不同肥料配比对鲜食玉米地地表径流中氮磷流失的影响

摘 要：为减少农业生产对地表水的污染，指导鲜食玉米种植大户减肥增效，设置4种不同配比的施肥方案（CK、CT、BS、NSPC-BS），研究不同肥料配比对鲜食玉米地表径流氮磷流失的影响。试验结果表明：经NSPC-BS处理的玉米地地表径流的总氮（Total Nitrogen，TN）峰值质量分数较BS处理、CT处理大幅降低；CT、BS、NSPC-BS处理的玉米地地表径流中氮的流失系数分别为14.20%、14.60%、10.90%，CT、BS、NSPC-BS处理的玉米地地表径流中地表磷的流失系数为0.07%、0.10%、0.05%；有机肥配施三元复合肥使鲜食玉米地地表径流中氮磷流失更少。

关键词：鲜食玉米；氮；磷；地表径流

中图分类号：S153.6；X71 文献标志码：B 文章编号：1674-7909（2023）12-84-3

0 引言

玉米是我国第一大粮食作物，在保障我国粮食安全方面具有重要战略地位。为增加玉米产量，种植户通常会增施肥料。但肥料不合理施用会造成农业面源污染问题，其中氮磷流失是农业面源污染研究的热点［1-4］。近年来，浙江省鲜食玉米种植面积稳定在5万hm2，已成为当地一大特色产业。鲜食玉米种植期短，对养分需求量高。因此，研究鲜食玉米地地表径流中氮磷流失负荷，对于指导鲜食玉米种植大户减肥增效，减少农业生产对地表水造成的污染具有重要意义。

1 试验材料与方法

1.1 供试土壤概况

监测点设在浙江省兰溪市水亭乡水亭村（北纬29°10′40″，东经119°16′47″）。当地土壤类型为紫色土，其中0～20 cm耕作层土壤有机质质量分数为10.36 g/kg，全氮质量分数为0.55 g/kg，硝态氮质量分数为8.53 mg/kg，铵态氮质量分数为9.59 mg/kg，全磷质量分数为0.32 g/kg，有效磷质量分数为8.27 mg/kg，有效钾质量分数为161.00 mg/kg。

1.2 试验材料

试验田施用的肥料是九禾股份有限公司生产的复合肥A［m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=22∶8∶10］，用于CT处理方案；天脊煤化工集团股份有限公司生产的缓释复合肥B［m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=22∶9∶9］，用于BS和NSPC-BS处理方案；安徽六国化工股份有限公司生产的尿素（含氮量46%）；江西开门子肥业集团生产的美佛罗硫酸钾（K2O含量为50%）；金华市余氏生物科技应用有限公司生产的有机肥［m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=2.34∶1.65∶1.84］。试验栽植玉米品种为雪甜7401。

1.3 处理设计

于2022年3月30日每小区（33.0 m2）移栽180棵玉米苗，4月1日开展第1次施肥（沟施），5月12日开展第2次施肥（沟施），6月17日采摘玉米。监测点分为12个旱地小区，设置4种配比不同的施肥方案（见表1），每个方案重复3次 。

1.4 雨水和径流池水样采集

每个小区面积33.0 m2（长6.6 m、宽5.0 m），各小区间用水泥田埂隔开（防渗、防漏）。每次降雨结束后，用雨量计测量降水量，记录各径流池内水深，同时迅速采集试验小区的雨水样及径流池内水样并进行检测。

1.5 测试方法和分析方法

根据《水质 总氮的测定 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》测定水样总氮（Total Nitrogen，TN）质量分数和水溶性态氮（Dissolved Nitrogen，DN）质量分数，根据《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》（HJ 535—2009）测定氨氮（Ammonia Nitrogen，AN）质量分数，根据《水质 硝酸盐氮的测定 紫外分光光度法（试行）》（HJ/T 346—2007）测定硝态氮（Nitrate Nitrogen，NN）质量分数，根据《水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法》（GB 11893—1989）测定总磷（Total Phosphorus，TP）质量分数和可溶态磷（Dissolved Phosphorus，DP）质量分数。根据《农田土壤环境质量监测技术规范》（NY/T 395—2012）测定土壤基本理化性质。

