不同施肥条件对甘蔗地径流氮磷的影响_吴烨.pdf

202312基础研究33Modern Chemical Research当代化工研究不同施肥条件对甘蔗地径流氮磷的影响吴烨1 金成舟2 金志勇2 洪庆红3*（1.金华市乡村人才科教中心 浙江 3210172.义乌市农技推广服务中心 浙江 3210173.金华职业技术学院 浙江 321017)摘要：本研究通过对有单排单灌的10个甘蔗旱地进行4种不同的施肥条件处理，分析不同施肥条件下甘蔗生长期内降雨产生径流种氮磷的含量。结果表明：（1）径流总氮和总磷在CK条件下一直处于较低水平；从长期趋势来看，径流中TN浓度大小依次为：CTBSNSPC-BS；径流中总磷浓度大小依次为：CTNSPC-BSBS。（2）径流中总氮流失负荷依次为：NSPC-BSCTBS，径流中总磷流失负荷依次为：NSPC-BSBSCT。关键词：甘蔗；径流；氮；磷；有机肥中图分类号：S68 文献标识码：ADOI：10.20087/ki.1672-8114.2023.12.011Effects of Different Fertilization Types on Different Forms of Nitrogen and Phosphorus in Runoff Water in Sugarcane FieldWu Ye1,Jin Chengzhou2,Jin Zhiyong2,Hong Qinghong3*(1.Jinhua Rural Talents Science and Education Center,Zhejiang,3210172.Yiwu Agricultural Technology Extension Service Center,Zhejiang,3210173.Jinhua Vocational and Technical College,Zhejiang,321017)Abstract：In this study,four different fertilization treatments were conducted in 10 dry sugarcane plots with single row and single irrigation to detect the nitrogen and phosphorus content of runoff water generated by natural rainfall during the growth period of sugarcane under different fertilization schemes.The results showed that:(1)Total nitrogen and total phosphorus in CK runoff were always at a low level;From the long-term trend,the concentration of TN in runoff CTBSNSPC-BS;Total phosphorus concentration in runoff water CTNSPC-BSBS.(2)Total nitrogen loss load in runoff:NSPC-BSCTBS;total phosphorus loss load in runoff:NSPC-BS BSCT.Key words：sugar cane；runoff；nitrogen；phosphorus；organic fertilizer义乌市是浙江省重要的甘蔗产区，其面积和产量均居浙江省首位1。糖蔗“粤糖54/474”是义乌市甘蔗种植的优势果蔗品种，是农民增收的重要来源2-5。在种植过程中，大量施肥虽然提高了甘蔗产量，但是田间养分的流失也成为了农业面源污染的重要来源6-7。本研究通过对甘蔗田径流氮磷流失特征和施肥条件关系的研究，拟为从源头减少施肥对农业面源污染提供依据。1.材料与方法(1)试验材料试验地位于浙江省义乌市义亭镇大楼村，于2022年开展研究，供试土壤为水稻土。种植前土壤状况：容重为1.130.1g/m3，有机质为21.4g/kg，总氮为1.1g/kg，总磷为0.3g/kg、钾为6.6g/kg，pH为5.2。(2)试验设计监测点分10个小区域，每个区域面积为30m2（长6m，宽5m），区域分别设有PVC排水口与径流池，每次对径流水取样完成后，用水泵将剩余水排出，洗净池子备用。本研究设有4种施肥处理方案：不施肥（CK）、施复合肥（CT）、施缓控肥（BS）、施有机肥与缓控肥（NSPC-BS）。不施肥处理（对照）设1个小区，其余3种施肥处理各设3个小区，每个施肥处理方案在甘蔗生长期内的氮磷养分输入总量均相同。具体如下：（1）CT方案：按照当地农户的施肥习惯，第1次施复合肥（15-15-15）75kg/亩；第2次施复合肥（15-15-15）45kg/亩，尿素21.2kg/亩；（2）BS方案：第1次施缓控复合肥（15-15-15）75kg/亩；第2次施缓控复合肥（22-9-9）75kg/亩；（3）NSPC-BS方案：第1次施有机肥（2.34-1.65-1.84）150kg/亩，缓控复合肥（15-15-15）51.6 kg/亩，钙镁磷肥8.65kg/亩；第2次施有机肥（2.34-1.65-1.84）100kg/亩，三元复合肥（22-9-9）56.67 kg/亩，缓释尿素3.67kg/亩。施肥分两次，第1次为3月4日，用沟施方式。第2次为6月9日，条施并覆土。(3)测定方法202312基础研究34Modern Chemical Research当代化工研究水样总氮（TN）和溶氮（DN）测定依据为HJ 363-2012，铵态氮（AN）依据为HJ 535-2009，硝态氮（NN）依据为GB 7480-87，总磷（TP）和溶磷（DP）依据GB/T 11893-89。