基于桃—大豆套种体系的秸秆覆盖削减面山垦殖区面源污染的特征

发布时间：2020-11-17 09:52

　　 农田地表径流氮、磷流失是引起滇池水体面源污染的重要原因,而氮、磷流失量的多少与秸秆覆盖量、降雨强度、地表径流量和植被郁闭程度均有密切的关系。在滇池流域大板桥街道曹家冲村进行田间小区试验,选择桃-大豆套种模式下,地表覆盖36、54和72 kg/小区玉米秸秆,同时对当地村民进行秸秆资源及利用现状问卷调查,模拟SWOT模型,研究不同量秸秆覆盖和林农套种系统协同作用对农田地表径流中化学需氧量、铵态氮、硝态氮、总氮、总磷、径流量的削减特征,以及探讨该系统对于农作物的增产效应。同时,削减滇池水体面源污染负荷输出,提高农作物产量,增加农民收入,改善农村生态环境,实现生态效益和经济效益的统一,具有重要意义。本研究于2014年5月~2015年10月以桃(当地燕红品种)-大豆套种体系为研究对象,分析了秸秆覆盖的优势、劣势、机遇和挑战,研究了秸秆覆盖、冠层结构、植被覆盖、降雨特征与地表径流氮、磷流失量、土壤养分含量、阳离子交换量、植物形态特征和植物氮、磷吸收之间的关系。旨在进一步阐释秸秆覆盖削减面源污染的特征及机理。结果表明:(1)当大雨或暴雨(雨强在25~100mm/24h之间)时,36 kg/小区、54 kg/小区、72 kg/小区秸秆覆盖处理分别削减地表径流中化学需氧量(CODcr)流失24.31%、50.50%和65.19%;削减铵态氮(NH4+-N)流失12.56%、49.38%和58.60%;削减硝态氮(NO3--N)流失27.78%、39.55%和58.61%;削减总氮(TN)流失3.85%、31.67%和56.01%;削减总磷(TP)流失23.02%、30.19%和42.65%。(2)覆盖第30 d时,36 kg/小区秸秆覆盖分别削减径流量、铵态氮、硝态氮、总氮、总磷5.40%、38.80%、29.03%、29.40%、53.82%;54 kg/小区秸秆覆盖分别削减径流量、铵态氮、硝态氮、总氮、总磷0%、54.40%、50.10%、40.40%、66.56%。覆盖第60 d时,36 kg/小区秸秆覆盖分别削减径流量、铵态氮、硝态氮、总氮、总磷11.50%、70.50%、70.98%、71.27%、74.84%;54 kg/小区秸秆覆盖分别削减径流量、铵态氮、硝态氮、总氮、总磷52.56%、90.10%、89.50%、90.37%、85.71%。(3)与对照相比,36 kg/小区、54 kg/小区、72 kg/小区秸秆覆盖处理使土壤碱解氮含量分别增加3.68%、33.12%和47.11%;使土壤速效磷含量分别增加33.64%、132.30%和256.48%;使土壤有机质含量分别增加8.31%、49.76%和76.22%;使土壤阳离子交换量(CEC)分别增加35.15%、23.37%和41.90%。(4)在大豆生长的幼苗期、鼓粒盛期和成熟期在36 kg/小区和54 kg/小区秸秆覆盖处理下的综合响应指数分别为:171和98;247和361;94和247。即不同量秸秆覆盖促进大豆生长具有一定的“时间效应”。(5)0 kg/小区、36 kg/小区和54 kg/小区秸秆覆盖处理下,大豆地上部总氮含量分别为3.98%、4.50%、5.08%;地下部总氮含量分别为2.46%、2.63%、2.95%。地上部总磷含量分别为1.17%、1.35%、1.50%;地下部总磷含量分别为1.50%、1.69%、2.24%。(6)36 kg/小区、54 kg/小区、72 kg/小区秸秆覆盖处理下,大豆产量分别为13.70 kg/小区、16.28 kg/小区、21.40 kg/小区,与无覆盖相比,分别增产24.09%、47.46%和93.84%。(7)流域内村民种植玉米和蔬菜占到了40%~60%,占家庭收入的30%~90%,而对秸秆资源化利用不到20%。大板桥每年约实现粮食作物总产17594.4 t,蔬菜作物总产42430.6 t,大约产生各类作物秸秆14683.3 t,秸秆资源非常丰富,但尚未得到充分利用。总而言之,“桃-大豆套种+秸秆覆盖”协同作用既能有效利用大量秸秆资源,又能对地表径流中N、P具有良好的削减效果,同时能够促进大豆对N、P养分的吸收,提高大豆产量。不同量秸秆覆盖对面源污染负荷输出的削减随着大豆生长期的变化呈现一定的“时间效应”,但总体表现为:72 kg/小区54 kg/小区36 kg/小区无覆盖。具有一定的生态效益、经济效益和社会效益。
