（植物营养学专业论文）施用畜禽粪便稻田土壤氮磷养分迁移特征的研究.pdf

摘要 畜禽粪便污染是困扰许多大中城市乃至全国农业可持续发展的一个重要因素， 目前畜禽粪便年产生量已经远远大于工业废弃物的排放量，成为我国农村面源污染 的主要来源。本文针对江苏省海安县分布式集约化畜禽养殖特点，农田大量施用畜 禽粪便引起的土壤养分累积的现状，通过田间调查、采样分析，以及田间定点监测 试验，研究了施用畜禽粪便稻田土壤氮磷养分累积特征，揭示了水稻土长期大量施 用畜禽粪后氮磷养分的迁移淋失规律及对水体环境的影响。这对指导现代有机肥的 环境友好利用和农业可持续发展具有重要的理论和实践意义。通过研究，主要得出 如下结果： 1 与邻近施化肥的土壤相比，长期施用畜禽粪便能增加土壤的孔隙度和降低土壤容 重，改善了土壤的基本物理性状；并提高了土壤有机质储量和氮、磷、钾等养分的 供应强度。 2 施用畜禽粪便不但能显著地增加耕层土壤全氮、碱解氮和硝态氮含量，而且土壤 剖面中也有大量累积，超过作物需求累积在土壤剖面中的氮素呈明显向下淋失趋 势。 3 长期施用畜禽粪便能显著增加土壤的磷素水平，施用鸡粪使耕层土壤累积的速效 磷达7 5 5 1 0 0 m g 蚝一，远远超出了土壤磷素流失的警戒值，对周围水体环境质量具 有潜在威胁。 4 长期施用鸡粪对提高土壤可溶性有机碳、氮含量有显著影响，同时也提高了土壤 可溶性有机碳、氮与土壤有机碳和全氮的百分比。施用鸡粪和化肥及不同土层内的 土壤可溶性有机碳、氮间的相关性达极显著水平，并与土壤有机碳和氮、磷、钾等 养分含量之间存在极显著的相关性。 5 鸡粪施用初期能迅速增加稻田田面水中铵态氮( n h 4 + - n ) 和硝态氮( n 0 3 n ) 浓 度。追施尿素后田面水中的n h 4 + - n 浓度升高也很快，2 3 天达到峰值。n 0 3 。_ n 一般 比n h 4 + - n 晚2 天达到峰值，且含量明显低于n h 4 + - n 。但施肥一周后两者浓度逐渐降 低并趋于平稳。 6 施用鸡粪对稻田渗漏液中氮素浓度的动态变化影响明显，耐- n 浓度变化范围在 o 2 7 6 4 9m 叠l ，最高浓度出现在底层，大约一周后达到峰值。渗漏水中n 0 3 。n 含 i 量随鸡粪施用量的增加而增加，并随水流向下迁移，累积在深层土壤，n o ，。- n 在土 壤剖面中呈上低下高的分布特征，稻季氮素淋洗以n 0 3 - n 为主，最大淋洗量可达 9 4 4m g l ，大量施用鸡粪势必造成地下水硝酸盐污染。 7 鸡粪施用初期显著提高了稻田田面水中总磷( t p ) 浓度，并随鸡粪用量的增加而 增加，2 3 天后浓度达到最高值，随后迅速降低。尽管渗漏液中总磷浓度较低，与化 肥相比，施用鸡粪促进了磷素向下迁移的能力，使渗漏液中总磷浓度远远超过水体 环境所允许的最高临界值，对引发附近水域和地下水的富营养化有很大的潜势。 关键词：畜禽粪便；鸡粪；稻田土壤；养分累积；动态变化：氮磷迁移 s t u d yo nt h ec h a r a c t e r i s t i c so fn i t r o g 钮锄dp h o s p h o m st r 蛐s f e ri np a d d ys o i l s u n d e rp o u i t r 了m a n u r ep r a c t i c e s m a j o r ：p l a n tn u t r i t i o n n 啪e ：ey u p i n g d i r e c t e db yp m f e s s o rl i ud o n g c h 蛆拍da s s o c i a t ep r o f e s s o rl i uq i n a b s t r a c t p o u l 乜yp r o d u c t i o ni na | l i n ai sb e c o m i i l gi n c r e a s i n 出yc o n c e n 艋a t e d ，b o t l la tm ef h n n a n dr e g i o n a l l e v e l c u r r e n t l y ，ag r o w i n gp m b l e ma s s o c i a t e s 稍t 1 1i n t e n s i v ep 0 1 l l 酊 p r o d u c t i o ni st l l e 埘l i z a t i o no f 协el a r g e 锄。