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合肥市郊典型农业小流域土壤氮磷形态及流失风险评估

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 农田土壤氮磷非点源污染研究进展

1.2.2 农田土壤氮磷流失风险研究进展

1.3 研究内容

1.4 技术路线

第二章 研究区概况及分析测试方法

2.1 研究区概况

2.2 样品的采集与预处理

2.2.1 采样点的布设

2.2.2 样品的预处理

2.3 样品的分析测试方法

2.3.1 土壤中氮形态的测定

2.3.2 土壤中磷形态的测定

2.3.3 土壤有效磷的测定方法

2.3.4 易解吸磷(CaCl2-P)的测定

2.3.5 有机质的测定

2.3.6 土壤pH的测定

第三章 土壤氮磷形态及有机质分布特征

3.1 不同形态氮含量及其分布特征

3.1.1 NH4-N、NO3-N和TN含量的统计分布特征

3.1.2 NH4-N、NO3-N和TN含量的空间分布特征

3.2 不同形态磷含量及其分布特征

3.2.1 不同形态磷的统计分布特征

3.2.2 不同形态磷的空间分布特征

3.3 土壤有机质、pH含量及其分布特征

3.3.1 土壤有机质及pH含量

3.3.2 土壤有机质及pH的空间分布特征

3.4 本章小结

第四章 不同土地利用类型氮磷指标的多元统计分析

4.1 不同土壤要素的聚类分析

4.1.1 聚类分析的原理及方法

4.1.2 不同土地利用类型的聚类分析

4.1.3 不同土壤要素的聚类分析

4.2 不同土壤要素的相关性分析

4.2.1 相关性分析的原理及方法

4.2.3 土壤各要素的相关性分析

4.3 不同土壤要素的主成分分析

4.3.1 主成分分析的原理与方法

4.3.2 不同土壤要素来源的主成分分析

4.4 土壤氮磷的来源解析

4.5 本章小结

第五章 土壤氮磷的生物有效性及其分布特征

5.1 土壤氮磷生物有效性定义

5.2 土壤氮磷生物有效性

5.2.1 土壤氮磷的生物有效性含量

5.2.2 土壤氮磷的生物有效性空间分布特征

5.3 本章小结

第六章 非点源氮磷流失风险评估

6.1 基于氮磷指数法的流失风险估算

6.1.1 氮磷指数法

6.1.2 源因子及计算方法

6.1.3 迁移因子及计算方法

6.1.4 源因子的空间分布特征

6.1.5 迁移因子的空间分布特征

6.1.6 氮磷流失风险评估

6.2 土壤磷素淋失风险评估

6.2.1 土壤磷素富集系数

6.2.2 淋失风险评估

6.2.3 土壤有效磷的空间变异性

6.2.4 土壤磷素富集特征

6.2.5 土壤磷素淋失风险评估

6.3 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

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摘要

本文以合肥城郊二十埠河流域的某农业汇水区为对象,采集132份表层土壤样,测试各形态氮、磷和有机质含量。在此基础上,分析土壤的生物有效性氮和磷含量;利用ArcGIS软件的Kriging插值模拟技术,解析研究区土壤不同形态氮、磷及有机质和pH的空间分布特征;采用SPSS统计软件开展土壤各形态氮磷含量情况的统计分析;分别以氮磷指数法和土壤磷素淋失分析方法评估土壤氮磷流失风险,并据此划分风险等级。现将所得研究结果概述如下:
  (1)土壤TN、NH4-N和NO3-N平均含量分别为1442.353、156.865和17.456mg·kg-1,TP、Ex-P、Fe/Al-P、Ca-P、IP和Olsen-P平均含量分别为566.296、8.220、114.892、110.961、318.126和12.53mg·kg-1;土壤有机质平均含量为5.13%, pH平均值为6.99;各形态氮磷含量相对较高的土地利用类型是林地和耕地。
  (2) Kriging插值结果表明,研究区TN含量的空间差异性较大,NH4-N和NO3-N分布较为均匀,其中含量较高的点位出现在两条支流交汇处附近。各形态磷含量的空间分布均匀性较好,主要分布在A支流上游和B支流中下游以及两条支流汇流区以下的区域,土地利用类型主要为菜地。
  (3)多元统计分析结果表明,聚类分析将土壤不同形态氮磷分为4类,第一类包括Ex-P、Olsen-P、NO3-N、Fe/Al-P、NH4-N和Ca-P;第二类包括OP和IP,第三类和第四类分别为TP和TN。相关性分析结果表明,TP和各形态磷的相关性较为明显;pH与TN呈极为明显的负相关性。主成分分析方法提取出4个主成分,主成分1中TP、IP和Fe/Al-P的贡献率为48.783%;主成分2中TN、NH4-N和OP的贡献率为13.570%;主成分3中NO3-N为主要来源,贡献率为10.633%;主成分4中NH4-N的贡献率为10.287%。
  (4)生物有效性氮的平均含量为174.321mg·kg-1,约占TN的12.602%,生物有效性磷的平均含量为123.113mg·kg-1,约占TP的21.297%;生物有效性氮主要分布在A支流的上游和B支流中游以及两条支流汇流区,而生物有效性磷含量较高的样本则主要出现在A支流的上游及两支流交汇处右侧的局部区域。
  (5)研究区土壤氮指数、磷指数分别为5.175和4.483,氮磷流失的高风险区主要分布在A支流上游和B支流中下游,且距离河流较近的区域。土壤TP、Ex-P、Fe/Al-P、Ca-P、IP、OP和Olsen-P富集系数高低排序为:Ca-P>OP>TP>IP> Ex-P>Fe/Al-P>Olsen-P。土壤磷素淋失临界值为18.388mg·kg-1,超过临界值的样本数为22,表明该区域土壤磷素淋失风险水平总体不高,且超过临界值的采样点也主要分布在A支流上游、B支流中游及两支流汇流处的下游局部地区。

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