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1、宁夏引黄灌区稻田氮磷流失特征初探,张学军 （宁夏农林科学院农业资源与环境研究所） Tel:086-951-6886770 Fax:086-6886760 E-mail: 2010、12、06 07,第八届海峡两岸土壤肥料学术研讨会,前言 材料与方法 结果与讨论 结论,报告提纲,北部引黄灌区,宁夏概况,1.前 言,中部干旱风沙区,南部黄土丘陵区,该区有2000多年的灌溉历史，得黄河灌溉之利，该区水、土、光、热等农业自然资源组合极佳，素有“塞上江南”之誉，是宁夏和全国的农业精华之地，主产粮食作物有小麦、玉米、水稻，也非常适合瓜果蔬菜的种植。,北部引黄灌区,1.1 研究背景,宁夏引黄灌区素有“塞上江
2、南”之称，灌区粮食产量占自治区80%以上，其中水稻有100万亩。,化肥超量使用已成为水体污染的隐患 按宁夏农作物播种面积109.9万公顷计算，化肥的平均施用量为790.7 kg/hm2，在引黄灌区的化肥平均施用量是全区水平的1倍，其中氮肥平均施用量高达928.7 kg/hm2 。,（2005年宁夏统计年签）,1 、立项背景及意义,化肥施用量大，有效利用率低，面源污染严重，一定程度上也影响着黄河水的水质。,农业非点源污染是导致当今世界水质恶化的主要原因，从农田到地表水的氮磷流失在急剧增加。农田氮磷流失是引起水体富营养化的重要原因，流失过程受农田作物类型、种植制度、排灌水方式、施肥等因素的影响。目
3、前在黄河流域氮磷污染方面已有很多研究，但这些研究只局限于黄河水监测和灌溉期间某一阶段氮磷流失状况，而对作物整个灌溉期间，农田氮磷流失及特征研究目前尚未见报道。,本研究在宁夏引黄灌区中选择具有代表性的相对封闭的稻旱区域作为试验监测区，在灌溉期间对监测区内的灌、排水水量以及代表性指标(TN、NH4+-N、NO3-N、TP、DP、 DIP、PP) 进行连续监测分析，并结合试验监测区当地土壤特性、耕作制度和施肥情况，分析宁夏引黄灌区灌溉期间氮磷流失变化特点及影响因素，为宁夏引黄灌区的非点源污染管理和控制提供科学依据。,2.1 试验监测区概况 试验监测区位于宁夏引黄灌区青铜峡灌区的银川市灵武良种繁育场，
4、具有代表性，监测面积116hm2。灌区干旱少雨，作物灌溉期为每年5月-9月，基本没有超过降水量在50mm以上的天然降水，几乎没有径流产生，这一时期灌溉频繁、施肥量高，随这一时期灌溉水产生的径流或侧渗漏等作用所产生的水，均进入排水渠汇入总排干沟进入黄河，因此，根据这一生产特点，灌溉期间5-9月份是引黄地区非点源污染的重点研究对象。,2. 材料与方法,2006年试验监测区在灌溉六支渠进水渠口处设置一个监测点A，在排水支沟的出水口设置一个监测点B。2007年按照稻旱区，在排水支沟稻旱交汇处增加了3个监测点，分别为C、D、E，其中C点为稻区与旱田交汇处，D点是旱田与稻区交汇处，E点为稻区与旱田交汇处。
5、,图1 宁夏引黄灌区灌排水试验监测区示意图,每天定时定点观测，流速测定采用ACM100-D流速仪 测定，水位测定采用STS8370自动水位计数仪测定。 流量（m3/天）=横截面积渠（沟）宽水位流速m3/小时24小时 2.3 试验监测区土样采集方法 试验监测区作物种植前采集基础土样，采用网格取样法，按照200m200m样方取样，0-30cm层次，每个样点均为5个点的混合样，合计33个土样；每个采样点均用GPS定位。,2.2 试验监测区内水的流量监测、水样的采集方法,2.2 试验监测区内水的流量监测、水样的采集方法,3.结果与讨论,3.1 试验监测区土壤氮、磷养分含量，灌水和支沟中氮、磷各组分含量
6、动态变化,表1 试验监测区土壤基础养分状况 （0-20cm）（2006年）,图2 灌溉期间灌溉水（A点）总氮(TN)、铵氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3-N)浓度动态变化,NO3-N 4.1-9.9%,TN 2.44-9.57mgL-1,NH4+-N 27.7-44.6%,图3 灌溉水（A点）总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、颗粒磷(PP) 溶解性无机磷(DIP)浓度动态变化,TP 0.53-2.81 mgL-1,DTP 8.7-45.3%,PP 54.7-91.35%,图4 试验监测区灌溉期间支沟（B点）总氮(TN)、铵氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3-N) 浓度动态变化,TN 0.2