2 试验结果与分析

2.1 降雨产生地表径流及引入氮磷状况

2022年3—6月，监测点共降雨11场，累计带入氮48.56 g，磷0.68 g。

2.2 不同处理玉米地地表径流中氮磷流失状况分析

2.2.1 地表径流中TN、DN平均质量分数变化。第1次施肥前，地表径流中TN质量分数为1.3～3.0 mg/kg。由图1（a）可知，第1次施肥后24 d出现第1次降雨，地表径流中TN平均质量分数出现高峰值，BS处理的TN质量分数（22.89 mg/kg）>CT处理的TN质量分数（21.68 mg/kg）>NSPC-BS处理的TN质量分数（16.62 mg/kg）>CK处理的TN质量分数（6.51 mg/kg）。采用NSPC-BS处理的地表径流中的TN质量分数峰值变低，对比BS处理和CT处理，其数值大概下降了30%，这体现了有机肥对降低氮元素流失的作用。随后，地表径流中TN质量分数迅速下降。第2次降雨出现在施肥后30 d的4月30日，CT、BS、NSPC-BS处理的地表径流中TN质量分数就降到7～10 mg/kg。5月12日第2次施肥，各处理地表径流中TN质量分数再一次出现高值。3组处理的第2次施肥品种和用量是一样的，其地表径流中氮流失量也接近，NSPC-BS处理的TN质量分数比另2种处理稍低。随着时间的推移，地表径流中TN质量分数再次下降。到6月22日的第11次地表径流，各施肥处理小区的地表径流中TN质量分数已经接近玉米种植前的值。地表径流中DN质量分数的变化规律与TN的质量分数变化规律相似，由图1（b）中可以看出第1次施肥后，NSPC-BS处理的地表径流中DN质量分数峰值也大幅下降，相对于BS处理、CT处理，DN质量分数峰值降低约30%。各批次水样中DN/TN值在0.75～0.95，说明地表径流中主要流失的是DN。

2.2.2 玉米地地表径流中NN、AN平均质量分数变化。由图2（a）可知，第1次施肥后地表径流中NN质量分数达到较高数值，而且BS处理的NN质量分数与CT处理的NN质量分数相当（约18.00 mg/kg），大于NSPC-BS处理的NN质量分数（13.86 mg/kg），远远大于CK处理的NN质量分数（5.22 mg/kg）。这可能是因为此时鲜食玉米尚处于萌芽期，对肥料的需求不大，而此时遇到较大的降雨，致使养分中的氮磷流失。施肥后1个月左右，鲜食玉米恰逢生长期，植株对养分吸收量较大，致使地表径流中NN质量分数降低到6～8 mg/kg。由图2（b）可知，地表径流中AN质量分数一直处于较低水平，多在1 mg/kg以下，这可能是由于植物在生长期主要吸收AN［5］。第2次施肥后，各处理地表径流中NN、AN质量分数也出现一个峰值。由于肥料主要为尿素，所以地表径流中AN质量分数增加明显。

2.2.3 玉米地地表径流中TP、DP平均质量分数变化。第1次施肥后的第1次降雨后，地表径流中TP、DP质量分数同时出现一个小高峰值，然后下降，NSPC-BS处理的磷流失量较大，这与该方案中施磷量较另2个处理高约24%有关，而BS处理的DP质量分数初期在3个施肥处理中最低，但超过40 d后，其地表径流中DP质量分数反而较高。第2次施肥后，地表径流中TP、DP质量分数再次出现高峰，BS处理的磷流失较大，这与缓释肥在土壤中外层包衣逐步破坏、肥料有效成分释放较快有关。随后，地表径流中TP、DP质量分数下降到低于施肥前的值。各批次水样的DP/TP值大多处于0.6～0.8，说明地表径流中流失的磷主要为DP。根据前期的土壤基础理化性质试验结果发现，土壤含磷量较低，由于植物对磷的吸收和土壤固磷作用，使玉米地的磷流失不多，这一结果与类似条件下的有关研究一致［6-9］。

2.3 各处理玉米地地表径流氮磷损失负荷及流失系数分析

由表2可知，NSPC-BS处理的地表径流中TN、DN损失负荷相比于CT处理每667 m2分别降低了0.590、0.529 kg，NN、AN损失负荷对比CT处理降低了15.0%、8.4%。3种不同施肥处理的地表径流中TP、DP径流损失负荷比较接近。

CT、BS、NSPC-BS处理每667 m2氮施加量均为17.60 kg，以CK作对照，则CT、BS、NSPC-BS处理的地表径流中氮的流失系数分别为14.2%、14.6%、10.9%。CT、BS处理每667 m2磷施加量均为2.80 kg，而NSPC-BS处理每667 m2磷施加量为4.86 kg，远高于CT、BS处理。由此可得出，CT、BS、NSPC-BS处理的地表径流中磷的流失系数分别为0.07%、0.10%、0.05%。

3 结论

通过以上试验，得出如下结论：NSPC-BS处理的地表径流中TN峰值质量分数较BS处理、CT处理降低了约30%；CT、BS、NSPC-BS处理的地表径流中总氮流失系数分别为14.2%、14.6%、10.9%，总磷流失系数分别为0.07%、0.10%、0.05%；有机肥配施三元复合肥可使鲜食玉米地地表径流中的氮磷流失更少。

参考文献：

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