基于水源地周邊環(huán)境的氮磷肥料利用率的試驗(yàn)研究

陳永利 盧樹昌 高如泰

摘 要： 基于水源地周邊農(nóng)田養(yǎng)分施用狀況，通過設(shè)計(jì)不同氮磷肥施用處理，分析研究夏玉米氮、磷不同施肥水平的肥料利用率情況。結(jié)果表明，玉米產(chǎn)量隨著氮肥施用量的增加而增加，但增加幅度降低。隨著氮磷施用水平的增加，其利用率呈現(xiàn)下降趨勢。試驗(yàn)條件下，氮磷利用率平均分別14.78%，22.46%，總體利用率較低。從施肥效益看，處理6玉米純收益和施肥增效最高，其施肥比例水平為最佳。本研究為提高水源地周邊肥料利用和降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供參考。

關(guān)鍵詞：水源地；玉米；氮磷肥；利用率

中圖分類號(hào)：S141 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.09.011

Study on Nitrogen and Phosphorus Use Ratio around Water Source Environment

CHEN Yong-li1， LU Shu-chang2， GAO Ru-tai3

（1.Jixian Agricultural Technology Extension Center，Tianjin 301900，China；2.Department of Agronomy，Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384，China；3.Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012，China）

Abstract： Based on nutrients application around water source，different nitrogen and phosphorus application treatments were designed and the fertilizer use ratios on summer maize were studied under different application levels.The results showed that corn yields improved with nitrogen and phosphorus fertilizers increased，the increase degree was declined. With the increase of nitrogen and phosphorus use amount， the fertilizers use ratios were decreased. Under the experiment condition，the utilization rate of nitrogen and phosphorus was 14.78%，22.46%，respectively.The total use ratio was low. From fertilizers application benefits， the net benefit and increasing benefit were both the highest in the sixth treatment. This research provided some references for improving fertilizer use ratio and reducing environmental risk around water source.

Key words： water source；maize；nitrogen and phosphorus fertilizer；utilization ratio

于橋水庫位于天津市北部的薊縣東部，是天津市市民飲用水的重要水源地，其水質(zhì)好壞直接影響市民飲用水的安全。而庫區(qū)周邊農(nóng)田氮磷肥管理狀況與水庫水質(zhì)優(yōu)劣有著緊密聯(lián)系。農(nóng)業(yè)上長期施用高量氮肥是造成地下水硝酸鹽污染的重要原因之一，而氮肥所造成的氮素徑流流失是引起水體氮富營養(yǎng)化的重要原因[1-4]。蘇南太湖流域農(nóng)業(yè)面源磷污染研究表明，農(nóng)田化肥磷過高施用和畜禽養(yǎng)殖排放的有機(jī)磷等可能是造成目前流域水體富營養(yǎng)化的主要原因[5-6]。曹寧等[7]研究東北地區(qū)農(nóng)田土壤磷平衡及對(duì)面源污染貢獻(xiàn)時(shí)指出，由農(nóng)田土壤進(jìn)入水體環(huán)境的磷負(fù)荷呈增加趨勢。陳永利等[8]研究薊縣農(nóng)田土壤氮磷養(yǎng)分變化時(shí)表明，目前薊縣農(nóng)田土壤全氮、有效磷含量與20世紀(jì)80年代相比，分別增長了30.5%和652.1%，尤其土壤磷累積明顯，這與農(nóng)田氮磷施用有著密切的關(guān)系。由于我國當(dāng)季肥料利用率較低，其中氮磷肥通過揮發(fā)、淋溶和徑流等途徑損失數(shù)量巨大[9-15]。因此，研究庫區(qū)周邊農(nóng)田氮磷肥的利用狀況對(duì)防范水庫水質(zhì)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)有著重要的意義。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)基本狀況

