烟台市农田N•P 2O 5和K 2O供需平衡及环境影响研究

摘要 通过估算农作物的N、 P 2O 5、K 2O需要量，农作物秸秆的N、 P 2O 5、K 2O还田量，人、畜、禽粪尿的N、 P 2O 5、K 2O还田量 和化肥的N、 P 2O 5、K 2O施用量，研究烟台市农田N、 P 2O 5、K 2O供需平衡。结果农作物对N、 P 2O 5、K 2O的需要量分别是146 977.71、60 273.35和130 907.02 t;有机肥的N、 P 2O 5、K 2O还田量分别是89 154.77、45 966.96和97 214.73 t;化肥的N、 P 2O 5、K 2O施用量分别是196 262.66、57 171.31 和83 863.03 t。结果表明，化肥、有机肥的N、 P 2O 5、K 2O供应量远远大于农作物的需要量;有机肥作为主肥，其养分供应量低于农作物对养分的需要量，但化肥作为辅肥，其养分供应量远远大于有机肥的缺口;有机肥不足和化肥过量，造成土壤板结、肥力下降、农作物品质下降和水、土环境污染;通过政府组建公益性专业公司收集养殖场粪污，生产有机肥还田，并通过精准施肥，大幅削减化肥施用量，来改善土壤环境、水环境质量，提高农产品品质。该研究可为烟台市农田科学施肥提供指导，为农业生态系统可持续发展研究提供思路。

关键词 农田;N;P 2O 5;K 2O;供需平衡;环境影响;烟台

中图分类号 F 323.22文献标识码 A文章编号 0517-6611（2022）02-0162-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.02.044

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Balance of Supply and Demand and Environmental Effect of N， P 2O 5 and K 2O in Farmland of Yantai City

SUN Rui-chuan

（Yantai Environmental Engineering Consulting and Design Institute Co.，Ltd.，Yantai，Shandong 264000）

Abstract In this paper， the supply and demand balance of N， P 2O 5 and K 2O in farmland of Yantai City was studied by estimating the N， P 2O 5 and K 2O demand of crops， the amount of N， P 2O 5 and K 2O returned to the field by crop straw， the amount of N， P 2O 5 and K 2O returned to the field by human， livestock and poultry manure and urine， and the amount of N， P 2O 5 and K 2O applied by chemical fertilizer. The following results were obtained. First， the requirements of N， P 2O 5 and K 2O for crops were 146 977.71， 60 273.35 and 130 907.02 t， respectively. Second， the amount of N， P 2O 5 and K 2O returned to the field were 89 154.77， 45 966.96 and 97 214.73 t， respectively. Third， the application amounts of N， P 2O 5 and K 2O in chemical fertilizer were 196 262.66， 57 171.31 and 83 863.03 t， respectively. The results showed the following conclusions. First， the supply of N， P 2O 5 and K 2O of chemical fertilizer and organic fertilizer was far greater than the demand of crops. Second， organic fertilizer as the main fertilizer， its nutrient supply was lower than the crop nutrient requirements， but chemical fertilizer as a supplementary fertilizer， its nutrient supply was far greater than the gap of organic fertilizer. Third， lack of organic fertilizer and excessive chemical fertilizer caused soil hardening， fertility decline， crop quality decline and water and soil environmental pollution. Finally， the government ought to set up a professional company to collect manure from the farms and produce organic fertilizer， giving priority to supporting agricultural production bases， and the large amount of chemical fertilizer ought to be reduced through precise fertilization. These measures could improve the quality of soil environment and water environment and improve the quality of agricultural products. The conclusions could provide guidance for scientific fertilization of farmland in Yantai City， and provide ideas for research on sustainable development of agro-ecosystem.

Key words Farmland;N;P 2O 5;K 2O;Supply and demand balance;Environmental effect;Yantai

基金项目 政府采购项目“牟平区近岸海域污染防治规划编制”（SDGP37061220180-2000007）。

作者简介 孙瑞川（1963—），男，山东烟台人，高级工程师，从事近岸海域环境工程规划与设计研究。

收稿日期 2021-05-03

长期以来，烟台市使用化肥强度高，在800 kg/hm2以上，超过化肥使用安全上限225 kg/hm2[1]。高强度使用化肥，会引起土壤板结、肥力下降、农产品品质下降和水环境污染。研究农田养分供需平衡，有效削减化肥使用量，对烟台市农田土壤环境、水环境质量改善和农产品质量提高具有重要作用。

