一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法与流程

1.本发明属于农业种植技术领域，具体为一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法。


背景技术：

2.面源污染又称非点源污染，主要由土壤泥沙颗粒、氮磷等营养物质、农药、各种大气颗粒物等组成，通过地表径流、土壤侵蚀、农田排水等方式进入水、土壤或大气环境。其具有的随机性、广泛性、滞后性、模糊性、潜伏性等特点，加大了相应的研究、治理和管理政策制定的难度。
3.茶园通常建立在有一定高度的缓坡上，既满足茶树生长的环境要求，又能增强茶园的排水能力。茶园的管理过程中需要施加氮肥磷肥以满足茶树生长所必须的肥料作为营养，而在要求排水性良好的茶园中一旦发生降雨，雨水冲刷土壤迅速形成地表径流，会将施加的肥料冲走，既浪费了肥料，又浪费了雨水，还产生低污染的水，污染了受纳水体。因此，如何降低降低径流的产生，减少泥沙、氮磷等养分流失是急需解决的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法，包括以下步骤：
6.s1、第一次施肥：在茶园中采用50％有机肥以及调理剂进行施肥，并在茶园施肥后的土壤表面覆盖一层秸秆；
7.s2、第二次施肥：将第一次施肥覆盖的秸秆进行清理，在茶园中采用50％有机肥进行第二次施肥，不施加调理剂，并在茶园施肥后的土壤表面再覆盖一层秸秆；
8.s3、第三次施肥：将第二次施肥覆盖的秸秆进行清理，在茶园中采用尿素进行第三次施肥，同时也不施加调理剂，并在茶园施肥后的土壤表面再覆盖一层秸秆；
9.s4、进行采样：在第三次施肥周期结束后，完成茶园的三次施肥，并在茶园采集6个茶叶种植区地表径流的水质样本；
10.s5、明确监测指标：对采集的水质样本进行水样分析指标测试，水样分析指标包括总氮、总磷、铵态氮、硝化氮、可溶性氮和可溶性磷酸盐；
11.s6、明确水样分析指标检测方法：对总氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法、总磷采用钼酸铵分光光度法、铵态氮采用纳氏试剂分光光度法、硝化氮采用离子色谱法、可溶性氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法、可溶性磷酸盐采用离子色谱法；
12.s7、径流总量的计算：径流总量为整个施肥周期内径流量的和，计算公式如下：
13.v
总
＝v1 v2 ... v
n
14.s8、氮磷平均浓度的计算：氮磷的平均浓度为整个施肥周期内测得的氮磷浓度总
和除以检测总次数，计算公式如下：
15.c
平均
＝(c1 c2 ...c
n
)/n
16.s9、氮磷流失量的计算：通过地面径流途径流失的氮磷量等于整个监测期间各次径流水中氮磷的浓度与径流水体积乘积之和。计算公式如下：
[0017][0018]
s10、数据统计：对上述径流总量、氮磷平均浓度、氮磷流失量的数据进行统计分析；
[0019]
s11、数据对比：对比茶园以往采用的用于降低茶园农业面源氮磷污染的方法所得到的数据，对此次降低茶园环境中农业面源氮磷污染进行总结。
[0020]
进一步优化本技术方案，所述s1中，在第一次施肥中，所述50％有机肥包括菜籽饼、钙镁磷肥、氯化钾以及尿素；所述调理剂为土壤调理剂，所述调理剂与50％有机肥的施肥占比为1:1.5
‑
2，所述50％有机肥中的菜籽饼、钙镁磷肥、氯化钾以及尿素的施肥占比为30:1:4:1。
[0021]
进一步优化本技术方案，所述s1中，第一次施肥的施肥周期为3
‑
4个月。
[0022]
进一步优化本技术方案，所述s2中，在第二次施肥中，所述50％有机肥包括菜籽饼、钙镁磷肥、氯化钾以及尿素，所述菜籽饼、钙镁磷肥、氯化钾以及尿素的施肥占比为30:1:4:1。
[0023]
进一步优化本技术方案，所述s2中，第二次施肥的施肥周期为4
‑
5个月。
[0024]
进一步优化本技术方案，所述s3中，在第三次施肥中，所述尿素的施肥量为第一次施肥/第二次施肥中尿素施肥量的4
‑
5倍。
[0025]
进一步优化本技术方案，所述s3中，第二次施肥的施肥周期为3
‑
4个月。
[0026]
进一步优化本技术方案，所述s9中，计算公式中的p为氮磷的流失量， c
i
为第i次径流水中氮、磷的浓度，v
i
为第i次径流水的体积。
[0027]
与现有技术相比，本发明提供了一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法，具备以下有益效果：
[0028]
该降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法，通过采用50％有机肥替代复合肥、并添加调理剂和秸秆覆盖可以有效的减少了土壤氮、磷流失，茶园径流水质可达到国家ⅱ类水标准；同时有机肥替代、土壤调理剂添加及秸秆覆盖均可以降低径流的产生，尤其是秸秆覆盖措施对氮磷削减效果最好，减少泥沙、氮磷等养分流失，今后在茶叶生产中可以推广应用。
