基于水源地周邊環境的氮磷肥料利用率的試驗研究

陳永利 盧樹昌 高如泰

摘 要： 基于水源地周邊農田養分施用狀況，通過設計不同氮磷肥施用處理，分析研究夏玉米氮、磷不同施肥水平的肥料利用率情況。結果表明，玉米產量隨著氮肥施用量的增加而增加，但增加幅度降低。隨著氮磷施用水平的增加，其利用率呈現下降趨勢。試驗條件下，氮磷利用率平均分別14.78%，22.46%，總體利用率較低。從施肥效益看，處理6玉米純收益和施肥增效最高，其施肥比例水平為最佳。本研究為提高水源地周邊肥料利用和降低環境風險提供參考。

關鍵詞：水源地；玉米；氮磷肥；利用率

中圖分類號：S141 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.09.011

Study on Nitrogen and Phosphorus Use Ratio around Water Source Environment

CHEN Yong-li1， LU Shu-chang2， GAO Ru-tai3

（1.Jixian Agricultural Technology Extension Center，Tianjin 301900，China；2.Department of Agronomy，Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384，China；3.Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012，China）

Abstract： Based on nutrients application around water source，different nitrogen and phosphorus application treatments were designed and the fertilizer use ratios on summer maize were studied under different application levels.The results showed that corn yields improved with nitrogen and phosphorus fertilizers increased，the increase degree was declined. With the increase of nitrogen and phosphorus use amount， the fertilizers use ratios were decreased. Under the experiment condition，the utilization rate of nitrogen and phosphorus was 14.78%，22.46%，respectively.The total use ratio was low. From fertilizers application benefits， the net benefit and increasing benefit were both the highest in the sixth treatment. This research provided some references for improving fertilizer use ratio and reducing environmental risk around water source.

Key words： water source；maize；nitrogen and phosphorus fertilizer；utilization ratio

于橋水庫位于天津市北部的薊縣東部，是天津市市民飲用水的重要水源地，其水質好壞直接影響市民飲用水的安全。而庫區周邊農田氮磷肥管理狀況與水庫水質優劣有著緊密聯系。農業上長期施用高量氮肥是造成地下水硝酸鹽污染的重要原因之一，而氮肥所造成的氮素徑流流失是引起水體氮富營養化的重要原因[1-4]。蘇南太湖流域農業面源磷污染研究表明，農田化肥磷過高施用和畜禽養殖排放的有機磷等可能是造成目前流域水體富營養化的主要原因[5-6]。曹寧等[7]研究東北地區農田土壤磷平衡及對面源污染貢獻時指出，由農田土壤進入水體環境的磷負荷呈增加趨勢。陳永利等[8]研究薊縣農田土壤氮磷養分變化時表明，目前薊縣農田土壤全氮、有效磷含量與20世紀80年代相比，分別增長了30.5%和652.1%，尤其土壤磷累積明顯，這與農田氮磷施用有著密切的關系。由于我國當季肥料利用率較低，其中氮磷肥通過揮發、淋溶和徑流等途徑損失數量巨大[9-15]。因此，研究庫區周邊農田氮磷肥的利用狀況對防范水庫水質的環境風險有著重要的意義。

1 材料和方法

1.1 試驗區基本狀況

2012年試驗區設于薊縣于橋水庫北部馬伸橋鎮東孔莊村。該地區位于薊縣東部的冬小麥和玉米主產區。南與天津水源地于橋水庫毗鄰，東與出頭嶺鎮相連，西靠穿芳峪鄉，北與孫各莊鄉相對。地勢平坦，排水暢通，灌溉配置設施齊全，邦喜公路南側，交通便利。主要種植冬小麥、夏玉米等大田作物，另外分布有菜園。供試土壤為潮土，質地為中壤土，有機質含量中等，全氮含量中等，磷處于缺乏水平，速效鉀含量中等，地力屬于中等水平（表1）。

1.2 試驗設計

施肥方案采用氮、磷2個因素、4個水平設計。4個水平：0水平指不施肥；2水平指當地最佳施肥量的近似值；1水平=2水平×0.5；3水平=2水平×1.5（該水平為過量施肥水平）。根據薊縣試驗區生產狀況，制定了相應的施肥水平（表2）。試驗設3次重復，隨機區組排列，小區面積為30 m2。

試驗供試氮肥為尿素（含N 46%），磷肥為過磷酸鈣（含P2O5 12%）。其中，氮肥按全部的50%做基肥，另一半做追肥，追肥在玉米9～12葉期時開溝施入；磷肥全部基施。鉀肥按照K2O施用量75 kg·hm-2，以硫酸鉀（含K2O 50%）全部基施。該研究供試材料為玉米，品種為紀元1號。每hm2株數為53 475株，株行距為0.34 m×0.55 m。4月19日播種，5月25日定苗，8月27日收獲，10月中旬室內考種分析。

