基于第一次云南污染源普查的種植業肥料流失特征與流失系數應用分析

王志蕓

(云南高原湖泊流域污染過程與管理重點實驗室，云南省環境科學研究院，云南昆明650034)

通過2007年第一次全國污染源普查，國務院第一次全國污染源普查領導小組辦公室于2009年出臺了工業源、生活源、農業源產排污系數手冊，其中農業源產排污系數手冊包括種植業、畜禽養殖業、水產養殖業、農藥流失、農田地膜殘留等五個部分，覆蓋全國五大地區 (北方高原山地區、東北半濕潤平原區、黃淮海半濕潤平原區、南方山地丘陵區、南方濕潤平原區、西北干旱半干旱平原區)，云南省屬南方山地丘陵區。云南省農業種植業肥料流失系數測算以全省農業種植區劃和優勢農產品區劃為依據，在主要農作物種植區域選擇典型種植制度和具有代表性地形地貌的農田，通過實地監測，獲取涵蓋主要種植區域、2種地形地貌 (緩坡地、陡坡地)、2種種植方式 (梯田、非梯田)、2個種植方向 (橫坡種植、順坡種植)、3種農田土地利用類型 (旱地、水田、園地)、7種作物耕作方式 (大田一熟、大田兩熟以上、稻油輪作、稻麥輪作、雙季稻、單季稻、露地蔬菜)相組合的32種模式的肥料地表徑流流失系數。

全國第一次污染源普查農業種植業肥料流失系數手冊，為測算種植業肥料流失總量提供技術支撐，并有利于掌握種植業肥料污染特征和規律，改變不合理的農業生產方式。但是該系數手冊在實際應用過程中存在一些問題和不便:雖然流失系數是針對不同農業種植制度和模式而設置的，但是實際工作中不具備對區域開展微觀層面不同種植方式常態化調查條件，給使用該系數手冊帶來了相當的局限性。有必要在已取得的種植業肥料流失測算系數成果的基礎上，探索便捷合理的系數應用方法和途徑，為區域種植業肥料流失測算提供借鑒。

1 基于實測的肥料流失規律分析

1.1 種植作物對肥料流失量的影響

通過對比分析，以不施肥小區為對照，種植業總氮、總磷的凈流失量 (常規施肥流失量－不施肥流失量)與作物種植品種最直接相關，肥料流失最顯著的作物為露地蔬菜、單季稻、雙季稻，總氮凈流失量為0.266～0.647kg/畝，為32種種植模式下肥料凈流失量平均水平的1.2～2.9倍;總磷凈流失量為0.022～0.086kg/畝，為32種種植模式下肥料凈流失量平均水平的1.4～5.4倍。

露地蔬菜肥料總氮流失系數為1.5～1.6kg/畝，單季稻、雙季稻肥料總氮流失系數為1.1～1.3kg/畝，稻油輪作和稻麥輪作的方式可以適當減小水稻肥料流失強度，總氮流失系數可降為1～1.2kg/畝。以梯田方式種植的大田一熟和大田二熟作物肥料總氮流失量次之，為1～1.1kg/畝，其余旱地和園地作物肥料總氮流失量為0.1～0.6kg/畝。

露地蔬菜肥料總磷流失系數為0.09～0.11kg/畝，單季稻、雙季稻肥料總磷流失系數為0.06～0.07kg/畝，稻油輪作和稻麥輪作的方式可以適當減小水稻肥料流失強度，總磷流失系數可降為0.03kg/畝。以梯田方式種植的大田一熟和大田二熟作物肥料總磷流失量為0.06～0.07kg/畝，其余旱地和園地作物肥料總磷流失量為0.005～0.03kg/畝。

