控養(yǎng)分流失肥的環(huán)境經(jīng)濟效益評估

岳晶晶，胡宏祥，陳 祝，邸云飛，鄭庭茜

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，安徽 合肥 230036)

控養(yǎng)分流失肥的環(huán)境經(jīng)濟效益評估

岳晶晶，胡宏祥，陳 祝，邸云飛，鄭庭茜

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，安徽 合肥 230036)

在田間試驗條件下，對安徽省肥東縣示范區(qū)施用控養(yǎng)分流失肥的環(huán)境經(jīng)濟效益進行了評估。結(jié)果表明，腐殖酸肥區(qū)的水稻平均株高和有效穗均低于常規(guī)施肥區(qū)，但穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重、理論產(chǎn)量和產(chǎn)值都高于常規(guī)施肥區(qū)，較常規(guī)施肥增產(chǎn)9.93%，純收益提高了11.61%；生物腐殖酸施肥區(qū)田面水的總氮和總磷含量明顯低于常規(guī)施肥區(qū)，7、8月份控養(yǎng)分流失肥區(qū)的總氮、總磷含量較常規(guī)施肥區(qū)分別消減了21.10%和20.34%、21.03%和21.65%；這兩個施肥處理區(qū)的土壤全氮、水解性氮、有效磷的養(yǎng)分含量都有所提高。對該示范區(qū)的水稻產(chǎn)量、田面水控養(yǎng)分流失和土壤進行分析，分析結(jié)果表明，施用控養(yǎng)分流失肥不僅有良好的增產(chǎn)效果，而且有利于實現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟效益。

水稻；控養(yǎng)分流失肥；環(huán)境經(jīng)濟；效益評估

隨著人口的不斷增加和耕地面積的逐漸減少，社會面臨著巨大的糧食壓力。解決糧食壓力的最直接普遍的方式就是不斷在耕地上增加化肥的投入量，以不斷提高單位播種面積的稻谷產(chǎn)量，然而過量的施肥不但不利于水稻的高產(chǎn)，反而會提高經(jīng)濟成本并造成一定的環(huán)境問題[1-4]。因此，從可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展及保護生態(tài)環(huán)境等方面考慮，生物肥和化肥配施是增加農(nóng)田土壤生產(chǎn)力，維持和提高土壤質(zhì)量的有效途徑，也是目前肥料科學(xué)的研究熱點之一[5-6]。本示范區(qū)選擇安徽省肥東縣，研究常規(guī)施肥處理和生物腐殖酸肥處理對作物產(chǎn)量、田面水控養(yǎng)分流失和土壤的影響，探討施用控養(yǎng)分流失肥條件下水稻的環(huán)境經(jīng)濟效益，旨在為該地區(qū)水稻合理施肥提供科學(xué)依據(jù)，以期更好的指導(dǎo)肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的使用。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及供試材料

試驗于2014年7～10月在安徽省合肥市肥東縣牌坊回族滿族鄉(xiāng)進行。試驗點位于N31°59′42″，E117°27′29″，地處江淮分水嶺地區(qū)，屬于亞熱帶和暖溫帶過渡性季風(fēng)性氣候，四季分明，雨量適中，熱量豐富，年平均氣溫為15～16 ℃，多年平均降水量為940 mm。試驗田地勢平坦，肥力均勻，土壤類型主要為黃棕壤和水稻土。

試驗前的土壤的理化性狀：有機質(zhì)20.58 g/kg，全氮1.14 g/kg，水解性氮103 mg/kg，有效磷2.97 mg/kg，速效鉀94 mg/kg，pH值6.21。

供試作物為水稻，品種為“南粳44”，由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所育成的優(yōu)質(zhì)晚粳新品種。供試的史丹利復(fù)合肥15-15-15為濟南陽春農(nóng)資有限責(zé)任公司生產(chǎn)，尿素，有機肥采用生物腐殖酸肥，是福建省詔安縣綠洲生化有限公司生產(chǎn)的“天佳牌農(nóng)用生物腐殖酸菌劑”，該生物腐殖酸菌劑主要包含功能菌(2×108個/g)、有機質(zhì)≥60%、水溶活性腐殖酸≥20%，是精制高效的有機碳菌劑，含豐富的腐殖酸和有機質(zhì)。

