白洋淀流域種植業氮磷投入-盈余-排放時空特征

摘要：為明晰白洋淀流域種植業氮、磷施用、盈余及流失特征和影響因子，本研究以白洋淀流域36個縣區為研究對象，從種植業氮、磷施用、盈余與流失角度，分析白洋淀流域2015-2020年種植業氮、磷排放的時空特征，量化不同作物的相對貢獻。結果表明：2015-2020年，白洋淀流域氮、磷施用強度分別減少30.2%和31.4%，空間上呈現上游低、中下游高的分布特征。在研究周期內，玉米對種植業氮、磷施用量的貢獻分別達到31.0%-41.8%和32.6%-48.0%；果樹氮、磷施用強度最大，分別為247.0-299.6 kg·hm-2和145.6-199.4 kg·hm-2。從研究期初至期末，白洋淀流域種植業氮、磷盈余強度分別減少37.0%、33.1%，空間上呈現上游低、中下游高的分布特征。流域內各作物氮盈余量大小由蔬菜，玉米，小麥，果樹變為玉米，小麥，蔬菜，果樹，磷盈余量大小始終為玉米＞小麥＞蔬菜＞果樹，果樹氮、磷盈余強度最大，分別為395.8-480.1 kg·hm-2和148.4-202.3 kg·hm-2。2015-2020年，白洋淀流域氮、磷流失強度分別堿少28.4%、3 3.3%，空間分布特征與氮、磷施用及盈余相同。玉米對種植業氮、磷流失量貢獻最大，分別為33.3%-43.3%和31.8%-47.1%；蔬菜氮流失強度最大（4.46-5.60 kg·hm-2），果樹磷流失強度最大（0.52-0.72 kg·hm-2）。種植業氮、磷盈余與流失強度極大程度上取決于施肥強度，為減少流失應對氮、磷施用強度大的作物及地區進行針對性管理。

關鍵詞：種植業；氮；磷；盈余；流失；白洋淀

中圖分類號：X71；X52 文獻標志碼：A 文章編號：1672-2043（2024）08-1824-14 doi：10.11654/jaes.2023 -0907

近年來，全球在快速發展的同時面臨著諸多環境問題，其中，水環境問題是當今人們關注的熱點問題之一。隨著一系列水污染管控措施的實施，點源污染基本得到控制，農業面源污染逐漸成為水環境污染物的主要來源。種植業施用過量的氮肥、磷肥，未利用的氮磷通過地表徑流等方式進入水體，是導致農業面源污染發生的主要原因。農業面源污染不僅會導致河流湖泊水體富營養化，威脅水生生物的棲息環境，造成魚蝦死亡等，還會影響工農業生產和人類健康。農業面源污染的發生具有滯后性且難以治理。因此，明晰土壤氮、磷施用量及流失量，針對性地進行土壤氮、磷管理對水環境保護具有重要意義。目前，已有學者對農業源氮、磷污染進行了研究。邱捷等采用多種方法估算我國種植業源污染負荷，結果發現我國氮素徑流損失在3.0×104-2.4×106t之間，氮素淋洗損失為3.60×105-2.03×106t，磷素徑流損失為3.50-6.4 t。李曉琳等對洱海流域氮素分布時空特征分析發現，化肥污染是洱海流域氮污染負荷的主要來源，占總污染負荷的35%。佘冬立等構建了寧夏引黃灌區種植業面源污染流失量輕簡化模型，分析發現水稻對灌區總氮、總磷流失貢獻最大。馬恩樸等測算了1990-2017年我國省域尺度的農業源氮、磷排放，發現近30a來各省農業源氮、磷排放特征差異顯著，格局特征相對穩定，但排放重心經歷了東西向的往復式轉移并具有北偏西方向的總體轉移趨勢。胡光偉等對洞庭湖流域氮、磷污染的時空分布特征進行分析，發現近年來總氮、總磷的污染負荷量呈現減少趨勢且在空間排放上呈現明顯的地域差異特征。李剛浩等在2015-2020年對三峽庫區長坪小流域開展水質監測，分析發現不同土地利用類型氮、磷排放濃度存在差異，不同土地利用類型的氮、磷輸出濃度在汛期和非汛期也存在差異。

