李盟軍， 姚建武， 王榮輝， 曾招兵， 寧建鳳， 艾紹英

(廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，農(nóng)業(yè)部南方植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省養(yǎng)分資源循環(huán)利用與耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510640)

不同養(yǎng)分管理措施下常年菜地蔬菜生長(zhǎng)及氮素徑流特征

李盟軍， 姚建武， 王榮輝， 曾招兵， 寧建鳳， 艾紹英*

(廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，農(nóng)業(yè)部南方植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省養(yǎng)分資源循環(huán)利用與耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510640)

【目的】蔬菜生產(chǎn)超量施肥現(xiàn)象十分普遍,由此導(dǎo)致的面源污染問題日益嚴(yán)重。研究探討常年菜地的合理施肥技術(shù)，明確蔬菜合理的氮肥投入閾值范圍，從污染源頭控制氮的遷移、流失，對(duì)于降低氮肥對(duì)水體的污染風(fēng)險(xiǎn)具有積極意義?！痉椒ā勘驹囼?yàn)采用大田小區(qū)試驗(yàn)方法，設(shè)置不施肥對(duì)照和不同用量化肥配施有機(jī)肥處理(N0，化肥氮空白；CON，習(xí)慣施肥；OPT，優(yōu)化施肥；OPT+N，優(yōu)化增氮；OPT+P，優(yōu)化增磷；OPT+NPK，優(yōu)化增氮磷鉀)，研究了不同養(yǎng)分管理措施對(duì)常年菜地甘藍(lán)—茄子—甘藍(lán)輪作模式下蔬菜生長(zhǎng)及氮素徑流流失的影響?！窘Y(jié)果】連續(xù)三茬、為期一年的蔬菜試驗(yàn)，共采集徑流樣品18次。整個(gè)試驗(yàn)期間，不同處理的菜地地表徑流銨態(tài)氮濃度均低于2.0 mg/L的地表水V類水標(biāo)準(zhǔn)限值，且施肥對(duì)銨態(tài)氮的影響無(wú)明顯規(guī)律性。地表徑流硝態(tài)氮和總氮具有相似的濃度變化特征，濃度范圍分別為0.03～28.43 mg/L和1.06～31.79 mg/L，硝態(tài)氮是土壤礦質(zhì)氮流失的主要氮素形態(tài)。施氮不同程度增加總氮和硝態(tài)氮濃度，且化肥氮的作用尤為明顯。幾乎所有徑流樣品的總氮濃度均超過2.0 mg/L的地表水V類水的標(biāo)準(zhǔn)限值，OPT+NPK處理總氮濃度及硝態(tài)氮超標(biāo)率均最高。對(duì)照處理的菜地總氮年流失負(fù)荷為30.8 kg/hm2，化肥氮空白處理與對(duì)照間無(wú)顯著差異。其他有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理中CON、OPT、OPT+N、OPT+P和OPT+NPK處理總氮年流失負(fù)荷分別為69.81、54.95、76.6、55.45和90.73 kg/hm2，分別較對(duì)照顯著提高126.51%、78.29%、148.54%、79.92%和194.39%，且以O(shè)PT+NPK處理的流失負(fù)荷(90.73 kg/hm2)最高、OPT處理負(fù)荷較低(54.95 kg/hm2)。菜地施肥處理的氮肥流失系數(shù)在1.47%～3.44%之間，總體隨化肥氮用量增加而升高。施肥顯著增加蔬菜產(chǎn)量，化肥氮空白處理的甘藍(lán)和茄子產(chǎn)量較相應(yīng)對(duì)照處理分別增加67.50%和114.20%，其他有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理下兩種蔬菜產(chǎn)量的增幅分別為5.1～5.5倍和4.5～5.9倍。相同有機(jī)肥用量條件下，施用氮、磷、鉀化肥對(duì)蔬菜的增產(chǎn)作用明顯，且以氮、磷、鉀肥用量均最高的OPT+NPK處理的蔬菜產(chǎn)量增幅最大?！窘Y(jié)論】從兼顧經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益角度出發(fā)，綜合分析蔬菜產(chǎn)量、肥料投入成本及總氮流失負(fù)荷，優(yōu)化施肥(OPT)處理可作為常年菜地推薦施肥技術(shù)方案。