眦t so fp o u l 仃ym a r 肼ep r o d u c e d p o u l 廿y m a n u r e 鹪w e na si t se f 诧c t so nt h eu r b a nd e v e l o p m e n ta n de n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o nh 笛 b e c o m et l l ep 曲a r yo r g a i l i cs o u r c e si i la g r i c u l t l l r a ls u s t a i n a b n i t y n i 仕o g e na n d p h o s p h o n l s l o s si nm o f f 疗o mp o l l l 乜ym a n u r eh 船b e e ni d e m i 丘e d 舾i n l p o n a l l tc o n t r i b u t o ft o n o n p o i n t - s o u r c ep o l l u t i o n p m p e d ym a n a g e m e mp m c t i c e so fp o u l t r ym a n u r ea r cc n l c i a lt o t h ed e v e l o p m e n to f a g r i c i l l 删s u s t a i n a b i l 毋b mha r e a so f i n 蛔n s i v ep o u l t r yp r o d u c t i o n ， l a f g e 锄o u l 瞧o f p o u l t r ym 锄u r ea r co f b ma p p l i e d 舔f b r t i l i z e rt ol o c a la 乒i c u l m r a ll a n d t o 硒s e s s 也ea 铲o n o 血ca n dw a t e rq u a l 妨i r n p n c a t i o n so fp o u l 蚵m a n u r ea p p l i c a t i o n s ，w e q 啪廿f i e dt 1 1 ep r o p e n i e sv a r i a t i o no fs o i lb 髂i cn u m e n ta 盘e rp o l l l 仃ym a n u r el o n g - t i m e a p p l i e db yi n t e n s i v ei n v e s t i g a t i o ni nh a i a l lc o u n t y ，j i a n g s up r o v i n c e a f t e r 廿l i sb a s i cd a t a o b t a i n e d ，f i e l de x p e r i m e n t sw c r ec o n d u c t e dt oe l u c i d a t ee 舵c t so fp o u l n ym a l l u r eo nt l l e d y n 锄i cc h a r a c t e r i s t i c so f n n r o g e n 烈) a n dp h o s p h o m s ( p ) 如di t sp o t e n t i a le n v i r o n r n e m a l i m p a c t s i 1 1 p a d d ys o i l s t h eo b j e c t i v e s o ft h i sd i s s e r t a t i o nw a st od e t e h n i n e 也e a c c u m u l a t i o na i l d 仃a n s f hr e g u l 撕o n0 fn 姐dpr e l e a s e d 矗o mp o u l t r ym a i l u r ea f t e ri t a p p l i e di np a d d yf i e l d s t h er e s u l t si n d i c a t e da sf o l l o w s 1 c o m p a r e d 、】l r i 也c h e m i c a lf b r t i l i z c ds o i l ，t l l e r ew e r es i g n m c a n ti n c r e a s eo fs o i lo r g a i l i c c a r b o na n db 鹪i cs o i lp h ”i c a lp r 叩e r f i e s ，i i l c l u d i n gi n c r e a s eo fs o i lb u l kd e n s 姆a n d d e c r e a s eo fs o i lp o r o s 姆，a n dm ep r o 、，i d i n gc a p a c i t i e so fs o i li l i 仃o g e n ，p h o s p h o m sa n d p o t a s s i m 、v e r ea l s oi m p r o v e db yl o n g - t e r i np o u l 仃ym a n u r ea p p l i c a t i o n 2 l o n g 以e m lp o l l l 由叮m a n u r ea p p l i c a t i o nc o u l dn o to i l l ye n h a n c et h ec o n t e n to fs o 订t o t a l n m g e n ，h