岳晶晶，胡宏祥，陈 祝，邸云飞，郑庭茜

(安徽农业大学 资源与环境学院，安徽 合肥 230036)

控养分流失肥的环境经济效益评估

岳晶晶，胡宏祥，陈 祝，邸云飞，郑庭茜

(安徽农业大学 资源与环境学院，安徽 合肥 230036)

在田间试验条件下，对安徽省肥东县示范区施用控养分流失肥的环境经济效益进行了评估。结果表明，腐殖酸肥区的水稻平均株高和有效穗均低于常规施肥区，但穗粒数、结实率、千粒重、理论产量和产值都高于常规施肥区，较常规施肥增产9.93%，纯收益提高了11.61%；生物腐殖酸施肥区田面水的总氮和总磷含量明显低于常规施肥区，7、8月份控养分流失肥区的总氮、总磷含量较常规施肥区分别消减了21.10%和20.34%、21.03%和21.65%；这两个施肥处理区的土壤全氮、水解性氮、有效磷的养分含量都有所提高。对该示范区的水稻产量、田面水控养分流失和土壤进行分析，分析结果表明，施用控养分流失肥不仅有良好的增产效果，而且有利于实现环境和经济效益。

水稻；控养分流失肥；环境经济；效益评估

随着人口的不断增加和耕地面积的逐渐减少，社会面临着巨大的粮食压力。解决粮食压力的最直接普遍的方式就是不断在耕地上增加化肥的投入量，以不断提高单位播种面积的稻谷产量，然而过量的施肥不但不利于水稻的高产，反而会提高经济成本并造成一定的环境问题[1-4]。因此，从可持续农业发展及保护生态环境等方面考虑，生物肥和化肥配施是增加农田土壤生产力，维持和提高土壤质量的有效途径，也是目前肥料科学的研究热点之一[5-6]。本示范区选择安徽省肥东县，研究常规施肥处理和生物腐殖酸肥处理对作物产量、田面水控养分流失和土壤的影响，探讨施用控养分流失肥条件下水稻的环境经济效益，旨在为该地区水稻合理施肥提供科学依据，以期更好的指导肥料在农业生产中的使用。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及供试材料

试验于2014年7～10月在安徽省合肥市肥东县牌坊回族满族乡进行。试验点位于N31°59′42″，E117°27′29″，地处江淮分水岭地区，属于亚热带和暖温带过渡性季风性气候，四季分明，雨量适中，热量丰富，年平均气温为15～16 ℃，多年平均降水量为940 mm。试验田地势平坦，肥力均匀，土壤类型主要为黄棕壤和水稻土。

试验前的土壤的理化性状：有机质20.58 g/kg，全氮1.14 g/kg，水解性氮103 mg/kg，有效磷2.97 mg/kg，速效钾94 mg/kg，pH值6.21。

供试作物为水稻，品种为“南粳44”，由江苏省农业科学院粮食作物研究所育成的优质晚粳新品种。供试的史丹利复合肥15-15-15为济南阳春农资有限责任公司生产，尿素，有机肥采用生物腐殖酸肥，是福建省诏安县绿洲生化有限公司生产的“天佳牌农用生物腐殖酸菌剂”，该生物腐殖酸菌剂主要包含功能菌(2×108个/g)、有机质≥60%、水溶活性腐殖酸≥20%，是精制高效的有机碳菌剂，含丰富的腐殖酸和有机质。

1.2 试验设计

本示范区面积为3.33公顷，试验设计分为2个处理：常规施肥区和生物腐殖酸肥区。

常规施肥区每公顷施复合肥45%(N-P2O5-K2O:15-15-15)525 kg作基肥，分蘖期追尿素225 kg，孕穗期追复合肥45%(N-P2O5-K2O:15-15-15)375 kg。

生物腐殖酸肥区，不改变原有种植模式，就是在原有基肥、追肥的施肥量的基础上减少20%，即复合肥45%(N-P2O5-K2O:15-15-15)420 kg作基肥，分蘖期追尿素180 kg，孕穗期追复合肥45%(N-P2O5-K2O:15-15-15)300 kg，同时每公顷增施腐殖酸肥300 kg随第一次基肥施入。

