不同培肥模式下閩東茶園水土及其氮磷流失特征

王利民, 林新堅(jiān), 黃東風(fēng), 李衛(wèi)華, 范 平

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 土壤肥料研究所, 福建 福州 350013)

不同培肥模式下閩東茶園水土及其氮磷流失特征

王利民, 林新堅(jiān), 黃東風(fēng), 李衛(wèi)華, 范 平

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 土壤肥料研究所, 福建 福州 350013)

摘要：[目的] 研究不同培肥模式對(duì)閩東茶園水土及其氮磷流失的影響，為該區(qū)茶園水土流失評(píng)價(jià)及防控提供科學(xué)依據(jù)。 [方法] 通過(guò)徑流小區(qū)試驗(yàn)，設(shè)置6個(gè)處理：全量化肥(NPK)，半量化肥+半量有機(jī)肥(1/2 NPKOM)，全量有機(jī)肥(OM)，全量化肥+豆科綠肥(NPKL)，半量化肥+半量有機(jī)肥+豆科綠肥(1/2NPKOM+L)和不施肥(CK)。 [結(jié)果] 不同培肥處理下徑流流失量的大小順序?yàn)椋篛M>1/2 NPKOM>CK>NPKL>1/2NPKOM+L>NPK，泥沙流失量表現(xiàn)為：OM>1/2 NPKOM>NPKL>CK>NPK>1/2NPKOM+L；OM處理中徑流攜帶的全氮、可溶性氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、全磷、可溶性磷等氮磷組分的流失量均較高，而1/2 NPKOM+L中這些氮磷組分流失量則相對(duì)較低，且泥沙結(jié)合態(tài)的全氮、全磷流失量在各處理中也有類似的變化規(guī)律。 [結(jié)論] 1/2NPKOM+L處理在減控茶園水土及其氮磷流失方面具有良好的保土保肥效果。

關(guān)鍵詞：培肥模式; 茶園; 水土流失; 氮磷流失

福安市地處福建省東北部，位于閩東的中心。該市氣候溫和，雨量充沛，非常適宜茶樹生長(zhǎng)，是生產(chǎn)綠茶和花茶的主產(chǎn)區(qū)，素有“中國(guó)茶葉之鄉(xiāng)”的美譽(yù)。茶區(qū)主要集中分布于丘陵、山地，以山坡梯層茶園為主[1]。茶園土壤母質(zhì)多為花崗巖，具有深厚的風(fēng)化殼，結(jié)構(gòu)松散，抗侵蝕能力弱，在缺乏植被而又沒(méi)有水土保持措施的情況下極易發(fā)生水土流失。現(xiàn)有茶園水土流失面積達(dá)9.1×103hm2，占該市茶園面積的60%，侵蝕模數(shù)為11.2 t/(hm2·a)[2]。此外，水土流失過(guò)程中伴隨著氮、磷養(yǎng)分的大量流失，不僅造成周邊環(huán)境的水體富營(yíng)養(yǎng)化，而且通過(guò)土壤淋濾作用，導(dǎo)致地下水硝酸鹽等物質(zhì)含量超標(biāo)，降低了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)人體的健康構(gòu)成威脅[3]。同時(shí)，人為的不合理施肥，會(huì)進(jìn)一步加劇水土及其氮磷養(yǎng)分的流失，并導(dǎo)致茶園土壤生產(chǎn)力下降[4-5]。因此，在紅黃壤區(qū)如何實(shí)施科學(xué)培肥，減少水土及其氮磷養(yǎng)分流失一直是科學(xué)研究的熱點(diǎn)[6-8]。已有的研究結(jié)果[3,9-12]表明，土地利用、植被類型、降雨特性以及地形的差異均會(huì)造成水土及其氮磷流失的變化。但是，這些相關(guān)研究多數(shù)集中在黃土高原和紫色土地區(qū)，而對(duì)紅黃壤區(qū)茶園的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。鑒于此，本研究圍繞該區(qū)茶園水土流失問(wèn)題，分析不同培肥模式下茶園水土及其攜帶的氮、磷組分流失特征，探討各培肥措施與水土及其氮磷流失的關(guān)系，為閩東茶園水土流失評(píng)價(jià)及防控提供科學(xué)依據(jù)。

1研究區(qū)概況

定位試驗(yàn)徑流小區(qū)設(shè)在福建省福安市郊。該市位于福建省東北沿海(119°23′—119°51′E，26°41′—27°24′N)，屬于中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。地貌以中、低山，丘陵為主，適宜茶樹生長(zhǎng)。地帶性土壤為紅、黃壤。試驗(yàn)始于2006年，測(cè)得試驗(yàn)地土壤的平均基礎(chǔ)肥力水平為pH值5.19，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)7.40 g/kg，全氮含量為0.40 g/kg，全磷為0.10 g/kg，全鉀為22.40 g/kg，堿解氮58.34 mg/kg，有效磷含量為0.87 mg/kg，速效鉀為77.20 mg/kg。年均溫19.3 ℃，年日照時(shí)數(shù)1 836.6 h，年降水量1 539.9 mm，3—9月為雨季，降水量占年總降水量的81.5%，10月份至翌年2月份為旱季。