白洋淀是華北平原最大的淡水湖泊，具有重要的生態功能。2018年頒布的《河北雄安新區規劃綱要》明確了雄安新區建設的目標與任務，同時強調了白洋淀生態環境治理的重要性。2018年以來，白洋淀流域大力開展農業面源污染防治工作，如種植業退耕還淀、建立多水源補水機制、實施節肥節藥措施等，但與白洋淀生態環境治理和保護規劃具體要求還有一定差距。目前已有學者針對白洋淀氮、磷污染進行了研究。李悅昭等通過建立白洋淀流域氮、磷污染負荷模型發現，種植業是白洋淀流域氮、磷污染來源之一。楊紫薇等通過探究白洋淀流域種植結構變化對區域水環境的影響發現，白洋淀流域種植業氮盈余量時空分異特征明顯，近年來白洋淀流域種植業氮盈余量總體呈下降趨勢。Li等通過評估面源污染對白洋淀水質影響發現，管控白洋淀流域農田肥料的施用可以有效減少白洋淀氮、磷污染。然而當前有關不同作物的氮、磷排放貢獻的研究較少，因此，本研究在前人的基礎上，從種植業氮、磷施用、盈余與流失的角度出發，量化白洋淀流域種植業不同作物對氮、磷排放的相對貢獻，對白洋淀流域氮、磷排放進行時空特征分析，提出針對性的氮、磷管理建議，研究結果將對白洋淀流域農業面源污染治理具有現實意義。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

白洋淀位于華北平原中部，由143個大小淀泊相互聯系組成，屬于海河流域大清河南支水系湖泊，水域面積為366 km2。白洋淀流域包括保定市全部和張家口、石家莊、北京、山西省部分區域，流域面積共3.12×104 km2。本研究以白洋淀流域的36個縣區為研究區，研究區域圖見圖1。研究區種植業主要以小麥、玉米、蔬菜、果樹為主。

1.2 研究方法

1.2.1 數據來源

本研究中2015-2020年種植業小麥、玉米、果樹、蔬菜的種植面積、施氮量、施磷量等基礎數據均來源于相關統計年鑒及實地調查，地表徑流總氮流失系數、地表徑流總磷流失系數來源于《第一次全國污染源普查種植源系數手冊》，其他數據來源于文獻。白洋淀流域位于黃淮海半濕潤平原區，種植模式為大田兩熟及以上，因此白洋淀流域種植業小麥、玉米、果樹、蔬菜地表徑流總氮系數分別取0.950%、0.950%、0.598%、0.668%，地表徑流總磷流失系數分別取0.375%、0.375%、0.360%、0.443%。

1.2.2 氮、磷盈余計算方法

根據農田土壤養分平衡原理，參考王激清等的氮素平衡方法。農田氮、磷盈余量為農田氮素、磷素輸入量和輸出量的差值，計算公式如下：

S=I-O（1）

式中：S為農田氮／磷素盈余量，kg；I為農田氮／磷素輸入量，kg；O為農田氮磷素輸出量，kg。

農田氮磷素輸入量計算公式如下：

I=A+B+D+Iir+Se+St（2）

式中：A為施氮／磷量，kg;B為生物固氮／磷量，kg；D為大氣氮／磷沉降量，kg；Iir為灌溉水氮／磷量，kg；Se為種子氮／磷量，kg；St為秸稈還田氮／磷量，kg。各量計算公式如下：

A=Aa+Fc×Te+Fm×Tm（3）

B=Si×Bi（4）

D=Sa×Ud（5）

Iir=Si×Vi×ρ×Ti×10-6（6）

Se=∑（Si×Ui×Di×Tsi）（7）

St=Gi×Tgi（8）

式中：Aa為化肥折純后氮／磷施用量，kg；Fe為復合肥折純后的施用量，kg；Tc為復合肥中氮／磷的質量分數，%；Fm為有機肥施用量，kg；Tm為有機肥中氮／磷的質量分數，%；Si為作物i種植面積，hm2；Bi為作物i單位面積的生物固氮量，kg·hm-2；Sa為農作物種植總面積，hm2；Ud為單位面積大氣氮／磷沉降量，kg·hm-2；Vi為作物i單位面積的灌溉水量，m3·hm-2；ρ為灌溉水密度，kg·m-3；Ti為灌溉水氮磷的質量分數，mg·kg-1；Ui為作物i的播種量，kg·hm-2；Di為作物i籽粒的干物質比例；Tsi為作物i籽粒氮／磷的質量分數，%；Gi為作物i的前茬作物單位面積秸稈還田量，kg；Tgi為作物i秸稈中的氮／磷的質量分數，%。