氮素徑流；有機(jī)無(wú)機(jī)配施；常年菜地；養(yǎng)分管理；流失系數(shù)

氮肥在促產(chǎn)增收、保障糧食安全方面發(fā)揮著極其重要的作用。蔬菜由于種植效益高，超量施氮現(xiàn)象十分普遍[1-2]。大量施氮保證蔬菜豐產(chǎn)、增收的同時(shí)，也導(dǎo)致過量氮肥通過流失或淋溶等途徑進(jìn)入水環(huán)境，由此產(chǎn)生的面源污染問題日益突出[3]。廣東地處熱帶、亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，蔬菜常年種植現(xiàn)象十分普遍。菜地過量施肥及長(zhǎng)期高強(qiáng)度連作生產(chǎn)模式，加之本地區(qū)降雨量大、降雨強(qiáng)度高的自然環(huán)境特征，極易導(dǎo)致菜地養(yǎng)分流失。針對(duì)廣州流溪河流域的研究表明，該流域顆粒態(tài)氮養(yǎng)分年流失量高達(dá)582.49 t，農(nóng)田過量施肥是流域面源污染的重要來(lái)源[4]。課題組在廣州市郊菜地連續(xù)3年的定位監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，菜農(nóng)習(xí)慣施肥導(dǎo)致總氮年徑流流失量高達(dá)321 kg/hm2，占氮肥投入量的14%[5]。農(nóng)田養(yǎng)分地表徑流流失規(guī)律的研究對(duì)于提高化肥利用率、減輕農(nóng)業(yè)面源污染具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[6]。

基于本地區(qū)菜地面源污染現(xiàn)狀，研究不同養(yǎng)分管理措施下常年菜地氮素地表徑流流失濃度及負(fù)荷變化特征，以期為菜地養(yǎng)分優(yōu)化管理、面源污染源頭控制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

基于珠三角地區(qū)常年菜地施肥管理中存在化肥用量大、有機(jī)肥用量偏低及肥料用量比例失調(diào)等突出問題，本試驗(yàn)對(duì)比當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶習(xí)慣施肥措施，驗(yàn)證優(yōu)化施肥技術(shù)效果，并在優(yōu)化技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加氮、磷、鉀化肥用量水平，旨在探討適宜本地區(qū)蔬菜安全、清潔生產(chǎn)的合理的氮、磷投入閾值范圍，以期綜合分析、評(píng)價(jià)不同養(yǎng)分管理措施下菜地養(yǎng)分的流失特征及其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。試驗(yàn)設(shè)對(duì)照(CK)，不施肥；化肥氮空白(N0)，有機(jī)肥配施磷肥和鉀肥；農(nóng)戶習(xí)慣施肥(CON)；優(yōu)化施肥(OPT)；優(yōu)化施肥增施氮肥(OPT+N)；優(yōu)化施肥增施磷肥(OPT+P)以及優(yōu)化施肥同時(shí)增施氮磷鉀(OPT+NPK)，共7個(gè)處理，每處理3次重復(fù)，隨機(jī)排列。試驗(yàn)中化肥采用尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O512%)和氯化鉀(含K2O 60%)，有機(jī)肥采用商品有機(jī)肥。小區(qū)面積為18.72 m2(5.2 m×3.6 m)，每個(gè)小區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè)水泥徑流池，用于收集地表徑流。徑流池容積為2.71 m3(長(zhǎng)2.55 m，寬1.06 m，高1.0 m)，采用塑料波浪瓦覆蓋水泥池頂部，防止雨水等進(jìn)入池內(nèi)。每個(gè)小區(qū)排水口處埋設(shè)有1支內(nèi)徑10 cm的PVC塑料管道，用于連通小區(qū)和水泥池。降雨產(chǎn)生徑流后，用塑料尺量取徑流池水面高度，計(jì)算徑流液體積。然后將徑流水?dāng)噭?，采? L徑流液于潔凈塑料桶內(nèi)，帶回實(shí)驗(yàn)室放入冰箱4℃冷藏，并于1周內(nèi)完成樣品分析測(cè)試。每次采集徑流液后，用抽水泵將徑流水抽干，并清洗徑流池，便于下次徑流液的收集。

