上海旱地农田氮磷流失过程及环境效应研究

氮磷是生态系统中基本的生命元素,是农作物生长的主要限制因素,但由于 农田化肥施用量不断提高,农田养分流失加剧了环境污染,从而使农田氮磷流失 问题引起广泛的关注。地处长江中下游平原核心地带的上海,是全国的经济中心, 不合理的农业耕作和肥料管理造成水环境污染日益严重,过量施用氮磷肥的污染 尤为突出,不仅造成当地土地退化,水环境质量下降,而且对整个城市生态系统 的可持续发展带来较大压力。本文选取了宝山区一典型的农田生态系统,在从 2004年3月到8月,通过对径流和渗漏及径流中侵蚀泥沙的氮磷各形态与流失 情况的连续监测,研究氮磷流失的行为机理、流失规律、污染负荷及对水环境的 影响,查明农田氮磷流失污染的特征,探讨农田氮磷的迁移途径及环境效应,主 要结果表明: 1. 土壤剖面溶液的氮磷浓度变化。在3-8月的整个种植周期内,随着时间 的推移,浅层的养分浓度都呈下降趋势,而深层养分的浓度缓慢上升。120cm深 度的养分浓度都表现出增大的变化,可见农田施肥对地下水环境的污染形成巨大 的压力。 2. 渗漏流失氮磷浓度的变化。TN和NO3-N的浓度基本上都是低-高-低 -高的变化趋势,且变化幅度较大,期间有两个明显的浓度峰值,反映了其浓度 受施肥、降雨和植物吸收等因素的影响较大;而NH4--N、NO2--N和TP的浓度 在整个种植周期内的变化不大。TN渗漏流失中以NO3--N的流失最为严重,其 流失量占80%左右,最高浓度达到30. 90mg/L,己大大超过了饮用水标准。 3. 地表径流中,侵蚀泥沙是氮磷流失的主要载体,沉积相氮流失相比水相 氮流失为主要流失部分,其占径流总氮流失量的78. 1%-82. 2%,沉积相磷流失相 比水相磷流失也为主要部分,占径流总磷流失量的98. 8%-99. 4%。 4. 减量15%施肥试验区中,随地表径流和渗漏两种氮磷输出途径而排出农 田的氮磷总量,总氮为230. 29kg/hm2,总磷为27. 73kg/hm2,氮素中有23. 7%是当 季施用的氮素化肥,磷素中有19. 9%是当季施用的磷素化肥。过量施肥造成了低 水平的化肥利用率和大量的氮磷流失,对水环境污染形成了巨大的压力。 5. 总氮年输出的平均浓度,径流为15. 24mg/L,渗漏为36. 78mg/L;总磷年 输出的平均浓度,径流为0. 29mg/L,渗漏为0. 06mg/L,通过渗漏水和径流水的 氮磷流失造成对水环境的年平均污染负荷,氮素为237. 93kg/hm2a,磷素为 0. 89kg/hm2a。以减量15%施肥区来推算当年施用化肥流失量,上海旱地农田每