不同肥料配比對鮮食玉米地地表徑流中氮磷流失的影響

摘 要：為減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對地表水的污染，指導(dǎo)鮮食玉米種植大戶減肥增效，設(shè)置4種不同配比的施肥方案（CK、CT、BS、NSPC-BS），研究不同肥料配比對鮮食玉米地表徑流氮磷流失的影響。試驗結(jié)果表明：經(jīng)NSPC-BS處理的玉米地地表徑流的總氮（Total Nitrogen，TN）峰值質(zhì)量分?jǐn)?shù)較BS處理、CT處理大幅降低；CT、BS、NSPC-BS處理的玉米地地表徑流中氮的流失系數(shù)分別為14.20%、14.60%、10.90%，CT、BS、NSPC-BS處理的玉米地地表徑流中地表磷的流失系數(shù)為0.07%、0.10%、0.05%；有機肥配施三元復(fù)合肥使鮮食玉米地地表徑流中氮磷流失更少。

關(guān)鍵詞：鮮食玉米；氮；磷；地表徑流

中圖分類號：S153.6；X71 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1674-7909（2023）12-84-3

0 引言

玉米是我國第一大糧食作物，在保障我國糧食安全方面具有重要戰(zhàn)略地位。為增加玉米產(chǎn)量，種植戶通常會增施肥料。但肥料不合理施用會造成農(nóng)業(yè)面源污染問題，其中氮磷流失是農(nóng)業(yè)面源污染研究的熱點［1-4］。近年來，浙江省鮮食玉米種植面積穩(wěn)定在5萬hm2，已成為當(dāng)?shù)匾淮筇厣a(chǎn)業(yè)。鮮食玉米種植期短，對養(yǎng)分需求量高。因此，研究鮮食玉米地地表徑流中氮磷流失負(fù)荷，對于指導(dǎo)鮮食玉米種植大戶減肥增效，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對地表水造成的污染具有重要意義。

1 試驗材料與方法

1.1 供試土壤概況

監(jiān)測點設(shè)在浙江省蘭溪市水亭鄉(xiāng)水亭村（北緯29°10′40″，東經(jīng)119°16′47″）。當(dāng)?shù)赝寥李愋蜑樽仙?，其?～20 cm耕作層土壤有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.36 g/kg，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.55 g/kg，硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.53 mg/kg，銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.59 mg/kg，全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.32 g/kg，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.27 mg/kg，有效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為161.00 mg/kg。

1.2 試驗材料

試驗田施用的肥料是九禾股份有限公司生產(chǎn)的復(fù)合肥A［m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=22∶8∶10］，用于CT處理方案；天脊煤化工集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的緩釋復(fù)合肥B［m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=22∶9∶9］，用于BS和NSPC-BS處理方案；安徽六國化工股份有限公司生產(chǎn)的尿素（含氮量46%）；江西開門子肥業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)的美佛羅硫酸鉀（K2O含量為50%）；金華市余氏生物科技應(yīng)用有限公司生產(chǎn)的有機肥［m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=2.34∶1.65∶1.84］。試驗栽植玉米品種為雪甜7401。

1.3 處理設(shè)計

于2022年3月30日每小區(qū)（33.0 m2）移栽180棵玉米苗，4月1日開展第1次施肥（溝施），5月12日開展第2次施肥（溝施），6月17日采摘玉米。監(jiān)測點分為12個旱地小區(qū)，設(shè)置4種配比不同的施肥方案（見表1），每個方案重復(fù)3次 。

1.4 雨水和徑流池水樣采集

每個小區(qū)面積33.0 m2（長6.6 m、寬5.0 m），各小區(qū)間用水泥田埂隔開（防滲、防漏）。每次降雨結(jié)束后，用雨量計測量降水量，記錄各徑流池內(nèi)水深，同時迅速采集試驗小區(qū)的雨水樣及徑流池內(nèi)水樣并進(jìn)行檢測。