附图说明
[0029]
图1为本发明提出的一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法中茶园采样点位示意图；
[0030]
图2为本发明提出的一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法中不同处理径流量随时间的变化图；
[0031]
图3为本发明提出的一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法中不同处理径流中总氮浓度随时间的变化图；
[0032]
图4为本发明提出的一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法中不同处理径流中可溶性氮浓度随时间的变化图；
[0033]
图5为本发明提出的一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法中不同处理径流中氨氮浓度随时间的变化图；
[0034]
图6为本发明提出的一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法中不同处理径流中硝氮浓度随时间的变化图；
[0035]
图7为本发明提出的一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法中不同处理径流中总磷浓度随时间的变化图；
[0036]
图8为本发明提出的一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法中不同处理径流中可溶性磷浓度随时间的变化图；
[0037]
图9为本发明提出的一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法中处理
②
(50％有机肥替代)削减率的柱状图；
[0038]
图10为本发明提出的一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法中处理
③
(50％有机肥替代 调理剂)削减率的柱状图；
[0039]
图11为本发明提出的一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法中处理
④
(50％有机肥替代 调理剂 秸秆覆盖)削减率的柱状图；
[0040]
图12为本发明提出的一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法中 50％有机肥替代对氮磷削减的贡献率的柱状图；
[0041]
图13为本发明提出的一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法中调理剂添加对氮磷削减的贡献率的柱状图；
[0042]
图14为本发明提出的一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法中秸秆覆盖对氮磷削减的贡献率的柱状图。
具体实施方式
[0043]
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044]
实施例一：
[0045]
一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法，包括以下步骤：
[0046]
s1、第一次施肥：在茶园中采用50％有机肥以及调理剂进行施肥，并在茶园施肥后的土壤表面覆盖一层秸秆；
[0047]
s2、第二次施肥：将第一次施肥覆盖的秸秆进行清理，在茶园中采用50％有机肥进行第二次施肥，不施加调理剂，并在茶园施肥后的土壤表面再覆盖一层秸秆；
[0048]
s3、第三次施肥：将第二次施肥覆盖的秸秆进行清理，在茶园中采用尿素进行第三次施肥，同时也不施加调理剂，并在茶园施肥后的土壤表面再覆盖一层秸秆；
[0049]
s4、进行采样：在第三次施肥周期结束后，完成茶园的三次施肥，并在茶园采集6个茶叶种植区地表径流的水质样本；
[0050]
s5、明确监测指标：对采集的水质样本进行水样分析指标测试，水样分析指标包括
总氮、总磷、铵态氮、硝化氮、可溶性氮和可溶性磷酸盐；
[0051]
s6、明确水样分析指标检测方法：对总氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法、总磷采用钼酸铵分光光度法、铵态氮采用纳氏试剂分光光度法、硝化氮采用离子色谱法、可溶性氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法、可溶性磷酸盐采用离子色谱法；
[0052]
s7、径流总量的计算：径流总量为整个施肥周期内径流量的和，计算公式如下：
[0053]
v
总
＝v1 v2 ... v
