基于水源地周边环境的氮磷肥料利用率的试验研究

陈永利 卢树昌 高如泰

摘 要： 基于水源地周边农田养分施用状况，通过设计不同氮磷肥施用处理，分析研究夏玉米氮、磷不同施肥水平的肥料利用率情况。结果表明，玉米产量随着氮肥施用量的增加而增加，但增加幅度降低。随着氮磷施用水平的增加，其利用率呈现下降趋势。试验条件下，氮磷利用率平均分别14.78%，22.46%，总体利用率较低。从施肥效益看，处理6玉米纯收益和施肥增效最高，其施肥比例水平为最佳。本研究为提高水源地周边肥料利用和降低环境风险提供参考。

关键词：水源地；玉米；氮磷肥；利用率

中图分类号：S141 文献标识码：A DOI编码：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

于桥水库位于天津市北部的蓟县东部，是天津市市民饮用水的重要水源地，其水质好坏直接影响市民饮用水的安全。而库区周边农田氮磷肥管理状况与水库水质优劣有着紧密联系。农业上长期施用高量氮肥是造成地下水硝酸盐污染的重要原因之一，而氮肥所造成的氮素径流流失是引起水体氮富营养化的重要原因[1-4]。苏南太湖流域农业面源磷污染研究表明，农田化肥磷过高施用和畜禽养殖排放的有机磷等可能是造成目前流域水体富营养化的主要原因[5-6]。曹宁等[7]研究东北地区农田土壤磷平衡及对面源污染贡献时指出，由农田土壤进入水体环境的磷负荷呈增加趋势。陈永利等[8]研究蓟县农田土壤氮磷养分变化时表明，目前蓟县农田土壤全氮、有效磷含量与20世纪80年代相比，分别增长了30.5%和652.1%，尤其土壤磷累积明显，这与农田氮磷施用有着密切的关系。由于我国当季肥料利用率较低，其中氮磷肥通过挥发、淋溶和径流等途径损失数量巨大[9-15]。因此，研究库区周边农田氮磷肥的利用状况对防范水库水质的环境风险有着重要的意义。

1 材料和方法

1.1 试验区基本状况

2012年试验区设于蓟县于桥水库北部马伸桥镇东孔庄村。该地区位于蓟县东部的冬小麦和玉米主产区。南与天津水源地于桥水库毗邻，东与出头岭镇相连，西靠穿芳峪乡，北与孙各庄乡相对。地势平坦，排水畅通，灌溉配置设施齐全，邦喜公路南侧，交通便利。主要种植冬小麦、夏玉米等大田作物，另外分布有菜园。供试土壤为潮土，质地为中壤土，有机质含量中等，全氮含量中等，磷处于缺乏水平，速效钾含量中等，地力属于中等水平（表1）。

1.2 试验设计

施肥方案采用氮、磷2个因素、4个水平设计。4个水平：0水平指不施肥；2水平指当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（该水平为过量施肥水平）。根据蓟县试验区生产状况，制定了相应的施肥水平（表2）。试验设3次重复，随机区组排列，小区面积为30 m2。

试验供试氮肥为尿素（含N 46%），磷肥为过磷酸钙（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叶期时开沟施入；磷肥全部基施。钾肥按照K2O施用量75 kg·hm-2，以硫酸钾（含K2O 50%）全部基施。该研究供试材料为玉米，品种为纪元1号。每hm2株数为53 475株，株行距为0.34 m×0.55 m。4月19日播种，5月25日定苗，8月27日收获，10月中旬室内考种分析。

1.3 肥料利用率计算方法

氮（磷）肥利用率=[施氮（磷）区作物吸氮（磷）总量-无氮（磷）区作物吸氮（磷）总量]/所施肥料中氮（磷）素的总量×100%（1）

其中：施氮（磷）区作物吸氮（磷）总量=[施氮（磷）区籽粒产量×施氮（磷）区籽粒氮（磷）养分含量+施氮（磷）区茎叶产量×施氮（磷）区茎叶氮（磷）养分含量）；无氮区作物吸氮总量=（N0P2K2区籽粒产量×N0P2K2区籽粒氮养分含量+N0P2K2区茎叶产量×N0P2K2区茎叶氮养分含量）；无磷区作物吸磷总量=（N2P0K2区籽粒产量×N2P0K2区籽粒磷养分含量+N2P0K2区茎叶产量×N2P0K2区茎叶磷养分含量）