試驗(yàn)采用甘藍(lán)—茄子—甘藍(lán)的輪作模式，均采用育苗移栽種植方式。其中，第一茬甘藍(lán)于2011年10月28日播種，12月14日移栽，2012年4月8日收獲。第二茬茄子播種時(shí)間為2012年3月31日，5月16日移栽，9月12日收獲。第三茬甘藍(lán)于2012年9月23日播種，10月23日移栽，2013年1月22日收獲。各處理氮、磷、鉀養(yǎng)分用量情況見表1。甘藍(lán)和茄子的灌水、噴藥等均采用常規(guī)管理方式。試驗(yàn)期間，用雨量計(jì)記錄降雨量為1602.7 mm，第二茬和第三茬蔬菜共灌溉115.9 mm(流量計(jì)記錄)。全年共采集18次徑流樣品。其中第1和第2次徑流于第1茬甘藍(lán)生長(zhǎng)期間采集，第3至第7次徑流于第1茬甘藍(lán)收獲后至第2茬茄子移栽前采集。第2茬茄子生長(zhǎng)期間共發(fā)生7次徑流，茄子收獲后至第三茬甘藍(lán)移栽期間有1次徑流事件，第三茬甘藍(lán)生長(zhǎng)期間采集3次徑流樣品。

1.3 徑流液養(yǎng)分含量測(cè)定及相關(guān)計(jì)算方法

養(yǎng)分徑流負(fù)荷(kg/hm2)=[小區(qū)徑流氮濃度(mg/L)×徑流水體積(L)/106]×10000(m2)/小區(qū)面積(m2)。

氮流失系數(shù)(%)=(施氮處理氮流失負(fù)荷-不施肥處理氮流失負(fù)荷)×100/施氮量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2003程序和SAS9.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 蔬菜生長(zhǎng)期徑流量

不同施肥處理下，三茬蔬菜的地表總徑流量在1052.27～1101.29 mm之間(圖1)，各處理間無(wú)明顯差異，同時(shí)各茬蔬菜生長(zhǎng)期間各處理的徑流量也無(wú)明顯差異。

[注(Note): 不同小寫字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平 Different letters mean significant differences at the 5% level among treatments.]