n
[0054]
s8、氮磷平均浓度的计算：氮磷的平均浓度为整个施肥周期内测得的氮磷浓度总和除以检测总次数，计算公式如下：
[0055]
c
平均
＝(c1 c2 ...c
n
)/n
[0056]
s9、氮磷流失量的计算：通过地面径流途径流失的氮磷量等于整个监测期间各次径流水中氮磷的浓度与径流水体积乘积之和。计算公式如下：
[0057][0058]
s10、数据统计：对上述径流总量、氮磷平均浓度、氮磷流失量的数据进行统计分析；
[0059]
s11、数据对比：对比茶园以往采用的用于降低茶园农业面源氮磷污染的方法所得到的数据，对此次降低茶园环境中农业面源氮磷污染进行总结。
[0060]
具体的，所述s1中，在第一次施肥中，所述50％有机肥包括菜籽饼、钙镁磷肥、氯化钾以及尿素；所述调理剂为土壤调理剂，所述调理剂与50％有机肥的施肥占比为1:1.5
‑
2，所述50％有机肥中的菜籽饼、钙镁磷肥、氯化钾以及尿素的施肥占比为30:1:4:1。
[0061]
具体的，所述s1中，第一次施肥的施肥周期为3
‑
4个月。
[0062]
具体的，所述s2中，在第二次施肥中，所述50％有机肥包括菜籽饼、钙镁磷肥、氯化钾以及尿素，所述菜籽饼、钙镁磷肥、氯化钾以及尿素的施肥占比为30:1:4:1。
[0063]
具体的，所述s2中，第二次施肥的施肥周期为4
‑
5个月。
[0064]
具体的，所述s3中，在第三次施肥中，所述尿素的施肥量为第一次施肥 /第二次施肥中尿素施肥量的4
‑
5倍。
[0065]
具体的，所述s3中，第二次施肥的施肥周期为3
‑
4个月。
[0066]
具体的，所述s9中，计算公式中的p为氮磷的流失量，c
i
为第i次径流水中氮、磷的浓度，v
i
为第i次径流水的体积。
[0067]
实施例二：
[0068]
基于实施例一中所述的一种降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法，选择一块试验茶园进行对照试验，试验茶园为位于浙江省淳安县安阳乡的千亩白茶园，处中亚热带季风气候区北缘，四季分明，热量丰富，雨量充沛，光照充足，无霜期长。年均温17℃，其中最低温(1月)5℃，最高温(7月)28.9℃，初霜常年出现在11月下旬，终霜出现在3月上旬，平均无霜期260～270d。年均降水量1430mm，年雨日155d，年均相对湿度76％。土壤基本理化性质为： ph4.6，全氮2.5g/kg，全钾23.5g/kg，全磷0.75g/kg，有效磷28mg/kg，速效钾167mg/kg，有机质56.3g/kg。在试验茶园中规划四个茶园坡面径流小区，每个径流小区的面积为4m
×
7.5m，径流小区的坡度30
°
，选取三组不同施肥方法与实施例一所述的方法进行对照处理，如表1所示。
[0069]
表1不同小区施肥方案
[0070]
[0071][0072]
如表1所示，编号
①②③
为对照组，编号
④
为试验组，第一次施肥时间为6月19日，第二次施肥时间为10月9日，第三次施肥时间为3月初的某一天即可，三次施肥时50％有机肥以及调理剂的用量也给予标出。
[0073]
如图1所示，一个施肥周期结束后，采集其中随机6个茶叶种植区地表径流(形成径流即取样监测)，按照对总氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法、总磷采用钼酸铵分光光度法、铵态氮采用纳氏试剂分光光度法、硝化氮采用离子色谱法、可溶性氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法、可溶性磷酸盐采用离子色谱法进行检测，并按照实施例一中所述的计算方法对数据进行计算。
[0074]
同时对4组试验小区不同处理氮磷流失削减量以削减率(％)表示。以总氮流失的削减率为例，计算公式如下：
[0075]
②
处理(50％有机肥替代)的总氮流失削减率＝(
①‑②
)*100/
①
[0076]
③
处理(50％有机肥替代 调理剂)的总氮流失削减率＝(
①‑③
)*100/
①
[0077]
④
处理(50％有机肥替代 调理剂 秸秆覆盖)的总氮流失削减率＝(
①‑④
) *100/
①
[0078]
同时对4组试验小区不同处理氮磷削减的贡献率(％)表示。以对总氮削减的贡献率为例，计算公式如下：
[0079]
50％有机肥替代处理对总氮削减的贡献率＝(
①‑②
)*100/
①
[0080]
调理剂添加处理对总氮削减的贡献率＝(
②‑③
)*100/
②
[0081]
秸秆覆盖处理对总氮削减的贡献率＝(
③‑④
)*100/
③
[0082]
监测结果如下：
[0083]
不同处理径流水量：经计算后，如图2所示，其中四个柱形依次为
①②③④
，径流量大小总体表现为
①
>
②
>
③
>
④
，研究期间径流总量分别为100.3， 96.7，88.7，74.2m3/hm2。
[0084]