7、2-8.22mgL-1,NO3-N 39.5 %-70.2 %,NH4+-N 3.1 %-18.0 %,图5 试验监测区灌溉期间支沟（B点）总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性无机磷(DIP)浓度动态变化,TP 0.012-0.921 mg L-1,以上数据说明灌溉前期几个高峰期，2006年稻区灌溉期间支沟水中氮磷组分动态变化差异大，在5月中旬、5月下旬和6月中旬三次氮磷高峰期，正是水稻基施肥、第一次、第二次追肥后的三个时期，造成监测区支沟中氮磷含量升高。2007年稻旱区，在4月下旬、5月中旬和6月中旬、7月中旬四次氮磷高峰期，也正是小麦套玉米、水稻基施肥、水稻追肥、玉米追肥后的时期，从
8、而造成监测区支沟中氮磷含量升高。这进一步证明施肥也是造成氮磷流失的主要因素。,结合图2、3灌溉水氮磷动态数据说明，后期支沟中氮磷动态变化与灌溉水氮磷养分比较一致，表明支沟中后期氮磷流失严重与灌溉水中养分含量有一定关系。这是由于引黄地区特殊的地理特性和常年漫灌所造成的过高地下水位，导致了灌溉水不能完全被土壤所渗透，加之灌溉期间用水量较大，相当一部分的灌溉退水携带着土壤中残留的大量污染物排入支沟渠中，从而造成在作物灌溉后期也存在支沟氮磷含量较高。,图6 试验监测区稻旱区支沟稻旱交汇处全氮动态变化（2007年）,在作物灌溉期间，支沟中总氮高峰期都在各种作物基追施氮肥的后期，进一步证明施肥是造成农田氮
9、素流失主要原因，稻区的氮流失明显要高于稻旱轮作区。,本试验监测区动态变化数据均超过水体富营养化的标准，而且均在作物施肥后10天后表现出一个高峰期,这足以说明施肥造成支沟中氮磷富营养化程度加重的主要因素，而且稻区污染大于稻旱区；在稻旱区支沟的监测点中下游B点与C、D、E点相比氮素的含量都较低，下游污染有逐渐减弱趋势，由于支沟中植被茂密有可能吸收氮磷，拦截氮磷的流失，形成类此构建“稻田圈”隔离农田氮磷流失的功能，本地区是否存在该现象，还有待于进一步研究。,3.2 主要作物肥料投入及支渠灌溉水、支沟总量及其氮磷组分变化,表2 试验监测区主要作物施肥量调查统计结果,N肥全国平均用量为227 kghm-
10、2,氮肥用量占总量的66.788.5%,表3 试验监测区灌溉期间支渠灌溉水、支沟支沟总量及其氮磷组分总量的变化,3.3不同种植结构氮磷污染负荷评价,表4 试验监测区不同种植结构氮磷污染负荷评价,4 结论,4.1 该试验监测区土壤肥力水平较高，土壤速效氮磷养分含量较高；稻区的氮磷流失明显高于稻旱区，稻区氮的流失负荷15.2kghm-2，磷的流失负荷6.9 kghm-2。,4.2 在 59月份灌溉期间，试验监测区灌溉总量稻区高于稻旱区；稻旱区与稻区的灌溉水氮磷组分及含量差异较大，但氮磷组分动态变化一致，氮组分以硝态氮为主，磷组分以颗粒磷为主。,4 结论,4.3 在 59月份灌溉期间，试验监测区支沟
11、排水量稻区高于稻旱区；稻区比稻旱区氮磷流失严重，稻区总氮变幅在0.328.22mgL-1，总磷变幅在0.0120.921mgL-1，均超过水体富营养化指标；支沟排水中氮磷组分稻区与稻旱区一致，氮以硝态氮为主，磷以溶解性总磷和颗粒磷为主；支沟的稻旱交汇处各监测点（C、D、E、B），支沟上游（C、D、E）总氮含量高于下游(B点)，支沟上游稻区（C点）氮磷污染大于上游稻旱区(D点) ，呈逐渐减弱趋势。,致谢！,国家“水体污染控制与治理”科技重大专项 “黄河上游灌区农田退水污染控制与湿地生态修复关键技术研究与示范” （2009ZX07212-004 ）资助。,中国农业科学院中日农业技术研究发展中心 中日合作项目“中国可持续农业研究发展计划-综合试验示范 基地”(2004CJAC05J02)资助。,谢谢！请批评指正！,
