黄土高原苹果园硝酸盐淋溶累积特征及损失调控模拟

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黄土高原以其独特的地理及气候条件成为中国苹果优质产区之一,然而由于长期大量施用氮肥不仅造成果园氮肥利用率低、肥料资源浪费严重和品质及经济效益降低,同时还造成了土壤剖面硝酸盐的大量累积,对区域地下水安全构成威胁。本研究围绕农业减肥增效与区域环境污染控制的国家重大需求,以黄土高原主要存在的乔木苹果园与由乔木老果园改造的矮化密植苹果园为研究对象,探讨其土壤氮素淋溶累积特征、主要影响因素及其调控措施,以期为黄土高原苹果园优化施肥管理提供理论基础,为果业绿色发展与区域环境保护提供决策支持。主要研究结果如下:(1)黄土高原乔木苹果园87.2%的肥料氮以硝酸盐形式累积在0-2 m土壤剖面中,10%存在于2 m以下土层中,是黄土高原乔木苹果园肥料氮素损失的主要途径。随树龄的增长,土壤硝酸盐在土层中的浓度与累积量不断增加,浓度峰值逐步下移。15年树龄的果园在100-120 cm的硝酸盐浓度是5年的4-17倍。洛川5年果园0-6 m土壤硝酸盐累积量从5年的769 kg ha-1增长到25年的6286 kg ha-1。长武25年塬和坡地上果园0-6 m土壤硝酸盐累积量分别为13885和2748 kg ha-1。施肥量是影响土壤硝酸盐累积的最主要因素。同时土壤硝酸盐累积也与土壤水分和土壤性质密切相关,而土壤水分受降雨、地形等因素共同支配。(2)由乔木老果园改造的矮化密植新果园土壤剖面0-2 m土层硝酸盐累积背景值高达2000 kg ha-1。两季苹果种植后,黄土高原矮化密植苹果园N800、N400、HY50与CK处理(0-2 m)土壤硝酸盐的累积量分别为:5700、3188、893与841 kg ha-1;而在2-3 m的土壤硝酸盐增加量分别为310、175、258与124 kg ha-1。其中,降雨、土壤水分,施肥均对土壤淋失矿化过程产生影响,从而造成土壤硝酸盐的累积。在0-100 cm土层中N800在30 cm深度的淋失量最大,是其他深度的4.3倍。N800与HY50处理苹果园生长三个阶段柱内矿化总量分别为88与38 mg,显著高于不施肥处理。两季后CK处理2-3 m土层的硝酸盐累积增量达124 kg ha-1,0-2 m土层内仍有841 kg ha-1的硝酸盐残留,这说明对于老果园改造的矮化密植新果园,其0-2 m土壤剖面累积的硝酸盐不容忽视,即使不施肥情况下也可能存在长期持续淋溶,因此有必要对此进行调控。(3)黄土高原苹果园乔木与矮化苹果园土壤硝酸盐的累积现况表明,未来区域地下水安全可能受到威胁。鉴于此,分别在老果园改造前与新建的矮化苹果园进行了土壤氮素累积调控情景模拟。对于老果园改造前土壤硝酸盐的累积现状,2年苜蓿种植可有效降低0-2 m土硝酸盐累积,从而减小老果园对新果园的影响。对于新建矮化苹果园,提出了目标产量决定施肥量的措施,如在目标产量80 t ha-1情况下,矮化苹果园推荐的施氮量为150-180 kg ha-1
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