摘要：2012年6～10月在貴州省貴陽市紅楓湖鎮(zhèn)大沖村進行田間試驗，通過對比分析施用有機肥與農(nóng)戶習(xí)慣施用尿素和磷肥的稻田水中氮和磷濃度變化，對有機肥控制稻田氮磷流失風(fēng)險效果進行初步研究。結(jié)果表明，有機肥處理（M）下稻田水中最高總氮（TN）、總磷（TP）濃度為1.35 mg/L和0.28 mg/L，農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理（CON）平均TN、TP濃度為3.26 mg/L和0.36 mg/L，同等純氮肥下施用有機肥的稻田水中TN、TP濃度分別為0.58、0.20 mg/L。可見，與農(nóng)戶習(xí)慣施肥相比，施用有機肥能明顯消減稻田水中TN、TP的殘留量，可降低稻田水中氮和磷的流失風(fēng)險。

關(guān)鍵詞：有機肥；農(nóng)戶習(xí)慣施肥；稻田氮磷；產(chǎn)量；流失風(fēng)險

中圖分類號：S141；S158.5 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）18-4328-05

“兩湖一庫”（紅楓湖、百花湖、阿哈水庫）是貴陽市的飲用水源，每天向貴陽市區(qū)提供55萬t的水，占城市用水總量的68%，被譽為貴陽市的“三口水缸”。近些年來，為了提高作物產(chǎn)量而大量施用化肥，造成肥料利用率下降，氮磷大量流失，導(dǎo)致“兩湖一庫”匯水區(qū)域農(nóng)業(yè)環(huán)境面源污染。自20世紀(jì)60年代以來，施肥后稻田氮磷元素的運移規(guī)律、動態(tài)變化及流失已成為世界各國學(xué)者最重要的研究課題之一[1-4]。許多研究表明，肥料施入稻田1周內(nèi)，田面水中的氮磷濃度均處于很高的水平，如遇排水則會導(dǎo)致大量氮磷元素的損失[5-8]。為了減少稻田氮磷的流失，一些發(fā)達國家鼓勵農(nóng)民從常規(guī)種植向有機種植轉(zhuǎn)換，并提出了一種不施農(nóng)藥、化肥等化學(xué)添加劑，依靠施用生物有機肥培肥土壤，采用物理、生物病蟲害防治等不會對環(huán)境造成污染的有機種植模式[9]。本研究是通過對比分析施用有機肥與農(nóng)戶習(xí)慣施用尿素和磷肥稻田水中氮和磷濃度變化，對有機肥控制稻田氮磷流失風(fēng)險效果進行初步研究，旨在為減少化肥施用、降低稻田排放水氮磷含量，為控制農(nóng)業(yè)環(huán)境氮磷面源污染提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

本試驗于2012年6月在貴州省貴陽市紅楓湖鎮(zhèn)大沖村進行，小區(qū)面積為16 m2（4 m×4 m），中間溝寬50 cm，田埂寬10 cm，田埂高30 cm，且用塑料薄膜相隔，獨立灌溉排水。在水稻移栽前所有肥料均作基肥一次施入，共設(shè)M1（0 kg/hm2）、M2（3 000 kg/hm2）、M3（4 500 kg/hm2）、M4（6 000 kg/hm2）、M5（7 500 kg/hm2）5個有機肥處理和農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理（CON），共計6個處理，均為干重，各處理重復(fù)3次，共18個小區(qū)（表1）。習(xí)慣施肥（CON）水稻種植為對照，其施肥量為尿素350 kg/hm2、過磷酸鈣143.7 kg/hm2，折合純氮（N）和純磷（P2O5）率分別為46%和12%。試驗所選用有機肥為微生物有機肥，其有效氮含量為4.15%，有效磷含量為1.63%，水分含量為17.06%。各個試驗小區(qū)供試水稻品種均為當(dāng)?shù)仄贩N黔優(yōu)1385，生長期從移栽到收割時間為2012年6月18日至10月19日。試驗田土壤基本理化性狀為：pH 5.69、全氮5.30 g/kg、全磷1.22 g/kg、堿解氮155.80 mg/kg、速效磷21.63 mg/kg。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 水樣的采集及測定 水樣分別在水稻的返青期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、成熟期5個時期進行采集，共采集水樣90個。水樣采回后立即加入適量的酸液，以抑制微生物的活動，并在48 h內(nèi)測定。水樣總氮（TN）采用過堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（GB/T11894-1989）測定，總磷（TP）采用過硫酸鉀消解鉬酸銨比色法測定[10]。

1.2.2 成熟期考種計產(chǎn) 分別在成熟期，從每個小區(qū)中心選擇5 m2作為測產(chǎn)區(qū)，脫粒并曬干，風(fēng)選清除雜質(zhì)，先稱量風(fēng)干重，用烘干法測定樣品水分含量，然后返回14%的吸濕水以計算水稻的產(chǎn)量。測產(chǎn)取樣的同時，在方形測產(chǎn)區(qū)由對角線取9株作為考種樣，考察水稻的產(chǎn)量構(gòu)成。