2.2 銨態(tài)氮徑流濃度變化

本試驗(yàn)采用尿素作為供試氮肥，尿素施入旱地后，1周之內(nèi)即完全水解成銨態(tài)氮，之后進(jìn)行硝化作用[9]。第一茬甘藍(lán)種植期間(圖2)，第1次徑流事件(2012-3-5)距離最后一次施氮時(shí)間(2012-1-9)間隔長(zhǎng)達(dá)46 d，鑒于尿素氮在土壤中的轉(zhuǎn)化特性，本試驗(yàn)中施氮對(duì)前兩次徑流的銨氮濃度影響較小。對(duì)照處理的銨氮濃度為0.10～0.26 mg/L，其他施肥處理濃度在0.09～0.47 mg/L之間。與前兩次徑流液銨態(tài)氮濃度相比，第3次至第7次徑流的銨態(tài)氮濃度明顯增高，其中對(duì)照處理濃度為0.20～0.44 mg/L，施肥處理濃度為0.28～0.96 mg/L。地表所覆蓋的植被因植物莖葉對(duì)降雨的截留效應(yīng)、植物根系對(duì)土壤的固結(jié)作用以及植被對(duì)徑流傳遞的阻礙作用等，可有效降低降雨導(dǎo)致的土壤侵蝕和養(yǎng)分流失[10-11]。Zhang 等[12]研究顯示，與無(wú)植被生長(zhǎng)覆蓋的裸地相比，擰條錦雞兒覆蓋的地表其徑流量和沉積物分別顯著降低20%和65%，且高覆蓋度的土壤較低覆蓋度的土壤進(jìn)一步降低土壤氮流失量20%。土壤耕翻是影響?zhàn)B分流失的另一重要因素。據(jù)Xu等[13]報(bào)道，土壤耕翻導(dǎo)致土壤侵蝕率提高10.2倍。本文中，這5次徑流事件發(fā)生在第1茬甘藍(lán)收獲后至第2茬茄子移栽前，在此期間菜地沒有進(jìn)行施肥，可以排除肥料對(duì)銨態(tài)氮濃度的影響。由于菜地處于無(wú)作物覆蓋狀態(tài)，土壤耕翻導(dǎo)致表土結(jié)構(gòu)疏松，土壤膠體和顆粒吸附、固定的銨態(tài)氮極易在降雨作用下隨徑流水流失，因此可以認(rèn)為，徑流液銨態(tài)氮濃度的增加與此時(shí)菜地土壤的耕翻作用及無(wú)蔬菜種植有關(guān)。

第二茬茄子生長(zhǎng)期間共采集7次徑流樣品，徑流事件發(fā)生于施肥后5～15 d。這7次徑流樣品中，對(duì)照處理銨態(tài)氮濃度為0.17～0.46 mg/L，施肥處理濃度為0.11～0.61 mg/L，施肥與對(duì)照處理之間的消長(zhǎng)變化無(wú)明顯規(guī)律性。不同徑流事件之間銨態(tài)氮濃度表現(xiàn)出一定的升降變化，與施肥和降雨時(shí)間間隔、降雨強(qiáng)度及降雨時(shí)間等多種因素有關(guān)[14]。第二茬茄子收獲后至第三茬甘藍(lán)移栽前僅產(chǎn)生1次徑流，各處理銨態(tài)氮濃度在0.30～0.54 mg/L之間，變幅較小。第三茬甘藍(lán)生長(zhǎng)期間共收集3次徑流樣品，各次徑流距最近一次施肥的時(shí)間間隔在7～14 d，與對(duì)照銨態(tài)氮濃度(0.11～0.34 mg/L)相比，施肥處理濃度0.12～0.53 mg/L，基于尿素在土壤中的轉(zhuǎn)化特性，銨態(tài)氮經(jīng)硝化作用迅速轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，導(dǎo)致施氮處理銨態(tài)氮徑流濃度并未完全表現(xiàn)出高于不施氮的對(duì)照處理的規(guī)律。

總體上，全年18次徑流事件中，不同處理的徑流液銨態(tài)氮濃度表現(xiàn)出一定的時(shí)空變化特點(diǎn)，但均低于2.0 mg/L，即在《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002》V類水標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，對(duì)周邊水環(huán)境的面源污染風(fēng)險(xiǎn)較低。