2材料與方法

2.1　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)在福建雋永天香茶業(yè)有限公司茶葉基地，采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，共6個(gè)處理，分別為CK(不施肥)；NPK：全量化肥；1/2 NPKOM：半量化肥+半量有機(jī)肥；OM：全量有機(jī)肥；NPKL：全量化肥+豆科綠肥〔圓葉決明(CassiarotundifoliaPers.，34721品系)〕；1/2 NPKOM+L：半量化肥+半量有機(jī)肥+豆科綠肥。每處理重復(fù)3次，共18個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為4.55 m×3.00 m。另外，每小區(qū)各設(shè)兩個(gè)大小相同的徑流池和分流池(1.50 m×1.50 m×1.50 m)。池壁用磚和水泥建成，池底用混泥土澆筑；池壁為雙磚結(jié)構(gòu)，用水泥粉砌磚墻的內(nèi)、外壁，以免出現(xiàn)滲漏；池頂端鋪設(shè)水泥板，防止雨水及雜物入池。為防止小區(qū)之間、小區(qū)和周邊地塊之間的串水現(xiàn)象，使用隔離埂隔開。隔離埂為單磚漿砌的墻體，水平防滲性強(qiáng)，墻體高50 cm，其中地下部分40 cm，地上部分10 cm。此外，圓葉決明播種量為7.5 kg/hm2，每年冬季自然枯萎于茶園行間表土，其成熟的種子也隨之散落，在次年春天自然萌發(fā)。有機(jī)肥中有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)368.9 g/kg，全N 9.0 g/kg，全P (P2O5)22.90 g/kg，全K 5.29 g/kg。化肥分別用尿素、磷酸一銨和氯化鉀。

供試茶樹為黃觀音(Camelliasinensis)，2006年5月定植。由于茶樹樹齡較小，養(yǎng)分需求量較少，2006年10月19日和2007年4月3日兩次施肥水平較低，即N 51.45 kg/hm2，P2O516.95 kg/hm2和K2O 16.95 kg/hm2；此后按照正常水平施肥,施肥量詳見(jiàn)表1。

表1　各處理小區(qū)的施肥量　kg/hm2

注： CK為不施肥；NPK為施全量化肥；1/2 NPKOM為施半量化肥+半量有機(jī)肥；OM為施全量有機(jī)肥；NPKL為施全量化肥+豆科綠肥；1/2 NPKOM+L為施半量化肥+半量有機(jī)肥+豆科綠肥。下同。

2.2　樣品采集與測(cè)定

數(shù)據(jù)采用SAS 8.02軟件進(jìn)行ANOVA方差分析和Duncan’s新復(fù)極差法多重比較。

3結(jié)果與分析

3.1　不同培肥模式下閩東茶園水土流失特征

3.1.1不同培肥模式下茶園地表徑流流失特征不同培肥模式下茶園地表徑流流失特征如圖1所示。由圖1可得，徑流流失的大小順序?yàn)椋篛M>1/2 NPKOM>CK>NPKL>1/2 NPKOM+L>NPK。表明套種圓葉決明的NPKL和1/2 NPKOM+L兩種培肥模式的徑流流失量較小，因?yàn)樘追N圓葉決明，其地上部分的枝葉能減少雨滴濺蝕以及攔截部分降水，加之地下部分根系的穿插作用，使土壤具有良好的孔隙結(jié)構(gòu)，從而增加水分入滲，減少了地表徑流[15]。NPK處理的徑流流失量最小，這一定程度上是受土壤質(zhì)地的影響所致。因?yàn)閱问┗蔔PK處理的土壤中粗砂粒和中砂粒含量均處于較高水平，而粉粒和黏粒含量則都較低，導(dǎo)致土壤蓄水保肥性能差[13,16]，從而增強(qiáng)了土壤水分入滲，減少了地表徑流的流失。

3.1.2不同培肥模式下茶園地表徑流中泥沙流失特征由圖1可知，不同培肥模式下泥沙流失量變化趨勢(shì)與徑流流失特征相似，流失量有大到小表現(xiàn)為：OM>1/2 NPKOM>NPKL>CK>NPK>1/2 NPKOM+L。單施有機(jī)肥OM處理雖可提升土壤的肥力水平[16]，但同時(shí)土壤流失量也較大。因此，施用有機(jī)肥的同時(shí)，需結(jié)合圓葉決明套種，進(jìn)行綜合培肥處理，才能有效控制土壤流失。