1.3 試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有試驗數(shù)據(jù)均采用SAS9.0統(tǒng)計軟件進行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用有機肥對水稻產(chǎn)量的影響

2.1.1 施用有機肥水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的變化 由表2可知，施用有機肥的各處理，實收產(chǎn)量隨著有機肥施用量的增加產(chǎn)量呈現(xiàn)先增長后下降的趨勢，且在施肥量為4 500 kg/hm2時達到最大值，這說明過量的施用肥料，水稻產(chǎn)量往往會降低；有機肥的種植模式下，千粒重和結(jié)實率均以M1處理0 kg/hm2施肥水平最高，M5處理7 500 kg/hm2施肥水平最低，其余幾者之間的差異沒有達到5%的顯著水平。M3處理的有效穗數(shù)、結(jié)實率分別為220.50萬穗/hm2、76.72%，略比CON處理低，但其實收產(chǎn)量和千粒重分別為10 722.60 kg/hm2、31.53 g，比農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理（CON）的分別高12.04%、17.91%，均達到1%的極顯著差異水平。

農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理除了在返青期時稻田水中TN含量介于各個有機施肥水平間外，在拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、放水期均較高；在拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期以及成熟期（放水期），有機肥處理中最高TN濃度分別比農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理低15.79%、19.21%、12.61%和58.59%，各時期均達到1%的極顯著差異水平。到水稻成熟期，有機肥處理（M）中最高TN濃度為1.35 mg/L，比農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理（CON） 3.26 mg/L低58.59%，且達到1%的極顯著差異水平。

2.3 不同有機肥施肥處理對稻田水TP含量的影響

由表4可知，稻田水TP濃度變化在0.11～0.48 mg/L，各個施肥處理稻田水中TP含量都以返青期最高；在水稻生育各個時期，均以M1處理的稻田水TP含量最低，且均與施用有機肥的處理達到1%的極顯著差異水平；在返青期，稻田水中的TP含量在0.39～0.48 mg/L變化，但4個施肥水平間都沒有達到5%的顯著差異水平；在拔節(jié)期和孕穗期，4個施肥水平間稻田水TP含量的變化規(guī)律性不強，直到抽穗期稻田水TP含量隨著施肥量的增大而增大，在M5處理下TP含量最高，并分別與其余3個施肥處理達到1%的極顯著差異水平；在成熟期放水曬田時，稻田水TP含量也是隨著施肥量增加呈上升趨勢，但是M2、M3和M4 3個施肥處理間差異不顯著，而M5施肥處理與前3個施肥處理均達到1%的極顯著差異水平。

農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理中，在返青期，有機肥施肥處理（M）下稻田水中TP含量最大值與農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理（CON）基本相當(dāng)，其余處理均小于農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理（CON）；除返青期外，有機肥施肥處理（M）稻田水中最高TP含量分別比農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理（CON）低45.65%、10.26%、10.71%和22.22%，且多數(shù)達到1%的極顯著差異水平。在水稻排水曬田時，有機肥施肥處理（M）中最高TP含量為0.28 mg/L，而農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理（CON）平均TP含量為0.36 mg/L，兩者達到1%的極顯著差異水平。

2.4 施用有機肥稻田水TN、TP含量與施N、P2O5量的關(guān)系

由圖1可知，在水稻生長的各個時期稻田水TN、TP含量是隨著有機施肥量的增加而逐漸升高的。鑒于稻田水TN、TP含量與有機施肥量之間的密切關(guān)系，故通過放水期稻田水TN、TP濃度變化與施N、P2O5量建立線性方程分別為：YN=0.004 7X-0.168 1（r=0.913 7*），YP=0.001 3X+0.112 7（r=0.955 7*），從以上方程可以得出稻田TN、TP含量與施入有機肥中的N、P2O5量均呈顯著正相關(guān)。

2.5 同等養(yǎng)分條件下施用有機肥對稻田水氮磷消減效應(yīng)

鑒于稻田水氮、磷含量與施N、P2O5量的密切關(guān)系，要想比較不同施肥處理下稻田水氮磷排放的消減程度，需把施用的有機肥量與農(nóng)戶習(xí)慣施肥量折算成等同量的純氮和純磷來進行比較。有研究表明，氮素與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)較大，所以選擇氮素這一標(biāo)準(zhǔn)來考慮。

本試驗農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理（CON）的氮肥和磷肥設(shè)為：尿素350 kg/hm2和過磷酸鈣143.7 kg/hm2，分別折純后為161.00 kg/hm2（N）和22.95 kg/hm2（P2O5）。大田試驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，在水稻生長的放水曬田期稻田水中TN和TP含量分別為3.26 mg/L和0.36 mg/L。因為供本試驗所使用的有機肥的全氮（N）和全磷（P2O5）含量分別為4.15%和1.63%，所以具有與CON處理同等氮素肥力的有機肥量為3 878.25 kg/hm2。