1.5 測試方法和分析方法

根據(jù)《水質(zhì) 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》測定水樣總氮（Total Nitrogen，TN）質(zhì)量分?jǐn)?shù)和水溶性態(tài)氮（Dissolved Nitrogen，DN）質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)《水質(zhì) 氨氮的測定 納氏試劑分光光度法》（HJ 535—2009）測定氨氮（Ammonia Nitrogen，AN）質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)《水質(zhì) 硝酸鹽氮的測定 紫外分光光度法（試行）》（HJ/T 346—2007）測定硝態(tài)氮（Nitrate Nitrogen，NN）質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)《水質(zhì) 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》（GB 11893—1989）測定總磷（Total Phosphorus，TP）質(zhì)量分?jǐn)?shù)和可溶態(tài)磷（Dissolved Phosphorus，DP）質(zhì)量分?jǐn)?shù)。根據(jù)《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（NY/T 395—2012）測定土壤基本理化性質(zhì)。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 降雨產(chǎn)生地表徑流及引入氮磷狀況

2022年3—6月，監(jiān)測點共降雨11場，累計帶入氮48.56 g，磷0.68 g。

2.2 不同處理玉米地地表徑流中氮磷流失狀況分析

2.2.1 地表徑流中TN、DN平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化。第1次施肥前，地表徑流中TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.3～3.0 mg/kg。由圖1（a）可知，第1次施肥后24 d出現(xiàn)第1次降雨，地表徑流中TN平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)出現(xiàn)高峰值，BS處理的TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)（22.89 mg/kg）gt;CT處理的TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)（21.68 mg/kg）gt;NSPC-BS處理的TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)（16.62 mg/kg）gt;CK處理的TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)（6.51 mg/kg）。采用NSPC-BS處理的地表徑流中的TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)峰值變低，對比BS處理和CT處理，其數(shù)值大概下降了30%，這體現(xiàn)了有機肥對降低氮元素流失的作用。隨后，地表徑流中TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)迅速下降。第2次降雨出現(xiàn)在施肥后30 d的4月30日，CT、BS、NSPC-BS處理的地表徑流中TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)就降到7～10 mg/kg。5月12日第2次施肥，各處理地表徑流中TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)再一次出現(xiàn)高值。3組處理的第2次施肥品種和用量是一樣的，其地表徑流中氮流失量也接近，NSPC-BS處理的TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)比另2種處理稍低。隨著時間的推移，地表徑流中TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)再次下降。到6月22日的第11次地表徑流，各施肥處理小區(qū)的地表徑流中TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)已經(jīng)接近玉米種植前的值。地表徑流中DN質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化規(guī)律與TN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化規(guī)律相似，由圖1（b）中可以看出第1次施肥后，NSPC-BS處理的地表徑流中DN質(zhì)量分?jǐn)?shù)峰值也大幅下降，相對于BS處理、CT處理，DN質(zhì)量分?jǐn)?shù)峰值降低約30%。各批次水樣中DN/TN值在0.75～0.95，說明地表徑流中主要流失的是DN。

2.2.2 玉米地地表徑流中NN、AN平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化。由圖2（a）可知，第1次施肥后地表徑流中NN質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到較高數(shù)值，而且BS處理的NN質(zhì)量分?jǐn)?shù)與CT處理的NN質(zhì)量分?jǐn)?shù)相當(dāng)（約18.00 mg/kg），大于NSPC-BS處理的NN質(zhì)量分?jǐn)?shù)（13.86 mg/kg），遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CK處理的NN質(zhì)量分?jǐn)?shù)（5.22 mg/kg）。這可能是因為此時鮮食玉米尚處于萌芽期，對肥料的需求不大，而此時遇到較大的降雨，致使養(yǎng)分中的氮磷流失。施肥后1個月左右，鮮食玉米恰逢生長期，植株對養(yǎng)分吸收量較大，致使地表徑流中NN質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到6～8 mg/kg。由圖2（b）可知，地表徑流中AN質(zhì)量分?jǐn)?shù)一直處于較低水平，多在1 mg/kg以下，這可能是由于植物在生長期主要吸收AN［5］。第2次施肥后，各處理地表徑流中NN、AN質(zhì)量分?jǐn)?shù)也出現(xiàn)一個峰值。由于肥料主要為尿素，所以地表徑流中AN質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加明顯。

