木芙蓉施用不同肥料与径流水氮磷流失关系

叶勇标，丁鹏，潘滔，洪庆红*

(1.兰溪市农村能源指导中心，浙江 兰溪 321100；2.金华职业技术学院，浙江 金华 321017)

农田养分大量流失已成为农业面源污染的主要来源之一，化肥、有机肥料相配合的施肥制度成了农村实施可持续发展战略的一项重要内容[1-3]。木芙蓉种植是浙中农村一大特色产业，本项目开展施用不同肥料与木芙蓉园径流水中氮磷流失关系研究，以期更好地指导农户减肥增效，从源头减少农业面源对地表水的污染。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2021年在浙江省兰溪市水亭乡水亭村进行。供试土壤为紫色土，质地属重黏土。土壤耕作层(0～20 cm)的基本性质为：有机质、全氮含量分别为9.87、0.962 g·kg-1，硝酸盐、氨氮、有效磷、速效钾、缓效钾含量分别为113.11、5.03、4.16、118、329 mg·kg-1，pH 7.34。

1.2 处理设计

本研究共设12个旱地小区，每小区33 m2(长6.6 m，宽5 m)，各小区间用水泥田埂隔开以防渗防漏。每小区一侧修筑有PVC排水口和径流池，遇降雨产生径流时，各小区排水口将径流汇集到径流池。径流池内壁长2.25 m，宽1.20 m，内侧深1 m，径流池上方用PC阳光板盖住以防雨，池底安装排水阀，每次取完径流水后用泵将水排出并洗净径流池。

本试验施肥方案采用4种不同处理，即不施肥处理(CK)、复合肥(CT)、缓释肥(BS)、商品有机肥与复合肥(NSPC-BS)。分两次施入，各3次重复。

4月19日第一次施肥，其中CT处理施用复合肥(N∶P2O5∶K2O=24∶10∶14，史丹利化肥股份有限公司)，折算施用量为300 kg·hm-2，其中N为72 kg·hm-2，P2O5为30 kg·hm-2，K2O为42 kg·hm-2。BS处理施用缓释肥(N∶P2O5∶K2O=13∶4∶8，万里神农有限公司)，折算施用量为555 kg·hm-2，其中N为72 kg·hm-2，P2O5为22.2 kg·hm-2，K2O为44.4 kg·hm-2。NSPC-BS处理采用复合肥与商品有机肥，复合肥种类同CT方案，折算施用量为84 kg·hm-2，其中N为20.16 kg·hm-2，P2O5为8.4 kg·hm-2，K2O为11.76 kg·hm-2；商品有机肥(N∶P2O5∶K2O=2.30∶2.56∶2.01，浙江金华九峰牧场)，折算施用量为2 250 kg·hm-2，其中N为51.84 kg·hm-2，P2O5为57.6 kg·hm-2，K2O为45.23 kg·hm-2。施肥方式为穴施。

7月9日第二次施肥，其中CT、NSPC-BS处理均施用上述复合肥，折算施用量为150 kg·hm-2，其中N为36 kg·hm-2，P2O5为15 kg·hm-2，K2O为21 kg·hm-2；BS处理施用上述缓释肥，折算施用量为277.5 kg·hm-2，其中N为36 kg·hm-2，P2O5为11.1 kg·hm-2，K2O为22.2 kg·hm-2。施肥方式为沟施。

1.3 雨水和径流池水样采集

用雨量计测量降雨量，并测量各径流池内水深。用洁净塑料瓶采集雨水样和径流池水样，并及时进行氮磷指标检测。

1.4 测试方法

水样总磷(TP)和可溶态磷(DP)的测定按照GB/T 11893—89的钼酸铵分光光度法，可溶态磷(DP)先经0.45 μm滤膜过滤，再用钼酸铵分光光度法测定。供试土壤的基本理化性质按照NY/T 395—2012中要求的各种方法进行测试。

2 结果与分析

2.1 木芙蓉小区降雨产生径流状况

表1显示，4月19日施肥后，5月4日—8月28日共下雨13场，各小区总降雨量为1 300 mm，各小区平均降水体积为42 900 L，产生径流量为15 687 L。雨水中总氮(TN)浓度为0.40～1.58 mg·kg-1，总磷(TP)浓度为0.011 8～0.070 8 mg·kg-1，各试验小区因降雨带入的氮累积量为43 207 mg，磷的累积量为1 277 mg，折算该生长季当地因降雨带入各小区的氮磷负荷分别为13.09和0.39 kg·hm-2。