2012年試驗(yàn)區(qū)設(shè)于薊縣于橋水庫北部馬伸橋鎮(zhèn)東孔莊村。該地區(qū)位于薊縣東部的冬小麥和玉米主產(chǎn)區(qū)。南與天津水源地于橋水庫毗鄰，東與出頭嶺鎮(zhèn)相連，西靠穿芳峪鄉(xiāng)，北與孫各莊鄉(xiāng)相對(duì)。地勢平坦，排水暢通，灌溉配置設(shè)施齊全，邦喜公路南側(cè)，交通便利。主要種植冬小麥、夏玉米等大田作物，另外分布有菜園。供試土壤為潮土，質(zhì)地為中壤土，有機(jī)質(zhì)含量中等，全氮含量中等，磷處于缺乏水平，速效鉀含量中等，地力屬于中等水平（表1）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

施肥方案采用氮、磷2個(gè)因素、4個(gè)水平設(shè)計(jì)。4個(gè)水平：0水平指不施肥；2水平指當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿康慕浦担?水平=2水平×0.5；3水平=2水平×1.5（該水平為過量施肥水平）。根據(jù)薊縣試驗(yàn)區(qū)生產(chǎn)狀況，制定了相應(yīng)的施肥水平（表2）。試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為30 m2。

試驗(yàn)供試氮肥為尿素（含N 46%），磷肥為過磷酸鈣（含P2O5 12%）。其中，氮肥按全部的50%做基肥，另一半做追肥，追肥在玉米9～12葉期時(shí)開溝施入；磷肥全部基施。鉀肥按照K2O施用量75 kg·hm-2，以硫酸鉀（含K2O 50%）全部基施。該研究供試材料為玉米，品種為紀(jì)元1號(hào)。每hm2株數(shù)為53 475株，株行距為0.34 m×0.55 m。4月19日播種，5月25日定苗，8月27日收獲，10月中旬室內(nèi)考種分析。

1.3 肥料利用率計(jì)算方法

氮（磷）肥利用率=[施氮（磷）區(qū)作物吸氮（磷）總量-無氮（磷）區(qū)作物吸氮（磷）總量]/所施肥料中氮（磷）素的總量×100%（1）

其中：施氮（磷）區(qū)作物吸氮（磷）總量=[施氮（磷）區(qū)籽粒產(chǎn)量×施氮（磷）區(qū)籽粒氮（磷）養(yǎng)分含量+施氮（磷）區(qū)莖葉產(chǎn)量×施氮（磷）區(qū)莖葉氮（磷）養(yǎng)分含量）；無氮區(qū)作物吸氮總量=（N0P2K2區(qū)籽粒產(chǎn)量×N0P2K2區(qū)籽粒氮養(yǎng)分含量+N0P2K2區(qū)莖葉產(chǎn)量×N0P2K2區(qū)莖葉氮養(yǎng)分含量）；無磷區(qū)作物吸磷總量=（N2P0K2區(qū)籽粒產(chǎn)量×N2P0K2區(qū)籽粒磷養(yǎng)分含量+N2P0K2區(qū)莖葉產(chǎn)量×N2P0K2區(qū)莖葉磷養(yǎng)分含量）

作物籽粒產(chǎn)量經(jīng)考種確定，莖葉干基產(chǎn)量經(jīng)測定含水量折算確定。作物籽粒和莖葉中氮磷鉀含量根據(jù)試驗(yàn)測試分析獲得。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理夏玉米產(chǎn)量

從表3可知，處理2、處理3、處理6、處理8的磷、鉀施肥量相同，籽粒產(chǎn)量分別為5 355，

6 195，6 720，6 765 kg·hm-2，產(chǎn)量隨著氮肥施用量的增加而增產(chǎn)，但增加幅度降低。N3、N2、N1施氮水平籽粒產(chǎn)量分別較N0增長26.3%，25.5%，15.7%，N2與N3之間差異不大。而處理4、處理5、處理6、處理7施氮、鉀肥的量相同，籽粒產(chǎn)量呈隨施磷量增長而增加，同樣表現(xiàn)出增長幅度降低的趨勢。相同氮鉀施用情況下，P3、P2、P1施磷水平籽粒產(chǎn)量分別較P0增長25.6%，24.8%，14.8%；P2與P3之間差異較小。莖葉產(chǎn)量表現(xiàn)相似變化特點(diǎn)。