圖1　研究區(qū)不同培肥模式下茶園地表產(chǎn)流產(chǎn)沙特征

注：不同小寫字母表示各處理間存在顯著差異(p<5%)。下同；處理1為CK， 2為NPK， 3為1/2NPKOM， 4為OM， 5為NPKL， 6為1/2NPKOM+L。

3.2　不同培肥模式下閩東茶園氮磷流失特征

表2　不同培肥模式下茶園地表徑流氮、磷組分流失特征

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差; 不同小寫字母表示各處理間存在顯著差異(p<5%)。下同。

3.2.2不同培肥模式下茶園泥沙中氮、磷養(yǎng)分流失特征茶園小區(qū)泥沙中攜帶的氮、磷流失特征詳見(jiàn)表3。由表3可以看出，OM處理的土壤TN，TP流失量均較高，而1/2 NPKOM+L處理則較低。因此，雖然施用有機(jī)肥可以促進(jìn)與氮、磷循環(huán)元素有關(guān)酶的活性，從而增加土壤有效氮、磷的含量[24-25]，但是在茶園施用有機(jī)肥的同時(shí)，應(yīng)套種圓葉決明，才能達(dá)到培肥保肥的作用。此外，處理CK，NPK，1/2 NPKOM，OM，NPKL及1/2 NPKOM+L的徑流攜帶的TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是泥沙的2.78，1.12，2.99，3.02，4.52和3.01倍，而TP則分別是泥沙的0.80，1.32，0.72，0.26，0.56，1.35倍。

表3　不同培肥模式下茶園地表泥沙氮、磷流失特征

4結(jié) 論

(1) 不同培肥模式對(duì)茶園地表徑流流失量影響存在明顯差異。單施有機(jī)肥的OM處理徑流流失量大，但配施化肥、并套種圓葉決明后，可以減控地表徑流的損失。

(2) 不同培肥處理對(duì)茶園表土泥沙侵蝕量影響存在顯著差異。1/2 NPKOM+L處理的土壤流失量較小，能有效降低茶園土壤的流失，而OM處理下茶園產(chǎn)沙量相對(duì)較大。

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Effect of Different Fertilization Patterns on Losses of Soil, Water and Nitrogen, Phosphorus from Tea Garden in Eastern Fujian Province

WANG Limin, LIN Xinjian, HUANG Dongfeng, LI Weihua, FAN Ping

(InstituteofSoilandFertilizer,FujianAcademyofAgriculturalSciences,Fuzhou,Fujian350013,China)

Abstract：[Objective] The effect of fertilization patterns on losses of soil, water and nitrogen, phosphorus from tea garden in eastern Fujian Province was studied in order to provide a scientific basis for evaluation and prevention and control of soil and water loss in this region. [Methods] The experiment contained six treatments: no fertilization(CK), chemical fertilizers(NPK), half-organic manure plus half-chemical fertilizers(1/2 NPKOM), organic manure(OM), legume stover returned plus chemical fertilizers(NPKL), half-organic manure plus legume stover returned plus half-chemical fertilizers(1/2 NPKOM+L). [Results] Among all the treatments, water losses were ranked as OM>1/2 NPKOM>NPKL>CK>NPK>1/2 NPKOM+L, and soil losses followed the orders of OM>1/2 NPKOM>NPKL>CK>NPK>1/2 NPKOM+L. Furthermore, the OM treatment had maximum concentrations of soil nutrients including total N (TN), dissolved N (DN), NO3—N, —N, total P(TP) and dissolved P(DP) losses in runoff, while the 1/2 NPKOM+L treatment had minimum concentrations of those nitrogen and phosphorus fractions compared to other fertilizer treatments. Similarly, the contents of TN, TP in sediment were the highest in OM treatment, but the lowest in 1/2 NPKOM+L treatment. [Conclusion] The 1/2 NPKOM+L treatment could be considered as a better choice of fertilization practice with respect to reducing soil, water, and nitrogen, phosphorus nutrient losses from tea soils in the region.

Keywords:fertilization pattern; tea garden; soil and water loss; nitrogen and phosphorus loss

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-288X(2015)04-0069-04

中圖分類號(hào)：S157.3

通信作者：林新堅(jiān)(1956—),男(漢族),福建省永泰縣人,學(xué)士,研究員,主要從事土壤微生物技術(shù)與土壤培肥研究。E-mail:xinjianlin@163.com。

收稿日期：2014-06-20修回日期：2014-07-02

資助項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“主要類型農(nóng)牧廢棄物制肥質(zhì)量控制及產(chǎn)業(yè)化循環(huán)利用集成示范”(2012BAD14B15-6); 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(2010BS-7); 福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2011J05057)； 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年人才創(chuàng)新項(xiàng)目(2014CX-5)

第一作者：王利民(1979—),男(漢族),江西省鷹潭市人,博士,主要從事土壤改良利用研究。E-mail:gb898@126.com。