三峡库区紫色土坡地—桑树系统土壤养分及微生物活性特征研究

【摘要】随着人口的持续增长,粮食与食品需求不断增加,资源开发与利用强度逐年增强,由此导致农业面源污染逐年加重。目前,农业面源污染已在全球范围内引起土壤与水污染,我国农业面源污染的形势极其严重,其污染源主要有三类,分别是化肥、畜禽粪尿和农药。农业面源污染因为其独有特性,已成为当今世界环境污染治理最为棘手的难题之一,因此探索行之有效的防控措施,遏制农业面源污染,对培肥地力,保持水土,减轻生态破坏和环境污染具有十分重要的理论和现实意义。坡地-桑树系统,因植物自身的机械阻拦作用、吸收作用与系统内土壤抗侵蚀环境(提高土壤的抗冲性、覆盖度、减缓坡度等)的改善,使其不仅能很好地保持坡地水土,还能显著地减轻农业面源污染物对土壤与水体的危害。本研究以三峡库区上游及库周丘陵区的紫色坡耕地为对象,从流域角度把坡地-桑树系统作为一种控制农业面源污染的坡地复合生态农业技术。本文共设一个对照,四个处理,分别为横坡垄作(CK)、两带等高桑+横坡垄作(T1)、三带等高桑+横坡垄作(T2)、四边桑+等高桑+横坡垄作(T3)、四边桑+横坡垄作(T4)。系统、定量化地研究其控制农业面源污染物N、P的效应、微生物数量及生物量的活性,综合评价桑树-坡地系统经济-土壤质量效益,为控制区域农业面源污染优化技术的推广提供科学依据,对保护流域水环境安全,推动区域经济-环境协调发展具有重要的理论与实践意义。研究取得以下结果：1在各榨菜季、间歇季、玉米季三季中,因为温度、湿度、桑带长势、作物类型等因素,土壤氨氮含量与不同季节中的温度、湿度、光照强度、光照时间等存在相关关系。在T1、T2、T3、T4四个处理中,土壤速效磷、速效钾含量与各处理呈显著正相关；全氮含量与各处理呈极显著正相关。此外,在各养分之间进行相关分析得到,碱解氮与速效钾呈极显著正相关关系、土壤全氮含量与土壤全磷和速效磷含量呈显著正相关关系、土壤速效磷与土壤pH呈极显著负相关关系。综合得到,在四个不同处理中,对土壤全氮含量影响很大,出现极显著相关关系；其次则是对土壤速效磷和速效钾含量影响较大,出现显著相关关系。除此之外,本试验中各坡地-桑树系统的其他土壤养分差别不大,与处理间的相关关系不显著。2在各处理间,对土壤径流水拦截效益数T3和T4处理最为明显,T1和T2处理则因为桑树长势等问题对土壤径流水拦截效果不明显。各处理对土壤径流水养分影响较大,尤其是对土壤径流水氮素含量呈现极显著负相关关系,即各处理已经有效的拦截了土壤径流水携带的养分,保护了土壤养分的蓄积。但各处理对微生物数量、生物量的影响不大,更则细菌与处理表现出显著负相关关系,这使得试验设计初衷与试验结果相悖,得到这一结果是出自试验的客观存在还是试验过程中的偶然现象,值得进一步研究加以论证。此外,各处理作物营养吸收也差别不大,与处理间均未表现出相关关系。3经过经济产值和土壤质量评价后得到：在各处理中,从作物经济角度分析得到T3处理亩产值最高,为3863.21元/亩,其次是T1处理,为3599.08元/亩,T2和T4处理经济效益最低,分别为3575.96元/亩和3465.55元/亩。而从土壤养分综合指标评价得到,T4土壤质量最优,IQI值为0.657；其次是T1处理,IQI值为0.624；再者是T3处理,IQI值为0.590,T2处理土壤综合评价值IQI最低,仅为0.430。各处理经济效益和生态效益评价得到,T1处理经济产值和土壤质量均处于各处理中上水平；T2处理则表现均不占优势；T3处理经济产值最优,但土壤质量仅优于T2处理；而T4处理虽然经济产值最低,但土壤质量最优。为平衡经济产值和土壤质量均衡发展,从试验结果得到各处理中T1处理为最佳。综上所述,科学合理地优化和评价坡地-桑树系统,提高其生态、经济、综合效益,不仅能控制农业面源污染,更能提高土地生产力,有益于当地生产。同时,桑带种类及空间结构、经营管理技术等相关基础技术理论对坡地-桑树系统有极大影响,尤其是如何根据不同坡度、土层深度等地形因子并结合气象资料,合理地设计桑带间带间距等相关基础技术理论研究应进一步加强。
【作者】周川；
【导师】倪九派；祝超伟；
【作者基本信息】西南大学，土壤学，2014，硕士
【关键词】桑树-坡地系统；三峡库区；评价；微生物；土壤；

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