作物籽粒产量经考种确定，茎叶干基产量经测定含水量折算确定。作物籽粒和茎叶中氮磷钾含量根据试验测试分析获得。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理夏玉米产量

从表3可知，处理2、处理3、处理6、处理8的磷、钾施肥量相同，籽粒产量分别为5 355，

6 195，6 720，6 765 kg·hm-2，产量随着氮肥施用量的增加而增产，但增加幅度降低。N3、N2、N1施氮水平籽粒产量分别较N0增长26.3%，25.5%，15.7%，N2与N3之间差异不大。而处理4、处理5、处理6、处理7施氮、钾肥的量相同，籽粒产量呈随施磷量增长而增加，同样表现出增长幅度降低的趋势。相同氮钾施用情况下，P3、P2、P1施磷水平籽粒产量分别较P0增长25.6%，24.8%，14.8%；P2与P3之间差异较小。茎叶产量表现相似变化特点。

2.2 不同施肥处理夏玉米养分含量

由表4可知，处理1～8，籽粒中N的含量都是1.19%，P的含量都是0.15%；茎叶中的N含量处理1、处理6都是0.60%，处理2、处理4含量是0.4%，处理3、处理5、处理7、处理8都是0.54%。茎叶中P的含量都是0.10%。施肥差异的处理对夏玉米籽粒养分含量没有差异；对茎叶中P的含量也没差异，而对茎叶中的N含量有差异，但影响不是很大。

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别为N1是18.67%，N2是15.59%，N3是10.09%，平均为14.78%，N1、N2水平利用率相差不大。总体来看氮肥利用率很低。由图1可知，随着氮肥施用量的增加，氮肥的利用率逐步递减。

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别为P1是28.13%，P2是24.66%，P3是14.58%，平均为22.46%，P1、P2水平利用率相差不大。总体来看磷肥的利用水平偏低。由图2可知，随着磷肥施用量的增加，磷肥的利用率逐步递减。

2.4 不同处理的施肥效益

从表5可知，处理6收益最高，达到12 923.9 元·hm-2；处理1收益最低，为10 065 元·hm-2。处理6的施肥增效最高，达到2 858.9 元·hm-2；其次是处理7；处理4的施肥增效最低，为241.5 元·hm-2。相同磷、钾肥施用情况下，N3、N2、N1施氮水平纯收益分别较N0增长14.5%，18.3%，12.3%。相同氮钾施用情况下，P3、P2、P1施磷水平纯收益分别较P0增长24.8%，25.4%，15.4%。

综合各处理的产量、氮磷肥料利用和施肥增效情况，处理6为最佳处理。

3 结论与讨论

在磷、钾施肥量相同情况下，产量随着氮肥施用量的增加而增产，但增加幅度降低。N3、N2、N1施氮水平籽粒产量分别较N0增长26.3%，25.5%，15.7%，N2与N3之间差异不大。在氮、钾肥施用相同情况下，不同施磷水平对产量影响呈现相似变化特点。

随着氮磷施用水平的增加，其利用率呈现下降趋势。试验条件下，氮磷利用率平均分别14.78%，22.46%，总体利用率较低。从施肥效益看，处理6玉米纯收益最高，达到12 923.9 元·hm-2，施肥增效也最高，达到2 858.9 元·hm-2；N2、P2水平纯收益分别较N0、P0增长18.3%，25.4%，表现最高。由此，处理6施肥比例水平为最佳。

随着氮、磷施用量的增加，氮、磷肥的利用增长至一定程度，出现降低。目前，农田氮、磷肥施用量普遍存在过量问题，氮、磷损失较大，从而对周边环境构成潜在威胁。对此，有关研究采用缓控释氮肥在玉米上施用，大大提高了玉米的吸氮量和产量，减少了环境风险[16]。这将是今后农田优化施肥的重要发展方向。

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