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農(nóng)業(yè)土地利用中磷流失研究進展

2013-04-07 01:05:43楊鑫芳李欣欣李晉超閆瑞閆勝軍趙富才郭青霞
關(guān)鍵詞:徑流土地利用污染

楊鑫芳,李欣欣,李晉超,閆瑞,閆勝軍,趙富才,郭青霞

(山西農(nóng)業(yè)大學 資源環(huán)境學院,山西 太谷030801)

非點源(Non-point source)污染也稱面源污染或者分散面源污染,它是指在降雨徑流的沖刷和淋溶作用下,大氣、地面和土壤中的溶解性物質(zhì)或固體污染物質(zhì)進入江河、湖泊、水庫和海洋等水體而造成的水環(huán)境污染。其中,農(nóng)業(yè)非點源污染的概念是與點源污染相對的,是指溶解性的或非溶解性的污染物從非特定的地域,在降水和徑流作用的沖刷下,通過徑流過程匯入受納水體而引起的污染[1]。

實踐中的農(nóng)業(yè)非點源污染主要包括化肥農(nóng)藥的施用,農(nóng)村家畜糞便及垃圾的排放、水土流失及其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中造成的非點源污染。全球范圍來看,30%~50% 的地球表面已受到非點源污染的影響,并且在全世界不同程度退化的12億hm2耕地中,約有12%是由農(nóng)業(yè)面源污染引起的[2]。農(nóng)業(yè)非點源污染影響了全球陸地面積的30%~50%[3]。氮、磷是引起農(nóng)業(yè)非點源污染的主要污染物。盡管許多研究表明,農(nóng)業(yè)非點源污染中磷的輸出負荷明顯低于氮的輸出負荷,但是我們不能忽視磷對農(nóng)業(yè)面源污染的貢獻率。根據(jù)研究表明[4]:對于湖泊、水庫等封閉性水域,當水體內(nèi)無機態(tài)總氮含量大于0.2mg·L-1,PO43--P的濃度達到0.02mg·L-1時,就有可能引起藻華現(xiàn)象的發(fā)生。因此與氮相比,磷才是引起水體污染的重要原因,研究農(nóng)業(yè)土地利用中磷流失的特征和規(guī)律,了解其主要影響因素和控制措施,對流域環(huán)境治理和土地利用優(yōu)化具有一定的指導意義。

1 國內(nèi)外研究進展

在20世紀初,英國科學家 Warrington[5]已經(jīng)長達幾十年致力于土壤中養(yǎng)分流失研究,當時對氮流失研究居多,磷流失研究極少,整體上養(yǎng)分流失并沒有得到更多的重視,此階段大多是土壤侵蝕方面的研究。20世紀70年代初,過度施肥引起的水體污染受到大家的關(guān)注,歐美一些國家如美、英及及亞洲國家日本等率先進行了大量的研究[6],研究主要集中在控制來自農(nóng)業(yè)的水土流失和養(yǎng)分損失,減少農(nóng)業(yè)非點源污染的影響。一些學者開始關(guān)注磷流失的問題,對磷流失有了初步認識。80年代以后,人們逐漸提出通過養(yǎng)分管理、土地管理、施肥方式、耕作方式等來控制農(nóng)田磷的流失,這些措施在實踐中證明是行之有效的,說明磷流失引起的環(huán)境問題受到了重視,學者們開始注意磷污染負荷控制管理的研究,從農(nóng)田灌溉、施肥、建立緩沖帶、土地利用方式等方面進行了不同的探討。

相比國外學者的研究,我國對磷流失的研究起步相對較晚,對其引起非點源污染的研究更晚,至今還未形成比較完善的體系。我國學者對農(nóng)業(yè)土地利用中磷流失的相關(guān)研究大約始于20世紀60年代對土壤肥力徑流損失的研究。20世紀80年代的湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查是我國營養(yǎng)元素污染負荷(非點源污染)研究的真正開始,此后大量研究主要由城市非點源污染逐漸轉(zhuǎn)移到農(nóng)村非點源污染,先后在于橋水庫、珠海前山河流域、滇池、太湖、巢湖、晉江流域、東江流域等地方開展工作[7]。其中一些學者如劉楓等[8]首次將通用土壤流失方程用于中國非點源污染的危險區(qū)域識別,促進了非點源污染研究的發(fā)展。90年代,馬曉[9]和孫璞[10]等一些學者開始關(guān)注磷養(yǎng)分的流失問題,后者提出農(nóng)田水塘對地塊氮磷流失有截留作用。馬曉[9]指出總磷的非點源污染主要來自農(nóng)業(yè)土地利用。近年來學者們已經(jīng)對我國農(nóng)業(yè)土地利用磷流失進行了大量的研究,對防治水體富營養(yǎng)化起到了重要的作用。