y d r o l y s i s - na l l dn i 仃a t e - ni i lc u m v a t e dh o r i z o n ，b ma l s oc h a l l g et h ed i s 仃i m 砸o n s t 咖so ft h e s en 砌e n ti i ld r o n l es o i l t h ed i 曲m i t i o nc h a 均c 矧s t i c so fnt e n d e dt o d e c r e a s ei n s o i lp r o f i i e ，h o w e r e ，n i m 此- na c c 训a t i o nu n d e ro r g a n i cm a n a g e m e n t p r 解t i c e sw e r ea l w a y sl l i g h e rt h a nt l l a tu n d e rc h e m i a c lf b r t i l i z e rm 孤a g e d ，a l l dt l l e r ew 觞a n o b v i o l l st e n d e n c yo fn i 仃o g e nm o v e m e n td o w n w a r dt od 印血s o i lp r o f i l eb ym a i l 眦e 叩p l i c a t i o n 3 t h e1 e v e lo fpw e r ei n c r e a s e ds i 印砸c a n t l y 礤e rl o n g - 把mp o u l t r ym a i l u r e 叫e c t e di m o s o i l t h ec o n t e n to fa v a i l a b l e pi nc u l t i v a ：c e ds o i l 、i mm a i n l r ed r a c 坨i c e sv a r i e d 赍o m7 5 5 m g 瓜gt o1 0 0 m g 瓜g 1 m el o s so fpf 如mf i e l d sr e c i e v i i l gs u r f k e 印p l i c a t i o n so fp o u l 臼y m a n l l r ei n f l u c n c e ds u r f a c ew a t e rq u a l i t y t h e r e 、a sl l i g hr i s kt os t i m u l a t ee u t r o p h j c a t i o n 4 n l ec o n t e n to fs o i ld i s s o l v e do r g a n i cc 砷o n o c ) 吼dn i 仃0 9 e n ( d o n ) w e r ei n c r e a s e d s i g n i f i c a n t i yu i l d e r c l l i c k e nm a t l u r e m a n a g e m e mp r a c t i c e ，a r l dm ep e r c e n t a g eo f d o c s o c ，d o n 厂i nw e r eh i g h e rt h a nu n d e rc h e m i c a lf b n i l i z e rp r a c t i c e c o r r e l a t i o n a i l a l y s i si n d i c a t e dt 1 1 a tt h e r ew a ss i g n j 丘c 肌t l yp o s m v er e l a t i o n s h i pb e 帆e nd o ca 1 1 d d o ni nb o md i 行e r c n tf b n i l i z a t i o na i l ds o i l l a y e r s t h es a m ea st l l ec o m e n to fd o ca 1 1 d d o ni nt l l ew h o l es o i lp r o f i l e 、v i t hs o i ln u 缸e n t 5 n l ec o n c e n 仃a t i o no fn i 仃a t e - n 0 3 。