滇池流域花卉设施土壤氮磷淋失特征

杨艳清，张继来，邱 雁

（1.云南农业大学 建筑工程学院，云南 昆明 650201；2.云南省高校智能设施农业工程研究中心，云南 曲靖 655099；3.云南农业大学 资源与环境学院，云南 昆明 650201）

滇池作为西南最大的淡水湖，是云南重要的水资源库，也是云南经济发展的中心。近年来，滇池流域的点源污染治理已经取得了显著的成果，然而，农业面源污染却成为滇池流域水体污染的主要来源之一[1]，由于大量化肥施用，加之壤质的黏土更容易导致土壤中氮、磷的流失[2]，导致土壤有机质减少，而土壤有机质含量与土壤肥力密切相关。滇池流域周边的设施农业所产生的农业面源污染已成为滇池水体污染的主要来源。由于滇池流域长期的集约化种植,以及大量氮肥、磷肥及各种复合肥的施用，对土壤性质产生很大影响，造成土壤物理、化学、生物特性的改变，随之改变氮磷的流失方式和增加氮磷流失的潜在风险[3]。

昆明作为全国最大的鲜花种植、销售基地，随着鲜花交易需求量的增大，滇池沿岸设施农业发展规模不断扩大，滇池东岸和滇池南岸成为昆明重要的大规模鲜花种植基地。当地塑料大棚栽培面积超过333 hm2，其中位于滇池东岸的昆明市呈贡区斗南村塑料大棚面积达到了当地总种植面积的90%[4]。一方面花卉种植地施肥强度大、种植茬数多、管理更集约、季节性强，另一方面塑料大棚的使用不仅增加了地表径流量，而且会减少地表侵蚀和面源污染[5]。过量地施用化肥会造成土壤中氮磷的盈余，大量的灌溉水又会使土壤中盈余的氮磷经过农田排水淋溶至深层土壤、地下水，从而对滇池流域水体造成污染。有效控制滇池面源污染关键在于控制滇池流域周围的农业灌溉和施肥，合理的施肥量和灌溉方式可从源头上减轻滇池水体的污染。本研究要探究灌溉方式中不同灌溉强度对土壤氮磷淋溶的影响。

1 材料与方法

1.1 研究区域土壤现状

滇池流域位于云南省昆明市云贵高原中心部位，地貌类型有山地丘陵和湖滨平原，土壤主要以红壤、棕榈壤、水稻土为主，各类型土壤占比不同，其中红壤的占比最多，水稻土次之，棕榈壤较少[6]。本研究以云南省昆明市滇池东岸、滇池南岸的花卉和叶菜种植地为采样地，随机采集四个地区的花卉设施土壤。供试土壤分别来自昆明市晋宁区梁王段289号上梁王附近（DC1）、昆明市晋宁区环湖南路马鱼滩附近（DC2）、昆明市晋宁区兴安路137号洪家庄附近（DC3）、昆明市官渡区矣六街道环湖东路生态半岛附近（DC4），采样方法为5点采样法，采集耕作层深度为0～20 cm 的土壤。土样带回实验室风干，去除作物根系、小石子等异物，过2 mm 筛子。

1.2 淋溶实验

本研究采用土柱模拟实验，土柱淋溶设备组成从上往下分别是供水烧杯、蠕动泵、土柱、出水管、接样瓶。进水管和出水管的直径为1 mm，土柱高度25 cm，土柱直径3.5 cm。将340 g 筛分后的土壤装入有机玻璃管，夯实土壤。为防止土壤流失，有机玻璃管底部放置2层滤纸，在顶部土壤表面也放置1层滤纸以提高布水的均匀性。灌溉用水采用0.01 mol/L CaCl2溶液。模拟田间灌溉水量为10 m3/（亩·次），灌溉强度为150 mm/h，灌溉时间1 h，灌溉次数为7次。采集每次灌溉后淋溶出的水样，测定总氮、氨氮和总磷含量。

1.3 样品测定与数据处理

水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（HJ 636—2012），水质 氨氮的测定 连续流动-水杨酸分光光度法（HJ 665—2013）， 水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法（GB/T 11893—1989）。数据采用Excel、SPSS 等软件进行统计分析。

2 实验结果与分析

2.1 花卉设施土壤氨氮淋失特征

花卉设施土壤氨氮淋失浓度如图1所示，随着灌溉次数的增加，不同花卉设施土壤溶出的氨氮浓度不断下降。D1土壤氨氮溶出浓度第1次灌溉为1.6 mg/L，在2次灌溉时就下降到检出限以下；D2土壤氨氮溶出浓度由第1次灌溉的27.0 mg/L 下降到12.6 mg/L；D3土壤氨氮溶出浓度第1次灌溉为2.2 mg/L，在3次灌溉时就下降到检出限以下；D4土壤溶出氨氮浓度下降最快，第1次灌溉为27.0 mg/L，在6次灌溉时就下降到检出限以下。这表明在相同的灌溉条件下，不同花卉设施土壤的氨氮淋失能力存在差异。土壤溶出氨氮浓度为27.0 mg/L，是地表水水质5类标准的13.5倍。说明土壤中的氨氮淋失可能对周围环境造成污染风险，需要采取相应的措施进行治理和控制。

