阴离子型聚丙烯酰胺及阳离子对水稻土土壤及养分流失作用的研究

发布时间：2018-11-19 19:54

【摘要】：土壤及养分的流失是当今世界面临的严重威胁之一,其不仅给国家和地区带来严重的经济损失和环境问题,甚至威胁到人民群众的生命安全以及国家的长久发展。南方地区的稻田由于受到梅雨及台风季持续而强烈的降雨影响,土壤以及土壤养分流失严重,已经对南方的河流、湖泊及其水质形成严重危害。阴离子类型的聚丙烯酰胺(PAM),由于其具有的减少土壤流失,稳定土壤结构的性能以及在环境安全方面的良好性质,已被广泛地应用于旱地及坡地的土壤流失防治,并取得良好效果。但目前来说并未见到将其应用于水田的报道,因此本文选取杭嘉湖平原典型水稻土类型-黄斑田为供试土壤,用以评估PAM在水田中的应用效果。文章通过恒温振荡、平衡吸附、室内沉降等方法,探究稻田土壤及在其盐基离子浓度提高条件时,两种不同粒径的PAM(PAM1:粒径0.5-1 mm;PAM2:粒径47 μ m)对稻田水体土壤及养分含量的影响,以此探究PAM施用下稻田土壤及养分的流失量状况；并通过模拟降雨的方法,对室内研究的成果进行验证。取得的主要研究结果如下：PAM添加可以明显减少稻田水体中土壤颗粒的含量,其作用效果受PAM添加浓度和种类影响。随着PAM添加量的增加,水体中土壤颗粒的含量呈现先减少而后又逐渐增加的趋势,在PAM添加量为5 mg/L时达到最佳处理效果,此时水体中土壤颗粒的含量最高可以减少97%(PAM1添加)。PAM添加后,水体中土壤颗粒的沉降速度明显增快。最佳添加量时,2min内土壤的沉降量可达到98%以上,而对照处理20min内的沉降量仅为80%,原因在于PAM后能够促进土壤颗粒的团聚,提高土壤中团聚体(0.25mm)的含量。试验结果表明,PAM添加后土壤中团聚体(0.25mm)的含量较对照增加1倍,并且PAM1的效果要优于PAM2。PAM添加后,稻田水体中养分含量的多少与养分种类及存在类型有着密切关系。PAM添加可以减少水体中除水溶性磷之外的其它养分的含量,这其中又以总养分含量的减少最为明显。在PAM1最适添加量5 mg/L左右时,水体中总氮的含量从最初的35.39 mg/L减少到25.88 mg/L；总磷的含量从最初的35.37 mg/L减少到24.82mg/L。PAM添加后水体中水溶性磷的含量逐渐增加,随着PAM施加量的增加,其含量最多能够增加16.63%(PAM2 40mg/L)。通过对PAM处理后的土壤进行的氮、磷等温吸附试验,发现随着PAM施加量的增加,水稻土对铵态氮的吸附能力呈现先增加而后降低的趋势,最大吸附百分率出现在PAM添加量5-7mg/L时。对于磷素,PAM处理后的水稻土对磷的吸附量逐渐降低,这主要由于PAM与磷酸盐同带负电荷,两者与土壤的结合存在竞争关系,从而导致吸附量的降低。水体中的盐基离子本身能够促进水体中土壤颗粒的聚沉。试验结果表明,盐基离子促进土壤颗粒聚沉的效果与其种类和浓度有着密切的关系。高浓度盐基离子的聚沉效果要好于低浓度盐基离子；相同电荷密度下,钙离子促进土壤颗粒聚沉的能力要强于钠离子。但是当PAM施加于盐基离子含量高的介质中时,PAM促进土壤颗粒聚沉的效果却会被减弱,并且盐基离子含量越高其减弱效果越明显,钙离子的减弱效果要优于钠离子。当钙离子的浓度为0005 mol/L时,100 main的沉降时间内,添加PAM的水体中土壤颗粒的剩余量仍超过3%,这个值要高于PAM 5mg/L单独添加时沉降2min时的土壤剩余量(此时为2%),此时PAM的最佳添加浓度为20mg/L,远高于PAM单独施加时的最适添加量,这表明在盐分含量高的土壤中必须提高PAM的添加量。研究还发现盐基离子添加会减弱PAM增加土壤中团聚体(0.25 mm)的效果,但不同类型及浓度的阳离子之间规律不明显。阳离子添加后,PAM减少稻田水体养分含量的作用同样减弱。与PAM单独施加的处理相比,水体中各种养分的含量均呈现增加趋势,并且钙离子添加后养分含量的增加要多于钠离子。但对于磷素来说,钠离子增加水体中磷素含量的效果却比钙离子明显,原因在于钙离子与磷酸盐可以生成不溶于水的磷酸钙盐沉淀,从而减少了磷素的流失。模拟降雨条件下,PAM施加后稻田土壤及氮、磷养分流失量均小于对照处理,其最适PAM添加量根据养分类型的不同而稍有变化。阳离子与PAM共同添加的处理,土壤及养分的流失量介于对照处理与PAM单独施加处理之间。对于氮素,钙离子与PAM共同添加处理的流失量要多于钠离子与PAM共同添加的处理；对于磷素,处理效果则相反。模拟降雨试验进一步验证,上述室内试验的结果是真实可信的。
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【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S157

【参考文献】