寸d ，a 咖o i l i 啪_ n ( n 凰+ n ) i ns u r f a c ew a t e r 矗o mr i c ef i e l d si n c r e a s e ds h a i p l ya f t e rc h i c k e nm a n u r e 印p l i c a t i o ni n i t i a l l y e s p e c i a l l y ，m e c o n c e 心a t i o no f - n h a n c e ds i 萨i 矗c 吼t l yw h e nu r e aa p p l i e d 的f i e l d sa n di tr e a c h e d t 1 1 eh i g h e s tw i t l lm a x i m u mv a l u eo f 4 2 6 m g l “i n2o r3d a y s h o 、v e v e r 也ec o n c e r m a t i o n o fn 0 3 - n w 弱l o w e r t l l a n n h 4 + - na i l d t h e t 吼er e a c h e dp e a l ( v a l u c 、v 鹪l a t e r2d a y s m a i l n h 4 + n b o mo f t l l e md e c r e j l s e da i l dt e n d e dt os t a b i l i t ya so n ew e e k 缸l ep a s s e d 6 n ed y n 锄i cv a r i a t i o no f nc o n c e n t r a t i o ni np e r c o l a t ew a t e rw e r ea 腩c t e do b v i o u s i yb y c h j c k e nm a n u r e n 地c o n c e n 廿a t i o no fn h 4 + nv a r i e df 而mo 2 7m g l 叫t o6 4 9m g l ， a n d l e nr e a c h e dt h ep e a kv a i u e 蚯e r7d a y s t h ec o n c e n t r a t i o no fn 0 3 _ ni np e r c 0 1 a t e wa _ c e ri n c r e 鹊e d 谢mt l l er a t eo fc h i c k e n 础啾a 1 1 d 孕a d u a l l yc u m l i i a t e da ts o i lp r o f n e n i 虹o g e nw 硒l e a c h e da w a ym a i n l y i 工lt l l ef o m lo f n 0 3 - na n d 也em a x i m 眦l e a c h m gl o s s w 鹤9 4 4m g l - 1i nr i c ef i e l d i tc r e a t e d 廿l ep o t e 埘a 1f o rt r a l l 印o no fn 0 3 。- nt o g r 0 1 m d 慨她rl e a dt op o l l u t i o ni f c l l i c k c nm a n u r e 印p l i e da m o u n te x c e e d i n g3 0t h m q 7 ma d d i t i o n ，m ec o n c e n 仃a 廿o no ft o t a lp h o s p h o n 塔( ，r p ) i i ls u r f h c ew a t e ri n c r c a s e d s i g i l i 矗c 妣t l y 嘶t l it 1 1 er a t eo f c h i c k e nm a n u r ea p p l i c a t i o n i tt o o k2o r3d a 可st oi n c r e a s e 也e m a ) 【h 啪，m e nm ec o n c e n 仃a t i o no ft pd e c 础惦e dq u i c 姐y n ec o n c c n 仃a t i o no ft pi n p e r c 0 1 a t ew a t e r a td i f f e r e ms o i lp r o 矗l e 砸也c h i c k e nm a n l l r e 、v a sc o r n p a r a t i v e l yh i g h e rt h a i l t h a tw i t l lc h e m i c a lf e n i l i z e r 订e 釉e n t s t h er a t eo fps o l u b i l i 锣姐d 仃a n s f e ri ns o 丑sw a s a c c e l e r a t e db yc h i c k c nm a n u r e ，a i l dt l l ec o n c e 腑a t i o no f t pi np e r c o l a t ew a t e r 、v e r eg r e a t i 玎 也a n 也ec r i 矗c a ll e v e l 船s o c i a t e dw i 也e u 订o p h i c a t i o ni n 丘e s h w a t e rs y s t e m s k e yw o r d s ：p o m 廿ym a n u r c ；c h j c k e nm a n u r e ；p a d d ys o i l s ；n u 仃i e n ta c c 啪u l a t i o n ； d y n a m i cv a