2.2 不同施肥處理夏玉米養(yǎng)分含量

由表4可知，處理1～8，籽粒中N的含量都是1.19%，P的含量都是0.15%；莖葉中的N含量處理1、處理6都是0.60%，處理2、處理4含量是0.4%，處理3、處理5、處理7、處理8都是0.54%。莖葉中P的含量都是0.10%。施肥差異的處理對(duì)夏玉米籽粒養(yǎng)分含量沒有差異；對(duì)莖葉中P的含量也沒差異，而對(duì)莖葉中的N含量有差異，但影響不是很大。

2.3 不同施肥水平肥料利用率分析

2.3.1 不同施肥水平氮肥利用率 不同施氮肥水平的利用率分別為N1是18.67%，N2是15.59%，N3是10.09%，平均為14.78%，N1、N2水平利用率相差不大?？傮w來看氮肥利用率很低。由圖1可知，隨著氮肥施用量的增加，氮肥的利用率逐步遞減。

2.3.2 不同施肥水平磷肥利用率 不同磷肥水平的利用率分別為P1是28.13%，P2是24.66%，P3是14.58%，平均為22.46%，P1、P2水平利用率相差不大?？傮w來看磷肥的利用水平偏低。由圖2可知，隨著磷肥施用量的增加，磷肥的利用率逐步遞減。

2.4 不同處理的施肥效益

從表5可知，處理6收益最高，達(dá)到12 923.9 元·hm-2；處理1收益最低，為10 065 元·hm-2。處理6的施肥增效最高，達(dá)到2 858.9 元·hm-2；其次是處理7；處理4的施肥增效最低，為241.5 元·hm-2。相同磷、鉀肥施用情況下，N3、N2、N1施氮水平純收益分別較N0增長14.5%，18.3%，12.3%。相同氮鉀施用情況下，P3、P2、P1施磷水平純收益分別較P0增長24.8%，25.4%，15.4%。

綜合各處理的產(chǎn)量、氮磷肥料利用和施肥增效情況，處理6為最佳處理。

3 結(jié)論與討論

在磷、鉀施肥量相同情況下，產(chǎn)量隨著氮肥施用量的增加而增產(chǎn)，但增加幅度降低。N3、N2、N1施氮水平籽粒產(chǎn)量分別較N0增長26.3%，25.5%，15.7%，N2與N3之間差異不大。在氮、鉀肥施用相同情況下，不同施磷水平對(duì)產(chǎn)量影響呈現(xiàn)相似變化特點(diǎn)。

隨著氮磷施用水平的增加，其利用率呈現(xiàn)下降趨勢。試驗(yàn)條件下，氮磷利用率平均分別14.78%，22.46%，總體利用率較低。從施肥效益看，處理6玉米純收益最高，達(dá)到12 923.9 元·hm-2，施肥增效也最高，達(dá)到2 858.9 元·hm-2；N2、P2水平純收益分別較N0、P0增長18.3%，25.4%，表現(xiàn)最高。由此，處理6施肥比例水平為最佳。

隨著氮、磷施用量的增加，氮、磷肥的利用增長至一定程度，出現(xiàn)降低。目前，農(nóng)田氮、磷肥施用量普遍存在過量問題，氮、磷損失較大，從而對(duì)周邊環(huán)境構(gòu)成潛在威脅。對(duì)此，有關(guān)研究采用緩控釋氮肥在玉米上施用，大大提高了玉米的吸氮量和產(chǎn)量，減少了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[16]。這將是今后農(nóng)田優(yōu)化施肥的重要發(fā)展方向。

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