滇池流域套作玉米对蔬菜农田地表径流污染流失特征的影响

第32卷第4期2012年4月环　境　科　学　学　报　ActaScientiaeCircumstantiaeVol.32,No.4Apr.,2012基金项目:国家重大科技水专项滇池项目第四课题(No.2009ZX07102-004)SupportedbytheNationalKeySciencesandTechnologyProgramforWaterSolutions(No.2009ZX07102-004)作者简介:湛方栋(1980—),男,E-mail:[e-mail];∗通讯作者(责任作者),E-mail:[e-mail]:ZHANFangdong(1980—),male,E-mail:[e-mail];∗Correspondingauthor,E-mail:[e-mail]湛方栋,傅志兴,杨静,等.2012.滇池流域套作玉米对蔬菜农田地表径流污染流失特征的影响[J].环境科学学报,32(4):847-855ZhanFD,FuZX,YangJ,etal.2012.EffectsofmaizeintercroppingoncharacteristicsofsurfacerunoffpollutionfromvegetablesfieldsinDianchiwatershed[J].ActaScientiaeCircumstantiae,32(4):847-855滇池流域套作玉米对蔬菜农田地表径流污染流失特征的影响湛方栋1,傅志兴1,杨静1,陈建军1,安瞳昕2,祖艳群1,李元1,∗1.云南农业大学资源与环境学院,昆明6502012.云南农业大学农学与生物技术学院,昆明650201收稿日期:2011-06-26　　　修回日期:2011-09-30　　　录用日期:2011-10-17摘要:采用田间小区试验,在自然降雨条件下,对滇池流域蔬菜(豌豆、西葫芦、马铃薯)单作与玉米套作蔬菜两种种植模式下农田地表径流的产生量与径流污染(TN、TP、COD、SS)的浓度进行了分析研究.结果表明:蔬菜单作和玉米套作蔬菜种植模式下地表径流量分别为94.7~128.9m3·hm-2和52.6~76.4m3·hm-2.蔬菜单作种植模式下地表径流中TN、TP、COD和SS浓度分别为10.6~35.8、0.79~3.23、54.6~224.1和35.0~478.3mg·L-1,流失量分别为1.74~2.39、0.18~0.26、7.71~10.59和10.4~21.7kg·hm-2;地表径流TP流失量以马铃薯单作模式最大,其余径流污染流失量以豌豆单作种植模式最大.玉米与蔬菜套作种植模式下地表径流中TN、TP、COD和SS浓度分别为11.7~23.8、0.23~3.54、26.5~222.1和49.7~541.3mg·L-1,流失量分别为0.82~1.22、0.10~0.16、4.17~6.03和8.71~12.6kg·hm-2;地表径流污染流失量均以玉米套作西葫芦种植模式最小.玉米套作蔬菜种植模式显著减少蔬菜农田地表径流量和径流污染流失,对地表径流量、地表径流TN、TP、COD和SS流失量的最大削减率分别为44.5%、53.1%、46.4%、52.1%和42.2%.关键词:滇池流域;蔬菜;玉米套作;地表径流污染;流失文章编号:0253-2468(2012)04-847-09　　　中图分类号:X522　　　文献标识码:AEffectsofmaizeintercroppingoncharacteristicsofsurfacerunoffpollutionfromvegetablesfieldsinDianchiwatershedZHANFangdong1,FUZhixing1,YANGJing1,CHENJianjun1,ANTongxin2,ZUYanqun1,LIYuan1,∗1.CollegeofResourcesandEnvironment,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming6502012.CollegeofAgronomyandBiotechnology,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201Received26June2011;　　　receivedinrevisedform30September2011;　　　accepted17October2011Abstract:ThefieldplotexperimentswereconductedundernaturalrainfallconditiontostudythesurfacerunoffandlossofTN,TP,CODandSSfromvegetablemono-croppingandvegetablewithmaizeintercroppingfieldsinDianchiwatershed.Theresultsshowedthat:①Thesurfacerunofffrommono-croppingandintercroppingfieldswas94.7~128.9and52.6~76.4m3·hm-2,respectively;②TheconcentrationofTN,TP,CODandSSinthesurfacerunofffrommono-croppingfieldswas10.6~35.8,0.79~3.23,54.6~224.1and35.0~478.3mg·L-1,andthelossofTN,TP,CODandSSwas1.74~2.39,0.18~0.26,7.71~10.59and10.4~21.7kg·hm-2,respectively.ThehighestTPlossofsurfacerunoffoccurredunderpotatomono-cropping,whilemostTN,CODandSSwerelostunderpeamono-cropping;③TheconcentrationofTN,TP,CODandSSinthesurfacerunofffromintercroppingfieldswas11.7~23.8,0.23~3.54,26.5~222.1and49.7~541.3mg·L-1,andthelossofTN,TP,CODandSSwas0.82~1.22,0.10~0.16,4.17~6.03and8.71~12.6kg·hm-2,respectively.TheleastTN,TP,CODandSSlossofsurfacerunoffoccurredundermaizeandpumpkinintercropping;and④Thesignificantreductionofsurfacerunoffandnutrientlosswasrecordedundermaizeandvegetablesintercropping.Themostreductionofsurfacerunoff,TN,TP,CODandSSlosswas44.5%,53.1%,46.4%,52.1%and42.2%,respectively.Keywords:Dianchiwatershed;vegetables;maizeintercropping;surfacerunoffpollution;loss环　　境　　科　　学　　学　　报32卷1　引言(Introduction)滇池流域是云南省人口与工业分布最密集、经济最发达的地区,但因污染物的大量排入,目前滇池已成为我国水体富营养化程度最严重的湖泊.近年来,随着滇池流域点源污染控制工程的实施,降雨在农田产生的地表径流,淋溶并冲刷农田土壤中的N、P等营养物质形成农田地表径流污染,随河流水体进入滇池,成为滇池水体富营养化的主要污染源(曹雪艳等,2010;程文娟等,2008).蔬菜和玉米是滇池流域主要种植的作物之一.研究发现,玉米套作蔬菜种植模式在经济和生态学上具有明显的效益(Sarkaretal.,2010;Seranetal.,2010;Singhetal.,2009;徐强等,2010;程智慧等,2008),然而,这方面的研究目前主要集中在套作系统的地上部光热水气资源的充分利用,地下部根系间营养、水分、土壤微生物、土壤酶的改善作用方面(徐强等,2007).也有部分关于玉米套作蔬菜降低土壤硝酸盐含量累积,削减农田面源污染方面的研究报道(王晓丽等,2003),为降低蔬菜农田面源污染流失提供了新途径.但有关玉米套作蔬菜农业面源污染的影响研究仍然很少.因此,本文选择滇池流域典型蔬菜农田,监测自然降雨条件下蔬菜(豌豆、西葫芦、马铃薯)单作与玉米套作蔬菜种植模式下农田小区地表径流的产生量,测定地表径流污染(TN、TP、COD、SS)的浓度,研究滇池流域不同种植模式蔬菜农田地表径流污染流失特征,分析玉米套作蔬菜对滇池流域农田地表径流量与径流污染流失的影响,这对于削减蔬菜农田面源污染输出和保护滇池具有重要的科学意义.2　材料与方法(Materialsandmethods)2.1　试验地试验地点位于云南省昆明市晋宁县上蒜乡段七村主公路东侧50m的农田(102°45′E,25°18′N),海拔1930m,土壤为山地砂质红壤.土壤有机质19.57g·kg-1,全氮1.39g·kg-1,碱解氮131.1mg·kg-1,全磷0.795g·kg-1,速效磷56.8mg·kg-1,全钾4.46g·kg-1,速效钾265.3mg·kg-1,pH=6.62.2.2　蔬菜种植模式和规格5月中旬种植玉米和第一茬蔬菜(青花、白菜和油毛菜),种植模式为蔬菜单作和玉米蔬菜间作,7月下旬收获蔬菜.在8月上旬,豌豆和西葫芦采用育苗移栽,马铃薯采用种薯播种,种植模式为豌豆、马铃薯和西葫芦单作,玉米套作第二茬蔬菜豌豆、马铃薯和西葫芦.每种种植模式处理设3个小区,小区面积30m2.单作模式的种植规格(行距×株距)为:马铃薯单作70cm×27cm,豌豆单作120cm×1.5cm,西葫芦单作100cm×50cm.套作模式的种植规格见表1.表1　玉米/蔬菜套作模式的种植规格Table1　Plantingspecificationofintercroppingpatterns模式行数比(玉米∶蔬菜)玉米行距/cm株距/cm蔬菜窄行/cm宽行/cm株距/cm玉米套作马铃薯1∶215020708025玉米套作豌豆1∶115020/1501.2玉米套作西葫芦1∶215020/75652.3　施肥量、田间管理与收获时间玉米基肥为有机微肥和磷酸一铵,追施尿素2次;马铃薯基肥为有机微肥和过磷酸钙,追施复合肥2次;豌豆基肥为有机微肥和复合肥,从播种到收获追施复合肥7次;西葫芦基肥为有机微肥和过磷酸钙,从播种到收获追施复合肥3次.不同种植模式的施肥量见表2.翻地时施用基肥,边施边翻将基肥与土壤混合均匀,翻在地下.之后种植玉米或蔬菜幼苗,栽苗后及时浇水定根.追肥采用穴施的方法,施肥后浇水.在持续干旱蔬菜出现轻微缺水现象时,进行人工浇水.选用对口低毒低残留化学农药防治病虫害.玉米于9月23日收获,西葫芦从9月23日开始收获至11月18日结束,豌豆于10月2日开始收获,11月30日收获结束;马铃薯在11月20日采取开挖的方式进行收获.8484期湛方栋等:滇池流域套作玉米对蔬菜农田地表径流污染流失特征的影响表2　蔬菜单作和玉米/蔬菜套作种植模式的施肥量Table2　Ratesoffertilizerofvegetablesmono-plantingandmaize/vegetablesintercroppingplantingpatterns模式基肥/(kg·hm-2)纯N纯P追肥/(kg·hm-2)纯N纯P合计/(kg·hm-2)纯N纯P玉米套作马铃薯15010548.632.4198.6137