r i a t i o n ；n i 打o g e na 1 1 dp h o s p h o m s 仃a n s f e r 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塑i 鱼壅些盘堂或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：每宿平 签字日期：- ，年名月，3 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塑i 鱼盔些盘鲎有关保留、使用学位论文的规定，有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权煎i 堕盔些盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：洚裔年 签字日期：州年多月牙日 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 导师签名：参1 、舄 签字日期：年月日 电话： 邮编： 施用畜禽粪便稻田土壤氮磷养分迁移特征的研究 1 引言 1 1 有机肥施用与我国农业的可持续发展 1 1 1 农业可持续发展的内涵和目标 农业可持续发展通常指的是稳定持续增长的生产率、稳定持续的土壤肥力、健康协调的生态 环境、资源的合理利用与保护、抗风险的缓冲能力增强等，而核心问题是土壤肥力的保持与提 高i l j 。其基本内涵可概括为：通过重视可更新资源的循环利用，更多地依靠生物措施来增进土壤 肥力，在发展生产的同时，保护资源，改善环境，并提高食物质量，实现农业的可持续发展口j 。 农业可持续发展的基本目标是：第一，积极增加粮食产量，确保粮食安全，消除饥荒：第 二，增加农民收入，消除贫困，促进农村综合发展；第三，合理利用和保护自然资源与农业环 境，维护改善生态环境，以利于子孙后代生存和发展的长远利益。其基本内涵是保持一定数量 的农业用地，保证粮食安全，提高当代人生活质量，保证后代人的生存和发展不受影响，并逐 步建立起和谐协调的农业、农村长期稳定繁荣的社会发展机制pj ，但资源利用的可持续性和生态 环境的可持续性依然是持续农业追求的最重要的目标。 1 1 2 我国农业可持续发展的特点 农业可持续发展是现代农业发展的全新理念，是以经济和技术可行性及社会认同为前提， 强调以现代科学技术和制度创新为动力和手段，并以高产、优质、高效、低耗为宗旨，实现经 济系统、社会系统和生态环境系统的协调发展，尤其强调在满足人类需要的资源占有和财富分 配上较好地把眼前利益和长远利益、局部利益和全局利益、自身利益和公众利益有机统一起 来。农业可持续发展具有鲜明的特点，具体体现在以下几个方面1 4 j ： ( 1 ) 持续性。农业可持续发展要求既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力产 生危害，即指农业发展的持久永续性。 ( 2 ) 高效性。农业可持续发展的高效性是以发展为前提，不仅追求数量的增长，而且更强调 经济发展的质量，特别注重集约的内涵发展。 ( 3 ) 公平性。农业可持续发展的公平性是指农业发展的“代际平等”和“代内平等”。“代际平等” 强调在发展问题上要使自然资源保持在某一水平，以便后代人能够获得同样的产出，不以损害 后代人的发展能力为代价。“代内平等”强调任何地区或国家的发展不以损害别的国家和地区的 发展为代价。 ( 4 ) 协调性。农业可持续发展的协调性是指农业发展与资源和环境的协调性。持续农业追求 农业生态系统的平衡协调，坚持农业、资源和环境之间的协调发展，特别指出农业的发展要以 自然资源的永续利用、生态环境的不断改善为前提。 由上可知，农业可持续发展包括生态持续性、经济持续性和社会持续性3 个方面的内容，已 成为我国乃至世界农业发展的主题。但各国的国情和发展背景各异，其模式和内涵也各不相 同，发展问题的关注也正在从数量型向质量型、从粗放型向集约型转变口】。我国是一个农业大 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 国，是一个发展中国家，面临着许多国家共同遇到的资源短缺、环境破坏等问题。另外我国是 一个人口众多的国家，由于经济能力欠发达、农业生产条件和能力低下，且各地区的经济和农 业发展存在明显的不平衡性，因此实施可持续农业发展战略不仅符合我国农业发展的实际情 况，也符合现阶段我国基本国情的要求。 1 1 3 当前农业可持续发展面临的主要问题 跨入2 1 世纪，我国农业发展面临着新的挑战，突出地表现为人口、资源、环境三大问题。 在人口问题难以得到控制的前提下，只有合理利用现有的自然资源和保护人们赖以生存的生态 环境，农业生产才能实现真正持久的发展，农民生活才能实现真正持久的富裕。然而随着社会 经济的不断发展r 环境污染又成为一个全球性的严重问题。由于农业生产与自然环境( 土壤、 水体、大气及生物) 有着密切的联系，农业与自然环境的矛盾也就越来越突出了【6 1 由此可见，2 l 世纪中国农业的发展任务极其艰巨。不仅要持续增产，确保粮食安全，发展 农村经济，确保农民收入稳定增长，而且还要为国民经济和社会发展提供能源和工业原料。