施用农家肥对滇池土壤水质的影响研究

滇池富营养化日趋严重,我国也投入了大量人力、物力进行滇池流域治理,有关科研人员也进行了大量研究,如王丽芳[1]、黄星炫[2]、吴永红[3]、邓辅唐[4]等对滇池富营养化现状与过程、滇池水污染治理技术等进行了研究,但施用农家肥对滇池水环境影响的研究尚未见报道。滇池附近农民主要种植作物为韭菜,在韭菜种植过程中要大量施用农家肥,为了探索施用农家肥对滇池水环境的影响,我们在滇池附近选取了一块具有代表性的农田进行了不同农家肥施用量对土壤水质的影响研究,探索基本不影响水质的农家肥施用量,为当地韭菜种植提供参考数据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

(1)农家肥:当地农户家中的人畜混合粪尿。

(2)韭菜:当地常规种植品种。

1.2 实验方法

1.2.1 实验分组

将试验田分为15个小区,每个小区面积约20m2。在每个小区地下埋入渗滤液收集装置,地表铺设PVC管收集地表径流。翻耕试验小区,下雨后取土壤渗滤液和地表径流测试水中化学需氧量(CODcr)、总氮(TN)、总磷(TP)等指标,根据测试值将15个小区分为5组,每组3个重复。然后按当地种植方式栽种韭菜苗,等韭菜苗成活后开始施用农家肥,每月一次,共4次,四次以后因韭菜苗封林无法施用农家肥,改为撒化肥。每次使用农家肥后一周内收集渗滤液和地表水,监测其中的CODcr、TN、TP等水质指标。

经调查,当地农田每次施用农家肥约为3kg/m2。以当地粪便施用量为标准,我们选取了五个施肥水平:0水平、1/4水平、1/2水平、标准水平、2水平,五个组每个小区每次施肥量分别为0(对照区I)、0.75kg/m2(II)、1.5 kg/m2(II I)、3kg/m2(I V)和6kg/m2(V)。

1.2.2 水质测试方法

CODcr:重铬酸钾法[5]。

TN:过硫酸钾消解—紫外分光光度法[5]。

TP:钼酸盐分光光度法[5]。

2 结果与讨论

2.1 空白测试结果

空白测试结果显示整个试验田土质比较均一,各个小区的测试结果很相近。根据测试结果和试验安排与取样的便利,我们将15个小区适当组合成五组,每组的CODcr、TN、TP空白值如图1和图2所示。各小区土壤渗滤液中除总氮相差较大外,总磷、有机物相差较小;各小区地表径流中除总磷有些许差异外,总磷、有机物表现较为均一。

2.2 第一次施用农家肥后测试结果

第一次施用农家肥后,采集各小区土壤渗滤液和地表径流测定其中T N、CODcr、TP等污染因子,各组三个重复的平均值如图3和图4所示。

从图3、图4可知,随着农家肥施用量的逐渐增大,渗滤液和地表径流中污染因子基本上都呈增大趋势,说明在韭菜种植初期,施肥量越大,对水体的影响越大。

2.3 第二次施用农家肥后测试结果

第二次施用农家肥后,采集各小区土壤渗滤液和地表径流测定其中T N、CODcr、TP等污染因子,各组三个重复的平均值如图5和图6所示。

由图5可知,随着施肥量的逐渐增大,渗滤液中TN、TP呈增加趋势,而CODcr变化趋势不明显;可能因为韭菜生长初期,对营养的吸收较大,有机物很难渗滤到地下水中。由图6可知,随着施肥量的增大,地表径流TN、TP逐渐增加,且当施肥量超过1.5kg/m2后急剧增加,CODcr变化不明显;可能因为在韭菜生长初期,韭菜对氮、磷不能很快有效的吸收,土壤也不能有效吸附氮、磷,所以造成氮、磷淋溶损失,表现为地表径流中TN、TP含量较高。

2.4 第三次施用农家肥后测试结果

第三次施用农家肥后,雨水较少,没有收集到地表径流,所以本次测试仅测试了各小区渗滤液TN、CODcr、TP浓度,各组平均值如图7所示。从图7可以看出,随着施肥量的增加,TN、TP、CODcr呈增加趋势,但CODcr增加趋势比较平稳,且总体含量都表现出较低的水平,可能因为此时韭菜已经生长良好,对营养物质的需求比较大,所以渗滤到水中的营养物质含量相对较低。

2.5 第四次施用农家肥后测试结果

第四次施肥后没下雨,是从滇池入湖河流抽水灌溉的,也只有渗滤液。其TN、CODcr、TP浓度如图8所示。从图8可知,此次渗滤液中TP含量明显高于前3次,且不具规律性,可能与灌溉水本身含有较高的污染因子,且灌溉不均匀有关。

2.6 施用农家肥后总体变化情况

将几次施肥后的各组数据算术平均,结果如图9和图10所示。

从图9可知,地表径流中的TN、CODcr、T P浓度随施肥量的增加而增加,其中COD cr浓度变化不大,TN、TP浓度在施肥量超过1.5kg/m2后增长明显。从图10可知,渗滤液中CODcr浓度变化不大,TN、TP浓度随施肥量的增加而增加,当施肥量超过0.7 5k g/m2时增加明显。

3 结语

通过本实验,我们可以初步得出以下结论。

(1)地表径流和土壤渗滤液中污染因子的浓度总体随农家肥施用量的增加而增加。大量施用农家肥将会污染土壤水质。

(2)不同污染因子对农家肥施用量的敏感程度不一样。CODcr较不敏感,只有在大量施肥时才出现较明显增加;TN、TP则随着农家肥施用量增加而增加。

(3)施用农家肥对土壤渗滤液和地表径流的影响程度不一样,施肥量大于0.75kg/m2时,渗滤液TN和TP浓度就显著增加;而地表径流中的TN、TP浓度则在施肥量大于3 kg/m2时才显著增加。

(4)滇池流域韭菜地农家肥施用量小于3kg/m2时对滇池土壤水质影响较小,当施肥量大于3kg/m2时则会污染地表径流和地下水,故滇池流域韭菜地的合理施用农家肥量应不大于3kg/m2。由于渗滤液中TN、TP浓度在施肥量大于0.75kg/m2时显著增加,且滇池周边土壤地下水为一般都很浅,因而滇池边韭菜地的施肥量不宜大于0.75kg/m2。

摘要：为了探索农家肥的合理施用量,减少施用农家肥对滇池水域污染,我们在滇池边韭菜地进行了不同农家肥施用量对地表径流和土壤渗滤液的影响研究。结果表明:不同农家肥施用量对土壤水质影响不同,当施用量小于3kg/m2时对土壤水质影响较小,当施用量大于3kg/m2时将污染地表水与地下水。

关键词：农家肥施用量,土壤渗滤液,地表径流,滇池流域

参考文献

[1] 王丽芳,熊永强,吴丰昌,等.滇池的富营养化过程:来自结合态脂肪酸C_(16:0)δ～(13)C的证据[J].湖泊科学,2009,21(4):456～464.

[2] 黄星炫,张皓东,谢刚,等.滇池水葫芦对铅和镉的富集形态模拟研究[J].安徽农业科学,2009,37(8):3498～3501.

[3] 吴永红,胡正义,杨林章.滇池流域居民-农田混合区面源污染控制集成技术[J].生态科学,2008,27(5):346～350.

[4] 邓辅唐,邓辅商,孙珮石,等.滇池治理人工湿地适用水生植物的引种研究[J].中国水土保持,2005(7):8～10.

[5] 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法(第4版)[M].北京:中国环境科学出版社,2002.