塑料大棚耕作模式对抑制农田氮磷流失的作用

严 珊，刘贯一

(河北联合大学建筑工程学院，河北唐山063009)

现代社会的农田耕作中，施肥是种植农作物必不可少的一环，是农作物能够持续高产的必要条件之一。但是，耕作者所施的肥料却因为施肥方法不当或者是肥量过多成为了周围水域水体富营养化的元凶之一。因此，如何减少农田氮磷的流失也渐渐成为了相关学者们研究的热点问题。

1 关于农田氮磷流失

1.1 水体富营养化的成因及其危害

水体富营养化是指在人类活动的影响下，氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。这种现象出现在河流湖泊中称为水华，出现在海洋中称为赤潮。在自然条件下，随河流夹带冲击物和水生生物残骸在湖底的不断沉降淤积，湖泊会从平营养湖过渡为富营养湖，进而演变为沼泽和陆地，这是一种极为缓慢的过程［1］。而当人们进行农业生产活动时，将多余的植物营养物质排入缓流水体后，水生生物特别是藻类大量繁殖，使生物种群、种类数量发生改变，将会破坏水体的生态平衡。

1.2 农田氮磷流失的途径

农川土壤氮磷流失主要通过地表径流、侵蚀、淋溶(渗漏或亚表层径流)和农田排水进入地表和地下水［2］，并且径流和淋溶水中氮磷浓度与肥料用量、施用时期及方式显著相关。在一些国家和地区，氮主要通过淋溶作用变成硝态氮对水体造成污染，且硝态氮含量与施氮量呈极显著正相关，环境风险较大，易污染地下水［3］。在宁夏青铜峡县的调查中发现，以漫灌方式在春季灌头水以后和初冬灌冬水时，氮素和磷素分别损失33.3%和58.7%［4］;而农田土壤磷素流失引起水体污染主要是磷以颗粒形式在水体沉积下来，成为水中磷的潜在补给源，同时降雨也是引起土壤养分流失和土壤侵蚀的重要气象因子［5］。当降雨强度超过土壤下渗速度时产生径流并逐渐汇集，形成地表径流冲刷与沟蚀，与表层土壤发生作用，就增加了养分流失的机率，形成流失污染。暴雨造成的地表径流导致的磷素流失总量可能是全年土壤磷素面源总量的一半以上［3］。

2 实验部分

实验主要内容如下:

(1)测试雨前所采土样所含的全氮(TN)和有效磷含量。

(2)测试雨后所采土样所含的全氮(TN)和有效磷含量。

(3)对两次所测数据进行整理分析比较，确定塑料大棚是否能够有效阻止雨水冲刷氮磷元素进入水体。

2.1 采样地点及采样情况

采样地点为唐山市乐亭县某乡塑料大棚内外，大棚长度80 m，棚内种植桃树，棚内取样点与棚外取样点相对应。采样情况如下表1。

表1 样品采集

2.2 测试项目和测试方法

2.2.1 全氮含量

测试方法:半微量开氏法(GB7173-87)，此法容易掌握，测试结果稳定，准确度较高，但缺点是消化费时，而且费药品。测试结果如下表2。

表2 样品全氮含量

2.2.2 有效磷含量

测试方法:碳酸氢钠浸提－钼锑抗比色法(GB12297-90)，测试结果如下表3。

表3 样品有效磷含量

2.3 结果分析与讨论

2.3.1 数据处理图

2.3.2 数据走势分析

由含量走势图可知，所取不同编号土样之间所含的TN和有效磷含量变化并不大，这是因为所取土样处于一个塑料大棚内，耕作活动都相同，相隔距离并不大，所以全部编号的土样所含的氮磷含量都相差不大。图中还可以看出棚内所取土样的TN和有效磷含量变化几乎没有，这是由于棚上塑料的遮挡，没有雨水落入棚内，下雨时间也不太长，所以棚内统一地点取得的土样的氮磷含量不会发生明显变化。而棚外所取土样TN和有效磷含量在雨前和雨后就有一定的变化，雨后土样中的TN和有效磷含量都比雨前的含量要少一点，因为棚外的土样经过的雨水的冲刷，土中所含的TN和有效磷有一部分溶解在雨水中被水带走了。

由均值图可知，下雨前棚内土样中的全氮=1.207 g/kg，而下雨后棚内土样全氮=1.209 g/kg，下雨前后几乎没有变化;下雨前棚外土样中的全氮=1.194 g/kg，下雨后棚外土样中的全氮=1.102 g/kg，下雨前后总氮均值出现的变化比棚内土样明显很多;可以证明，有了塑料大棚的遮蔽，减少了土壤受雨水冲刷流失氮的现象。与此同时，下雨前棚内土样有效磷=70.9 mg/kg，下雨后棚内土样所含有效磷=70.84 mg/kg，下雨前后几乎没有变化;下雨前棚外土样有效磷=69.63 mg/kg，下雨后棚外土样所含的有效磷=66.29 mg/kg，含量均值有了显著的变化;实验所测数据说明，塑料大棚的耕作方式减少了土壤中的磷通过雨水冲刷途径的流失量。

3 结论

通过本研究可以验证，由于有了塑料大棚的遮蔽作用，耕作过程中施给农作物的肥料不再受雨水的冲刷，可以长时间的留在土壤中，充分发挥自身的作用。解决了一般露天耕作施肥过后肥料充分发挥作用之前，如果下大雨肥料的氮磷等有效成分就会溶解在雨水里，随着雨水的径流进入水体，造成水体富营养化的问题。

综上所述，塑料大棚这种农业耕作模式对减少雨水冲刷土壤含有氮磷进入水体，减少淡水水体富营养化有一定的作用。这种耕作模式可以在一定的范围内进行推广，减少水土流失，减少淡水水体富营养化。

由于塑料大棚的成本比露天耕作方式成本高很多，也有很多作物是不适合在棚内栽培，所以这种耕作方式不适宜大面积实行，建议将塑料大棚设在雨水流向的最下游附近，截住含有氮磷的雨水减少水体富营养化。这种耕作模式在人口集中、人均占地少并且水体富营养化严重的东南沿海的农业耕作区可以看做是一种既能提高单位土地的经济效益，又能抑制水体富营养化的优异耕作方法。

［1］ 崔凯杰，郝洋，王干.浅析近岸海域富营养化与赤潮［J］.天津科技，2010(5):47-49.

［2］ 吕家珑，Fortune S.Brookes PC.土壤磷淋溶状况及其Olsen磷“突变点”研究［J］.农业环境科学学报，2003，22(2):142-146.

［3］ 彭畅，朱平.农田氮磷流失与农业非点源污染及其防治［J］.土壤科技，2010，41(2):508-511.

［4］ 吴居.灌溉条件下氮磷钾随水流失污染水体的试验初报［J］.农业环境保护，1986，5(5):42-43.

［5］ 张亚丽，张兴昌.降雨强度对黄土坡面矿质氮索流失的影响［J］.农程学报，2004，20(3):55-58.

［6］ GB7173-87.土壤全氮测定法.

［7］ GB12297-90