1.2 坡度對肥料流失量的影響

本研究分析了水田由于坡度不同導致的肥料流失特征，水田在稻油輪作、單季稻、雙季稻、稻麥輪作及其他種植方式，陡坡種植比緩坡種植增加總氮、總磷流失率為11%。

1.3 橫順坡種植對肥料流失量的影響

本研究分析了旱地在緩坡地采用橫順坡種植方式的肥料流失特征。在緩坡地情況下，園地順坡種植比橫坡種植減小肥料總氮、總磷流失率為91%、79%，大田二熟、大田一熟及露地蔬菜橫坡種植比順坡種植減少肥料總氮、總磷流失率為6%～51%、15% ～89%。

1.4 梯田和非梯田種植對肥料流失量的影響

本研究分析了梯田和非梯田模式下的肥料流失特征，針對大田二熟、大田一熟作物，緩坡梯田種植比非梯田減少總氮、總磷流失率為25%～250%、158%，陡坡地梯田種植比非梯田減少總氮、總磷流失率為28%～50%、43% ～52%。

2 基于第一次全省污染源普查的肥料平均流失量

通過2007年第一次污染源普查，在各地調查種植業基本情況基礎上，利用肥料流失系數進行精細測算后得到不同土地利用類型肥料流失總量，再按不同土地利用面積，折算單位面積肥料流失量，可作為各地測算肥料流失量的基本系數參考值。

表1 旱地肥料流失系數 (kg/畝)

表2 水田肥料流失系數 (kg/畝)

3 種植業肥料流失系數選取方法

鑒于第一次全省污染源普查所獲得的旱地、水田、園地、保護地肥料流失系數綜合了當地種植業的種植結構、種植方式、自然條件和施肥水平等各種因素，可作為基本肥料流失系數使用，但考慮影響當地肥料流失水平最直接且最關鍵的因素是種植作物結構變化，其次是種植坡度和方式，建議對基本肥料流失系數進行適當修正。

旱地肥料流失系數=旱地基本肥料流失系數*作物結構系數*種植方向系數*種植坡度系數*梯田種植系數。

表3 園地肥料流失系數 (kg/畝)

表4 保護地肥料流失系數 (kg/畝)

水田肥料流失系數=水田基本肥料流失系數*種植方向系數*種植坡度系數*梯田種植系數。

園地肥料流失系數=園地基本肥料流失系數*種植方向系數*種植坡度系數。

保護地肥料流失系數=保護地基本肥料流失系數*種植方向系數*種植坡度系數。

作物結構系數:以露地蔬菜種植面積為主要判斷依據，增加露地蔬菜種植面積系數取值為1.1～1.3，反之取0.7～0.9。

種植方向系數:以橫坡種植方式為主要判斷依據，園地增加橫坡種植方式系數取值為1.1～1.2，反之取0.8～0.9;旱地、水田、保護地增加順坡種植方式系數取值為1.1～1.2，反之取0.8～0.9。

種植坡度系數:以增加陡坡地種植為主要判斷依據，系數取值為1.1～1.3，反之取0.7～0.9。

梯田種植系數:以增加梯田種植為主要判斷依據，系數取值為0.8～0.9，反之取1.1～1.2。

4 小結

通過2007年第一次污染源普查，在各地調查種植業基本情況基礎上，利用肥料流失系數進行精細測算后得到云南省16個州市旱地、水田、園地、保護地肥料流失系數，綜合反映了當地種植業的種植結構、種植方式、自然條件和施肥水平等各種因素，可作為基本肥料流失系數使用。通過對農業種植業肥料流失系數的對比分析，初步掌握了不同種植作物結構、種植地塊坡度、種植方向、梯田與非梯田種植方式對肥料流失的影響，根據實際情況對基本肥料流失系數進行適當修正，獲得農業種植業肥料流失系數的便捷方法和途徑。基本系數修正的依據主要來源于種植業肥料流失的特征和基本規律。

［1］國務院第一次全國污染源普查領導小組辦公室.第一次全國污染源普查－農業源肥料流失系數手冊［Z］.2009.

［2］本書編委會.第一次全國污染源普查－云南省農業污染源普查報告［M］.北京:中國農業出版社，2013.