2 磷流失的主要影響因素

2.1 植被覆蓋度

夏立忠等[11]采用連續(xù)定位監(jiān)測的方法,指出在植被覆蓋度的影響下,與種植季節(jié)性牧草和旱坡地常規(guī)小麥——花生附設(shè)紫花苜蓿生物籬相比,種植多年生牧草(紫花苜蓿)和旱坡地常規(guī)小麥——玉米模式附設(shè)香椿植物籬,能有效地減少土壤和泥沙態(tài)氮、磷流失。王曉燕[12]通過人為設(shè)置坡面徑流小區(qū)和氣象站,從土壤—徑流—泥沙過程,探討北京密云石匣小區(qū)不同植被覆蓋度對土壤磷流失的差異。單包慶[13]采用中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境水化學國家實驗室設(shè)計的野外人工降雨模擬裝置對5種典型的土地利用類型(油菜地,蔬菜地,水稻田,村莊場院和森林坡地)磷污染物輸出進行了模擬,指出徑流量的大小與植被覆蓋度有關(guān)。坡度大,土層質(zhì)地緊密,地表無枯枝落葉層,土壤入滲總量小,產(chǎn)生的徑流量最多;坡度小,土層質(zhì)地疏松,前期含水量最低,土壤入滲量大,產(chǎn)流量最小。綜上可見,植被覆蓋度越高,土壤侵蝕和養(yǎng)分流失越小,引起土壤中的磷流失減少??赡艿脑颍阂环矫?,作物根系改變了土壤的結(jié)構(gòu),促進水分的入滲,減少了地表徑流;另一方面,植物葉片可以降低雨水對地面的侵蝕,起到一定的緩沖作用,植物葉片覆蓋一定程度上保護了地表土的穩(wěn)定性,對減少土壤和徑流中的磷流失有很大幫助。這也是同一塊地,間種或套種比單一種植、多年生植物比季節(jié)性植物、退耕還林后比退耕還林前土壤和徑流中磷流失減少的原因。

2.2 降雨及土壤侵蝕

根據(jù)2010年人民網(wǎng)關(guān)于我國水土流失問題及防治對策的專題講座可知,全國現(xiàn)有土地侵蝕面積達到357萬km2,占國土面積的37.5%;從東、中、西三大區(qū)域分布來看,東部、中部、西部水土流失面積分別占全國土壤侵蝕面積的2.6%、14.3%、83.1%。年均土壤侵蝕量為45.2億噸。Greenhill等[14]指出對于施肥不久的牧草地,經(jīng)過24小時暴雨所形成的徑流中磷濃度高于其他時間段,這說明施肥后初次降雨是磷流失的關(guān)鍵時期。Ward等[15]提出遷移轉(zhuǎn)化、水土流失、徑流對磷流失的影響過程及研究意義。鄭粉莉[16]認為在坡度一定的情況下,坡上方來水量引起坡下方侵蝕量隨上方來水量和來水強度的增大而增大。徐泰平等[17]指出徑流產(chǎn)生不同階段養(yǎng)分流失有規(guī)律性變化。在不同的產(chǎn)流階段中,以初始階段氮、磷流失嚴重,徑流中養(yǎng)分輸出濃度最高。據(jù)此可認為在特定的條件下,降雨(降雨強度、降雨量、降雨時間)及土壤侵蝕是影響磷流失的重要因素,磷流失量隨降雨量和降雨強度的增大而增大,在降雨的初期比后期引起的磷流失嚴重。

2.3 土壤物理化學性質(zhì)