2.3 硝態(tài)氮徑流濃度變化

旱地土壤中，硝態(tài)氮是主導(dǎo)礦質(zhì)氮形態(tài)[15]。與銨態(tài)氮不同，硝態(tài)氮本身帶有負(fù)電荷，不易被土壤膠體等吸附，極易隨水分流失。不同處理下徑流液硝態(tài)氮濃度總體高于銨態(tài)氮(圖3)。前7次徑流中，與最后一次施肥間隔時(shí)間最短的第1次徑流，發(fā)生在施肥后46 d。因此，施入土壤的尿素均已轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。隨著時(shí)間推移，由于蔬菜對(duì)硝態(tài)氮吸收及硝態(tài)氮的淋失等因素影響，前7次徑流事件中，不同處理的硝態(tài)氮濃度基本隨時(shí)間延長(zhǎng)呈降低趨勢(shì)，且化肥氮處理的硝態(tài)氮濃度高于不施氮的對(duì)照和化肥氮空白處理。其中，對(duì)照和化肥氮空白處理的硝態(tài)氮濃度分別為0.38～1.00 mg/L和0.03～0.85 mg/L，其他有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理的硝態(tài)氮濃度基本隨化肥氮用量增加而增加: 習(xí)慣施肥(CON)硝態(tài)氮濃度為1.03～3.01 mg/L，優(yōu)化施肥(OPT)處理較低，為0.84～1.66 mg/L，優(yōu)化施肥基礎(chǔ)上增加氮、磷肥和鉀肥用量，硝態(tài)氮濃度均有不同程度增加，分別為OPT+N 0.79～6.30 mg/L；OPT+P 0.58～3.89 mg/L；OPT+NPK 0.51～11.9 mg/L。

第二茬茄子生長(zhǎng)期間共采集7次(第8次～14次)徑流樣品，對(duì)照和化肥氮空白處理的硝態(tài)氮濃度分別在0.54～2.51 mg/L和0.54～3.25 mg/L，其他有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理的硝態(tài)氮濃度明顯較高，且均在第10 次徑流事件中出現(xiàn)濃度峰值，在6.39～15.15 mg/L之間，其中OPT處理濃度最低，而OPT+NPK處理濃度最高。與其他幾次徑流發(fā)生在最近施肥后5～11 d相比，第10次徑流發(fā)生在茄子第三次施肥后15 d，時(shí)間間隔相對(duì)較長(zhǎng)。分析其原因，是由于第三次施氮量占總氮量25%，高于其他幾次徑流前施肥量(10%～20%)，且降雨量(89.8 mm)與其他幾次徑流的降雨量(55.0～89.6 mm)持平或較高，因此，在高量施肥及降雨作用下導(dǎo)致菜地硝態(tài)氮濃度出現(xiàn)明顯的峰值。降雨量與土壤養(yǎng)分流失量之間的關(guān)系已有諸多研究和報(bào)道[10,16-17]。茄子收獲后至第三茬甘藍(lán)移栽前發(fā)生1次徑流(第15次)，此次徑流液硝態(tài)氮濃度為 0.44～4.5 mg/L，由于此時(shí)土壤無(wú)植物覆蓋以及農(nóng)田耕翻等原因，與茄子生長(zhǎng)后期發(fā)生的兩次徑流(第13次，015～2.67 mg/L；第14次，0.32～2.50 mg/L)相比，各處理硝態(tài)氮徑流濃度均有一定程度增加。

第三茬甘藍(lán)生長(zhǎng)期間共采集3次(第16～18次)徑流樣品，其中第16次徑流硝態(tài)氮濃度出現(xiàn)峰值，濃度范圍在7.90～28.43 mg/L之間，之后兩次徑流的硝態(tài)氮隨時(shí)間延長(zhǎng)出現(xiàn)明顯下降變化。在施肥及施肥與降雨時(shí)間間隔方面，第16次徑流發(fā)生在施用基肥(20% N)后的第14 d，第17次和18次徑流發(fā)生在第1次追肥后7～14 d，且追肥量分別為總氮量25%和30%。降雨方面，第16次徑流事件的降雨量為55.7 mm(1 d降雨量)，高于第18次的26.6 mm(1 d降雨量)，低于第17次的181.7 mm(連續(xù)5 d累積降雨量)。綜合上述因素分析，第16次徑流在施肥量、施肥與降雨時(shí)間間隔及降雨量等方面與后面的兩次徑流相比均無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)，而出現(xiàn)明顯的硝態(tài)氮濃度峰值可能與此次降雨強(qiáng)度高、且此時(shí)甘藍(lán)移栽時(shí)間較短、幼苗對(duì)氮的吸收能力有限及菜地地表覆蓋度低等因素有關(guān)，從而導(dǎo)致土壤多余的硝態(tài)氮大量流失。降雨強(qiáng)度作為影響?zhàn)B分徑流損失的主要因子之一[18-20]，也有諸多報(bào)道。Zhang 等[19]研究顯示，隨降雨強(qiáng)度(60、100和140 mm/h)的增加，土壤顆粒及其攜帶養(yǎng)分流失量均明顯增加。Liu 等[20]報(bào)道，農(nóng)田徑流量隨降雨強(qiáng)度增加而增加，氮、磷養(yǎng)分流失量與降雨強(qiáng)度之間表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系。