1.3 样品采集与测定

土壤样品的采集采用“S”形布点采样，均匀的在每个采样点采集深度为0～20 cm、20～50 cm、50～80 cm的土样[7]，并测定土壤有机质、全氮、水解性氮、有效磷、速效钾等指标。土壤有机质含量的测定采取重铬酸钾容量法-外加热法；全氮含量测定采用开氏定氮法；水解性氮含量测定采用碱解扩散法；有效磷含量测定采用碳酸氢钠提取-钼锑抗比色法；速效钾含量测定用NH4OAC浸提，火焰光度法[8](P30-34，44-48，56-57，81-83，106-107)；pH值测定采用电极法[9]。

水稻田面水的采集分别于2014年7月30日和2014年8月19日两次降雨过后，采集试验田排水，并测定总氮和总磷两项养分指标。水稻田面水总氮含量测定采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法；总磷含量采用过硫酸钾消解法[10](P244，255-257)。

1.4 数据处理

文中数据均采用Microsoft Excel 2010软件处理和作表。

2 结果与分析

2.1 经济效益分析

由表1可知，常规施肥区的平均株高为101 cm，腐殖酸肥区的平均株高为97.6 cm，腐殖酸肥区的平均株高和有效穗略低于常规施肥区，但穗粒数、结实率、千粒重、理论产量和产值都高于常规施肥区，表明常规施肥处理的水稻前期长势稍好，返青分蘖早；腐殖酸肥处理的水稻中后期有贪青晚熟现象，虽然有效穗数略有下降，但控制了无效分蘖，能明显增加水稻穗粒数，提高结实率和千粒重，生长稳健，涨势整齐，提高产量，增产效果明显，表现出良好的抗性和丰产性，说明腐殖酸肥能起到控制养分流失的作用。

常规施肥区的理论产量是9 150.82 kg/hm2，腐殖酸肥区的理论产量是10 059.41 kg/hm2，施用腐殖酸肥较常规施肥增产9.93%，已有研究表明，在水稻有效穗的基础上形成大穗可以实现水稻的高产。常规施肥区每公顷产值为21 046.89元，腐殖酸肥区每公顷产值为23 136.65元，施用腐殖酸肥较常规施肥产值增加2 089.76元。由此可见，在不改变原有种植模式，常规施肥减少20%的基础上，每公顷增施腐殖酸肥300 kg，纯效益可以提高11.61%。

表1 示范区水稻生长效果统计

注：理论产量=穗粒数*有效穗*千粒重*结实率/1 000 000；水稻价格2.3元/kg，复合肥45%(15-15-15)2.8元/kg，腐殖质酸肥5元/kg，尿素3.6元/kg。

2.2 环境效益分析

化肥的施用是主要的农业面源污染源，过量施肥不仅会浪费资源，也会造成稻田水环境和土壤生态环境的污染，加速水体富营养化的进度，对土壤生态环境也造成巨大的压力[11]。减少化肥的施用，可以在一定程度上减少田面水体中氮磷的含量，增施有机肥可以增加土壤中的有机质，增加土壤通透性，改善土壤理化性质。

2.2.1 示范区水稻田面水养分流失控制分析

由表2可知，控养分流失区的田面水的总氮含量明显低于常规施肥区，说明氮肥是影响田面水中总氮浓度的主要因子，能够提高土壤氮素含量，改善土壤肥力，减少氮肥的施用量能够降低田面水中的总氮浓度，降低氮素养分流失的风险[12]。控养分流失肥区的总氮含量较常规施肥区的总氮含量消减分别为21.10%和20.34%，可见施用生物腐殖酸肥对于改善水稻田面水养分流失具有明显效果。因此，施肥后应采取相应的措施防止人为或降雨等自然因素引起地表径流，减少水稻田中氮素的流失，以免对周围水体环境造成威胁[13]。