土壤質(zhì)地指土壤中不同大小直徑的礦物顆粒的組合狀況,是土壤主要的物理性質(zhì)之一。土壤質(zhì)地與土壤通氣、保肥、保水狀況有密切關(guān)系。土壤粘粒是養(yǎng)分流失的主要載體,粒徑的大小決定養(yǎng)分流失量的大小,粒徑大容易引起磷流失。王洪杰等[18]指出土壤中大部分養(yǎng)分含量與土壤顆粒含量之間有一定的相關(guān)性,土壤全磷與粉粒(0.002~0.02mm)含量呈顯著的負相關(guān),與砂粒(0.02~2 mm)含量呈極顯著的正相關(guān)。

土壤的化學特性是磷流失的影響有重要的作用,土壤的化學特性對磷流失的影響體現(xiàn)在土壤中礦物質(zhì)含量的高低。Samadi等[19]研究澳大利亞西南部的14種堿性石灰性土磷的遷移及土壤成分對磷遷移的影響,磷肥的利用率在很大程度上受土壤化學成分影響,土壤中有效磷(NaHCO3-extractable P(Olsen-P))的下降遵循二階動力學方程,其中動力學速率常數(shù)K因子大小土壤中FeO(oxalate-extractable Fe)、Ald和 Fed(citrate-dithionite-bicarbonate(CDB)-extractable Al and Fe),陽離 子 交 換 量 CEC(cation-exchange capacity)、CaCO3自由粘土含量等因素成正相關(guān)關(guān)系。和Austin等[20]通 過 選 取the Shepparton Irrigation Region 4種不同比率的過磷酸鈣(250,500,750,and 1000kg·hm-2),發(fā)現(xiàn),在一次灌溉徑流事件中,磷流失的起始濃度明顯高于后期濃度,磷流失量與過磷酸鈣含量成正比。Pote[21]使用萃取法研究土壤中測試磷與可溶性磷和生物可利用磷的相關(guān)性,從54塊草地上采取0~2cm深的土樣,模擬降雨條件,1小時100mm的降雨收集徑流30分鐘,可溶性磷的濃度為0.31~1.81mg·L-1,生物可利用磷的濃度為0.37~2.18mg·L-1,這表明土壤中不同形態(tài)的磷的流失量不同。土粒的物理和化學性質(zhì)在一定程度上影響著磷流失。Ryden[22]也指出了徑流中影響磷流失的物理和化學影響因子及各土地利用方式下的磷含量。劉方等[23]通過對貴州中部黃壤早坡地進行采樣以及采用無界徑流小區(qū)法收集地表徑流樣品,探討長期施肥下旱地磷素水平與地表徑流磷濃度的變化及其對水環(huán)境的影響,結(jié)果表明,長期施肥下黃壤旱地的磷素水平不斷提高,CaCl2浸提磷(溶解態(tài)活性磷)和NaOH攝提磷(藻類可利用的土壤總磷)與土壤全磷或有效磷之間存在顯著的相關(guān)性,土壤富磷化的同時,旱地磷對水環(huán)境影響的潛能明顯提高,說明土壤中磷流失增加。

2.4 坡度

段永惠等[24]在對滇池流域不同坡度農(nóng)田土壤對全磷流失量影響研究表明,6°、12°、18°和24°坡度農(nóng)田土壤年全磷流失量分別為2.5、5.4、6.0、6.2kg·hm-2,隨坡度增大,磷流失量變化先增加后減少,說明該流域磷流失可能存在一個臨界值。這與孟慶華等[25]的研究一致。王曉燕[12]提出磷流失的臨界坡度在15°~20°范圍內(nèi),坡度為15°左右的土地應該采取生物措施和工程措施防止水土流失。此后,梁濤[26]也提出磷流失隨坡度變化會存在“養(yǎng)分臨界坡度”,但是臨界坡度在22°~26°范圍內(nèi)。綜上可知,坡度是影響磷流失的重要因素。徑流中的磷含量在一定程度上隨坡度的增加而增加,到達一定程度后,徑流中的磷含量就會減少,這說明徑流中的磷含量受地形因素的影響。因此推斷國家規(guī)定25°以上的坡耕地實施有計劃、有步驟的退耕還林的政策具有一定的科學依據(jù)。