表1 不同降雨期的雨量、氮磷浓度及径流量

2.2 不同施肥方案下径流中氮磷流失状况分析

2.2.1 径流水中TN平均浓度变化

在第一次施肥前，对试验小区降雨后产生的径流水进行了多次监测，其TN浓度在1.7～2.1 mg·kg-1范围。从图1可知，第一次施肥后16 d首遇降雨，此时径流中TN平均浓度均出现一个峰值，CT处理的TN浓度(18.54 mg·kg-1)>BS处理的TN浓度(12.88 mg·kg-1)>NSPC-BS处理的TN浓度(10.34 mg·kg-1)>CK处理的TN浓度(3.83 mg·kg-1)。由此可知，BS处理、NSPC-BS处理较CT处理消减了农田径流TN浓度峰值。

图1 不同施肥方案下径流水中TN平均浓度变化

随后，由于木芙蓉处于生长旺期，根系发达，对土壤中氮等营养元素大量吸收。再加上降雨引起渗透等因素，此时土壤中游离态的氮含量降低较快，使径流水中总氮浓度迅速下降，至5月20日(第一次施肥后32 d)以后相当长一段时期，各处理产生径流的总氮浓度下降到跟施肥前基本一致。考虑到木芙蓉植株开花期需大量营养物质，于7月9日(第一次施肥后82 d)进行第二次施肥。受第六号台风“烟花”影响，到7月23日(第一次施肥后96 d)，出现短时强降雨，CT处理的径流水中TN浓度(3.41 mg·kg-1)>NSPC-BS处理的TN浓度(3.11 mg·kg-1)>BS处理的TN浓度(1.94 mg·kg-1)。可以看出，第二次施肥中，施用缓释肥的BS处理的TN浓度小于另两种处理，这与缓释肥中的氮素稳定而缓慢释放有关。8月13日—8月18日期间，受强对流天气影响，出现多次短时强降雨，导致各小区土壤冲刷严重，水样颗粒物比较多，非常混浊，致使测得的总氮浓度较高，此后总氮浓度再度减小。

2.2.2 径流水中DN平均浓度变化

从图2可看出，可溶态氮浓度的变化规律总体上与总氮相似，第一次施肥后首遇降雨时CT处理的DN浓度(15.97 mg·kg-1)>BS处理的DN浓度(10.16 mg·kg-1)>NSPC-BS处理的DN浓度(8.60 mg·kg-1)>CK的DN浓度(3.47 mg·kg-1)。BS处理、NSPC-BS处理的径流水DN峰值浓度较CT处理均降低，径流水中DN浓度均迅速下降。8月13日—8月18日期间，DN浓度与TN浓度同步增大，径流水中的氮流失主要为DN。

图2 不同施肥方案下径流水中DN平均浓度变化

图3 不同施肥方案下径流水中平均浓度变化

2.2.4 径流水中TP、DP平均浓度变化

在施肥前，试验小区降雨后产生的径流水中总磷浓度在0.045～0.078 mg·kg-1范围。从图4可知，第一次施肥后首遇降雨时，径流中TP出现一个高峰，CT处理的TP浓度(0.133 mg·kg-1)>BS处理的TP浓度(0.105 mg·kg-1)>NSPC-BS处理的TP浓度(0.097 mg·kg-1)>CK的TP浓度(0.082 mg·kg-1)。BS处理、NSPC-BS处理的径流水TP峰值浓度较CT处理均下降。

图4 不同施肥方案下径流水中TP、DP平均浓度变化

DP变化规律与TP相似，CT处理的DP浓度最高，而BS、NSPC-BS处理的DP浓度较CT均下降。结果表明，BS、NSPC-BS处理较常规施肥处理CT降低TP、DP峰值浓度。各批次水样的DP/TP大多处于0.6～0.8 mg·kg-1范围，说明流失的磷主要为可溶性磷。

2.3 氮磷减排情况

表2 木芙蓉种植季各处理不同形态氮磷径流损失负荷

NSPC-BS处理中，有机肥的使用有利于形成土壤的团粒结构，也提高了对离子的吸附能力，导致了氮磷的流失负荷减少，在BS处理中，缓释肥减少了施肥后短时期内的径流水中氮磷各形态的排放浓度，累积的损失负荷也较CT处理低。这与其他研究人员有关有机肥、缓释肥对径流水氮磷影响的报道相符[8-10]。

3 小结

BS处理、NSPC-BS处理减少了园地氮磷各形态径流损失负荷BS处理、NSPC-BS处理的TN径流损失负荷较CT处理分别降低了0.88、1.69 kg·hm-2；TP径流损失负荷分别降低了0.03、0.04 kg·hm-2。