秸秆还田对农田土壤磷钾迁移转化影响的试验研究

【摘要】：我国是农业大国,每年的农业生产都产生数以亿吨计的秸秆。近年来,随着社会经济的发展和农民生活水平的不断提高,农村能源问题得以解决,大量的农作物秸秆过剩,秸秆焚烧的现象日益严重,引发了环境污染、交通安全等诸多社会问题。本文通过室内土柱模拟试验分析不同秸秆还田量下土壤溶液中磷和钾迁移转化的影响,并采用了一维土壤水分运移模拟和溶质运移数学模型对土柱中水分和磷素在土壤剖面垂直方向上的分布进行了模拟,研究的主要结果如下： (1)秸秆还田能明显减少20cm-40cm处渗漏液中溶解磷和全磷的含量,而对60cm以下深度处溶解磷和全磷含量影响相对较小。随着秸秆还田量的增加,土壤剖面中溶解磷和全磷含量在降低,但降低幅度随之减小。有秸秆还田处理300kg/亩、400kg/亩、500kg/亩和600kg/亩比无秸秆还田中溶解磷的浓度平均分别降低了16.58%、28.76%、38.60%、41.95%。有秸秆还田处理300kg/亩、400kg/亩、500kg/亩和600kg/亩比无秸秆还田中全磷的含量平均分别降低了18.68%、31.17%、40.99%、42.75%。500kg/亩秸秆还田处理和600kg/亩秸秆还田处理差异很小。综合考虑控制污染和秸秆用量,秸秆还田量为500kg/亩时为较优处理。 (2)通过对土壤渗漏液中溶解磷和颗粒磷浓度大小的比较发现不同深度土壤渗漏液中溶解磷占全磷的比例均高于颗粒磷占全磷的比例。溶解磷占全磷的比例随秸秆还田量的增加而增加,但增加的幅度逐渐减小。表明溶解磷是土壤磷素渗漏迁移转化流失中的主要形态。 (3)秸秆还田对土壤中钾素的迁移同样具有一定的影响。有秸秆还田处理300kg/亩、400kg/亩、500kg/亩和600kg/亩比无秸秆还田中钾离子的浓度平均分别降低了9.55%、17.71%、24.04%、28.52%。与磷不同,钾在秸秆内以离子态存在,极易被淋洗出来,所以秸秆对钾素的拦截效果要小于磷素。 (4)由联合模型对土壤垂直剖面水分和溶解磷浓度分布进行了模拟,将模拟值与实测值进行比较,尽管模拟值与实测值有一定的误差,但是其变化趋势基本一致,说明联合模型可以用于农田土壤剖面水分和溶解磷的动态预测。 本文研究成果可以提高对秸秆还田量下磷钾迁移转化规律的认识,对控制农业污染、构建农田水分安全循环系统具有重要的意义。 【关键词】：秸秆还田 磷素 钾素 迁移转化 联合模型 农田土壤
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S141.4;S158
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-25
• 1.1 研究的目的和意义9-10
• 1.2 研究进展与存在问题10-23
• 1.2.1 秸秆还田研究现状10-14
• 1.2.2 控制排水研究现状14-16
• 1.2.3 土壤磷、钾元素的迁移转化16-19
• 1.2.4 土壤水分运动与溶质迁移模型模拟19-23
• 1.2.5 研究存在的问题23
• 1.3 本文主要研究内容和技术路线23-25
• 1.3.1 主要研究内容23-24
• 1.3.2 技术方法及路线24-25
• 2 试验材料与方法25-34
• 2.1 材料及试验场地25
• 2.2 试验装置的制备25-26
• 2.2.1 土柱装置25-26
• 2.2.2 土壤填装及监测设备安装26
• 2.3 试验设计26-34
• 2.3.1 秸秆还田26-27
• 2.3.2 肥料施用27
• 2.3.3 灌溉排水27-28
• 2.3.4 试验过程28-30
• 2.3.5 测试项目及方法30-34
• 3 试验结果与分析34-54
• 3.1 秸秆还田对土壤剖面溶解磷浓度变化的影响34-42
• 3.1.1 土壤剖面20cm处溶解磷的浓度变化34-36
• 3.1.2 土壤剖面40cm处溶解磷的浓度变化36-37
• 3.1.3 土壤剖面60cm和80cm处溶解磷的浓度变化37-39
• 3.1.4 土体排水中溶解磷的浓度变化39-40
• 3.1.5 土柱垂直剖面溶解磷浓度的动态变化40-42
• 3.2 秸秆还田对土壤剖面全磷浓度变化的影响42-49
• 3.2.1 土壤剖面2 0cm处全磷的浓度变化42-43
• 3.2.2 土壤剖面40cm处全磷的浓度变化43-44
• 3.2.3 土壤剖面60cm和80cm处全磷的浓度变化44-46
• 3.2.4 土体排水中全磷的浓度变化46-47
• 3.2.5 土柱垂直剖面全磷浓度的动态变化47-49
• 3.3 秸秆还田对土壤剖面磷形态转化的影响49-50
• 3.4 秸秆还田对土壤中钾离子及金属离子分布的影响50-54
• 3.4.1 秸秆还田对土壤中钾离子分布的影响50-52
• 3.4.2 土柱垂直剖面钾离子度的动态变化52-53
• 3.4.3 秸秆还田对土壤中金属离子分布的影响53-54
• 4 秸秆还田土壤水分和溶质迁移转化数值模拟54-63
• 4.1 土壤水动力学数学模型54-55
• 4.1.1 土壤水分运动基本方程54
• 4.1.2 定解条件54-55
• 4.2 土壤溶质运移数学模型55-57
• 4.2.1 溶质运移的基本方程55-56
• 4.2.2 定解条件56-57
• 4.3 模拟及成果分析57-63
• 4.3.1 模型的建立57-58
• 4.3.2 参数选取58-59
• 4.3.3 初始条件及边界条件确定59
• 4.3.4 模拟计算结果59-63
• 5 结论与展望63-65
• 5.1 结论63
• 5.2 展望63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士学位期间参加课题研究情况70-71

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