2.5 土地利用方式

不同土地利用方式造成的磷流失量有明顯的差異,主要機理是土地利用方式可以對土壤理化性質(zhì)和地表植被覆蓋產(chǎn)生影響。Eila等[27]研究芬蘭基于重粘土條件下的大麥田和草地中地表徑流和土壤浸出引起的磷流失,指出大麥田的磷流失以顆粒態(tài)磷(PP)為主,草地的磷流失以可溶性磷(DP)為主。孟慶華等[25]研究了三峽庫區(qū)5種代表性土地利用方式對養(yǎng)分流失的重要性,結(jié)果得出不同土地利用方式造成的徑流養(yǎng)分輸出明顯不同,坡地農(nóng)田>梯田農(nóng)田>梯田果園>坡地果園。王洪杰等[18]指出不同土地利用方式下引起的土壤養(yǎng)分分布及土壤顆粒的變化,其中受施肥狀況的影響,經(jīng)濟園林土壤磷素比非經(jīng)濟林土壤磷素(林地、裸地、旱地)普遍偏高。

2.6 土地集約度

磷流失的影響還體現(xiàn)在土地的集約化程度方面。Jaan等[28]基于 Mander等[29]的研究基礎(chǔ)上和整合了1995年~2011年的ISI學術(shù)期刊,深入研究了存在于河岸流域的營養(yǎng)元素循環(huán),主要關(guān)注人類的影響如土地利用集約化,來自集約型管理流域的中位線區(qū)平均每年有0.3~1.9kg的磷流失。而來自粗放型管理流域的中位線區(qū)平均每年只有0.02~0.2kg的磷流失,明顯低于集約型管理流域。這與 Wendt[30]和 Hurgrave[31]的研究結(jié)果一致,原因是集約型管理比粗放型管理受到更高程度的人為干擾,而且植被覆蓋度不穩(wěn)定,容易變化。

3 磷流失的控制措施

3.1 基于磷來源的控制

3.1.1 合理施用磷肥和含磷農(nóng)藥

施肥對磷的流失有很大的影響。一些農(nóng)戶由于對農(nóng)業(yè)知識缺乏,為了追求高產(chǎn),施用過量的磷肥,結(jié)果不但達不到預期的效果,還造成了營養(yǎng)元素的流失,引起一定的農(nóng)業(yè)污染。Smith[32]提出合理的施肥可以減少土壤中不必要的磷素富集和磷素后續(xù)浸出。合理的施肥包括合理施的肥措施、施肥強度和施肥時間3方面。

(1)施肥措施:化黨領(lǐng)等[33]認為冬小麥—夏玉米輪作廣泛分布在我國北方石灰性土壤上,這種土壤供磷能力差,提出按作物對磷肥的肥料反應進行施磷。因此冬小麥—夏玉米輪作中,磷肥在冬小麥、夏玉米間應該合理分配。比如在小麥、玉米輪作中,將磷肥重點施在小麥上;水旱輪作中,將磷肥重點施在旱作上;禾本科與豆科輪作中,將磷肥重點施在豆科作物上等。孫政才[34]研究認為,夏玉米對磷肥的反應沒有小麥敏感,小麥、夏玉米兩茬需要的磷肥,可全部或2/3施在小麥上,因此,土壤速效磷含量較高,而上茬小麥施磷量又較大的田塊,下茬玉米可不施或少施磷肥。

(2)施肥強度:磷肥與氮、鉀肥或有機肥配施,可提高磷的利用率,減少磷的固定[35]。段永惠等[24]在對滇池流域施肥措施和施肥強度對年全磷流失量研究表明,磷肥施用強度與農(nóng)田徑流全磷負荷具有一定的正相關(guān)性,提出施尿素和普鈣處理既能獲得最高作物產(chǎn)量,又能有效地降低全磷流失量。李宗軍等[36]通過研究指出合理配施磷鉀肥對提高花生產(chǎn)量具有重要的作用,其N90P90K90、N180P90K90可使花生凈收益達到最好,說明節(jié)肥、增產(chǎn)、增效只有在合理的氮磷鉀配比下才能實現(xiàn)。張愛平等[37]通過寧夏引黃灌區(qū)田間小區(qū)試驗,明確了該區(qū)合理的施磷量,得出合理施用磷肥(60~120 kg·hm-2)能提高春小麥籽粒產(chǎn)量和生物量。當施磷量為120kg·hm-2,小麥籽粒產(chǎn)量最高,為6215kg·hm-2,為當?shù)卮盒←満侠硎┓侍峁┝丝茖W依據(jù)。劉德林[38]和薛峰[39]研究中指出減少20%的常規(guī)N、P肥料可以有效降低徑流中的N、P含量,進而降低向自然環(huán)境中排放的總氮、磷量。在農(nóng)業(yè)土地利用中采取這種減施增效途徑與模式為提高作物的氮磷利用率及產(chǎn)量提供技術(shù)支撐,最終達到產(chǎn)量效益、肥料效益、環(huán)境效益三者的統(tǒng)一。