与 此同时，中国农业可持续发展目前面临资源短缺、环境污染和生态破环的严峻挑战。因此，中 国农业不能再走破坏生态环境、掠夺自然资源、追求短期效应的老路，必须选择培育和保护资 源、优化生态环境、提高综合生产能力的可持续发展道路。 1 1 4 有机肥在农业可持续发展中的作用 有机肥中含有丰富的有机物质，主要来源于农村和城市的废弃物，如人畜粪尿、农村堆 肥、城市垃圾、工业生活废物和污水及绿肥杂肥等。各种有机肥，实际上是有机物和无机物、 有生命的微生物和无生命的物质的混合物，通过各种转化形式，直接或间接地供给作物养分， 被作物吸收利用p l 。随着我国养殖业和畜牧业集约化、规模化的发展，畜禽粪便在农业废弃物中 所占的比例越来越大，同时也给农村提供了丰富的有机肥源。我国畜牧业生产自菜篮子工程实 施以来，得到了很快的发展，畜禽养殖规模发生巨大的变化。据统计，近2 0 年来我国的肉类、 奶类和禽蛋产量以l o 以上的速度递增，自1 9 9 4 年开始，我国的肉、奶、蛋的总产量多年保持 世界第一，从而导致畜禽粪便量激增口】。有资料显示，全国畜禽粪便的年产量为1 8 8 4 亿t ，如 能把这一巨大的废弃物用于农业生产，将是有机肥库中一个庞大的养分资源。而发展持续农业 的目的是获得高产优质的农业产量，保持清洁的环境和微生物多样性，使土地在保护环境的基 础上永续利用，并不断提高其农业生产力和经济价值。因此，维持和提高土壤肥力，达到稳 产、均衡和协调供应养分，是发展农业的关键i l j 。利用有机肥参与农业生态系统的养分循环、再 利用和培肥土壤是中国农业特色之一。国外近百年、国内5 0 多年的研究结果表明影响土壤肥力 的关键因子是土壤有机碳p ”j ，而施用有机肥是提高土壤有机碳最有效也是最基本的途径。因 此，有机肥在可持续农业发展中具有不可替代的重要作用。 1 1 4 1 促进营养元素在生态系统中的循环利用 施用有机肥是地球上生物体中的营养元素得以循环与再利用的最有效途径。施用有机肥能 最大限度的利用农业系统内部的物质、能量来提高作物产量、减少农业对外部能量、物质的依 2 施用畜禽粪便稻田土壤氮磷养分迁移特征的研究 赖，从而形成同一个稳定的、自循环程度较高的农业生产系统。不仅如此，农业生产系统内部 产生的能量物质若不善加利用，反而对环境产生压力，不仅不能发展可持续农业，而且会危及 人类的生存【1 3 1 。 综观国内外有关有机肥与营养元素的生物地球化学循环的研究报道，可以发现过去我国对 施用有机肥对土壤理化性状的改良效果及养分在土壤中的积累和对作物生产的营养作用上、土 壤养分的转化和损失等方面的影响作了大量的研究工作【1 “”。只是近年来由于现代畜禽养殖业 的膨胀发展，人们才开始注重有机肥对环境质量影响的研究和对农田土壤面源污染过程的探讨 ”“，但大部分还是集中在有机无机配施对土壤的改土培肥和作物产量的研究上。而国外对有 机肥的研究则更注重有机肥对环境的影响。例如有机肥中氨挥发损失以及有机肥中氮素对地下 水硝态氮含量及其变化的贡献的研究报道口心4 】；有机肥施入土壤后对土壤甲烷释放的影响等 “”。因此，今后在我国有机肥研究方面除了进行有机肥对作物生长发育影响的作用机理研究 外，更应从生态系统的角度来研究有机肥对农业与环境的作用过程和作用机理。 1 1 4 2 改善土壤有机质状况 土壤碳素是土壤质量的关键与核心，可以说，任何土壤质量( 包括土壤肥力质量、环境质 量和健康质量) 的变化都与土壤碳紊的数量与质量的变迁休戚相关。施用有机肥是影响土壤有 机质变化的最直接因素。 ( 1 ) 提高土壤有机质含量和改善有机质性状 。土壤有机质是土壤的重要组成部分，是土壤肥力的基础1 2 6 “。同时土壤有机质也是土壤生 态系统中最为活跃的因子，它决定着该系统中能量和营养物质循环和再利用的通量和强度口”。 施用有机肥通过形成有机无机复合体和微团聚体不仅提高了有机质的数量，还能更新和活化老 的有机质，改善腐殖质品质【2 9 】。魏朝富等p o 】的定位试验证明：施用9 年有机肥后，紫色水稻土 有机质的数量在一定程度上得到提高，有机和无机肥配施与单施化肥的处理相比，土壤有机质 含量提高l l ，8 1 6 5 ；并改善了有机质质量，其中松结态腐殖质含量和松结态紧密态腐殖质比 值前者高于后者；有机肥的作用首先是通过改善 3 0 k p a 时，各肥料处理的变化趋势就不明显。 表5 耕屡土壤基本物理性状的变化( 平均值和标准差) t 曲l e5v a r i 嘣e so f s o i lb 髂i cp 岍i c 蚰p r o p 哪i 髂mc u l t i v 砷e dh o d z o n ( m e 瞰士s d ) ；石了丽罚忑羁强弱币丽霸丽萌酮藏两有照蓄积i 两0 5 ) ，d u n c 衄法。括号内数值为标准差，下同。 