《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002》中硝態(tài)氮濃度的標(biāo)準(zhǔn)限值為10 mg/L。對(duì)比此標(biāo)準(zhǔn)，OPT+NPK處理在18次徑流事件中，有5次徑流樣品的硝態(tài)氮濃度高于10 mg/L，超標(biāo)率達(dá)28%，其他有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理的硝態(tài)氮濃度超標(biāo)現(xiàn)象均發(fā)生在第16次徑流事件中。總體上，優(yōu)化施肥同時(shí)增施氮磷鉀用量的處理(OPT+NPK)硝態(tài)氮濃度超標(biāo)率最高。

2.4 總氮徑流濃度變化

對(duì)比地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，18次徑流樣品中包括不施肥的對(duì)照處理在內(nèi)，幾乎所有徑流樣品的總氮濃度均超過2.0 mg/L的V類水標(biāo)準(zhǔn)限值，具有一定的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。

2.5 菜地氮素流失負(fù)荷及流失系數(shù)

三茬蔬菜中(表2)，化肥氮空白處理總氮流失負(fù)荷相比對(duì)照處理無(wú)顯著差異，其他有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理的氮流失負(fù)荷均顯著高于對(duì)照，以年度氮流失負(fù)荷來(lái)計(jì)算，增幅在79.92%～194.39%之間?？傮w上，菜地氮流失負(fù)荷隨化肥氮用量增加而增加。以O(shè)PT和OPT+P處理為例，兩處理的施氮量相同，處理間氮流失負(fù)荷無(wú)明顯變化。而OPT+N處理的總氮流失負(fù)荷顯著高于OPT處理，OPT+NPK處理的總氮流失量達(dá)最高。由此可知，相同氮用量條件下單純?cè)鍪┝追蕦?duì)氮流失負(fù)荷無(wú)明顯影響，而增氮或同時(shí)增施氮磷鉀顯著增加氮流失量，且以后者的作用效果最為顯著。對(duì)各茬蔬菜生長(zhǎng)期內(nèi)總氮流失負(fù)荷占相應(yīng)年度流失負(fù)荷的比例進(jìn)行分析，施氮量較高的OPT+N和OPT+NPK處理的氮流失負(fù)荷在三茬蔬菜生長(zhǎng)期內(nèi)的分配比例無(wú)明顯變化，分別為32.08%～34.06%、31.83%～34.82%和33.10%～34.11%，而其他處理的氮流失負(fù)荷分配比例隨種植茬數(shù)增加呈降低趨勢(shì)，分別為38.05%～52.95%、29.81%～38.8%和13.53%～31.09%。