2.2.3 玉米地地表徑流中TP、DP平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化。第1次施肥后的第1次降雨后，地表徑流中TP、DP質(zhì)量分?jǐn)?shù)同時出現(xiàn)一個小高峰值，然后下降，NSPC-BS處理的磷流失量較大，這與該方案中施磷量較另2個處理高約24%有關(guān)，而BS處理的DP質(zhì)量分?jǐn)?shù)初期在3個施肥處理中最低，但超過40 d后，其地表徑流中DP質(zhì)量分?jǐn)?shù)反而較高。第2次施肥后，地表徑流中TP、DP質(zhì)量分?jǐn)?shù)再次出現(xiàn)高峰，BS處理的磷流失較大，這與緩釋肥在土壤中外層包衣逐步破壞、肥料有效成分釋放較快有關(guān)。隨后，地表徑流中TP、DP質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降到低于施肥前的值。各批次水樣的DP/TP值大多處于0.6～0.8，說明地表徑流中流失的磷主要為DP。根據(jù)前期的土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，土壤含磷量較低，由于植物對磷的吸收和土壤固磷作用，使玉米地的磷流失不多，這一結(jié)果與類似條件下的有關(guān)研究一致［6-9］。

2.3 各處理玉米地地表徑流氮磷損失負(fù)荷及流失系數(shù)分析

由表2可知，NSPC-BS處理的地表徑流中TN、DN損失負(fù)荷相比于CT處理每667 m2分別降低了0.590、0.529 kg，NN、AN損失負(fù)荷對比CT處理降低了15.0%、8.4%。3種不同施肥處理的地表徑流中TP、DP徑流損失負(fù)荷比較接近。

CT、BS、NSPC-BS處理每667 m2氮施加量均為17.60 kg，以CK作對照，則CT、BS、NSPC-BS處理的地表徑流中氮的流失系數(shù)分別為14.2%、14.6%、10.9%。CT、BS處理每667 m2磷施加量均為2.80 kg，而NSPC-BS處理每667 m2磷施加量為4.86 kg，遠(yuǎn)高于CT、BS處理。由此可得出，CT、BS、NSPC-BS處理的地表徑流中磷的流失系數(shù)分別為0.07%、0.10%、0.05%。

3 結(jié)論

通過以上試驗，得出如下結(jié)論：NSPC-BS處理的地表徑流中TN峰值質(zhì)量分?jǐn)?shù)較BS處理、CT處理降低了約30%；CT、BS、NSPC-BS處理的地表徑流中總氮流失系數(shù)分別為14.2%、14.6%、10.9%，總磷流失系數(shù)分別為0.07%、0.10%、0.05%；有機肥配施三元復(fù)合肥可使鮮食玉米地地表徑流中的氮磷流失更少。

參考文獻(xiàn)：

［1］張雷.玉米和草藥種植對地表徑流污染狀況調(diào)查研究［J］.環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟，2022（7）：65-67.

［2］趙桂茹，程易，安曈昕，等.氮投入對坡耕地土壤侵蝕及青貯玉米生長的影響［J］.中國土壤與肥料，2022（7）：8-15.

［3］徐曼，高明，余濼，等.紫色土旱坡地油菜/玉米輪作下氮流失的年際變化特征［J］.環(huán)境科學(xué)，2022（5）：2578-2769.

［4］安龍龍，鄭子成，王永東，等.耕作措施對玉米生長期黃壤坡耕地徑流及可溶性有機碳流失的影響［J］.水土保持學(xué)報，2022（5）：75-81.

［5］單正軍.農(nóng)用化學(xué)品環(huán)境安全評價與監(jiān)控技術(shù)［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2008.

［6］王志榮，梁新強，隆云鵬，等.化肥減量和秸稈還田對油菜地磷素地表徑流的影響［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019（2）：203-207.

［7］張康寧，俞巧鋼，葉靜，等.有機替代對農(nóng)田土壤肥力及氮磷流失的影響［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019（7）：1154-1158.

［8］葉勇標(biāo)，丁鵬，潘滔，等.木芙蓉施用不同肥料與徑流水氮磷流失關(guān)系［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022（7）：1495-1498.

［9］郭秋萍，梁善，闞玉景，等.減量施肥條件下甜玉米產(chǎn)量效應(yīng)與農(nóng)田氮、磷流失特征［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2021（9）：71-78.