Ảnh hưởng của lượng mưa và loại phân bón đến nồng độ nitơ và phốt pho trong nước chảy bề mặt từ các cánh đồng chè cận nhiệt đới ở Chiết Giang, Trung Quốc

Springer Science and Business Media LLC - Tập 93 - Trang 297-307 - 2012
Zong’an Liu1, Jingping Yang1, Zhengchao Yang1, Junliang Zou1
1College of Environmental and Resource Sciences, Zhejiang University, Hangzhou, People’s Republic of China

Tóm tắt

Việc gia tăng lượng phân bón cung cấp vào các cánh đồng chè (Camellia sinensis L.) có thể góp phần vào sự suy giảm chất lượng nước bề mặt. Một nghiên cứu trên ô đất đã được thực hiện trong thời gian 2 năm (2010–2011) để đánh giá tác động của lượng mưa và các loại phân bón đến nồng độ nitơ (N) và phốt pho (P) trong nước chảy bề mặt từ các cánh đồng chè. Nghiên cứu được tiến hành trên độ dốc 18% của đất sét đỏ tại một cánh đồng chè cận nhiệt đới ở lưu vực Tiaoxi, tỉnh Chiết Giang, phía đông nam Trung Quốc. Các loại phân bón hữu cơ (OF), phân bón giải phóng chậm (SRF) và phân bón hóa học truyền thống đã được áp dụng cho các ô đất khác nhau với lượng 248 kg N ha−1 và 125.2 kg P ha−1 vào năm 2010, và 300 kg N ha−1 và 100 kg P ha−1 vào năm 2011. Lượng mưa đã có mối tương quan thống kê đáng kể với nồng độ TN và TP trong nước chảy từ tất cả các chế độ bón phân. Mặc dù nồng độ N và P tương đương được áp dụng trong từng chế độ bón phân, chế độ OF có nồng độ trung bình cộng hàng năm của tổng N trong nước chảy thấp nhất vào năm 2010 (6.1 mg L−1) và nằm trong số những nồng độ thấp nhất vào năm 2011 (9.2 mg L−1), với nồng độ thống kê tương đương với SRF (9.0 mg L−1). Chế độ SRF có nồng độ trung bình cộng hàng năm của tổng P trong nước chảy thấp nhất vào năm 2010 (1.50 mg L−1), trong khi ít sự khác biệt được quan sát thấy trong nồng độ tổng P giữa các chế độ bón phân trong năm 2011. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc thay thế phân bón hóa học truyền thống bằng phân bón hữu cơ hoặc phân bón giải phóng chậm trên các cánh đồng chè có thể giảm thiểu mất mát N và P trong khi vẫn duy trì năng suất chè.

