水稻田肥料管理对N

1、水稻田肥料管理对水稻田肥料管理对 N、P 污染物排放的影响污染物排放的影响*刘建国1 曹昌勋1 杨霞1 徐加宽2（1.江苏工业学院环境与安全工程学院，江苏 常州 213164；2.常州市农林局，江苏 常州 213001）摘要摘要 在某水稻田设立监测点及监测小区，设置不同的 N、P 施用量及配比，并对地表径流中的N、P 含量进行监测。结果表明，与常规施肥对比，施有机肥处理使地表径流中 N 质量浓度下降 11.93%，优化施肥处理使地表径流中 N 质量浓度下降 8.12%，而增 N 施肥处理使地表径流中 N 质量浓度上升12.36%；优化施肥和增 N 施肥处理使地表径流中 P 质量浓度下降 8.7

2、0，而增 P 施肥处理使地表径流中 P 质量浓度上升 43.48；水稻田施 N、P 量与地表径流中 N、P 质量浓度间均呈显著正相关关系（P 0.01）；削减水稻田 N 排放量可从减少施 N 量和增加有机肥施用比例两方面着手，而削减水稻田 P 排放量应主要从减少施 P 量出发。关键词关键词 水稻田 施肥 排放Effects of fertilizer application on the release of nitrogen and phosphorus pollutants from paddy field Liu Jianguo1, Cao Changxun1, Yang Xia1, X

3、u Jiakuan2 . (1. School of Environmental and Safety Engineering, Jiangsu Polytechnic University, Changzhou Jiangsu 213164; 2. Changzhou department of Agricultural and Forestry, Changzhou Jiangsu 213001)Abstract: Effects of fertilizer on the releases of nitrogen (N) and phosphorus (P) pollutants were

4、 studied by monitoring the concentration of N and P in surface runoff during fertilization. Different fertilization programs of different combination of manure and chemical fertilizers were applied to the fields. The results showed that compared to normal fertilizer, manure and the mixed fertilizer

5、of manure and chemical fertilizers reduced N concentrations in surface runoff by 11.93% and 8.12%, respectively. Fertilization quantities of N and P were significant positive correlations (P0.01) to N P concentrations in surface runoff. Further analysis indicated that reducing N release from paddy f

6、ield could be realize from cutting N application and raising the proportion of manure in the fertilizer, but P release from paddy field could be restrained only by lessening P application. Key words: paddy field; fertilizer application, nitrogen (N); phosphorus (P); release水体富营养化已成为太湖流域水环境污染的主要问题之一，

7、制约了该地区社会经济的进一步发展，也影响了环太湖流域人民的日常生活1-3。经过不断治理，近年来太湖水质得到了一定程度改善，但由于 TN 和 TP 污染仍然严重，湖体水质仍为劣 V 类4-6。太湖流域入湖污染物负荷中，农业面源污染是污染物的主要输入形式，分别占 TN、TP 输入量的 53%、56%7。在太湖一级保护区常州市武进区进行的田间试验及实地调查表明，各种类型农业面源污染排放中，农田 N 排放占 N 排放总量的 72.7%，农田 P 排放占 P 排放总量的56.2%8,9。国外相关研究也证明，农业面源污染已成为世界范围内地表水和地下水污染的主要来源。在美国，47%的 TP 和 52%的 T

8、N 来自农业面源污染；在荷兰，40%的 TP和 60%的 TN 来自农业面源污染10,11。因此，在控制太湖流域点源污染的同时，还必须1第一作者：刘建国，男，1963 年生，博士，教授，主要研究方向为农业环境保护。*江苏省基础研究计划项目(No.BK2007734)；常州市农业科技攻关计划项目(No.CE2008211)。加强流域内农业面源污染的治理力度。国内外相关研究还表明，农田过量施用化肥及肥料配比不合理是造成农业面源污染的主要原因，化肥营养元素的流失构成了农业面源污染的最重要部分12,13。为研究水稻田 N、P 施用量及其配比对水稻田 N、P 排放量的影响，在常州市水稻主产区建立水稻全生