由表5可知，具有與CON處理同等氮素肥力下稻田水中TN、TP濃度分別為0.58、0.20 mg/L；同時結(jié)合本文2.1.2節(jié)，在有機肥最佳施用量下放水曬田期稻田水中TN、TP濃度分別為0.71、0.21 mg/L。由此可見，無論哪種有機肥施用量下，放水曬田期稻田水中TN、TP濃度均比農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理低：①施用具有與CON處理同等氮素肥力的有機肥水稻成熟期稻田水中TN、TP濃度分別比農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理低82.21%、44.44%；②在施用最佳的有機肥量情況下水稻成熟期稻田水中TN、TP濃度分別比農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理低78.22%、41.67%。因此，施用有機肥能明顯消減稻田水中TN、TP的殘留量，能有效控制稻田水氮磷的流失，減少農(nóng)田面源污染。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

1）試驗設(shè)置的有機肥施肥處理（M）中，以M3處理的產(chǎn)量最高，其實收產(chǎn)量為10 722.60 kg/hm2，比農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理（CON）的高12.04%，且差異達到1%的顯著水平。

2）稻田水TN濃度與有機施肥量呈顯著正相關(guān)；除返青期外，有機肥施肥處理（M）最高TN含量分別比農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理（CON）的低15.79%、19.21%、12.61%和58.59%，各時期的差異均達到極顯著水平。

3）稻田水TP含量與有機施肥量呈顯著正相關(guān)；除返青期外，有機肥施肥處理稻田水中最高TP含量分別比農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理（CON）的低45.65%、10.26%、10.71%和22.22%，且差異多數(shù)達到1%的顯著水平。

4）施用有機肥能明顯降低放水曬田期稻田水TN、TP濃度，消減稻田水中TN、TP的殘留量。

3.2 討論

施肥是農(nóng)田面源污染的主要污染源之一。不同肥料對環(huán)境的污染程度不同。一般化學(xué)肥料都具有速溶性，而有機肥則具有緩效性?；室坏┦┤胪寥辣愫芸烊芙狻＞偷识?，除一部分被作物吸收外，大部分以氨的揮發(fā)、流失、反硝化作用而逸失到大氣、湖泊或河流中，使得氮肥的當(dāng)季利用率僅為35%。磷肥除大部分被土壤固定外，還有一部分隨水遷移到湖泊或河流中，使得磷肥的當(dāng)季利用率僅為20%。稻田土壤氮磷養(yǎng)分流失量一般比旱地更為突出，施入稻田的氮肥和磷肥若遇大雨或暴雨則使氮磷養(yǎng)分隨雨水流出稻田，而徑流水中的氮磷含量與田面水中的氮磷含量的變化密切相關(guān)[11，12]。

要想控制氮磷的流失風(fēng)險，其中最有效的方法之一就是施用有機肥。當(dāng)然，也不是說只要施用有機肥就不怕氮磷的流失問題了，農(nóng)作時要依據(jù)農(nóng)作物吸收情況和土壤養(yǎng)分情況等來確定使用量。有機肥雖具有養(yǎng)分釋放緩慢的特點，但是隨著有機肥施用量的增加，稻田水體氮磷含量會隨著有機肥施用量的增加而不斷增加，同時隨著水稻的生長發(fā)育而不斷減少，這在研究結(jié)果中得到了體現(xiàn)，并且與金潔等[2]、王強等[6]和崔玉亭等[13]的研究結(jié)果相一致。

要確切比較施用有機肥和農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥對稻田水體氮磷的消減效應(yīng)，必須是在兩種肥料同等養(yǎng)分投入的情況下加以比較。為此，根據(jù)氮素與產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)較大的特點，計算出了同等氮素肥力狀況下施用有機肥和農(nóng)戶習(xí)慣施用化肥處理中稻田水的氮磷含量變化。比較結(jié)果表明，施用有機肥能明顯消減稻田氮磷殘留量?？磥淼咎锸┯糜袡C肥對降低其水體中的總氮和總磷具有明顯的效果。

氮磷肥在作物產(chǎn)量形成過程中起著關(guān)鍵性作用，很多農(nóng)民憑經(jīng)驗種田，氮磷素肥料施用普遍較高，這不僅導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加，而且還會引起農(nóng)業(yè)環(huán)境污染。施用有機肥在促進水稻生長、提高作物產(chǎn)量上起到明顯的作用，本試驗研究結(jié)果表明，隨著有機肥施用量的不斷增加，產(chǎn)量呈先上升后下降趨勢，產(chǎn)量與施肥量呈二次拋物線關(guān)系，最佳施肥量為4 521.75 kg/hm2，同時施用有機肥各處理中，除單位面積有效穗數(shù)略比習(xí)慣施用化肥處理低外，其余各產(chǎn)量構(gòu)成因素均較高。原因可能是施用有機肥料能提高作物莖鞘貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)運率，使千粒重和結(jié)實率增加，從而提高水稻單產(chǎn)。也有可能是磷對產(chǎn)量的影響較大，或是本試驗農(nóng)戶習(xí)慣施肥處理中磷的施用量設(shè)計得過低等原因。這些問題都還有待于進一步研究證明。

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