不同处理氮磷总流失量：据表3可知，研究期间总氮、总磷流失量介于 50.63～157.56g/hm2，6.62～37.66g/hm2，常规施肥的茶园流失量为最大，而有机肥替代 调理剂施用 秸秆覆盖的茶园为最小。
[0085]
表3不同处理氮磷养分总流失量
[0086][0087]
不同处理氮磷总流失削减量：据表4可知，以处理
①
传统茶园种植措施径流氮磷含量为基准值，计算处理
②
、
③
和
④
径流中氮磷削减量。总氮、可溶性氮、硝氮、氨氮、总磷和可溶性磷削减量均为处理
④
>处理
③
>处理
②
。总氮、总磷削减量最高可达106.93g/hm2和96.68g/hm2，各指标削减量详细情况如表4。
[0088]
表4不同处理氮磷养分削减量
[0089][0090]
不同处理氮磷总流失削减量：如图3
‑
6所示，其中四个柱形依次为
①②③④
，径流水中总氮、可溶性氮、氨氮、硝氮平均含量大小均表现为
①
>
②
>
ꢀ③
>
④
，其中总氮含量分别
为22.51、16.37、12.92、7.23mg/hm2；可溶性氮含量分别为19.39、14.85、11.17、5.58mg/hm2；氨氮含量分别为8.79、6.84、 5.22、2.29mg/hm2；硝氮含量分别为8.67、6.51、4.79、2.79mg/hm2。
[0091]
不同处理径流水中磷含量：如图7和图8所示，其中四个柱形依次为
①②③④
，径流水中总磷、可溶性磷含量浓度大小均为
①
>
②
>
③
>
④
，其中总磷含量分别为5.38、2.91、2.21、0.95mg/hm2；可溶性磷含量分别为2.02、1.78、 0.67、0.46mg/hm2。
[0092]
不同处理氮磷削减率：如图9
‑
11所示，不同处理对总磷、总氮、氨氮、硝氮、可溶性磷和可溶性氮的削减率均为
④
>
③
>
②
。处理
④
(50％有机肥替代 调理剂 秸秆覆盖)对氮磷流失削减效果最为明显，对总磷的削减率达到 82.42％，对总氮的削减率达到67.86％，对氨氮的削减率达到73.99％，对硝氮的削减率达到67.85％，对可溶性磷达到77.05％，对可溶性氮的削减率达到 71.22％。
[0093]
不同处理对水体中各氮磷指标的削减表现为：处理
②
(50％有机肥替代) 和处理
④
(50％有机肥替代 调理剂 秸秆覆盖)均对总磷的削减率最高，分别达到45.83％和82.42％；处理
③
(50％有机肥替代 调理剂)对可溶性磷的削减率最高，到达66.67％。
[0094]
不同措施对氮磷削减的贡献率：如图12
‑
14所示，不同措施对总磷、总氮削减的贡献率，表现为秸秆覆盖>50％有机肥替代>调理剂添加，最大贡献率分别达到57.31％和44.03％；氨氮、硝氮和可溶性氮削减的贡献率，表现为秸秆覆盖>调理剂添加>50％有机肥替代，最大贡献率分别达到56.23％、41.85％和50.02％；对可溶性磷削减的贡献率，表现为调理剂添加>秸秆覆盖>50％有机肥替代，最大贡献率达到62.14％。
[0095]
不同处理径流水质：如表17所示，按照《地表水环境质量标准(gb 3838
‑
2002)》，根据监测径流中氮磷含量评估，处理
④
出水水质总磷和氨氮可以达到ⅱ类水质，总氮可以达到ⅲ类水质。
[0096]
表17不同处理氮磷养分浓度
[0097]
[0098][0099]
茶园的生态种植综合措施和合理施肥措施50％有机肥替代、调理剂添加和秸秆覆盖有效的减少了土壤氮、磷流失，茶园径流水质可达到国家ⅱ类水标准。处理
④
对氮磷削减效果最佳，其中秸秆覆盖措施对氮磷削减的贡献率最高。
[0100]
不同处理氮磷养分削减量：以处理
①
传统种植措施为对照，处理
④
(50％有机肥替代 调理剂添加 秸秆覆盖)的各氮磷指标削减效果最好，总氮、总磷削减量最高可达106.93、96.68g/hm2。
[0101]
不同处理氮磷削减率：以处理
①
传统种植措施为对照，处理
④
(50％有机肥替代 调理剂添加 秸秆覆盖)的各氮磷指标削减率最高，总磷削减率高达 82.42％，氨氮削减率高达73.99％，总氮削减率高达67.86％。
[0102]
不同措施氮磷削减贡献率：秸秆覆盖措施的总磷、总氮、氨氮、硝氮和可溶性氮的削减贡献率最高，分别为57.31％、44.03％、56.23％、41.85％和 50.02％，调理剂添加措施的可溶性磷的削减贡献率最高，到达62.14％。
[0103]
本发明的有益效果是：该降低茶园环境中农业面源氮磷污染的方法，通过采用50％有机肥替代复合肥、并添加调理剂和秸秆覆盖可以有效的减少了土壤氮、磷流失，茶园径流水质可达到国家ⅱ类水标准；同时有机肥替代、土壤调理剂添加及秸秆覆盖均可以降低径流的产生，尤其是秸秆覆盖措施对氮磷削减效果最好，减少泥沙、氮磷等养分流失，今后在茶叶生产中可以推广应用。
[0104]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0105]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。