【学位单位】：云南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S662.1;S565.1;X52
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 问题的提出
    1.2 面源污染与水体富营养化
    1.3 影响农业面源污染的因素
    1.4 秸秆覆盖及其对面源污染的削减
        1.4.1 秸秆覆盖对土壤性质的正负效应
        1.4.2 秸秆覆盖削减面源污染负荷
    1.5 滇池流域概况及面源污染现状
    1.6 滇池流域面源污染治理措施研究
    1.7 研究目的、内容与技术路线
        1.7.1 研究目的
        1.7.2 研究内容
        1.7.3 研究方法
        1.7.4 技术路线
2 材料与方法
    2.1 研究区域概况
        2.1.1 研究区域的选择
        2.1.2 研究区域基本情况
    2.2 试验设计与指标测定方法
        2.2.1 样地设置与种植模式确定
        2.2.2 降雨量和径流量测定
        2.2.3 地表径流的采集与水质监测
        2.2.4 林冠层降雨截留的测定
        2.2.5 土壤样品的采集与测定
        2.2.6 土壤物理性质的测定
        2.2.7 土壤化学性质的测定
        2.2.8 植物样品的采集与测定
    2.3 数据来源及调查方法
    2.4 数据分析与统计方法
3 结果与分析
    3.1 研究区降水特征
9 月降水月特征和日特征'>        3.1.1 5⁹ 月降水月特征和日特征
        3.1.2 降雨强度特征
    3.2 秸秆覆盖对地表径流及氮磷流失的削减特征
        3.2.1 2014年流失特征
        3.2.2 2015年流失特征
    3.3 秸秆覆盖对地表径流出水水质状况的影响
        3.3.1 不同量秸秆覆盖对地表径流中铵态氮浓度的影响
        3.3.2 不同量秸秆覆盖对地表径流中硝态氮浓度的影响
        3.3.3 不同量秸秆覆盖对地表径流中总氮浓度的影响
        3.3.4 不同量秸秆覆盖对地表径流中总磷浓度的影响
    3.4 秸秆覆盖对土壤理化性质的影响
    3.5 秸秆覆盖对植物生长及生理特征的影响
        3.5.1 2014年秸秆覆盖对植物生长的影响
        3.5.2 2015年秸秆覆盖对植物生长的影响
    3.6 秸秆覆盖对植物氮、磷吸收特征的影响
        3.6.1 不同量秸秆覆盖对大豆植株TN含量的影响
        3.6.2 不同量秸秆覆盖对大豆植株TP含量的影响
    3.7 秸秆覆盖对作物产量变化及经济效益的影响
        3.7.1 秸秆覆盖对毛豆生物量和产量变化的影响
        3.7.2 秸秆覆盖对毛豆产量构成因子变化的影响
        3.7.3 秸秆覆盖对毛豆叶片叶绿素含量的影响
    3.8 流域内秸秆资源现状及利用情况
    3.9 流域内村民对秸秆利用的认知情况
4 讨论
    4.1 影响面源污染及N、P流失的因素
    4.2 秸秆覆盖对地表径流不同形态N、P流失的影响
    4.3 秸秆覆盖对植物生长、生理特征的影响及影响因素
    4.4 降雨强度与面源污染负荷流失的关系
    4.5 秸秆资源利用及其覆盖削减面源污染综合效益分析
        4.5.1 秸秆覆盖削减面源污染的生态效益及经济效益
        4.5.2 秸秆覆盖削减面源污染的社会效益
        4.5.3 秸秆覆盖削减面源污染的劣势及不足
        4.5.4 秸秆资源化利用的机遇
5 结论
6 展望
参考文献
科研成果及论文发表情况
项目来源
附件
附图
致谢

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本文编号：2887364