Từ khóa

#phân bón #nitơ #phốt pho #chè #nước chảy bề mặt #Chiết Giang #Trung Quốc

Tài liệu tham khảo

Allen SC, Nair VD, Graetz DA, Jose S, Ramachandran Nair P (2006) Phosphorus loss from organic versus inorganic fertilizers used in alleycropping on a Florida Ultisol. Agric Ecosyst Environ 117(4):290–298 APHA (1992) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 18th edn. American Public Health Association, Washington Ardakani M, Rehbock J, McLaren A (1974) Oxidation of ammonium to nitrate in a soil column. Soil Sci Soc Am J 38(1):96–99 Arriaga FJ, Lowery B (2003) Soil physical properties and crop productivity of an eroded soil amended with cattle manure. Soil Sci 168(12):888 Barak P, Jobe BO, Krueger AR, Peterson LA, Laird DA (1997) Effects of long-term soil acidification due to nitrogen fertilizer inputs in Wisconsin. Plant Soil 197(1):61–69 Bulluck L, Brosius M, Evanylo G, Ristaino J (2002) Organic and synthetic fertility amendments influence soil microbial, physical and chemical properties on organic and conventional farms. Appl Soil Ecol 19(2):147–160 Carpenter SR, Caraco NF, Correll DL, Howarth RW, Sharpley AN, Smith VH (1998) Nonpoint pollution of surface waters with phosphorus and nitrogen. Ecol Appl 8(3):559–568 Chang C, Sommerfeldt T (1985) Changes in soil properties under annual applications of feedlot manure and different tillage practices. Soil Sci Soc Am J 49(4):983–987 Chen M, Chen J, Du P (2006) An inventory analysis of rural pollution loads in China. Water Sci Technol 54(11–12):65–74 Chu H, Fujii T, Morimoto S, Lin X, Yagi K, Hu J, Zhang J (2007) Community structure of ammonia-oxidizing bacteria under long-term application of mineral fertilizer and organic manure in a sandy loam soil. Appl Environ Microbiol 73(2):485–491 Conley DJ, Paerl HW, Howarth RW, Boesch DF, Seitzinger SP, Havens KE, Lancelot C, Likens GE (2009) Controlling eutrophication: nitrogen and phosphorus. Science 323(5917):1014–1015 Correll DL (1998) The role of phosphorus in the eutrophication of receiving waters: a review. J Environ Qual 27(2):261–266 Daniel T, Sharpley A, Lemunyon J (1998) Agricultural phosphorus and eutrophication: a symposium overview. J Environ Qual 27(2):251–257 D’Elia CF, Steudler PA, Corwin N (1977) Determination of total nitrogen in aqueous samples using persulfate digestion. Limnol Oceanogr 22(4):760–764 Edwards D, Daniel T (1994) A comparison of runoff quality effects of organic and inorganic fertilizers applied to fescuegrass plots. Water Resour Bull 30(1):35–42 Eghball B, Gilley JE (1999) Phosphorus and nitrogen in runoff following beef cattle manure or compost application. J Environ Qual 28(4):1201–1210 Eghball B, Power JF (1999) Composted and noncomposted manure application to conventional and no-tillage systems: corn yield and nitrogen uptake. Agron J 91(5):819–825 Eidt RC (1977) Detection and examination of anthrosols by phosphate analysis. Science 197(4311):1327–1333 Foster IDL, Chapman AS, Hodgkinson RM, Jones AR, Lees JA, Turner SE, Scott M (2003) Changing suspended sediment and particulate phosphorus loads and pathways in underdrained lowland agricultural catchments; Herefordshire and Worcestershire, U.K. Hydrobiologia 494(1):119–126 Gao YX, Zhu GW, Qin BQ, Pang Y, Gong ZJ, Zhang YL (2009) Effect of ecological engineering on the nutrient content of surface sediments in Lake Taihu, China. Ecol Eng 35(11):1624–1630 Gelbrecht J, Lengsfeld H, Pothig R, Opitz D (2005) Temporal and spatial variation of phosphorus input, retention and loss in a small catchment of NE Germany. J Hydrol 304(1–4):151–165 Ghosh B, Bhat R (1998) Environmental hazards of nitrogen loading in wetland rice fields. Environ Pollut 102(1):123–126 Goldman E, Jacobs R (1961) Determination of nitrates by ultraviolet absorption. J Am Water Works Assoc 53:187–191 Guertal E (2009) Slow-release nitrogen fertilizers in vegetable production: a review. Horttechnology 19(1):16–19 Han WY, Li Q (2002) Present situation on the fertilization in tea gardens and the technique of high-efficient fertilization in no-pollution tea gardens. China Tea 24(6):29–31(In Chinese) Hayatsu M (1993) The lowest limit of pH for nitrification in tea soil and isolation of an acidophilic ammonia oxidizing bacterium. Soil Sci Plant Nutr 39(2):219–226 Haygarth PM, Jarvis SC (1999) Transfer of phosphorus from agricultural soil. Adv Agron 66:195–249 Heathwaite A, Griffiths P, Parkinson R (1998) Nitrogen and phosphorus in runoff from grassland with buffer strips following application of fertilizers and manures. Soil Use Manag 14(3):142–148 Heeb A, Lundegårdh B, Savage G, Ericsson T (2006) Impact of organic and inorganic fertilizers on yield, taste, and nutritional quality of