農田氮／磷素輸出量計算公式如下：

O=Se'+St'（9）

Se'=∑（Si×Yi×Di×Tsi）（10）

St'=Gi'×Tgi（11）

式中：Se'為籽粒中的氮／磷量，kg；St'為當季作物秸稈帶走的氮／磷量，kg；Yi為作物i的經濟產量，kg；Gi'為當季作物i產生的秸稈量，kg。

1.2.3 氮、磷流失量計算方法

氮、磷流失量計算公式如下：

T=∑4 ij（Aij×Fi×ei×10-3）（12）

式中：T為區域內種植業氮／磷流失量，t·a-1；Aij為j縣第i類作物的播種面積，hm2；Fi為j縣第i類作物的施氮／磷量，kg·hm-2；ei為區域氮／磷流失系數，%。

1.2.4 自然間斷點分級法

為更好地反映白洋淀流域各縣區氮、磷施用、盈余與流失強度變化，使用自然間斷點分級法將氮、磷施用、盈余與流失強度從低到高進行劃分，分級情況見表1。

2 結果與分析

2.1 白洋淀流域氮、磷施用時空特征

2.1.1 白洋淀流域氮肥施用強度時空特征

如圖2所示，從時間上來看，2015-2020年白洋淀流域氮肥施用強度呈現降低趨勢。研究初期，2015-2016年白洋淀流域氮肥平均施用強度為135.2 kg·hm-2（Ⅲ級），至研究中期（2017-2018年）降低為107.2 kg·hm-2（Ⅲ級），研究末期降低至研究初期的69.8%，氮肥施用強度等級降至Ⅱ級水平。從空間分布上來看，氮肥施用強度總體呈現流域上游低、中下游高的分布特征，其中Ⅰ級水平區基本在流域上游，Ⅱ級-Ⅵ級水平區集中分布于中下游。研究期內，氮肥施用強度的空間分布也發生明顯變化。氮肥施用強度處于Ⅵ級水平（＞250 kg·hm-2）的縣區數量和分布面積占比由研究初期的5個和5.2%，降低至研究期末的1個和1.2%，分布區域由流域中下游向流域下游轉移。氮肥施用強度處于V級水平（＞200-250 kg·hm-2）的分布面積占比由研究初期的8.9%降低至2017年的2.7%，2018年后又略微回升至研究期末的5.5%。氮肥施用強度Ⅳ級水平（＞150-200 kg·hm-2）縣區分布面積占比由研究初期的9.3%升高到2017年的14.3%，2018年后開始下降，至研究期末已降至7．0%。

2.1.2 白洋淀流域磷肥施用強度時空特征

如圖3所示，從時間上來看，2015-2020年白洋淀流域磷肥施用強度同氮肥施用強度變化趨勢相似。研究初期，2015-2016年白洋淀流域磷肥平均施用強度為60.9 kg·hm-2（Ⅲ級），至研究中期降低至磷肥施用強度Ⅱ級水平（47.6 kg·hm-2），研究末期降低至41.8 kg·hm-2（Ⅱ級），較研究初期降低了31.4%。從空間分布上來看，磷肥施用強度總體也呈現流域上游低、中下游高的分布特征，其中流域上游基本為Ⅰ級水平區，流域中下游Ⅱ級至Ⅵ級水平區較集中。研究期內，磷肥施用強度處于Ⅰ級水平（≤25 kg·hm-2）的縣區數量和面積比例由研究初期的10個和49.6%，增加至研究期末的16個和67.6%，分布區域由流域上游擴大至流域中游。磷肥施用強度處于Ⅳ級水平（＞75-100 kg·hm-2）的縣區數量和分布面積比例由研究初期的9個和13.3%降低至研究末期的2個和2.8%。磷肥施用強度Ⅵ級水平（＞125 kg·hm—2）區分布面積比例由研究初期的3.4%升高到2018年的4.8%，2019年后開始下降，至研究期末已降至1.2％。

2.2 白洋淀流域氮、磷盈余時空特征

2.2.1 白洋淀流域氮盈余強度時空特征

如圖4所示，從時間上來看，2015-2020年白洋淀流域氮盈余強度呈現降低趨勢。研究初期，2015-2016年白洋淀流域平均氮盈余強度為113.1 kg·hm-2（Ⅲ級），研究中期降低至氮盈余強度Ⅱ級水平（84.8kg·hm-2），研究末期降低至71.3 kg·hm-2（Ⅱ級），為研究初期的63.0%。從空間分布上來看，受施肥強度的影響，白洋淀流域氮盈余強度也呈現上游低、中下游高的現象，其中Ⅰ級水平區基本在流域上游，Ⅱ級至Ⅵ級水平區集中分布于中下游。研究期內，氮盈余強度的空間分布也發生明顯變化。氮盈余強度處于Ⅰ級水平（≤50 kg·hm-2）的縣區數量和面積比例由研究初期的14個和61.3%，增加至研究期末的19個和70.5%。氮盈余強度V級水平（＞200-250 kg·hm-2）的縣區由研究初期的定州市、蓮池區變為研究末期的新樂市、滿城區，分布面積比例由3.4%降至2.7%。氮盈余強度Ⅵ級水平（＞250 kg·hm-2）縣區的數量和分布面積比例由研究初期的3個和4.7%降低至2018年的1個和1.5%，至研究末期已無Ⅵ級水平的縣區。

2.2.2 白洋淀流域磷盈余強度時空特征

如圖5所示，從時間上來看，2015-2020年白洋淀流域磷盈余強度也呈減少趨勢。研究期內，白洋淀流域磷盈余強度始終處于Ⅱ級水平，研究初期白洋淀流域平均磷盈余強度為50.8 kg·hm-2，至研究中期降低至39.7 kg·hm-2，研究末期降低至34.0 kg·hm-2。從空間分布上來看，磷盈余強度總體也呈現流域上游低、中下游高的分布特征，其中流域上游基本為Ⅰ級水平區，流域中下游Ⅱ級水平的縣區偏多。研究期內，磷盈余強度處于Ⅰ級水平（≤30 kg·hm-2）的縣區數量和面積比例由研究初期的13個和63.4%，增加至研究期末的21個和81.2%，流域中下游增加7個磷盈余強度Ⅰ級水平縣區。磷盈余強度處于Ⅳ級水平（＞90-120 kg·hm-2）的縣區分布面積比例由研究初期的5.2%增加至2017年的6.4%，2018年后開始降低，研究末期降至3.0%。磷盈余強度V級水平（＞120-150 kg·hm-2）的縣區由研究初期的競秀區變為研究末期的新樂市，分布面積比例由研究初期的0.3%升高到2018年的4.2%，研究末期又降至1.2%。

2.3 白洋淀流域氮、磷流失時空特征

2.3.1 白洋淀流域氮流失強度時空特征

氮素流失強度極大程度上取決于氮肥施用強度，因此氮流失強度時空特征同氮肥施用強度時空特征相似。由圖6可知，從時間上來看，研究初期白洋淀流域平均氮流失強度為2.99 kg·hm-2（Ⅲ級），至研究中期降低至2.42 kg·hm-2，研究末期降低至2.14 kg·hm-2（Ⅲ級），較研究初期減少了28.4%。從空間分布上來看，流域上游基本為Ⅰ級水平區，流域中下游Ⅱ級至Ⅶ級水平區分布較集中。研究期內，氮流失強度處于Ⅰ級水平（≤1 kg.hm-2）的縣區數量和面積比例由研究初期的12個和61.2%，增加至研究期末的16個和67.1%，分布區域由流域上游向流域中下游擴大。氮流失強度處于V級水平（＞4-5 kg·hm-2）縣區的面積比例由研究初期的9.5%增加至2017年的11.6%，2018年開始下降至研究期末的2.3%。氮流失強度Ⅵ級水平（＞5-6 kg·hm-2）縣區的面積比例由研究初期的8.1%降低至研究末期的3.8%。氮流失強度Ⅶ級水平（＞6 kg·hm-2）的縣區由研究初期的蓮池區、望都縣、徐水區變為研究末期的新樂市，分布面積減少了5 8.8%。