9、育期监测点，监测点设立多个监测小区，分别设置不同的 N、P 施用量及配比，同时对监测小区地表径流中的 N、P 质量浓度进行全程定位监测，研究水稻田肥料管理对N、P 污染物排放的影响，以期为水稻田的合理施肥及水稻田面源污染控制提供科学依据。1 材料与方法材料与方法1.1 水稻田面源污染监测点及监测小区设置布置监测点的水稻田位于常州市雪堰镇，水稻田土壤为白土，耕作层基础地力为有机质 23.2 g/kg、TN1.86 g/kg、TP 0.65 g/kg、碱解 N 195 mg/kg、速效 P 11.8 mg/kg、速效K 125 mg/kg、pH 6.3、阳离子交换量 15.15 cmol/kg。选

10、择代表性田块建设监测小区，小区面积为 40 m2（8 m 5 m）。每个监测小区四周均设水泥墙体结构以防止监测小区与周边地块发生串水，水泥墙体埋设至地面以下 30 cm，露出地面 30 cm。每个监测小区设置对应径流池 1 个，径流池为水泥结构，侧壁和池底均做防渗处理，径流池长度、宽度、深度均为 1 m，并在池壁上标记刻度线以便于观察水量。每次产生径流后，测定径流水量并采集水样测定 N、P 质量浓度，然后用抽水机抽净径流池内存水，并将泥土清洗干净。径流池表面铺设硬质防雨设施，防止雨水、灰尘落入，也防止人和动物不慎跌落。1.2 监测小区肥料管理监测小区于每年 6 月 14 日至 16 日整地上水

11、，6 月 18 日至 20 日栽秧，10 月 25 日左右收割。监测小区的肥料管理方案见表 1。1.3 径流水样中 N、P 质量浓度的测定 径流水样中 TN 的测定采用国标水质凯氏氮测定方法，TP 的测定采用国标钼酸铵分光光度法。2 结果与分析结果与分析2.1 肥料管理对径流中 N、P 质量浓度的影响不同肥料管理对地表径流中 N、P 质量浓度的影响见表 2。由表 2 可见，与空白对照相比，各种施肥管理措施均会增加地表径流中 N、P 的质量浓度，其中 N 质量浓度的增加幅度明显高于 P 的增加幅度，这与 N 施用量比 P 高有关。 表表 1 水稻田面源污染监测小区肥料管理水稻田面源污染监测小区肥

12、料管理 kg/m2处理碳酸氢铵猪粪复合肥过磷酸钙TNTP空白对照000000常规施肥0.0 750/0.0 750/0.0 2170.0 049优化施肥0.0 7501.4 999/0.0 1870.0 036施有机肥/3.7 498/0.0 2070.0 090增 N 施肥0.1 1251.4 999/0.0 2400.0 036增 P 施肥0.0 7501.4 999/0.0 3750.0 1870.0 111表表 2 不同肥料管理对地表径流中不同肥料管理对地表径流中 N、P 质量浓度的影响质量浓度的影响处理TN/（mgL-1）比对照增减/%比常规施肥增减/%TP/（mgL-1）比对照增减

13、/%比常规施肥增减/%空白对照3.42/0.19/常规施肥16.26375.44/0.46142.11/优化施肥14.94336.84-8.120.42121.05-8.70施有机肥14.32318.71-11.930.55189.4719.57增 N 施肥18.27434.2112.360.42121.05-8.70增 P 施肥16.17372.81-0.550.66247.3743.48与空白对照相比，地表径流中 N 质量浓度的增加幅度为 318.71%434.21%，其中增加幅度最大的为增 N 施肥，增加幅度最小的为施有机肥。与常规施肥进行对比，施有机肥使地表径流中 N 质量浓度下降 1

14、1.93%，优化施肥使地表径流中 N 质量浓度下降8.12%，增 P 施肥对地表径流中 N 质量浓度影响较小，增 N 施肥使地表径流中 N 质量浓度上升 12.36%。 与空白对照相比，地表径流中的 P 质量浓度的增加幅度为 121.05%247.37%，其中增加幅度最大的为增 P 施肥，增加幅度最小的为优化施肥、增 N 施肥。与常规施肥进行对比，施有机肥使地表径流中 P 质量浓度增加 19.57%，而增 P 施肥使地表径流中 P 质量浓度上升 43.48%。优化施肥、增 N 施肥使地表径流中 P 质量浓度下降 8.70%。 2.2 N、P 施用量与地表径流中 N、P 质量浓度的关系各种施肥管