1.2 試驗設(shè)計

本示范區(qū)面積為3.33公頃，試驗設(shè)計分為2個處理：常規(guī)施肥區(qū)和生物腐殖酸肥區(qū)。

常規(guī)施肥區(qū)每公頃施復(fù)合肥45%(N-P2O5-K2O:15-15-15)525 kg作基肥，分蘗期追尿素225 kg，孕穗期追復(fù)合肥45%(N-P2O5-K2O:15-15-15)375 kg。

生物腐殖酸肥區(qū)，不改變原有種植模式，就是在原有基肥、追肥的施肥量的基礎(chǔ)上減少20%，即復(fù)合肥45%(N-P2O5-K2O:15-15-15)420 kg作基肥，分蘗期追尿素180 kg，孕穗期追復(fù)合肥45%(N-P2O5-K2O:15-15-15)300 kg，同時每公頃增施腐殖酸肥300 kg隨第一次基肥施入。

1.3 樣品采集與測定

土壤樣品的采集采用“S”形布點采樣，均勻的在每個采樣點采集深度為0～20 cm、20～50 cm、50～80 cm的土樣[7]，并測定土壤有機質(zhì)、全氮、水解性氮、有效磷、速效鉀等指標(biāo)。土壤有機質(zhì)含量的測定采取重鉻酸鉀容量法-外加熱法；全氮含量測定采用開氏定氮法；水解性氮含量測定采用堿解擴散法；有效磷含量測定采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法；速效鉀含量測定用NH4OAC浸提，火焰光度法[8](P30-34，44-48，56-57，81-83，106-107)；pH值測定采用電極法[9]。

水稻田面水的采集分別于2014年7月30日和2014年8月19日兩次降雨過后，采集試驗田排水，并測定總氮和總磷兩項養(yǎng)分指標(biāo)。水稻田面水總氮含量測定采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法；總磷含量采用過硫酸鉀消解法[10](P244，255-257)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

文中數(shù)據(jù)均采用Microsoft Excel 2010軟件處理和作表。

2 結(jié)果與分析

2.1 經(jīng)濟效益分析

由表1可知，常規(guī)施肥區(qū)的平均株高為101 cm，腐殖酸肥區(qū)的平均株高為97.6 cm，腐殖酸肥區(qū)的平均株高和有效穗略低于常規(guī)施肥區(qū)，但穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重、理論產(chǎn)量和產(chǎn)值都高于常規(guī)施肥區(qū)，表明常規(guī)施肥處理的水稻前期長勢稍好，返青分蘗早；腐殖酸肥處理的水稻中后期有貪青晚熟現(xiàn)象，雖然有效穗數(shù)略有下降，但控制了無效分蘗，能明顯增加水稻穗粒數(shù)，提高結(jié)實率和千粒重，生長穩(wěn)健，漲勢整齊，提高產(chǎn)量，增產(chǎn)效果明顯，表現(xiàn)出良好的抗性和豐產(chǎn)性，說明腐殖酸肥能起到控制養(yǎng)分流失的作用。

常規(guī)施肥區(qū)的理論產(chǎn)量是9 150.82 kg/hm2，腐殖酸肥區(qū)的理論產(chǎn)量是10 059.41 kg/hm2，施用腐殖酸肥較常規(guī)施肥增產(chǎn)9.93%，已有研究表明，在水稻有效穗的基礎(chǔ)上形成大穗可以實現(xiàn)水稻的高產(chǎn)。常規(guī)施肥區(qū)每公頃產(chǎn)值為21 046.89元，腐殖酸肥區(qū)每公頃產(chǎn)值為23 136.65元，施用腐殖酸肥較常規(guī)施肥產(chǎn)值增加2 089.76元。由此可見，在不改變原有種植模式，常規(guī)施肥減少20%的基礎(chǔ)上，每公頃增施腐殖酸肥300 kg，純效益可以提高11.61%。