图1 花卉设施土壤氨氮淋失浓度

不同花卉设施土壤单位质量土壤氨氮平均淋失量如图2 所示，D1，D2，D3，D4 的单位质量土壤氨氮平均淋失量分别为0.14 mg/kg，1.69 mg/kg，0.12 mg/kg，1.51 mg/kg，7次灌溉条件下，氨氮累计淋失量分别为0.14 mg/kg，11.80 mg/kg，0.24 mg/kg，7.57 mg/kg。

图2 不同花卉设施土壤单位质量土壤氨氮淋失量

2.2 设施花卉土壤氨氮淋失特征

花卉设施土壤氨氮淋失浓度如图3 所示，不同花卉设施土壤在第1 次灌溉时氨氮溶出浓度在106～649 mg/L，氨氮溶出浓度较高，最高值是地表水水质5类标准的324.5倍；D1土壤淋出的氨氮浓度随灌溉次数波动上升，溶出最高浓度在第7次灌溉，达649 mg/L；D2，D3和D4土壤淋出的氨氮浓度均在第1次灌溉时溶出最高浓度，分别为106 mg/L，649 mg/L，98 mg/L，随灌溉次数快速下降，分别下降至38 mg/L，5.60 mg/L，26 mg/L。

图3 花卉设施土壤TN淋失浓度

不同花卉设施土壤单位质量土壤氨氮平均淋失量如图4所示，D1，D2，D3，D4的单位质量土壤氨氮平均淋失量分别为21.8 mg/kg，5.6 mg/kg，21.4 mg/kg，10.3 mg/kg，7次灌溉条件下，氨氮累计淋失量为39～152 mg/kg。

图4 不同花卉设施土壤单位质量土壤TN淋失量

2.3 设施花卉土壤总磷淋失特征

花卉设施土壤总磷淋失浓度如图5所示，D1和D4土壤淋出的总磷浓度随灌溉次数增加而逐渐减小，D2和D3土壤淋出的总磷浓度随灌溉次数先增加后减小，淋出总磷浓度溶出量呈现整体下降的趋势。D1，D2，D3，D4土壤淋溶出总磷分别为0.97～2.01 mg/L，2.69～4.29 mg/L，1.68～3.15 mg/L，0.83～1.98 mg/L，总体淋出浓度在0.83～4.29 mg/L，最高值是地表水水质5类标准21.4倍，平均浓度为（2.03±1.15 mg/L）。其中D1和D4土壤在第1次灌溉时浓度最高，分别为2.01 mg/L和1.98 mg/L，D2和D3在第3次灌溉时浓度最高，分别为4.29 mg/L和3.15 mg/L。

图5 花卉设施土壤TP淋失浓度

不同花卉设施土壤单位质量土壤总磷平均淋失量如图6所示，不同花卉设施土壤磷淋失量存在差异，单位质量土壤总磷淋失量从大到小依次为D2，D3，D1，D4，各土壤总磷平均淋失量为0.11～0.32 mg/kg。根据计算，7 次灌溉条件下，总磷累计淋失量为0.74～2.29 mg/kg。

图6 不同花卉设施土壤单位质量土壤TP平均淋失量

3 结论

1）不同花卉设施土壤中的氨氮随着灌溉次数的增加迅速流失，且不同花卉设施土壤的氨氮淋失能力存在差异。花卉设施土壤单位质量土壤氨氮平均淋失量为0.14～1.69 mg/kg，7次灌溉的氨氮累计淋失量为0.14～11.80 mg/kg。

2）花卉设施土壤中的总氮淋失浓度较高，花卉设施土壤中的总氮会随灌溉次数逐渐流失。土壤氨氮淋出浓度最高可达649 mg/L；单位质量土壤总氮平均淋失量为5.6～21.8 mg/kg；7次灌溉条件下，总氮累计淋失量为39～152 mg/kg。

3）在不同灌溉次数下，花卉设施土壤总磷淋失浓度表现出下降和先上升后下降两种趋势。在7次灌溉条件下，不同花卉设施土壤总磷淋出浓度为0.83～4.29 mg/L，单位质量土壤总磷平均淋失量为0.11～0.32 mg/kg，总磷累计淋失量为0.74～2.29 mg/kg。