(3)施肥時期:施用磷肥的最好季節(jié)在晚秋、初冬、晚春和初夏[40],磷肥以一次性基肥施入較好,在1個輪作周期中,應統(tǒng)籌施用磷肥,盡可能發(fā)揮磷肥后效。

除此之外,長期噴灑富含有機磷的殺蟲劑、除草劑等含磷農(nóng)藥,一方面會導致土壤中磷素富集,另一方面可能會造成作物表面農(nóng)藥殘留。因此,合理使用含磷農(nóng)藥對于防治農(nóng)業(yè)土地利用中磷流失的有重要作用。吳繼國等[41]根據(jù)臭氧具有高氧化潛能及分解后不產(chǎn)生二次污染物的特點,提出蔬菜有機磷農(nóng)藥殘留的臭氧降解。可以嘗試借鑒利用臭氧對土壤中的磷素進行降解已達到減少磷流失的目的。

3.1.2 對農(nóng)村居民生活垃圾進行處理

隨著農(nóng)村經(jīng)濟社會快速發(fā)展、農(nóng)民現(xiàn)代生活消費品越來越多,生活垃圾也變得數(shù)量和種類繁多,傳統(tǒng)方法處理不了這些垃圾,洗滌劑、牲畜糞便、塑料袋及一些產(chǎn)品包裝中都含有磷,這些垃圾一般未經(jīng)處理就直接排放,其危害不容忽視。張后虎等[42]以太湖流域為研究對象,在傳統(tǒng)的垃圾處理模型上,提出農(nóng)村分散居民生活垃圾與生活污水共處置強化產(chǎn)沼技術(shù)這一新模式。對于分散單戶型農(nóng)戶而言,農(nóng)村生活垃圾與生活污水共處置強化產(chǎn)沼技術(shù)可望成為現(xiàn)存的沼氣池和三格化糞池的補充,將生活污水和生活垃圾混合發(fā)酵腐熟后,可就地肥料化利用。

3.1.3 對畜禽養(yǎng)殖排污的處理

磷流失也和畜牧養(yǎng)殖業(yè)排污有關(guān)。農(nóng)村小規(guī)?;男竽琉B(yǎng)殖以養(yǎng)豬、牛最為常見,由于環(huán)境法規(guī)的不健全和資金短缺,這些養(yǎng)殖在建廠初期未考慮畜禽糞便、污水的處理。養(yǎng)殖過程中,使用殘留有機磷農(nóng)藥的飼料、含有有機磷的獸藥及各種添加劑都會引起磷流失,造成周邊環(huán)境的污染,也降低了畜產(chǎn)品的質(zhì)量。Tarkalson[43]和 Torbert[44]等指出長期施用動物糞肥的土壤中磷的遷移是引起潛在環(huán)境問題的一個主要因素。Tarkalson[43]研究比較了肉雞農(nóng)場附近土地和正常管理規(guī)范下土地中磷的流失量,結(jié)果表明前者磷含量是后者的3倍多,提出同時給雞喂植酸酶和植酸玉米,可減少58%的剩余磷,比單獨喂植酸或植酸玉米效果要好。此外,學者Sahadeb等[45]提出決策支持系統(tǒng)(Decision Support Systems),其主要功能是對商業(yè)肥料和畜禽養(yǎng)殖的牲畜糞便中的N、P、K元素進行追蹤,根據(jù)N、P、K的流失遷移,為人們提供最優(yōu)的決策模式,最小程度的控制營養(yǎng)元素對水體的污染。這個系統(tǒng)包括兩個模塊,營養(yǎng)管理決策模塊和知識庫更新模塊。從2003年發(fā)行以來該決策系統(tǒng)在美國的使用者越來越多,這為減少畜牧排污養(yǎng)殖對農(nóng)業(yè)土地利用中磷流失的影響提供了可靠地系統(tǒng)支持。