w i m i nac o l u m n ，m c 阳sf o n o w e db yd 诳吼n ti o w e r c 惦e1 e r sa 陀s i g i l m c 趴td i 行h e n c e s 砒p d c m d c f ，总体变化趋势同土壤全 氮，其中大公镇沿海潮土上施用鸡粪的碱解氮比化肥增加1 9 2 6 、2 5 4 7 、2 6 5 5 ；海安镇沿 ， 鼍 3 删 抽 磁 琏 筐 _ 18 0 1 6 0 d c m ab匠勿dc f a bt_hcm l d 鋈 匿图h c f 1 b ca b 羹霪 鋈 辛 谴蓁 霾 土层s o i lh o r izo n 图4 土壤碱解氮舍的变化 f i 9 4v 州哦so fs o i lh y d m l y s i sn i 廿0 9 注：图中不同小写字母表示差异达显著水平0 o 0 5 ) ，下同。n l es m a l il 嘣e r s0 nt l i e b 8 ri n d i c a t es i g r i m c 锄t d i 疵r c n c ca tp p m 、坨f 。其中施 鸡粪的田块耕层土壤遵效磷含量是施化肥田的9 倍。各施肥处理土壤2 0 “0 c m 土层中速效磷含量 0 加 如 如 如 ih皆目o一g一趟酯巡甘 旆用畜禽粪便稻田土壤氮磷养分迁移特征的研究 也有差异，有机肥的处理比单施化肥的高：但底土各处理速效磷的含量相差不大。长期施用有 机肥增加耕层土壤速效磷的原因在于施用有机肥导致土壤氧化还原电位下降，有利于提高土壤 磷的有效性；另一方藏，有机肥能促进土壤磷的活化，减少磷被土壤固定，从而提高土壤磷的 有效含量。 施化肥土壤速效磷没有明显积累，耕层土壤含量也仅为1 0m 鲁培1 左右，因此每季作物需补 充磷肥，才能满足作物生长所需。而长期施鸡粪和猪粪的田块，土壤速效磷大量累积，不仅在 耕层，且1 d 屯o 、2 0 3 0 c m 都有显著增加，可见大量的溶解性磷超过作物所需，在水流作用下， 存在地表径流和向下淋失的风险，对周围水体环境构成严重威胁。 4 2 4 讨论 一般来说，土壤养分的变化受到成土母质、气候条件、土地利用方式与覆被变化、耕作以 及施肥方式等人为和自然诸多因素的影响，其中施肥是影响土壤养分库的主要因素之一1 1 1 “。稻 麦轮作田长期施肥有较好的培肥作用，施肥土壤耕层有机质、全n 、n 0 3 _ n 、全p 、速效p 等均 有增加，土壤表层养分状况得到改善。施肥也能提高耕层土壤以下的有机质、全n 、全p 含量。 水稻土是一种独特的土壤类型，它是在种植水稻或以植稻为主的耕作制度下，土壤经常处 于淹水还原、排水等频繁的人为管理措施影响下形成的【i ”】。由于水稻土的氧化还原交替对土壤 养分的累积、转化和迁移产生了深刻影响，因此长期旋用不同肥料，不仅影响稻田耕层土壤中 养分数量的变化，而且由于养分的向下移动，也影响养分在接个土壤剖面中的分布状况。产生 这种垂直分布可能受两个方面的影响：一方面养分下移超过根系所能吸收的范围，将造成土壤 养分的损失，进而影响地下水质；另一方面养分在剖面中的适度分布，在一定条件下可以丰富 下层养分水平【l ”】。本试验结果表明，长期大量的施用畜禽便增加的n 、p 等养分的适度下移也丰 富了下层土壤养分含量，特别是对土壤n 0 3 n 和速效磷的影响比较明显，其影响程度能达到 4 5 c m 的土层。但是在稻田长期淹水的条件下，累积在耕层以下的n 0 3 4 难以被作物吸收利用， 过量的n 0 3 - n 就会随水流迁移到更深的土层，将造成浅层地下水的硝酸盐污染。 尽管土壤具有较高的磷素吸附容量，但土壤长期或大量地接受磷肥将导致土壤磷素的积 累。土壤磷水平的提高将意味着土壤磷素向非土壤环境迁移的能力增强，存在很大的磷素流失 风险。研究者指出【9 8 、”o 1 2 1 】：存在潜在的环境问题的磷流失主要是土壤测试磷超过高磷等级 以上的水平。因此，通过土壤测试磷水平可以在一定程度上反映土壤磷素流失的潜能大小。另 外，由于土壤磷素流失的发生与所在地块的地理位置、农业耕作、水文条件等有关，因此，土 壤磷素流失潜能的评估应当体现地块特征。研究者在太湖地区的研究表明【1 ”j ，对于爽水型水稻 土，当表层土壤o l s e n - p 3 4 m g k g 1 ，d p 和邪的流失量均随o l s e n p 增大而急剧增加。每增加l o m g k g - 1o l s e n i p ，d p 和t p 分别增加1 0 0 和1 8 0 9p m m 2 。因此，3 4 m g k 岔1 0 l s e n p 可能是爽水型水稻土p 径流流失 的转折点( b r e a k i n t ) 。在美国、澳大利亚等土壤磷素状况调查中，研究者采用m e h l i c h _ i p 3 1 m g k f l 作为土壤高磷的起始水平，大于该值就认为土壤磷素具有较高的流失潜能l l ”j 。在有关 耕层土壤磷素与土壤暗管排水磷素“转折点”的研究中，长期定位试验表明，当麦田表层0 - 2 3 c m 土壤0 1 s e n - p 大于6 0m g k f l 以上时，显著提高了土壤6 5 c m 深的地下暗管排水中磷素水平， 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 在土壤o l s e n 巾小于6 0m g k 菩1 范围之内，当土壤0 1 s e n - p 水平增加时，对应地下暗管排水中磷素水 平增加不明显，因此将o l s e n - p6 0 m g k g 1 看作影响地下暗管排水磷素水平的“转折点”。