tomatoes. J Plant Nutr Soil Sci 169(4):535–541 Hemwall JB (1957) The role of soil clay minerals in phosphorus fixation. Soil Sci 83(2):101 Hooda P, Moynagh M, Svoboda I, Thurlow M, Stewart M, Thomson M, Anderson H (1997) Soil and land use effects on phosphorus in six streams draining small agricultural catchments in Scotland. Soil Use Manag 13(4):196–204 Hue NV, Licudine D (1999) Amelioration of subsoil acidity through surface application of organic manures. J Environ Qual 28(2):623–632 Ju X, Kou C, Zhang F, Christie P (2006) Nitrogen balance and groundwater nitrate contamination: comparison among three intensive cropping systems on the North China Plain. Environ Pollut 143(1):117–125 Karlen D, Dinnes D, Jaynes D, Hurburgh C, Cambardella C, Colvin T, Rippke G (2005) Corn response to late-spring nitrogen management in the Walnut Creek watershed. Agron J 97(4):1054–1061 Kleinman PJA, Srinivasan M, Bryant RB, Schmidt JP, Sharpley AN, Dell CJ (2006) Role of rainfall intensity and hydrology in nutrient transport via surface runoff. J Environ Qual 35(4):1248–1259 Koper TE, Stark JM, Habteselassie MY, Norton JM (2010) Nitrification exhibits Haldane kinetics in an agricultural soil treated with ammonium sulfate or dairy-waste compost. FEMS Microbiol Ecol 74(2):316–322 Liang R, Liu M (2006) Preparation and properties of a double-coated slow-release and water-retention urea fertilizer. J Agric Food Chem 54(4):1392–1398 Long F, Lund Z, Hermanson R (1975) Effect of soil-incorporated dairy cattle manure on run-off water quality and soil properties. J Environ Qual 4(2):163–166 Maguire RO, Chardon WJ, Simard RR (2005) Assessing potential environmental impacts of soil phosphorus by soil testing. In: Sims JT, Sharpley AN (eds) Phosphorus: agriculture and the environment. Soil Science Society of America, Madison, pp 145–180 Mulla D, Strock J, Oquist K (2007) Influence of alternative and conventional farming practices on subsurface drainage and water quality. J Environ Qual 36(4):1194–1204 Murphy J, Riley J (1962) A modified single solution method for the determination of phosphate in natural waters. Anal Chim Acta 27(1):31–36 Nelson KA, Paniagua SM, Motavalli PP (2009) Effect of polymer coated urea, irrigation, and drainage on nitrogen utilization and yield of corn in a claypan soil. Agron J 101(3):681–687 Noellsch A, Motavalli P, Nelson K, Kitchen N (2009) Corn response to conventional and slow-release nitrogen fertilizers across a claypan landscape. Agron J 101(3):607–614 Odlare M, Pell M, Svensson K (2008) Changes in soil chemical and microbiological properties during 4 years of application of various organic residues. Waste Manage (Oxford) 28(7):1246–1253 Olsen SRW, Frank S (1957) A method to determine a phosphorus adsorption maximum of soils as measured by the Langmuir isotherm. Soil Sci Soc Am J 21(2):141–149 Patil MD, Das BS, Barak E, Bhadoria PBS, Polak A (2010) Performance of polymer-coated urea in transplanted rice: effect of mixing ratio and water input on nitrogen use efficiency. Paddy Water Environ, 8(2):189–198 Perakis SS, Hedin LO (2002) Nitrogen loss from unpolluted South American forests mainly via dissolved organic compounds. Nature 415(6870):416–419 Puckett LJ, Tesoriero AJ, Dubrovsky NM (2011) Nitrogen contamination of surficial aquifers: a growing legacy. Environ Sci Technol 45(3):839–844 Randall GW, Mulla DJ (2001) Nitrate nitrogen in surface waters as influenced by climatic conditions and agricultural practices. J Environ Qual 30(2):337–344 Rosenfeld JK (1979) Ammonium adsorption in nearshore anoxic sediments. Limnol Oceanogr 24(2):356–364 Shaviv A, Mikkelsen R (1993) Controlled-release fertilizers to increase efficiency of nutrient use and minimize environmental degradation-a review. Nutr Cycl Agroecosyst 35(1):1–12 Shuman LM (2001) Phosphate and nitrate movement through simulated golf greens. Water Air Soil Pollut 129(1):305–318 Tabbara H (2003) Phosphorus loss to runoff water twenty-four hours after application of liquid swine manure or fertilizer. J Environ Qual 32(3):1044–1052 Udawatta RP, Motavalli PP, Garrett HE, Krstansky JJ (2006) Nitrogen losses in runoff from three adjacent agricultural watersheds with claypan soils. Agric Ecosyst Environ 117(1):39–48 Wang H, Xu RK, Wang N, Li XH (2010) Soil acidification of alfisols as influenced by tea cultivation in Eastern China. Pedosphere 20(6):799–806 Wilson ML, Rosen CJ, Moncrief JF (2010) Effects of polymer-coated urea on nitrate leaching and nitrogen uptake by potato. J Environ Qual 39(2):492–499 Zvomuya FR, Russelle CJ, Gupta MP, Satish C (2003) Nitrate leaching and nitrogen recovery following application of polyolefin-coated urea to potato. J Environ Qual 32(2):480–489