養(yǎng)分流失系數(shù)即為養(yǎng)分流失率。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理的氮素流失系數(shù)為2.36%～3.44%(表2)，明顯高于化肥氮空白處理(1.47%)，其中OPT+NPK處理的流失系數(shù)與化肥氮空白處理之間差異達(dá)顯著水平。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理中，氮素流失系數(shù)總體隨化肥氮用量增加而增加。謝如林等[27]針對(duì)廣西旱地平原區(qū)緩坡地甘蔗田的研究顯示，氮肥流失系數(shù)在0.78%～1.33%之間；張懷志[28]針對(duì)黃浦江上游水源保護(hù)區(qū)農(nóng)田的研究顯示，集約化菜地農(nóng)田和稻麥輪作田總氮流失系數(shù)分別為7.32%和0.44%；張玉樹等[29]對(duì)閩西北煙—稻輪作系統(tǒng)養(yǎng)分流失的研究表明，農(nóng)戶習(xí)慣施肥的氮肥流失系數(shù)為0.76%～1.27%，而優(yōu)化施肥的氮流失系數(shù)為0.76%～1.43%；楊皓宇等[30]在四川紫色丘陵區(qū)開展的研究表明，坡耕地氮肥流失系數(shù)為0.01%。通常，農(nóng)田養(yǎng)分徑流損失受地形、土地利用方式、土壤性質(zhì)及降雨等多種因素影響[31]，從本試驗(yàn)(表2)及相關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)道來(lái)看，不同地區(qū)因其農(nóng)田利用模式、地形和施肥管理習(xí)慣等因素的差異，導(dǎo)致農(nóng)田氮素流失系數(shù)存在較大差異。

2.6 不同養(yǎng)分管理措施下蔬菜產(chǎn)量

施肥顯著增加蔬菜產(chǎn)量(圖5)。對(duì)照處理甘藍(lán)(2茬均值)和茄子產(chǎn)量分別為8.1和6.78 t/hm2，化肥氮空白處理中，有機(jī)肥礦化釋放的養(yǎng)分對(duì)蔬菜的增產(chǎn)作用顯著，相比對(duì)照處理產(chǎn)量分別顯著提高67.47%和114.16%。其他有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理甘藍(lán)和茄子產(chǎn)量分別為57.59～60.87 t/hm2和43.88～53.83 t/hm2，分別較相應(yīng)對(duì)照處理增加5.1～5.5 倍和4.5～5.9倍。無(wú)機(jī)化肥具有養(yǎng)分釋放快、肥效快的特點(diǎn)，本試驗(yàn)中施用相同有機(jī)肥的基礎(chǔ)上配施不同用量化肥，蔬菜產(chǎn)量均較化肥氮空白處理顯著增加3.23～3.48倍(甘藍(lán))和2.02～2.71倍(茄子)。適宜的氮、磷、鉀養(yǎng)分用量在促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育、養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量形成方面存在協(xié)同作用[32]。不同有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施處理對(duì)甘藍(lán)產(chǎn)量無(wú)明顯影響(圖5)。與OPT處理相比，無(wú)機(jī)化肥養(yǎng)分用量較高的CON、OPT+N、OPT+P和OPT+NPK處理的茄子產(chǎn)量均明顯或顯著增加，增幅分別為14.0%、22.7%、8.6% 和20.7%，說明無(wú)機(jī)化肥用量對(duì)茄子產(chǎn)量影響明顯。

注(Note): 同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異達(dá)5%顯著水平 Values within the same column followed by different small letters are significantly different at the 5% level.

如何做到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙贏，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外農(nóng)田養(yǎng)分管理的重要課題。本文中，與OPT處理相比，其他有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理CON、OPT+N、OPT+P和OPT+NPK的甘藍(lán)產(chǎn)量無(wú)明顯變化，茄子產(chǎn)量增幅在8.57%～22.68%之間，同時(shí)，其相應(yīng)的肥料投入量(表1)及總氮流失負(fù)荷(表2)也相應(yīng)增加9.22%～50.29%和0.91%～65.11%。從另一角度講，上述處理中茄子產(chǎn)量增加而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)收益是建立在增加成本投入和環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)大幅增加的基礎(chǔ)上的。因此，綜合考慮蔬菜產(chǎn)量、成本投入及環(huán)境效益，OPT處理是菜地養(yǎng)分管理中較為合理的推薦施肥方案。