类似的 研究也发现，在耕层土壤o l s e n p 在7 0 m 备k g 1 以上时土壤淋溶排水磷素水平显著提高，因此， 可以依据土壤o l s e n - p6 0 0 0 m g k g - l 评估土壤磷素淋溶对水体环境造成的不良影响。借助于土柱 渗漏计( l y s i m e t e r ) 研究证实，在3 0 c m 深的土壤淋溶排水中，当耕层土壤o l s e n _ p 大于7 7m g k f l 时，淋溶液中活性磷显著地提高。因此，可将耕层上壤0 1 s e n p7 7 m g k f l 视为能够影响3 0 c m 深的 淋溶排水磷素水平的“转折点”，并以此评估相类似土壤的磷索流失潜能。本试验中，长期施鸡 粪o 1 0 c m 的表层土壤有效磷含量为7 5 5m g k g - l 。基本接近或超过国内外研究学者所规定的磷淋 溶的任何“转折点”。由此可见，由畜禽粪便释放的磷对增加土壤磷素向下淋失及对水体富营 养化的影响值得重视i l “。 4 2 5 小结 ( 1 ) 在土壤质地和气候相同、土壤基础肥力相当的条件下，无论施用化肥还是粪肥，随着种植 年限的延长，均能增加土壤有机质含量。3 0 c m 土层内，施粪肥的有机质含量明显高于化肥， 但对3 0 c m 以下的土层影响并不明显。 ( 2 ) 施用有机肥不但显著增加了耕层土壤全氮、碱解氮和硝态氮含量，而且0 1 0 c m 1 0 以o c m ，2 0 3 0 c m 土壤土壤剖面中的全氮、碱解氮和硝态氮含量均显著高于施化肥处理。超过 作物需求在土壤累积的氮已呈明显淋失趋势，并可随径流和淋溶进入地表水和地下水，影响水 体质量。 ( 3 ) 施用畜禽粪便显著提高了土壤供磷能力，增加耕层土壤的速效磷含量，与n 类似，过量的 磷可通过径流或淋失影响水体质量，并有相当数量的磷累积在3 0 c m 深的土层，说明磷淋失风险 的存在。 施用畜禽粪便稻田土壤氮磷养分迁移特征的研究 4 3 长期施肥对土壤可溶性有机质的影响及其与土壤养分的关系 土壤可溶性有机质( d i s s o l v e do 唱i cm m r d o m ) 是指通过0 4 5 “m 微孔滤膜且能溶解于 水、酸或碱溶液、具有不同分子量及分子结构的有机连续体或混合体( 如低分子量的有机酸、 碳水化合物等和大分子量的多酚、氨基糖和腐殖质等) ，主要包括可溶性有机碳( d i s s 0 1 v e d o r g i cc b o i l ，d o c ) 、可溶性有机氮( d i s s o l v c do 唱a n i cf d 廿0 9 e n ，d a n ) 、可溶性有机磷 ( d i s s o l v e do 唱a n i cp h o s p h o m s ，d o p ) 等p 孔“。d o c 、d o n 、d o p 在全球陆地生态系统的 c 、n 、p 收支平衡中具有重要作用。d o m 主要来源于植物凋落物、土壤腐殖质、微生物和根系 及其分泌物j ，另外，各种有机肥料( 畜禽粪便、绿肥、秸秆) 和污泥的施用也是陆地生态系 统中d o m 的重要来源i l 。j 。d o m 是陆地生态系统中一类十分活跃的化学组分，它不仅能促进矿 物的风化旧1 和土壤形成【】，而且还对生态系统土壤养分的有效性和流动性【2 ”1 3 1 1 等有直接影 响。d o c 作为土壤活性有机质的一个重要组分，是土壤中的一个重要碳库，对维护全球碳平衡 中具有重大的作用【”。而d o n 在陆地和水域生态系统的n 循环和周转中具有重要作用【1 2 9 ”q 。此外，d o n 和d o p 在维持陆地生态系统中养分平衡方愿也发挥重要作用【13 0 】。 长期施用有机肥不仅能提高土壤养分库的储量，影响土壤养分的动态变化和平衡【i ”，还能 提高土壤d o m 的含量p 。”。d o m 在土壤有机质中所占的比重虽然很小，但与土壤生产力密切 相关，而且土壤d o m 中活性有机质组分的含量和动态变化又可以反映土壤有效养分库的大小及 其在土壤中的周转【l ”j 。碳、氮、磷都是土壤有机质的重要组成部分，但大多数学者【l 删只是对 其中的单个元素进行研究，对d o m 组分中的d o c 、d o n 、d o p 进行研究的很少。而对d o m 与 土壤养分关系的研究就更为少见。因此，研究长期施用有机肥对土壤d 0 c 、d o n 和土壤养分的 变化影响及其相互关系，对提高土壤质量，维持农业的可持续发展具有重要意义。 4 3 1 土壤可溶性有机碳含量 长期施肥对不同土层可溶性有机碳、氮的含量有显著的影响( 表9 ) 。由表9 可知，土壤可 溶性有机质含量受土壤类型和施肥方式的影响较大，且在0 1 0 c m 、1 0 2 0 c m 和2 0 3 0 c m 土层内 d o c 、d o n 的含量均随土壤深度的增加而降低。长期施用有机肥提高了土壤有机碳含量( 表 1 0 ) ，极大地增加了土壤d o c 含量，其中沿海潮土施鸡粪的土壤o 1 0 c m 土层内d o c 含量为 2 2 2 8 5m gc k f ，是施化肥的1 3 倍，1 0 砣o c m 和2 3 0 c m 土层内施鸡粪的