2.3.2 白洋淀流域磷流失強度時空特征

如圖7所示，白洋淀流域磷流失強度時空特征與磷肥施用強度特征相似。從時間上來看，研究初期，白洋淀流域磷流失強度為Ⅲ級水平（0.24 kg·hm-2），至研究中期降低至磷流失強度Ⅱ級水平（0.18 kg·hm-2），研究末期降低至0.16 kg·hm-2（Ⅱ級），為研究初期的66.7%。從空間分布上來看，磷流失強度總體也呈現流域上游低、中下游高的分布特征。研究期內，磷流失強度的空間分布發生明顯變化。磷流失強度處于Ⅰ級水平（≤0.1 kg·hm-2）的縣區數量和面積變化同磷肥施用強度Ⅰ級水平的縣區數量和面積變化相同。磷流失強度處于Ⅳ級水平（＞0.3-0.4 kg·hm-2）的縣區數量和面積比例由研究初期的8個和11.9%降低至研究末期的1個和1.6%。磷流失強度V級水平（＞0.4-0.5 kg·hm-2）的縣區面積比例由研究初期的3.8%升高到2017年的4.8%，2018年后開始下降，研究期末降至3.6%。磷流失強度處于Ⅵ級水平（＞0．5kg·hm-2）的縣區由研究初期的蓮池區、定州市變為研究末期的新樂市，分布面積減少了64.1%。

3 討論

3.1 白洋淀流域氮、磷施用時空特征

研究發現，近年來白洋淀流域種植業氮、磷施用強度呈現下降趨勢，且空間上呈現上游低、中下游高的分布特征，這與楊文寶等對白洋淀流域氮、磷養分流動研究結果相似。施肥強度的降低主要是因為雄安新區設立后，白洋淀流域大力開展節肥節藥工程，嚴格控制肥料施用，推進化肥零增長行動，并且普遍提高了農民科學施肥意識。而從本分析研究來看，在研究末期，新樂市、定州市、深澤縣、安國市種植業氮、磷施用強度都仍處于高水平等級，其中，新樂市施氮強度較2015年增長17 .6%，施磷強度增長35.9%，成為白洋淀流域施肥強度最高的縣區，其玉米氮、磷施用量分別增長了50.6%和62.1%，主要原因是新樂市的不合理施肥與肥料管理不善等導致各作物氮、磷施用強度分別增長了14.3%和23.0%。至研究末期，蓮池區施氮強度減少了89.9%，施磷強度減少了89.3%，其各作物氮、磷施用量均減少67.0%以上，主要原因是蓮池區開發耕地面積多，土地利用方式變化較大，且至2020年蓮池區設施蔬菜種植面積是露天蔬菜的2.3倍，明顯減少了肥料施用量。

由圖8、圖9可知，在研究期內，小麥和玉米對種植業氮、磷施用量貢獻最大，這主要與小麥、玉米的種植面積大有關，而氮、磷施用強度最大的是果樹，其次是蔬菜。2015-2020年，各作物氮、磷施用強度均出現不同程度的下降，其中小麥、玉米、蔬菜、果樹的氮和磷施用強度分別下降25.2%、15.8%、20.7%、17.4%和27.3%、14.4%、20.1%、21.0%。2020年白洋淀流域果樹施氮強度平均為247.0 kg·hm-2，果樹施磷強度平均為145.6 kg·hm-2;蔬菜施氮強度平均為202.6 kg·hm-2，施磷強度平均為89.5 kg·hm-2。而有研究表明，國外果園氮肥投入量在100-150 kg·hm-2之間，合理的果園施磷量在100-150 kg·hm-2之間，蔬菜平均適宜化肥施氮量約為111 kg·hm-2，我國蔬菜需磷量約為100 kg·hm-2。對比之下不難看出白洋淀流域果樹、蔬菜施肥強度過高，這與粗放經營的生產方式與傳統的栽培模式有關。從圖10分析可知，2020年，白洋淀流域果園基本都采用露天栽培的生產方式，蔬菜的露天生產也達到了81.5%，這種傳統的生產方式使作物需要更多的水源與養分，且果樹、蔬菜生產成本高，容易遭受自然災害與病蟲害，品質風險較大，而傳統的生產模式使配套設施難以健全，機械化生產難度大，生產方式落后，因此采取高強度施肥的方法降低成本風險。2020年，白洋淀流域小麥施氮強度平均為151.3 kg·hm-2，介于華北平原小麥適宜施氮量之間（150-180 kg·hm-2），小麥施磷強度為52.5 kg·hm-2，未超出李順晉等在全國尺度上計算的實現高產的小麥施磷閾值（58.9 kg·hm-2）；玉米施氮強度平均為136.6 kg·hm-2，低于華北平原玉米適宜施氮量（170-190 kg·hm-2），玉米施磷強度為69.6 kg·hm-2，介于既可以保證高產又可以保持較高的磷肥利用率的玉米磷素用量（60-80 kg·hm-2）之間。由此可見，白洋淀流域的氮、磷施用強度仍具有減施空間，尤其在果樹與蔬菜方面。