3.2 基于磷流失途徑的控制

3.2.1 植物籬技術(shù)

植物籬技術(shù)類似于植物緩沖帶技術(shù),是一種控制水土流失,有一定景觀價值的新型生態(tài)工程措施??梢杂行r截、滯留泥沙,減少氮、磷等營養(yǎng)元素的流失。所需的植物要具有一定的地域性,適應當?shù)氐臍夂驐l件,且具有較好的觀賞價值、生態(tài)調(diào)節(jié)和水土保持功能,如在山坡上種植刺槐、松樹等喬木及馬桑、黃荊等灌木。

章北平[46]把武漢森林公園兩側(cè)的喻家湖湖水作為面源污染截納試驗的源水,采用人工草坪、自然生態(tài)植被、爐渣—壤土滲濾系統(tǒng)進行面源污染TP的截納試驗。結(jié)果表明,草條帶寬5m,帶長25m與50m的徑流TP去除率基本相近,達59%以上。在徑流率為0.12~0.37L·s-1·m-1范圍內(nèi),TP的去除率變化不顯著。自然森林植被系統(tǒng)寬4m,林長40m比25m的TP去除率低限顯著提高,前者達76% 以上,后者在48% 以上。在徑流率為0.15~0.34L·s-1·m-1范圍內(nèi),TP的去除率變化不顯著。另外,爐渣—壤土植被滲濾系統(tǒng)(寬1m,高0.45m,60%的土與40%的爐渣混合,爐渣粒徑d=2~30mm)也被證明具有良好的透水性和較高的截污容量。如Jaan等[28]通過提出磷素的影響指標,分析了磷素遷移運輸,提出建立河岸緩沖帶的有效措施。孟春紅等[47]也提出建立植物過濾緩沖帶的建議。Elliott等[48]提出緩沖帶在提高地表水質(zhì)方面的作用,解釋了生物固體與礦物化肥、禽畜糞肥在磷潛在流失方面的差異性。

3.2.2 坡改梯

坡改梯工程是對坡耕地實施田(土)坎修筑、土層增厚、土地平整、坡面水系治理等工程,使之變?yōu)樘萏铮ǖ兀赃_到土壤保土、保水、保肥,農(nóng)作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的目的,是防治土壤養(yǎng)分流失的重要工程措施。高榮等[49]研究認為,針對貴州喀斯特山區(qū),對于6°~25°的坡地尤其是耕地后備資源實施坡改梯以符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)實需要,坡耕地是當?shù)乜诩Z與經(jīng)濟收入的主要來源,在無法將村寨住戶遷出的情況下,對聚居地的山地耕作系統(tǒng)進行現(xiàn)代化改造、退耕的坡地上新修梯地或?qū)嵤┢赂奶?。然而,由于資金、技術(shù)、聚居地等現(xiàn)實因素的問題,許多地區(qū)未實施或?qū)嵤┖笮Ч跷ⅰ?/p>

3.2.3 套種、間作以提高P的利用率

Kumar[50]和 Tarkalson[43]指出大豆、紫花苜蓿、甜菜等作物對降低磷流失有較好的效果,在土地利用方式上可以考慮套種等增加土壤中磷的利用率。王寧等[51]指出單一的土地利用結(jié)構(gòu)更容易引起磷的流失,單純的從地表覆蓋度考慮磷流失是不夠的,空間結(jié)構(gòu)對磷流失也有顯著的影響,植被外在的水土保持功能是其內(nèi)部各個垂直層次截留降雨、攔蓄徑流從而削減降雨侵蝕動能和徑流沖刷作用的綜合體現(xiàn)??梢?,不同作物對磷的利用率不同,使用不同作物的間作、套種等方式,一方面充分增加作物對土壤中養(yǎng)分的吸收率,減少養(yǎng)分的流失;另一方面,從空間層次結(jié)構(gòu)尺度上提高了植被覆蓋度,減少水土流失。