表1 示范區(qū)水稻生長效果統(tǒng)計

注：理論產(chǎn)量=穗粒數(shù)*有效穗*千粒重*結(jié)實率/1 000 000；水稻價格2.3元/kg，復(fù)合肥45%(15-15-15)2.8元/kg，腐殖質(zhì)酸肥5元/kg，尿素3.6元/kg。

2.2 環(huán)境效益分析

化肥的施用是主要的農(nóng)業(yè)面源污染源，過量施肥不僅會浪費資源，也會造成稻田水環(huán)境和土壤生態(tài)環(huán)境的污染，加速水體富營養(yǎng)化的進度，對土壤生態(tài)環(huán)境也造成巨大的壓力[11]。減少化肥的施用，可以在一定程度上減少田面水體中氮磷的含量，增施有機肥可以增加土壤中的有機質(zhì)，增加土壤通透性，改善土壤理化性質(zhì)。

2.2.1 示范區(qū)水稻田面水養(yǎng)分流失控制分析

由表2可知，控養(yǎng)分流失區(qū)的田面水的總氮含量明顯低于常規(guī)施肥區(qū)，說明氮肥是影響田面水中總氮濃度的主要因子，能夠提高土壤氮素含量，改善土壤肥力，減少氮肥的施用量能夠降低田面水中的總氮濃度，降低氮素養(yǎng)分流失的風(fēng)險[12]。控養(yǎng)分流失肥區(qū)的總氮含量較常規(guī)施肥區(qū)的總氮含量消減分別為21.10%和20.34%，可見施用生物腐殖酸肥對于改善水稻田面水養(yǎng)分流失具有明顯效果。因此，施肥后應(yīng)采取相應(yīng)的措施防止人為或降雨等自然因素引起地表徑流，減少水稻田中氮素的流失，以免對周圍水體環(huán)境造成威脅[13]。

表2數(shù)據(jù)顯示，控養(yǎng)分流失區(qū)處理下田面水的總磷濃度低于常規(guī)施肥區(qū)處理并有所下降，施肥處理不同可能是造成田面水總磷濃度差異的主要原因[14]，但濃度下降的原因一方面可能是磷隨水下滲到地下水中；另一方面可能是水稻生長進入旺盛時期，對土壤中磷的吸收逐漸增加，從而增加了土壤對田面水中磷的吸附固定，降低了田面水中的總磷的濃度[15]?？仞B(yǎng)分流失肥區(qū)的田面水總磷含量較常規(guī)施肥區(qū)總磷含量分別消減21.03%和21.65%，說明施用生物腐殖酸肥有可能會降低磷隨田面水流失的風(fēng)險。因此，在這一時期對生物腐殖酸施肥區(qū)進行排水，磷素隨田面水徑流流失量較小，會明顯降低對周圍環(huán)境的污染。

表2 示范區(qū)水稻田面水養(yǎng)分流失控制分析

2.2.2 對土壤質(zhì)量的影響

由表3可知，試驗前后土壤養(yǎng)分含量發(fā)生了明顯變化，常規(guī)施肥處理區(qū)和腐殖酸肥處理區(qū)的土壤全氮、水解性氮、有效磷的養(yǎng)分含量都有所提高，其中常規(guī)施肥處理區(qū)的土壤有效磷含量提高最顯著，有75.08%，其次是速效鉀和水解性氮含量，分別提高了32.98%和22.33%；腐殖酸肥處理區(qū)的土壤有效磷含量提高最為顯著，是135.69%，其次是水解性氮含量提高了33.01%。常規(guī)施肥處理區(qū)的土壤有機質(zhì)含量下降5.73%，其原因是隨著作物的產(chǎn)量的增加，作物帶走的有機質(zhì)含量也在增加；但腐殖酸肥處理的有機質(zhì)含量提高8.36%，可見增施腐殖酸肥對于提高土壤有機質(zhì)含量具有明顯效果，其原因一方面是腐殖質(zhì)是土壤有機質(zhì)的主要部分，另一方面是腐殖酸可以增加土壤中的微生物數(shù)量和土壤酶活性，有利于改善土壤質(zhì)量[16]。常規(guī)施肥處理區(qū)的土壤速效鉀含量增加明顯，但腐殖酸肥處理的速效鉀含量下降6.38%，說明施用腐殖質(zhì)酸肥有可能會增加鉀隨田面水流失的風(fēng)險[17]。