研究期內，流域種植業氮、磷施用強度呈現上游低、中下游高的分布特征，這是由于白洋淀流域中下游大多屬于山前平原區，是華北平原重要的糧食產地，耕地資源較為豐富，土壤保肥性強，適合作物生長且生產技術水平先進，部分縣區為滿足產量需求高強度施用化肥，而流域上游大多屬于大清河山區，耕地資源有限，土壤肥力水平較低，為降低成本風險，僅個別縣區化肥施用強度高。盈余強度與流失強度呈現的上游低、中下游高的分布特征也與此有直接關系。

3.2 白洋淀流域氮、磷盈余時空特征

施肥強度的高低直接決定著盈余的變化，隨著施肥強度的降低，白洋淀流域種植業盈余強度也出現明顯的減少趨勢。然而，研究末期新樂市、定州市種植業氮、磷盈余強度仍然較高，這主要是受其施肥強度增加的影響。研究末期，新樂市小麥氮盈余量增長21.3%且對種植業氮盈余量貢獻達到57.4%，玉米磷盈余量增長63.4%且貢獻達到69.5%；定州市種植業氮盈余量貢獻由蔬菜＞玉米＞果樹＞小麥變為蔬菜＞玉米＞小麥＞果樹，磷盈余量貢獻由蔬菜＞小麥＞玉米＞果樹變為玉米＞小麥＞蔬菜＞果樹。高碑店市種植業氮、磷盈余強度水平分別由Ⅵ級水平降低到Ⅰ級、Ⅱ級水平，其分作物氮、磷盈余量均降低32%以上，種植業氮、磷盈余量貢獻均為玉米＞小麥＞蔬菜＞果樹，盈余量的降低主要與高碑店市積極響應政策措施，加強肥料管理，提高農業技術水平，有效調控氮、磷施用量有關。

由圖11、圖12可知，白洋淀流域種植業各作物氮盈余量大小由研究初期的蔬菜＞玉米＞小麥＞果樹變為研究末期的玉米＞小麥＞蔬菜＞果樹，磷盈余量始終為玉米＞小麥＞蔬菜＞果樹，但研究期內果樹、蔬菜的氮、磷盈余強度明顯大于小麥、玉米。白洋淀流域種植業果樹平均氮盈余強度由研究初期的457.7 kg·hm-2降低到研究末期的395.8 kg·hm-2，磷盈余強度由202.3 kg·hm-2降低到148.4 kg·hm-2，蔬菜氮、磷盈余強度也分別減少22.5%、19.6%。楊紫薇等的研究顯示白洋淀流域種植業氮盈余強度貢獻蔬菜最大，其次是小麥，這與本研究結果存在差異，分析主要的原因是本研究中研究區范圍不同，與其比較，本研究區包括石家莊、張家口、山西、北京在內的14個縣區，且其中有6個縣區未種植小麥。種植業氮、磷盈余強度高，除受施肥強度影響外，還與氮、磷利用效率低有關，白洋淀流域農業生產方式具有較大發展空間，可推動蔬菜、果樹的設施種植機械化發展，加快完善配套設施，除此之外還可協調化肥氮、磷養分比例，采用機械施肥、機械深施、適期施肥的施肥方式，將水肥一體化、有機肥替代、秸稈還田技術與高效節水灌溉，滴灌、噴灌施肥技術結合來提高氮、磷利用效率。

3.3 白洋淀流域氮、磷流失時空特征

種植業氮、磷流失強度很大程度上取決于施肥強度。2020年，白洋淀流域種植業氮流失強度為2.12kg·hm-2，低于張育福等估算的長江流域氮流失強度，主要原因是氮流失強度除受施肥強度影響外，也受降雨強度的影響，長江流域降雨量大，且水田種植面積大，徑流量大，而白洋淀流域皆為旱地；種植業磷流失強度為0.16 kg·hm-2，與何卿姮測算的南流江流域磷流失強度相近。研究末期，新樂市種植業氮、磷流失強度最高，分別為6.50 kg·hm-2和0.56 kg·hm-2，這主要是由于新樂市施肥不合理，氮、磷施用強度增加導致的。蓮池區種植業氮、磷流失強度都由最高級降低到最低級水平，分別減少了89.8%、89.5%，這與蓮池區種植面積減少，氮、磷施用強度降低有關。