表2数据显示，控养分流失区处理下田面水的总磷浓度低于常规施肥区处理并有所下降，施肥处理不同可能是造成田面水总磷浓度差异的主要原因[14]，但浓度下降的原因一方面可能是磷随水下渗到地下水中；另一方面可能是水稻生长进入旺盛时期，对土壤中磷的吸收逐渐增加，从而增加了土壤对田面水中磷的吸附固定，降低了田面水中的总磷的浓度[15]。控养分流失肥区的田面水总磷含量较常规施肥区总磷含量分别消减21.03%和21.65%，说明施用生物腐殖酸肥有可能会降低磷随田面水流失的风险。因此，在这一时期对生物腐殖酸施肥区进行排水，磷素随田面水径流流失量较小，会明显降低对周围环境的污染。

表2 示范区水稻田面水养分流失控制分析

2.2.2 对土壤质量的影响

由表3可知，试验前后土壤养分含量发生了明显变化，常规施肥处理区和腐殖酸肥处理区的土壤全氮、水解性氮、有效磷的养分含量都有所提高，其中常规施肥处理区的土壤有效磷含量提高最显著，有75.08%，其次是速效钾和水解性氮含量，分别提高了32.98%和22.33%；腐殖酸肥处理区的土壤有效磷含量提高最为显著，是135.69%，其次是水解性氮含量提高了33.01%。常规施肥处理区的土壤有机质含量下降5.73%，其原因是随着作物的产量的增加，作物带走的有机质含量也在增加；但腐殖酸肥处理的有机质含量提高8.36%，可见增施腐殖酸肥对于提高土壤有机质含量具有明显效果，其原因一方面是腐殖质是土壤有机质的主要部分，另一方面是腐殖酸可以增加土壤中的微生物数量和土壤酶活性，有利于改善土壤质量[16]。常规施肥处理区的土壤速效钾含量增加明显，但腐殖酸肥处理的速效钾含量下降6.38%，说明施用腐殖质酸肥有可能会增加钾随田面水流失的风险[17]。

表3 示范前后土壤养分状况

3 结论与讨论

研究结果表明，施用腐殖酸肥的水稻较常规施肥在后期长势较好，有贪青晚熟现象，增加水稻穗粒数，提高结实率、千粒重和产量，生长稳健，增产效果明显。可见，水稻生长过程中化肥减施20%，增施腐殖酸肥可使水稻增产9.93%，与邱卫国等的研究结果一致[18]，说明化肥减量配合腐殖酸肥施肥优于常规施肥，能起到控制养分流失的作用，有利于水稻的生长，提高纯效益，实现较好的经济效益。

研究表明，常规施肥和腐殖酸施肥都有利于改善土壤养分含量，影响田面水中总氮和总磷浓度。这两个处理都能够明显提高土壤全氮、水解性氮、有效磷的养分含量，改善土壤质量，其中常规施肥对土壤有效磷含量提高明显，较示范前基础土壤提高了75.08%；腐殖酸肥使土壤有机质含量显著提高，提高了135.69%。生物腐殖酸肥区处理下田面水的总氮和总磷浓度低于常规施肥区处理，分别消减了20.34%～21.10%和21.03%～21.65%。这与林忠成等的研究结果一致[19]，减少氮肥和磷肥的施用量能够降低田面水中的总氮和总磷浓度，从而有利于降低农业成本，减少氮肥磷肥对环境的污染，提高水稻品质，实现环境和经济效益双赢。

[1]孙浩燕.施肥方式对水稻根系生长、养分吸收及土壤养分分布的影响[D].武汉：华中农业大学(硕士学位论文)，2015.

[2]王德建，林静慧，孙瑞娟，等.太湖地区稻麦高产的氮肥适宜量及其对地下水的影响[J].土壤学报，2003，40(3)：426-432.

[3]周江明.有机-无机肥配施对水稻产量-品质及氮素吸收的影响[J].植物营养与肥料学报，2012，18(1)：234-240.

[4]朱元宏，赵峥，张翰林，等.不同施肥方式对水稻农艺性状及产量的影响[J].上海交通大学学报(农业科学版)，2014，32(1)：43-48.