过去，农田养分平衡的研究重点在于养分的收支平衡。基于化肥、有机肥的施入量计算养分收入[2-4]，或基于化肥、有机肥、干湿沉降、生物固氮量计算养分收入[5-6]。基于农作物产量、氮流失和渗漏、径流损失计算养分支出。养分收支平衡研究的重点在于揭示土壤养分盈亏状况。研究过程中，未明确有机肥、化肥的优先使用顺序，并将农田养分淋失视为正常的支出项目，可能会导致过量使用化肥，引起土壤板结、农产品品质下降和水环境污染。

有机肥改良土壤结构，提高土壤肥力，改善农产品品质。化肥破坏土壤结构，降低农产品品质，污染水环境。因此，农田肥料应以有机肥为主，化肥为辅。基于此，笔者通过估算农作物的N、P 2O 5、K 2O需要量，人、畜、禽粪尿的N、P 2O 5、K 2O还田量，秸秆的N、P 2O 5、K 2O还田量和化肥的N、P 2O 5、K 2O施用量，研究烟台市农田的N、P 2O 5、K 2O供需平衡，揭示烟台市农田N、P 2O 5、K 2O供需平衡特征，有机肥、化肥的供应特征，探讨影响，提出对策，为烟台市农田科学施肥提供指导，为农业生态系统可持续发展研究提供思路。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

烟台市位于山东半岛中东部。北接渤海、黄海，南临黄海，西邻潍坊、青岛，东邻威海。陆地介于119°32′56″～121°55′48″ E，36°34′23″～37°49′52″ N。

烟台市包括芝罘区、福山区、开发区、蓬莱区、莱山区、高新区、牟平区、昆嵛区、栖霞市、龙口市、招远市、莱州市、 莱阳市和海阳市。面积13 864.54 km2。

烟台市属温带季风气候。2018年年降水量659.1 mm，集中于5—8月，占全年的71.64%。集中降水，易形成农田径流。河流众多，落差大，短小流急，径流季节变化明显。主要河流有五龙河、大沽夹河、黄水河、王河、界河和辛安河。现有大型水库3座，中型水库26座，小型水库1 084座，可供水量26 598×104 m3。

2019年末，烟台市户籍人口6 534 515人。大牲畜存栏数131 917头。生猪存栏数2 388 595头。羊存栏数3 539 809只。家禽存养数7 268.47×104只。

现有耕地444 866.67 hm2，其中，1/3为水浇地，2/3为旱地。现有园地229 941.14 hm2，以果园为主，占98.90%。小麦播种面积122 830 hm2，玉米播种面积152 133 hm2，谷子播种面积1 172 hm2，大豆播种面积10 518 hm2，薯类播种面积9 504 hm2，花生播种面积97 163 hm2，蔬菜、瓜类种植面积46 405 hm2，苹果园129 462 hm2，梨园7 642 hm2，葡萄园10 814 hm2，桃园3 451 hm2。化肥施用实物量967 589 t，折纯量337 297 t。

1.2 研究方法

1.2.1 农作物N、P 2O 5、K 2O需要量。

农作物N、P 2O 5、K 2O需要量按公式（1）估算。

M j= H if ij（1）

式中，M j表示第j种养分的需要量，单位为t;H i表示第i种农作物的产量，单位为t;f ij表示单位产量的第i种农作物对第j种养分的年需要量，单位为t/t;i=小麦、玉米、谷子、高粱、大豆、绿豆、薯类、花生、棉花、蔬菜、西瓜、甜瓜、草莓、苹果、梨、葡萄、桃子、杏;j=N，P 2O 5，K 2O。

1.2.2 农作物秸秆N、P 2O 5、K 2O还田量。

1.2.2.1 农作物秸秆产量。

农作物秸秆产量按公式（2）估算。

J u=H ur u（2）

式中，J u表示第u种农作物秸秆的产量，单位是t;H u表示第u种农作物籽粒的产量，单位是t;r u表示农作物秸秆与籽粒的重量比值;u=小麦、玉米、谷子、高粱、大豆、绿豆、薯类、花生、棉花。

1.2.2.2 农作物秸秆中N、P 2O 5、K 2O总量。

农作物秸秆中N、P 2O 5、K 2O总量按公式（3）估算。

L j= uJ ud uj（3）

式中，L j表示农作物秸秆中第j种养分的总量;J u、u的含义与公式（2）中的相同;d uj表示第u种农作物秸秆中第j种养分的含量;j的含义与公式（1）中的相同。

1.2.2.3 农作物秸秆N、P 2O 5、K 2O的还田量。

农作物秸秆N、P 2O 5、K 2O的还田量按公式（4）估算。

W j=L je（4）

式中，W j表示农作物秸秆中第j种养分的还田量;L j含义与公式（3）中的相同;e表示农作物秸秆的还田率;j的含义与公式（1）中的相同。