.51%~21.98%,径流总磷流失量占到总磷流失量的16.10%~17.13%,说明旱坡地氮、磷养分流失主要以泥沙携带流失为主,可见控制径流中泥沙流失量是降低旱坡地氮、磷养分流失的关键。(2)植被覆盖对旱坡地养分流失的影响:不同植被覆盖下径流总量大小表现为T6(90.98 L/m2)T1(85.51 L/m2)T4(84.85 L/m2)T5(82.53 L/m2),泥沙流失总量大小为T1(256.84 t/km2)T6(239.44 t/km2)T4(243.17 t/km2)T5(221.49 t/km2),可见墨西哥玉米草覆盖处理T5在减少径流量和泥沙流失量方面均表现出良好的效果。就次降雨而言,不同植被覆盖处理下径流中总氮、总磷和泥沙中总氮、总磷流失量,均呈现出T1T6T4T5,T4、T5、T6处理氮素总流失量为T1处理的72.56%~84.23%,磷素总流失量为T1处理的54.36%~63.70%,可见与常规玉米覆盖相比,牧草覆盖更能有效的减少径流量和泥沙流失量,特别是墨西哥玉米草覆盖处理。(3)施肥对作物产量及品质的影响:不同施肥处理下玉米地上部分鲜重大小为T2(2043.89 kg/亩)T1(1767.46 kg/亩)T3(1635.41 kg/亩);干物质积累量为653.51~744.10 kg/亩,与施肥量呈显著正相关关系。可见施肥量的增加能显著提高玉米产量和干物质积累量,减量施肥对玉米地上部分鲜重影响不明显。玉米不同器官中以籽粒干物质干物质分配率最高,可以达到47.84%~48.04%,施肥量对各器官干物质分配率的影响不显著。随着施肥量的增加,玉米地上部分叶片、茎杆、苞轴的干物质中粗蛋白、粗脂肪含量均逐渐减少,但籽粒中粗蛋白、粗脂肪的含量升高。(4)植被覆盖对作物产量及品质的影响:牧草覆盖处理鲜重达到了6672.33~8648.43 kg/亩,是玉米覆盖处理T1的3.78~4.89倍,干物质积累量为902.93~1140.33 kg/亩,为T1处理的1.21~1.53倍。其中牧草覆盖处理中叶片干物质分配率高达69.40%~74.44%,说明三种牧草的干物质积累均以叶片中干物质积累为主。T4、T5、T6处理的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分积累量分别为玉米覆盖处理T1的1.60~3.21倍、1.02~1.52倍、1.16~1.56倍、2.41~4.71倍。干物质中粗蛋白含量以T4处理(19.58%)最高;粗纤维含量以T4处理(20.89%)最低,比其他处理低了6.55%~9.57%;粗灰分含量表现为T4T6T5T1,三种牧草中粗灰分含量均高于玉米。同时,不同植被覆盖处理T1、T2、T3、T4中,施氮造成土层氮素的增加量为2.04~3.98 kg/亩,其中墨西哥玉米草覆盖引起的氮素增加量最低。
【关键词】：三峡库区 旱坡地 施肥量 植被覆盖 水土流失 养分流失
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S157
【目录】：
- 摘要8-10
- Abstract10-12
- 第1章 文献综述12-20
- 1.1 农业面源污染的概况12-13
- 1.2 农业面源污染的特征分析13-15
- 1.3 旱坡地养分流失研究现状15-18
- 1.3.1 旱坡地养分流失过程15-16
- 1.3.2 影响旱坡地土壤养分迁移和流失的因素16-18
- 1.3.2.1 降雨条件16-17
- 1.3.2.2 地形条件17
- 1.3.2.3 土地利用方式17-18
- 1.4 旱坡地面源污染防治研究进展18-19
- 1.5 展望19-20
- 第2章 绪论20-28
- 2.1 选题意义20
- 2.2 研究目标20-21
- 2.3 研究内容21-22
- 2.3.1 施肥对三峡库区旱坡地养分流失的影响研究21
- 2.3.2 植被覆盖对三峡库区旱坡地养分流失的影响研究21
- 2.3.3 施肥及植被覆盖对作物产量和品质的影响21-22
- 2.4 技术路线22
- 2.5 试验区概况22-24
- 2.6 试验设计24-25
- 2.7 样品采集与分析25-26
- 2.7.1 径流小区土样基本性质25
- 2.7.2 样品采集25-26
- 2.8 数据处理与计算26-28
- 第3章 施肥对三峡库区旱坡地养分流失的影响28-42
- 3.1 降雨分布情况28-29
- 3.2 降雨量对旱坡地水土流失的影响29-30
- 3.3 施肥对旱坡地水土流失的影响30-32
- 3.4 施肥对氮素流失的影响32-37
- 3.4.1 施肥对径流中氮素流失的影响32-35
- 3.4.2 施肥对泥沙中氮素流失的影响35-36
- 3.4.3 施肥对径流、泥沙中氮素总流失量的影响36-37
- 3.5 施肥对磷素流失的影响37-40
- 3.5.1 施肥对径流中磷素流失的影响37-38
- 3.5.2 施肥对泥沙中磷素流失的影响38-39
- 3.5.3 施肥对径流、泥沙中磷素总流失量的影响39-40
- 3.6 小结40-42
- 第4章 植被覆盖对三峡库区旱坡地养分流失的影响42-54
- 4.1 植被覆盖对旱坡地水土流失的影响42-45
- 4.2 植被覆盖对氮素流失的影响45-50
- 4.2.1 植被覆盖对径流中氮素流失的影响45-48
- 4.2.2 植被覆盖对泥沙中氮素流失的影响48-49
- 4.2.3 植被覆盖对径流、泥沙中氮素总流失量分析49-50
- 4.3 植被覆盖对磷素流失的影响50-53
- 4.3.1 植被覆盖对径流中磷素流失的影响50-51
- 4.3.2 植被覆盖对泥沙中磷素流失的影响51-52
- 4.3.3 植被覆盖对径流、泥沙中磷素总流失量的影响52-53
- 4.4 小结53-54
- 第5章 施肥和植被覆盖对作物产量及品质的影响54-68
- 5.1 作物产量及干物质积累量55-59
- 5.1.1 施肥对玉米产量及干物质积累量的影响55-56
- 5.1.2 植被覆盖对产量及干物质积累量的影响56-59
- 5.2 施肥对玉米饲用营养成分含量及分配的影响59-62
- 5.2.1 施肥对干物质中营养成分含量的影响59
- 5.2.2 施肥对干物质中营养成分分配的影响59-62
- 5.3 植被覆盖对作物饲用营养成分含量及分配62-65
- 5.4 植被覆盖对氮素的截存65
- 5.5 小结65-68
- 第6章 结论与不足之处68-72
- 6.1 结论68-69
- 6.2 不足之处69-72
- 参考文献72-78
- 致谢78-80
- 发表论文及参加课题一览表80
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