[5]张威，艾绍英，姚建武，等.水稻田磷径流流失特征初步研究[J].中国农学通报，2009，25(16)：237-243.

[6]李杰，贾豪语，颉建明，等.生物肥部分替代化肥对花椰菜产量、品质、光合特性及肥料利用率的影响[J].草业学报，2015，24(1)：47-55.

[7]李春鸣.土壤样品的采集和处理[J].西北民族大学学报(自然科学版)，2003，24(3)：74-75.

[8]鲍士旦.土壤农化分析(第三版)[M].北京：中国农业出版社，2007.

[9]李强，文唤成，胡彩荣.土壤pH值的测定国际国内方法差异研究[J].土壤，2007，39(3)：488-491.

[10]水和废水监测分析方法(第四版)[M].北京：中国环境科学出版社，2002.

[11]黄宗楚.上海旱地农田氮磷流失过程及环境效应研究[D].上海：华东师范大学(硕士学位论文)，2005.

[12]李华.主要生物因子与稻田氮、磷转化及流失的关系[D].杭州：浙江大学(博士学位论文)，2007.

[13]李文兵.长期不同施肥处理对直播稻田生态系统中氮磷影响研究[D].杭州：浙江大学(硕士学位论文)，2008.

[14]金洁，杨京平，施洪鑫，等.水稻田面水中氮磷素的动态特征研究[J].农业环境科学学报，2005，24(2)：357-361.

[15]李学平，石孝均，邹美玲.紫色土稻田磷素流失潜能及其水分管理研究[J].水土保持学报，2010，24(2)：160-164.

[16]王瑞霞.腐殖酸与土壤酶活性[J].腐殖酸，1988(3)：27-29.

[17]王薇.不同施肥制度土壤腐殖质、磷钾肥力特征及其对作物产量的影响[D].泰安：山东农业大学(硕士学位论文)，2008.

[18]邱卫国，唐浩，王超.上海郊区水稻田氮素渗漏流失特性及控制对策[J].中国环境科学，2005，25(5)：558-562.

[19]林忠成，叶世超，陈京都，等.不同处理条件下水稻田面水及土壤氮素的变化[J].江苏农业科学，2010(2)：339-342.

Evaluation on Environmental and Economic Benefit on the Fertilizerof Controlling Nutrient Losses

YUE Jingjing, HU Hongxiang, CHEN Zhu, DI Yunfei, ZHENG Tingxi

(SchoolofResourcesandEnvironmental,AnhuiAgriculturalUniversity,Hefei230036,China)

Under the condition of field experiment, the environment and the economic benefits of controlling the fertilizer nutrient losses was evaluated at Feidong township in Hefei, Anhui province. The results showed that the rice of effective ears and the average plant height in the humic acid fertilization area are lower than the conventional fertilization area, but the spike grain number, seed setting rate, thousand seed weight, theoretical yield and output value are higher than that of conventional fertilization area, 9.93% higher than conventional fertilization, income net increased by 11.61%; biological humic acid fertilizer area surface water of total nitrogen and total phosphorus content was lower than that of conventional fertilization, July and August control of nutrient loss of total nitrogen, total phosphorus content than conventional fertilization area reduced respectively by 21.10% and 20.34%, 21.10% and 20.34%; the two fertilizer in the soil total nitrogen, hydrolyze nitrogen, available phosphorus nutrient contents were increased. Rice yield of the demonstration zone, surface water drainage and soil nutrient loss are analyzed, the results show that the application of controlling nutrient loss of fertilizer has an obvious effect on increasing production, but also to achieve environmental and economic benefits.

rice; the fertilizer of controlling nutrient losses; economic environment; benefit evaluation

2016-10-08

国家“十二五”水体污染控制与治理科技重大专项课题(2013ZX07103006)资助。

岳晶晶(1992-)，女，河南许昌人，硕士研究生，研究方向：土壤养分循环和农业面源污染防控。通信作者：胡宏祥(1971-)，男，安徽长丰人，博士，教授，研究方向：土壤养分循环与农业环境污染防治。

S158

A

1009-9735(2017)02-0115-04