木芙蓉施用不同肥料與徑流水氮磷流失關(guān)系

葉勇標(biāo)，丁鵬，潘滔，洪慶紅*

(1.蘭溪市農(nóng)村能源指導(dǎo)中心，浙江 蘭溪 321100；2.金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 金華 321017)

農(nóng)田養(yǎng)分大量流失已成為農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源之一，化肥、有機(jī)肥料相配合的施肥制度成了農(nóng)村實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一項(xiàng)重要內(nèi)容[1-3]。木芙蓉種植是浙中農(nóng)村一大特色產(chǎn)業(yè)，本項(xiàng)目開展施用不同肥料與木芙蓉園徑流水中氮磷流失關(guān)系研究，以期更好地指導(dǎo)農(nóng)戶減肥增效，從源頭減少農(nóng)業(yè)面源對(duì)地表水的污染。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2021年在浙江省蘭溪市水亭鄉(xiāng)水亭村進(jìn)行。供試土壤為紫色土，質(zhì)地屬重黏土。土壤耕作層(0～20 cm)的基本性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)、全氮含量分別為9.87、0.962 g·kg-1，硝酸鹽、氨氮、有效磷、速效鉀、緩效鉀含量分別為113.11、5.03、4.16、118、329 mg·kg-1，pH 7.34。

1.2 處理設(shè)計(jì)

本研究共設(shè)12個(gè)旱地小區(qū)，每小區(qū)33 m2(長6.6 m，寬5 m)，各小區(qū)間用水泥田埂隔開以防滲防漏。每小區(qū)一側(cè)修筑有PVC排水口和徑流池，遇降雨產(chǎn)生徑流時(shí)，各小區(qū)排水口將徑流匯集到徑流池。徑流池內(nèi)壁長2.25 m，寬1.20 m，內(nèi)側(cè)深1 m，徑流池上方用PC陽光板蓋住以防雨，池底安裝排水閥，每次取完徑流水后用泵將水排出并洗凈徑流池。

本試驗(yàn)施肥方案采用4種不同處理，即不施肥處理(CK)、復(fù)合肥(CT)、緩釋肥(BS)、商品有機(jī)肥與復(fù)合肥(NSPC-BS)。分兩次施入，各3次重復(fù)。

4月19日第一次施肥，其中CT處理施用復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=24∶10∶14，史丹利化肥股份有限公司)，折算施用量為300 kg·hm-2，其中N為72 kg·hm-2，P2O5為30 kg·hm-2，K2O為42 kg·hm-2。BS處理施用緩釋肥(N∶P2O5∶K2O=13∶4∶8，萬里神農(nóng)有限公司)，折算施用量為555 kg·hm-2，其中N為72 kg·hm-2，P2O5為22.2 kg·hm-2，K2O為44.4 kg·hm-2。NSPC-BS處理采用復(fù)合肥與商品有機(jī)肥，復(fù)合肥種類同CT方案，折算施用量為84 kg·hm-2，其中N為20.16 kg·hm-2，P2O5為8.4 kg·hm-2，K2O為11.76 kg·hm-2；商品有機(jī)肥(N∶P2O5∶K2O=2.30∶2.56∶2.01，浙江金華九峰牧場)，折算施用量為2 250 kg·hm-2，其中N為51.84 kg·hm-2，P2O5為57.6 kg·hm-2，K2O為45.23 kg·hm-2。施肥方式為穴施。

7月9日第二次施肥，其中CT、NSPC-BS處理均施用上述復(fù)合肥，折算施用量為150 kg·hm-2，其中N為36 kg·hm-2，P2O5為15 kg·hm-2，K2O為21 kg·hm-2；BS處理施用上述緩釋肥，折算施用量為277.5 kg·hm-2，其中N為36 kg·hm-2，P2O5為11.1 kg·hm-2，K2O為22.2 kg·hm-2。施肥方式為溝施。

1.3 雨水和徑流池水樣采集

用雨量計(jì)測量降雨量，并測量各徑流池內(nèi)水深。用潔凈塑料瓶采集雨水樣和徑流池水樣，并及時(shí)進(jìn)行氮磷指標(biāo)檢測。

1.4 測試方法

水樣總磷(TP)和可溶態(tài)磷(DP)的測定按照GB/T 11893—89的鉬酸銨分光光度法，可溶態(tài)磷(DP)先經(jīng)0.45 μm濾膜過濾，再用鉬酸銨分光光度法測定。供試土壤的基本理化性質(zhì)按照NY/T 395—2012中要求的各種方法進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與分析

2.1 木芙蓉小區(qū)降雨產(chǎn)生徑流狀況

表1顯示，4月19日施肥后，5月4日—8月28日共下雨13場，各小區(qū)總降雨量為1 300 mm，各小區(qū)平均降水體積為42 900 L，產(chǎn)生徑流量為15 687 L。雨水中總氮(TN)濃度為0.40～1.58 mg·kg-1，總磷(TP)濃度為0.011 8～0.070 8 mg·kg-1，各試驗(yàn)小區(qū)因降雨帶入的氮累積量為43 207 mg，磷的累積量為1 277 mg，折算該生長季當(dāng)?shù)匾蚪涤陰敫餍^(qū)的氮磷負(fù)荷分別為13.09和0.39 kg·hm-2。