3.2.4 田間管理措施

田間管理措施主要有灌溉、種植制度等。Sims[52]和Liu[53]等提出農(nóng)業(yè)灌溉也是一個重要的磷輸出途徑,指出滴灌可以減少土壤磷的潛在流失,增加磷的利用率。王愛國等[54]研究認為改進耕作制度減少N、P流失,在坡耕地上,尤其在緩坡耕地上,合理布置不同的耕作管理措施,是減緩坡面徑流,提高土壤入滲能力,控制水土流失和改善生態(tài)環(huán)境的有效措施。坡面上的直線耕作是引起土壤流失的重要原因。在坡地上開墾梯田,沿自然等高線進行等高線耕作能夠大大減少土壤損失,可達50%以上。

3.2.5 完善政策管理機制

在農(nóng)村用戶調(diào)查中發(fā)現(xiàn),大部分農(nóng)民對土壤磷污染、水體富營養(yǎng)化沒有概念,更達不到科學的認識。政府應該普及土地利用中磷流失有關(guān)科普知識,使人們意識到磷流失長期得不到控制,可以造成水體富營養(yǎng)化,對水生生物產(chǎn)生危害,威脅到人類的生命健康。應該加大資金和技術(shù)的支持,促進磷素在土地中合理高效的使用。如政府和農(nóng)戶按比例出資進行坡改梯,定期給予農(nóng)戶農(nóng)作物種植和管理方面的技術(shù)指導。

如何減少和控制土壤中的磷含量和流失?一些學者在磷流失的政策管理方面提出了有效的解決方案。如:可以考慮把污染控制作為政策目標來實現(xiàn),尋求跨部門的合作,致力于科學研究,建立水文觀測系統(tǒng)和國家?guī)齑娴姆屈c源污染數(shù)據(jù)庫[55]。Lemunyon 等 首 先 提 出 的 磷 指 數(shù) 系 統(tǒng)[56](PIS,Phosphorus Indexing System)經(jīng) Sharpley 完 善后[57],可根據(jù)各土地單元的磷潛在流失強度指數(shù)進行土壤磷素流失強度分級,對于強度高和很高的單元,作為農(nóng)業(yè)非點源磷污染的重點控制區(qū)進行治理,它的優(yōu)點是比較全面地考察了導致土壤磷素流失的主要因素,且簡便有效。Sharpley[58]針對農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)集約化程度高的歐洲和美國,提出對環(huán)境無公害的磷管理措施和理念,根據(jù)不同水域制定不同的水質(zhì)目標,開發(fā)土壤測試決定農(nóng)業(yè)徑流中潛在磷量,建立引起環(huán)境問題的磷的臨界值,改變動物性肥料的使用,采取系統(tǒng)管理措施減少徑流和土壤侵蝕所造成的磷的流失。

4 總結(jié)

綜上,盡管國內(nèi)外學者在有關(guān)農(nóng)業(yè)土地利用磷流失的問題上取得了不少成果,但是還存在幾方面值得進一步深入研究:

(1)大部分磷流失研究只是對局部區(qū)域的研究,對較大尺度流域的研究相對較少,為未來研究提供的參考依據(jù)不是很全面。

(2)磷流失影響因素類型多樣,每種影響因素機理不同,各因素之間相互聯(lián)系,這對模擬磷流失的遷移運輸有一定的困難。部分研究是在人工模擬條件下進行,與實地監(jiān)測的結(jié)果是否一致有待研究,只能把模擬結(jié)果作為我們認識磷流失問題的一個參考。如在研究植被覆蓋度對磷流失的影響研究是在人工模擬降雨條件下進行的;吳繼國利用臭氧降解殘留農(nóng)藥的研究并未對田間實際污染的蔬菜樣品進行研究[41];土地利用方式對磷流失的影響中對土地利用方式的劃分沒有明確的標準和依據(jù)。

(3)目前在磷流失控制措施的研究中,主要以合理施肥控制為主,提出的措施都傾向于農(nóng)作物種類和搭配施肥等,其他的工程類控制措施很少。考慮到其執(zhí)行力,是否能夠大范圍推廣還有待研究。如防治水土流失、植物籬技術(shù)、坡改梯等措施的實施如果缺乏技術(shù)和資金的支持,很難在實踐中推廣。對農(nóng)村生活垃圾的實際控制這一方面研究不多,大多處于對農(nóng)村生活垃圾現(xiàn)狀認知、支付意愿調(diào)查等方面。

(4)與國外研究相比,我國在對磷流失的管理政策方面需要完善和加強,應結(jié)合我國土地利用情況,開發(fā)新技術(shù),提出新理念。

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