基于第一次云南污染源普查的種植業(yè)肥料流失特征與流失系數(shù)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(huán)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(yè)源、生活源、農(nóng)業(yè)源產(chǎn)排污系數(shù)手冊，其中農(nóng)業(yè)源產(chǎn)排污系數(shù)手冊包括種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)藥流失、農(nóng)田地膜殘留等五個部分，覆蓋全國五大地區(qū) (北方高原山地區(qū)、東北半濕潤平原區(qū)、黃淮海半濕潤平原區(qū)、南方山地丘陵區(qū)、南方濕潤平原區(qū)、西北干旱半干旱平原區(qū))，云南省屬南方山地丘陵區(qū)。云南省農(nóng)業(yè)種植業(yè)肥料流失系數(shù)測算以全省農(nóng)業(yè)種植區(qū)劃和優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品區(qū)劃為依據(jù)，在主要農(nóng)作物種植區(qū)域選擇典型種植制度和具有代表性地形地貌的農(nóng)田，通過實地監(jiān)測，獲取涵蓋主要種植區(qū)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(nóng)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(shù)。

全國第一次污染源普查農(nóng)業(yè)種植業(yè)肥料流失系數(shù)手冊，為測算種植業(yè)肥料流失總量提供技術支撐，并有利于掌握種植業(yè)肥料污染特征和規(guī)律，改變不合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。但是該系數(shù)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(shù)是針對不同農(nóng)業(yè)種植制度和模式而設置的，但是實際工作中不具備對區(qū)域開展微觀層面不同種植方式常態(tài)化調查條件，給使用該系數(shù)手冊帶來了相當?shù)木窒扌?。有必要在已取得的種植業(yè)肥料流失測算系數(shù)成果的基礎上，探索便捷合理的系數(shù)應用方法和途徑，為區(qū)域種植業(yè)肥料流失測算提供借鑒。

1 基于實測的肥料流失規(guī)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(qū)為對照，種植業(yè)總氮、總磷的凈流失量 (常規(guī)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(shù)為1.5～1.6kg/畝，單季稻、雙季稻肥料總氮流失系數(shù)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(shù)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(shù)為0.09～0.11kg/畝，單季稻、雙季稻肥料總磷流失系數(shù)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(shù)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(yè)基本情況基礎上，利用肥料流失系數(shù)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(shù)參考值。

表1 旱地肥料流失系數(shù) (kg/畝)

表2 水田肥料流失系數(shù) (kg/畝)

3 種植業(yè)肥料流失系數(shù)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(shù)綜合了當?shù)胤N植業(yè)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(shù)使用，但考慮影響當?shù)胤柿狭魇阶钪苯忧易铌P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(shù)進行適當修正。

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

表3 園地肥料流失系數(shù) (kg/畝)

表4 保護地肥料流失系數(shù) (kg/畝)

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

園地肥料流失系數(shù)=園地基本肥料流失系數(shù)*種植方向系數(shù)*種植坡度系數(shù)。

保護地肥料流失系數(shù)=保護地基本肥料流失系數(shù)*種植方向系數(shù)*種植坡度系數(shù)。

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

種植方向系數(shù):以橫坡種植方式為主要判斷依據(jù)，園地增加橫坡種植方式系數(shù)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(shù)取值為1.1～1.2，反之取0.8～0.9。

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

梯田種植系數(shù):以增加梯田種植為主要判斷依據(jù)，系數(shù)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(yè)基本情況基礎上，利用肥料流失系數(shù)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(shù)，綜合反映了當?shù)胤N植業(yè)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(shù)使用。通過對農(nóng)業(yè)種植業(yè)肥料流失系數(shù)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(jù)實際情況對基本肥料流失系數(shù)進行適當修正，獲得農(nóng)業(yè)種植業(yè)肥料流失系數(shù)的便捷方法和途徑?；鞠禂?shù)修正的依據(jù)主要來源于種植業(yè)肥料流失的特征和基本規(guī)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(nóng)業(yè)源肥料流失系數(shù)手冊［Z］.2009.

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