中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (17): 3399-3411.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.17.013
李思奇1, 王志慧2, 常玉瑶1, 吉艳芝1, 郭艳杰1, 刘俊3, 张丽娟1, 王娅静1
收稿日期:
2022-08-30
接受日期:
2022-12-06
出版日期:
2023-09-01
发布日期:
2023-09-08
通信作者:
联系方式:
李思奇,E-mail:lisiqi_hebei@163.com。
基金资助:
LI SiQi1, WANG ZhiHui2, CHANG YuYao1, JI YanZhi1, GUO YanJie1, LIU Jun3, ZHANG LiJuan1, WANG YaJing1
Received:
2022-08-30
Accepted:
2022-12-06
Published:
2023-09-01
Online:
2023-09-08
摘要: 【目的】 探究永定河流域葡萄园氮素投入、高程与土壤硝态氮含量和累积量之间的关系,旨在为永定河流域葡萄种植区的合理施肥和降低环境污染风险提供理论依据。【方法】 以河北永定河流域52个典型葡萄园为研究对象,实地调研葡萄园养分投入现状,室内分析测定葡萄园0—60 cm垂直土层(间隔20 cm)硝态氮含量,并计算其累积量和盈余量。利用ArcGIS地统计学方法分析氮素投入和盈余、土壤硝态氮含量和累积量的空间变异性。【结果】 永定河流域施用有机肥农户不足50%,以施用无机肥为主。上、下游葡萄园平均氮素投入量分别为(1 492.79±988.90)和(1 079.31±638.25) kg·hm-2,平均氮素盈余量分别为(1 430.41±993.01)和(1 027.23±637.37) kg·hm-2,氮素投入与盈余量之间呈极显著正相关(P<0.01),且在空间分布上均具有从西到东递减的趋势。土壤硝态氮含量和累积量在不同土层间的变化及空间分布规律一致,低值区主要分布在下游,高值区主要分布在上游。上游和下游0—60 cm土壤剖面硝态氮平均含量分别为34.96和18.76 mg·kg-1,平均累积量分别为92.44和48.12 kg·hm-2,不同土层间均差异显著。上游土壤硝态氮含量和累积量在20—40 cm土层最低,下游则随土层的增加而增加。上游土壤硝态氮含量和累积量在600—650 m高程范围内最高,显著高于其他高程(P<0.05),而下游受高程的影响不显著。相关性分析表明,高程主要影响表层硝态氮累积量分布,氮素投入主要影响底层硝态氮累积量分布。【结论】 永定河流域葡萄园氮素盈余严重,垂直土层硝态氮向深层累积,不同高程(除450—500 m)土壤硝态氮含量与累积量均为上游高于下游,但在垂直分布上变化趋势不同,受高程和氮素投入共同影响。
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表1
永定河流域不同高程区域葡萄园氮素投入"
流域 Basin | 高程 Elevations (m) | ||||
---|---|---|---|---|---|
450-500 | 500-550 | 550-600 | 600-650 | 650-700 | |
上游 Upstream | 435.00±254.56 Aa | 1 880.51±1 218.94 Aa | 1 987.15±1 125.48 Aa | 1 223.16±564.52 Aa | 1 058.78±436.26 Aa |
下游 Downstream | 648.04±225.13 Ba | 1 170.39±725.95 ABa | 966.79±270.05 ABb | 971.25±514.42 ABa | 1 659.08±968.78 Aa |
全流域 Whole basin | 587.17±235.36 Ba | 1 525.45±1 036.24 Aa | 1 476.97±944.92 Aab | 1 151.19±521.22 ABa | 1 298.9±717.41 ABa |
表2
永定河流域上、下游不同高程葡萄园土壤剖面硝态氮含量(mg·kg-1)垂直分布"
流域 Basin | 土层 Soil layer (cm) | 高程 Elevations (m) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
450-500 | 500-550 | 550-600 | 600-650 | 650-700 | ||
上游 Upstream | 0-20 | 2.53±2.11Ba | 8.19±5.67Ba | 8.03±2.89Ba | 29.26±23.92Aa | 13.03±8.58Ba |
20-40 | 3.15±1.39Ba | 8.40±6.23Ba | 7.41±2.74Ba | 18.28±5.79Aa | 8.22±3.94Ba | |
40-60 | 2.92±3.28Aa | 13.43±9.32Aa | 13.16±17.11Aa | 15.11±6.66Aa | 12.59±11.16Aa | |
下游 Downstream | 0-20 | 5.95±3.13Aa | 4.52±2.62Aa | 5.46±3.93Aa | 4.49±1.04Aa | 5.93±1.69Aa |
20-40 | 5.61±5.45Aa | 4.98±3.94Aa | 6.01±3.08Aa | 2.69±0.21Aa | 6.85±8.85Aa | |
40-60 | 3.22±1.52Aa | 8.00±8.40Aa | 12.13±11.04Aa | 3.39±0.69Aa | 10.32±13.26Aa |
表3
永定河流域上、下游不同高程葡萄园土壤剖面硝态氮累积量(kg·hm-2)垂直分布"
流域 Basin | 土层 Soil layer (cm) | 高程 Elevations (m) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
450-500 | 500-550 | 550-600 | 600-650 | 650-700 | ||
上游 Upstream | 0-20 | 7.02±5.87Ba | 22.46±15.55Ba | 19.53±7.02Ba | 74.49±60.90Aa | 34.90±23.00Ba |
20-40 | 10.37±6.09Ba | 22.31±16.56Ba | 18.80±6.95Ba | 48.68±15.41Aa | 21.78±10.42Ba | |
40-60 | 8.66±9.74Aa | 37.92±26.32Aa | 34.46±44.79Aa | 40.95±18.05Aa | 32.43±28.75Aa | |
下游 Downstream | 0-20 | 16.47±8.66Aa | 9.64±5.46Aa | 13.16±9.48Aa | 11.97±2.77Aa | 14.80±4.21Aa |
20-40 | 15.15±14.69Aa | 11.72±10.79Aa | 13.58±6.96Aa | 7.22±0.55Aa | 18.84±24.37Aa | |
40-60 | 9.88±4.66Aa | 20.33±22.50Aa | 32.24±29.37Aa | 8.76±1.79Aa | 29.40±37.78Aa |
表4
环境因子与葡萄园土壤剖面硝态氮累积量的相关性分析"
表层硝态氮累积量 Surface nitrate accumulation | 中层硝态氮累积量 Middle nitrate accumulation | 底层硝态氮累积量 Bottom nitrate accumulation | |
---|---|---|---|
对应土层硝态氮含量 Corresponding to the nitrate content of soil layer | 0.998** | 0.997** | 0.997** |
对应土层含水量 Corresponding soil moisture content | 0.132 | 0.274 | 0.267 |
对应土层粉粒含量 Corresponding to soil silt content | -0.021 | 0.036 | -0.125 |
对应土层黏粒含量 Corresponding to soil clay content | 0.075 | 0.133 | -0.067 |
氮素投入 Nitrogen input | -0.016 | 0.220 | 0.253 |
高程 Elevation | 0.322* | 0.263 | 0.154 |
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Abstract 204
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