15、理措施中不同施 N 量对地表径流中 N 质量浓度的影响见图 1。由图 1 可见，水稻田监测小区施 N 量与地表径流中 N 质量浓度呈高度正相关关系，相关系数高达0.9827，达极显著水平（P0.01），说明水稻田 N 素随地表径流的排放量在很大程度上与施 N 量有关。但由表 1、表 2 可见，常规施肥、优化施肥、增 P 施肥处理的施 N 量最低，而地表径流中 N 质量浓度最低的却是施有机肥处理，这说明施 N 形态对 N 素随地表径流的排放量也有一定影响。各种施肥管理措施中不同施 P 量对地表径流中 P 质量浓度的影响见图 2。由图 2 可见，水稻田监测小区施 P 量与地表径流中 P 质量浓度间

16、也呈极显著正相关关系，相关系数高达 0.9 668（P0.01）。而且地表径流中 P 质量浓度的高低与监测小区施 P 量的顺序完全一致，说明 P 素随地表径流的排放量取决于施 P 量，而与施 P 的形态和肥料配比没有明显关系。图图 1 不同施不同施 N 量对地表径流中量对地表径流中 N 质量浓度的影响质量浓度的影响注：*极显著性差异（P0.01） ，图 2 同。图图 2 不同施不同施 P 量对地表径流中量对地表径流中 P 质量浓度的影响质量浓度的影响3 讨论与结论讨论与结论（1） 不同施肥处理结果表明，与常规施肥相比，施有机肥使地表径流中 N 质量浓度下降 11.93%，优化施肥使地表径流中

17、N 质量浓度下降 8.12%，而增 N 施肥使地表径流中 N 质量浓度上升 12.36%；水稻田监测小区施 N 量与地表径流中 N 质量浓度呈高度正相关关系，但施 N 量的高低与地表径流中 N 质量浓度的高低并非完全一致，如优化施肥、增 P 施肥的施 N 量最低，而地表径流中 N 质量浓度却以施有机肥处理最低，这说明 N 素随地表径流的排放量一方面与施 N 量有关，另一方面与施 N 形态及配比也有一定关系。削减 N 排放量可从减少施 N 量和增加有机肥施用比例 2 方面着手。（2） 不同施肥处理结果表明，与常规施肥对比，优化施肥、增 N 施肥使地表径流中 P 质量浓度下降 8.70%，而增 P

18、 施肥使地表径流中 P 质量浓度上升 43.48%；水稻田监测小区施 P 量与地表径流中 P 质量浓度也呈极显著正相关关系，而且施 P 量的高低与地表径流中 P 质量浓度的高低完全一致，这说明 P 素随地表径流的排放量取决于施 P 量，而与施 P 的形态及配比没有明显关系。削减 P 排放量应主要从减少施 P 量出发。参考文献：参考文献：1 夏立忠,杨林章.太湖流域非点源污染研究与控制J.长江流域资源与环境,2003,12(1):45-49.2 俞建军,沈燕.太湖水域功能与水生态修复J.环境污染与防治,2008,30(6):96-97.3 张利民,夏明芳,王春,等.江苏省 12 大湖泊水环境现状与污染控制建议J.环境监测管理与技术,2008, 20(2):46-50.4 程波,张泽,陈凌,等.太湖水体富营养化与流域农业面源污染的控制J.农业环境科学学报,2005(24):118-124.5 秦伯强,罗潋葱.太湖生态环境演化及其原因分析J.第四纪研究,2004,24(5):561-568.6 蔡履冰.太湖流域水体富营养化成因及防治对策的初步研究J.中国环境监测,2003,19(3):52-54.7 赖格英,于革,桂峰.太湖流域营养物质输移模拟评估的初步研究J.中国科学 D 辑:地球科学,2005(35):121-130.8 郭