由圖13、圖14可知，2015-2020年白洋淀流域種植業氮流失量貢獻由小麥＞玉米＞蔬菜＞果樹變為玉米＞蔬菜＞小麥＞果樹，磷流失量貢獻由玉米＞果樹＞小麥＞蔬菜變為玉米＞小麥＞蔬菜＞果樹，小麥、玉米種植面積大，因此流失量較大。但流域種植業氮流失強度最大的是蔬菜，磷流失強度最大的是果樹。研究末期，蔬菜氮流失強度較研究初期減少20.7%，果樹磷流失強度減少了27.0%。2020年白洋淀流域種植業蔬菜氮流失強度為4.54 kg·hm-2，接近鄧華等測算的三峽庫區小流域菜地氮流失強度，果樹磷流失強度為0.52 kg·hm-2，低于馬友華等分析的安徽省葡萄園磷流失強度，主要原因是安徽省施肥強度普遍較大，且葡萄園種植面積大。根據前人研究結果，針對蔬菜，可以通過減少施肥，采用秸稈與有機肥配合施肥方式，施用生物質炭與翻耕措施等來降低氮、磷流失量，也可以種植馬齒莧、黑麥草、羽衣甘藍作為填閑作物。種植果樹時，采用生草覆蓋技術，將水肥一體化施肥方式與種植田間植物籬相結合能夠有效降低氮、磷流失量。

研究末期，新樂市、定州市、深澤市種植業氮、磷流失強度都較大，除了對不同作物采取針對性措施外，還可結合調整種植結構來降低氮、磷流失量。例如2020年新樂市種植業小麥化肥施氮強度達到356.2 kg·hm-2，玉米施磷強度達到209.8 kg·hm-2，而果樹施氮、磷強度僅為40.5、34.0 kg·hm-2，因此在降低小麥、玉米施肥強度的同時可減少小麥、玉米種植面積，增加果樹種植面積；定州市種植業氮、磷施用強度蔬菜最高，小麥、玉米較低，因此減少蔬菜施肥強度與種植面積，增加小麥、玉米種植面積可有效降低流失量；深澤縣種植業果樹施氮強度最高，蔬菜最低，則在降低施肥強度的同時可減少果樹種植面積，增加蔬菜種植面積。

4 結論

（1） 2015-2020年，白洋淀流域氮、磷施用強度分別減少了30.2%和31.4%，空間上呈現上游低、中下游高的分布特征；研究期內，玉米對種植業氮、磷施用量的貢獻分別達到31.0% -41.8%和32.6% -48.0%；流域內果樹氮、磷施用強度最大，分別為247.0-299.6kg·hm-2和145.6-199.4 kg·hm-2。

（2）同一研究期內，流域種植業氮、磷盈余強度從研究期初至研究期末分別減少了37.0%和33.1%，且空間分布特征同氮、磷施用強度；流域內各作物氮盈余量大小由蔬菜＞玉米＞小麥＞果樹變為玉米＞小麥＞蔬菜＞果樹，磷盈余量大小始終為玉米＞小麥＞蔬菜＞果樹，果樹氮、磷盈余強度最大，分別為395.8-480.1kg·hm-2和148.4-202.3 kg·hm-2。

（3）研究期內，種植業氮、磷流失強度從研究期初至研究期末分別減少了28.4%和33.3%，且空間分布特征與氮、磷施用及盈余保持一致；各作物中玉米對種植業氮、磷流失量的貢獻最大，分別達到33.3%-43 .3%和31.8%-47.1%；蔬菜氮流失強度最大，達到4.46-5.60 kg·hm-2；果樹磷流失強度最大，達到0.52-0.72 kg·hm-2。

基金項目：國家自然科學基金項目（42107410）；河北省引進留學人員資助項目（C20200330， C20230337）；河北省教育廳科學技術研究項目（BJ2021026）；華北作物改良與調控國家重點實驗室自主課題（NCCIR202122-20）