表1 不同降雨期的雨量、氮磷濃度及徑流量

2.2 不同施肥方案下徑流中氮磷流失狀況分析

2.2.1 徑流水中TN平均濃度變化

在第一次施肥前，對(duì)試驗(yàn)小區(qū)降雨后產(chǎn)生的徑流水進(jìn)行了多次監(jiān)測，其TN濃度在1.7～2.1 mg·kg-1范圍。從圖1可知，第一次施肥后16 d首遇降雨，此時(shí)徑流中TN平均濃度均出現(xiàn)一個(gè)峰值，CT處理的TN濃度(18.54 mg·kg-1)>BS處理的TN濃度(12.88 mg·kg-1)>NSPC-BS處理的TN濃度(10.34 mg·kg-1)>CK處理的TN濃度(3.83 mg·kg-1)。由此可知，BS處理、NSPC-BS處理較CT處理消減了農(nóng)田徑流TN濃度峰值。

圖1 不同施肥方案下徑流水中TN平均濃度變化

隨后，由于木芙蓉處于生長旺期，根系發(fā)達(dá)，對(duì)土壤中氮等營養(yǎng)元素大量吸收。再加上降雨引起滲透等因素，此時(shí)土壤中游離態(tài)的氮含量降低較快，使徑流水中總氮濃度迅速下降，至5月20日(第一次施肥后32 d)以后相當(dāng)長一段時(shí)期，各處理產(chǎn)生徑流的總氮濃度下降到跟施肥前基本一致?？紤]到木芙蓉植株開花期需大量營養(yǎng)物質(zhì)，于7月9日(第一次施肥后82 d)進(jìn)行第二次施肥。受第六號(hào)臺(tái)風(fēng)“煙花”影響，到7月23日(第一次施肥后96 d)，出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降雨，CT處理的徑流水中TN濃度(3.41 mg·kg-1)>NSPC-BS處理的TN濃度(3.11 mg·kg-1)>BS處理的TN濃度(1.94 mg·kg-1)?？梢钥闯?，第二次施肥中，施用緩釋肥的BS處理的TN濃度小于另兩種處理，這與緩釋肥中的氮素穩(wěn)定而緩慢釋放有關(guān)。8月13日—8月18日期間，受強(qiáng)對(duì)流天氣影響，出現(xiàn)多次短時(shí)強(qiáng)降雨，導(dǎo)致各小區(qū)土壤沖刷嚴(yán)重，水樣顆粒物比較多，非?；鞚?，致使測得的總氮濃度較高，此后總氮濃度再度減小。

2.2.2 徑流水中DN平均濃度變化

從圖2可看出，可溶態(tài)氮濃度的變化規(guī)律總體上與總氮相似，第一次施肥后首遇降雨時(shí)CT處理的DN濃度(15.97 mg·kg-1)>BS處理的DN濃度(10.16 mg·kg-1)>NSPC-BS處理的DN濃度(8.60 mg·kg-1)>CK的DN濃度(3.47 mg·kg-1)。BS處理、NSPC-BS處理的徑流水DN峰值濃度較CT處理均降低，徑流水中DN濃度均迅速下降。8月13日—8月18日期間，DN濃度與TN濃度同步增大，徑流水中的氮流失主要為DN。

圖2 不同施肥方案下徑流水中DN平均濃度變化

圖3 不同施肥方案下徑流水中平均濃度變化

2.2.4 徑流水中TP、DP平均濃度變化

在施肥前，試驗(yàn)小區(qū)降雨后產(chǎn)生的徑流水中總磷濃度在0.045～0.078 mg·kg-1范圍。從圖4可知，第一次施肥后首遇降雨時(shí)，徑流中TP出現(xiàn)一個(gè)高峰，CT處理的TP濃度(0.133 mg·kg-1)>BS處理的TP濃度(0.105 mg·kg-1)>NSPC-BS處理的TP濃度(0.097 mg·kg-1)>CK的TP濃度(0.082 mg·kg-1)。BS處理、NSPC-BS處理的徑流水TP峰值濃度較CT處理均下降。

圖4 不同施肥方案下徑流水中TP、DP平均濃度變化

DP變化規(guī)律與TP相似，CT處理的DP濃度最高，而BS、NSPC-BS處理的DP濃度較CT均下降。結(jié)果表明，BS、NSPC-BS處理較常規(guī)施肥處理CT降低TP、DP峰值濃度。各批次水樣的DP/TP大多處于0.6～0.8 mg·kg-1范圍，說明流失的磷主要為可溶性磷。

2.3 氮磷減排情況

表2 木芙蓉種植季各處理不同形態(tài)氮磷徑流損失負(fù)荷

NSPC-BS處理中，有機(jī)肥的使用有利于形成土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，也提高了對(duì)離子的吸附能力，導(dǎo)致了氮磷的流失負(fù)荷減少，在BS處理中，緩釋肥減少了施肥后短時(shí)期內(nèi)的徑流水中氮磷各形態(tài)的排放濃度，累積的損失負(fù)荷也較CT處理低。這與其他研究人員有關(guān)有機(jī)肥、緩釋肥對(duì)徑流水氮磷影響的報(bào)道相符[8-10]。

3 小結(jié)

BS處理、NSPC-BS處理減少了園地氮磷各形態(tài)徑流損失負(fù)荷BS處理、NSPC-BS處理的TN徑流損失負(fù)荷較CT處理分別降低了0.88、1.69 kg·hm-2；TP徑流損失負(fù)荷分別降低了0.03、0.04 kg·hm-2。