表3 示范前后土壤養(yǎng)分狀況

3 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，施用腐殖酸肥的水稻較常規(guī)施肥在后期長勢較好，有貪青晚熟現(xiàn)象，增加水稻穗粒數(shù)，提高結(jié)實率、千粒重和產(chǎn)量，生長穩(wěn)健，增產(chǎn)效果明顯?？梢姡旧L過程中化肥減施20%，增施腐殖酸肥可使水稻增產(chǎn)9.93%，與邱衛(wèi)國等的研究結(jié)果一致[18]，說明化肥減量配合腐殖酸肥施肥優(yōu)于常規(guī)施肥，能起到控制養(yǎng)分流失的作用，有利于水稻的生長，提高純效益，實現(xiàn)較好的經(jīng)濟效益。

研究表明，常規(guī)施肥和腐殖酸施肥都有利于改善土壤養(yǎng)分含量，影響田面水中總氮和總磷濃度。這兩個處理都能夠明顯提高土壤全氮、水解性氮、有效磷的養(yǎng)分含量，改善土壤質(zhì)量，其中常規(guī)施肥對土壤有效磷含量提高明顯，較示范前基礎(chǔ)土壤提高了75.08%；腐殖酸肥使土壤有機質(zhì)含量顯著提高，提高了135.69%。生物腐殖酸肥區(qū)處理下田面水的總氮和總磷濃度低于常規(guī)施肥區(qū)處理，分別消減了20.34%～21.10%和21.03%～21.65%。這與林忠成等的研究結(jié)果一致[19]，減少氮肥和磷肥的施用量能夠降低田面水中的總氮和總磷濃度，從而有利于降低農(nóng)業(yè)成本，減少氮肥磷肥對環(huán)境的污染，提高水稻品質(zhì)，實現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟效益雙贏。

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Evaluation on Environmental and Economic Benefit on the Fertilizerof Controlling Nutrient Losses

YUE Jingjing, HU Hongxiang, CHEN Zhu, DI Yunfei, ZHENG Tingxi

(SchoolofResourcesandEnvironmental,AnhuiAgriculturalUniversity,Hefei230036,China)

Under the condition of field experiment, the environment and the economic benefits of controlling the fertilizer nutrient losses was evaluated at Feidong township in Hefei, Anhui province. The results showed that the rice of effective ears and the average plant height in the humic acid fertilization area are lower than the conventional fertilization area, but the spike grain number, seed setting rate, thousand seed weight, theoretical yield and output value are higher than that of conventional fertilization area, 9.93% higher than conventional fertilization, income net increased by 11.61%; biological humic acid fertilizer area surface water of total nitrogen and total phosphorus content was lower than that of conventional fertilization, July and August control of nutrient loss of total nitrogen, total phosphorus content than conventional fertilization area reduced respectively by 21.10% and 20.34%, 21.10% and 20.34%; the two fertilizer in the soil total nitrogen, hydrolyze nitrogen, available phosphorus nutrient contents were increased. Rice yield of the demonstration zone, surface water drainage and soil nutrient loss are analyzed, the results show that the application of controlling nutrient loss of fertilizer has an obvious effect on increasing production, but also to achieve environmental and economic benefits.

rice; the fertilizer of controlling nutrient losses; economic environment; benefit evaluation

2016-10-08

國家“十二五”水體污染控制與治理科技重大專項課題(2013ZX07103006)資助。

岳晶晶(1992-)，女，河南許昌人，碩士研究生，研究方向：土壤養(yǎng)分循環(huán)和農(nóng)業(yè)面源污染防控。通信作者：胡宏祥(1971-)，男，安徽長豐人，博士，教授，研究方向：土壤養(yǎng)分循環(huán)與農(nóng)業(yè)環(huán)境污染防治。

S158

A

1009-9735(2017)02-0115-04