3 結(jié)論

連續(xù)三茬、為期一年的菜地養(yǎng)分徑流試驗(yàn)共采集18次徑流樣品。整個(gè)試驗(yàn)期間，不同處理的菜地地表徑流銨態(tài)氮濃度均低于2.0 mg/L的地表水V類水標(biāo)準(zhǔn)限值，且其濃度消長(zhǎng)變化在施肥與不施肥的對(duì)照處理間無(wú)明顯規(guī)律性。硝態(tài)氮濃度介于0.03～28.43 mg/L之間，高于徑流液銨態(tài)氮濃度，是主要的礦質(zhì)氮流失形態(tài)?？偟獜搅鳚舛葹?.06～31.79 mg/L，與硝態(tài)氮的濃度變化具有相似性。施氮可不同程度增加總氮和硝態(tài)氮濃度，且化肥氮的作用尤為明顯。試驗(yàn)期間，幾乎所有徑流樣品的總氮濃度均超過2.0 mg/L的地表水V類水的標(biāo)準(zhǔn)限值，OPT+NPK處理總氮濃度及硝態(tài)氮超標(biāo)率均最高。菜地養(yǎng)分徑流濃度受降雨、施肥、施肥與降雨時(shí)間間隔及植株生長(zhǎng)階段(覆蓋度)等多種因素影響。

[注(Note): 同一蔬菜品種不同小寫字母代表處理間產(chǎn)量差異達(dá)5%顯著水平Different letters mean significant differences at the 5% level among treatments for the same vegetable.]

菜地全年總氮流失負(fù)荷的結(jié)果表明, 菜地不施肥條件下總氮年流失負(fù)荷為30.8 kg/hm2，化肥氮空白對(duì)總氮流失負(fù)荷無(wú)顯著影響，有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理主要基于化肥的作用顯著增加總氮流失負(fù)荷78.29%～194.39%，且以O(shè)PT+NPK處理的流失負(fù)荷(90.73 kg/hm2)最高、OPT處理負(fù)荷較低(54.95 kg/hm2)。不同施肥處理的氮肥流失系數(shù)在1.47%～3.44%之間，總體隨化肥氮用量增加而提高。

施肥顯著增加蔬菜產(chǎn)量，無(wú)機(jī)化肥用量對(duì)蔬菜產(chǎn)量的影響作用明顯，OPT+NPK處理的蔬菜產(chǎn)量最高。綜合分析蔬菜產(chǎn)量、肥料投入成本及總氮流失負(fù)荷，兼顧經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，優(yōu)化施肥(OPT)處理可作為菜地推薦施肥方案。

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Effects of different nutrition management on vegetable growth and runoff characteristics of soil nitrogen in perennial vegetable field

LI Meng-jun， YAO Jian-wu， WANG Rong-hui， ZENG Zhao-bing， NING Jian-feng， AI Shao-ying*

(InstituteofAgriculturalResourcesandEnvironment,GuangdongAcademyofAgriculturalSciences/KeyLaboratoryofPlantNutritionandFertilizerinSouthRegion,MinistryofAgriculture/GuangdongKeyLaboratoryofNutrientCyclingandFarmlandConservation,Guangzhou510640,China)

nitrogen runoff; combined application of organic and inorganic fertilizers; perennial vegetable field; nutrition management; runoff coefficient

2014-08-26 接受日期: 2014-12-02 網(wǎng)絡(luò)出版日期: 2015-07-02

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201003014-02-04)資助。

李盟軍(1980—)，男，陜西武功人，學(xué)士，助理研究員，主要從事農(nóng)業(yè)面源污染研究。E-mail: li-mengjun@139.com *通信作者Tel: 020-85161453； E-mail: shaoyingai@21cn.com

S147.21+4

A

1008-505X(2015)05-1190-10