供试土壤元素依据为NY/T 395-2012。2.结果与分析(1)因降雨引入径流及氮磷状况由表1可知，从3月8日到10月8日，甘蔗试验地共降雨16场，各试验小区总降雨量为865mm，各小区平均降水体积为25950L，其中有10次产生径流，各小区平均径流量为13420L，总径流量/降水体积=0.52。各小区平均累积带入氮34.69g和磷0.77g。表1 不同降雨期甘蔗生长状况及降雨量养分和径流量降雨日期（月-日）降水量/mm甘蔗生长期是否产流TN/(mg/L)TP/(mg/L)平均径流/L03-0816萌芽期是3.610.04-03-1926幼苗期是3.540.051203-2354幼苗期是2.080.08137303-2884幼苗期是2.960.07214304-0122幼苗期是1.870.0445604-2947伸长期是2.350.0349305-1764伸长期是2.140.0196405-30103伸长期是1.030.02159906-06151伸长期是0.580.01315306-1367伸长期是0.820.02100406-21122伸长期是0.320.04222308-0723伸长期否0.460.01-08-2721伸长期否0.50.01-09-0534伸长期否0.70.01-09-1615伸长期否0.530.01-10-0816伸长期否1.040.02(2)不同施肥方案下甘蔗田径流氮磷流失状况分析甘蔗生长期径流水TN和DN浓度的变化在甘蔗一年的生长期内，不同施肥处理下的地表径流中总氮（TN）平均浓度变化曲线见图1。共产生径流10次，径流总氮浓度在2.917.9mg/L之间。本年度总体降水较少，共出现两次较大径流，分别出现在播种后第24d和第94d，前3次降雨形成径流较小。在径流较大的时间段径流水中总氮值较低，与短时间形成水量较多有关。前段径流总体浓度较高，随着时间变化逐渐降低，后期随着雨量增大降低更加显著。经过第2次施肥后，径流水中总氮值快速上升。总体上CK径流TN一直处于较低水平，从长期趋势来看，径流TN浓度CTBSNSPC-BS。图1 甘蔗地径流中TN浓度的变化 图2 径流水DN的浓度变化从图2可看出，可溶性氮（DN）浓度的变化规律总体上与总氮（TN）相似，CT处理的TN浓度BS处理的浓度NSPC-BS处理的浓度。各次径流中DN/TN在0.85 0.95，说明径流水中的氮流失主要为DN。甘蔗生长期径流水NN与AN浓度的变化根据图3与图4的结果，第一次施肥后，甘蔗地径流水中硝态氮与铵态氮的浓度在较短时间内均快速达到峰值，硝态氮的浓度下降较慢，铵态氮的浓度达到峰值之后快速下降，后较长时间内趋于稳定，CT处理的浓度NSPC-BS处理的浓度BS处理的浓度CK处理的浓度。硝态氮含量明显高于铵态氮含量，径流水中铵态氮浓度则一直处于相对较低的水平数值，均在 1mg/L以下。施肥后肥料中氮素首先转化成铵，此时土壤中铵态氮（AN）较硝态氮（NN）多，遇到强降雨以后，短时间内甘蔗地排出的AN浓度较NN高，此后在土壤氧气充足且呈弱碱性的条件下，由于土壤微生物的作用，通过亚硝酸菌把铵态氮逐渐转化为硝态氮，因此甘蔗地土壤氮素以硝态氮为主，NN成为甘蔗地径流水中氮素流失的主要形式，这个结果与其他相关研究者的观点基本一致8-11。图3 甘蔗地径流水中 图4 甘蔗地径流水中 NN的浓度变化 AN的浓度变化甘蔗生长期径流水中TP和DP的浓度变化从图5与图6的结果可看出，在甘蔗生长初期，第1次和第2次施肥后的较短时间内，降雨后的甘蔗地径流水中总磷（TP）、可溶性磷（DP）的浓度达到峰值，CK试验小区降雨后产生的径流水中总磷浓度在0.020.06mg/L范围。前3次降雨产生径流较小，随着雨量增加，径流水中TP快速达到峰值后逐渐下降，TP最高至0.18mg/L，DP最高至0.15mg/L，90d达到CK相同202312基础研究35Modern Chemical Research当代化工研究水平。不同处理方式中径流水中总磷浓度CTNSPC-BS BS，流失的磷主要为可溶性磷为主。本研究中的试验地土壤中原本磷含量较低，且磷在土壤中有移动慢和容易被固定的特性，因此在满足甘蔗生长对磷的需求后，土壤磷的流失较少，这与其他研究者在类似条件下的有关研究结果相符12-14。图5 甘蔗地径流水中 图6 甘蔗地径流水中可 总磷的浓度变化 溶性磷的浓度变化 (3)甘蔗地氮磷损失负荷比较各处理组产生的径流量，可得到甘蔗种植季各处理不同形态氮磷径流损失负荷（表2）。表2 甘蔗种植季各处理不同形态氮磷径流损失负荷处理各形态氮磷径流损失负荷/(kg/亩)TNDNNNANTPDPCK1.121.010.880.080.010.01CT3.443.33.050.230.040.03BS3.63.43.050.220.030.03NSPC-BS3.383.272.910.220.030.02可以看出，NSPC-BS处理径流的TN较CT、BS处理略有降低，NSPC-BS处理较CT处理的NN、AN径流损失负荷均有所降低，其余三种处理的因施肥和雨水引入的总氮养分收入均为30.00kg/亩，NSPC-BS、BS、CT径流流失负荷分别为3.38kg/亩、3.44kg/亩和3.60kg/亩，其相应的径流流失率分别为11.2%、11.5%和12.2%。NSPC-BS处理径流的TP较CT处理略有降低。CT处理、BS处理和NSPC-BS处理组因施肥和雨水引入的总磷养分输入分别为7.92kg/亩、7.92kg/亩和7.91kg/亩，地表径流损失负荷分别为0.04kg/亩、0.03kg/亩和0.03kg/亩。NSPC-BS处理包含有机肥，有机肥对土壤团粒结构的形成有促进作用，这提高了甘蔗地土壤对无机养分离子的吸附能力，因此在遇到强降雨时，氮磷养分的流失负荷减少了。BS处理具有肥料养分缓释功能，这大大降低了施肥后短时间内甘蔗地径流水中各形态氮与磷的排放浓度，导致了其累积损失负荷也比CT处理的低。这与其他关于有机肥和缓释肥对径流水氮磷