1.3 肥料利用率計算方法

氮（磷）肥利用率=[施氮（磷）區作物吸氮（磷）總量-無氮（磷）區作物吸氮（磷）總量]/所施肥料中氮（磷）素的總量×100%（1）

其中：施氮（磷）區作物吸氮（磷）總量=[施氮（磷）區籽粒產量×施氮（磷）區籽粒氮（磷）養分含量+施氮（磷）區莖葉產量×施氮（磷）區莖葉氮（磷）養分含量）；無氮區作物吸氮總量=（N0P2K2區籽粒產量×N0P2K2區籽粒氮養分含量+N0P2K2區莖葉產量×N0P2K2區莖葉氮養分含量）；無磷區作物吸磷總量=（N2P0K2區籽粒產量×N2P0K2區籽粒磷養分含量+N2P0K2區莖葉產量×N2P0K2區莖葉磷養分含量）

作物籽粒產量經考種確定，莖葉干基產量經測定含水量折算確定。作物籽粒和莖葉中氮磷鉀含量根據試驗測試分析獲得。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理夏玉米產量

從表3可知，處理2、處理3、處理6、處理8的磷、鉀施肥量相同，籽粒產量分別為5 355，

6 195，6 720，6 765 kg·hm-2，產量隨著氮肥施用量的增加而增產，但增加幅度降低。N3、N2、N1施氮水平籽粒產量分別較N0增長26.3%，25.5%，15.7%，N2與N3之間差異不大。而處理4、處理5、處理6、處理7施氮、鉀肥的量相同，籽粒產量呈隨施磷量增長而增加，同樣表現出增長幅度降低的趨勢。相同氮鉀施用情況下，P3、P2、P1施磷水平籽粒產量分別較P0增長25.6%，24.8%，14.8%；P2與P3之間差異較小。莖葉產量表現相似變化特點。

2.2 不同施肥處理夏玉米養分含量

由表4可知，處理1～8，籽粒中N的含量都是1.19%，P的含量都是0.15%；莖葉中的N含量處理1、處理6都是0.60%，處理2、處理4含量是0.4%，處理3、處理5、處理7、處理8都是0.54%。莖葉中P的含量都是0.10%。施肥差異的處理對夏玉米籽粒養分含量沒有差異；對莖葉中P的含量也沒差異，而對莖葉中的N含量有差異，但影響不是很大。

2.3 不同施肥水平肥料利用率分析

2.3.1 不同施肥水平氮肥利用率 不同施氮肥水平的利用率分別為N1是18.67%，N2是15.59%，N3是10.09%，平均為14.78%，N1、N2水平利用率相差不大。總體來看氮肥利用率很低。由圖1可知，隨著氮肥施用量的增加，氮肥的利用率逐步遞減。

2.3.2 不同施肥水平磷肥利用率 不同磷肥水平的利用率分別為P1是28.13%，P2是24.66%，P3是14.58%，平均為22.46%，P1、P2水平利用率相差不大。總體來看磷肥的利用水平偏低。由圖2可知，隨著磷肥施用量的增加，磷肥的利用率逐步遞減。

2.4 不同處理的施肥效益

從表5可知，處理6收益最高，達到12 923.9 元·hm-2；處理1收益最低，為10 065 元·hm-2。處理6的施肥增效最高，達到2 858.9 元·hm-2；其次是處理7；處理4的施肥增效最低，為241.5 元·hm-2。相同磷、鉀肥施用情況下，N3、N2、N1施氮水平純收益分別較N0增長14.5%，18.3%，12.3%。相同氮鉀施用情況下，P3、P2、P1施磷水平純收益分別較P0增長24.8%，25.4%，15.4%。

綜合各處理的產量、氮磷肥料利用和施肥增效情況，處理6為最佳處理。

3 結論與討論

在磷、鉀施肥量相同情況下，產量隨著氮肥施用量的增加而增產，但增加幅度降低。N3、N2、N1施氮水平籽粒產量分別較N0增長26.3%，25.5%，15.7%，N2與N3之間差異不大。在氮、鉀肥施用相同情況下，不同施磷水平對產量影響呈現相似變化特點。

隨著氮磷施用水平的增加，其利用率呈現下降趨勢。試驗條件下，氮磷利用率平均分別14.78%，22.46%，總體利用率較低。從施肥效益看，處理6玉米純收益最高，達到12 923.9 元·hm-2，施肥增效也最高，達到2 858.9 元·hm-2；N2、P2水平純收益分別較N0、P0增長18.3%，25.4%，表現最高。由此，處理6施肥比例水平為最佳。

隨著氮、磷施用量的增加，氮、磷肥的利用增長至一定程度，出現降低。目前，農田氮、磷肥施用量普遍存在過量問題，氮、磷損失較大，從而對周邊環境構成潛在威脅。對此，有關研究采用緩控釋氮肥在玉米上施用，大大提高了玉米的吸氮量和產量，減少了環境風險[16]。這將是今后農田優化施肥的重要發展方向。

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