不同管理措施对农业经济环境的影响

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摘要:为分析不同有机肥施用量(0．0～13．4×103kg/hm2)对农业经济和环境的影响，2009年推行测土配方施肥技术，2013种植覆盖作物。有机肥中氮量减少了25%～38%，作物产量降低，但利润并没有减少;受气象条件、产量和粮食价格等因素影响，各处理之间利润的差异不显著，施肥量大的处理平均利润较小;过量施有机肥增加了径流中磷流失量，流失量为1～1．4kg/hm2。

关键词:经济效益;环境;有机肥;水质

农业生产中的化肥和有机肥经降雨径流、渗透，最终进入河流、湖泊等水体中，容易导致水质变差，水体出现富营养化，保护性耕作措施可以有效减少养分流失。由于气候、经济等因素，对于较长时间处于休闲状态的农地鼓励采取保护性耕作措施(例如种植覆盖作物)。本项目主要研究美国德克萨斯州中部耕地管理措施对农业经济和环境的影响。

1材料与方法

1．1试验地概况

试验地位于德克萨斯州里塞尔流域，耕地分成6个小区，土壤类型为黏土，砂粒、粉粒和黏粒的含量分别为17%、28%和55%，饱和导水率为1．5mm/h，2002年8月6个小区有机肥(鸡粪)施用量0．0～13．4×103kg/hm2。

1．2管理措施

管理措施包括耕作、除草、收割、施肥和病虫害防治等，2001年所有小区休耕，不施肥。从2002—2017年，6个小区每年有机肥用量为0．0～13．4×103kg/hm2。第1阶段(2002—2008年)玉米、小麦N肥施用量分别为170kg/hm2、67kg/hm2。第2阶段(2008—2012年)玉米、燕麦和饲草N肥施用量分别为170kg/hm2、67kg/hm2和135kg/hm2，根据土壤测试结果，增施了N肥。第3阶段(2012年之后)，玉米、小麦和饲草N肥施用量分别为170kg/hm2、67kg/hm2和135kg/hm2。以土壤试验结果为基础，增施N肥，在整个研究过程中，对照小区施化肥，施用的有机肥中N、P利用率由40%增加到50%，土壤有机质矿化能力由5%增加到10%。在整个研究过程中，调查了农作物产量、粮食价格、种子价格;肥料种类、价格以及施肥量。

1．3水文、水质

在每个小区安装V形集流槽，连续记录5～15min的径流量，采用自动化取样设备采集径流水样，每次产流后48h内，收集径流水样，并测定每个小区的降水量。所有水样在分析之前都存放在4℃的恒温箱内，用比色法测定硝酸盐(NO3－N)、亚硝酸盐(NO2－N)、铵氮(NH4－N)和可溶性磷(DRP)的质量浓度，径流中以NO3－N为主。水样沉淀3～5d后，在116℃烘箱中烘干18～24h，测定颗粒N(TKN)和颗粒P(TKP)质量浓度。

1．4有机肥

每年在施肥前取样分析NO3－N、NO2－N、NH4－N、DRP质量浓度，总氮(TN)、总磷(TP)和有机碳(SOC)质量浓度。

1．5土壤性质

每年冬季采用直径2．54cm、深度15cm的土壤采样器在每个小区分3层取样。从2009年开始，测定土壤样品中N、P总量。

1．6统计分析

利用minitab软件包进行统计分析，采用5%概率下的差异显著性检验。

2结果与分析

2．1施肥

6个小区的N、P施用量不同，对照只施无机氮和P，其它小区都施了有机肥。有机肥施用量大于9×103kg/hm2，超出了合理施肥量，9×103～13．4×103kg/hm2施肥量是为了评估过量施肥对环境的影响。2013年和2016年的饲草没有施化肥，第3阶段的2013年减少了部分小区的N肥施用量。方差分析结果表明，第1阶段不同N肥用量的土壤中N含量差异不显著;第2阶段有2个不同N肥用量与对照相比差异显著，其它3个之间差异不显著;第3阶段有1个N肥用量与对照相比差异显著，其它4个之间差异不显著。

2．2经济效益分析

3个阶段有机肥施肥量与对照之间成本差异显著，但总收入和利润差异不显著。尽管统计分析差异不显著，但实际利润也不同，其中3个处理的利润较高，分别为152、157和182美元/hm2，其它3个处理的平均利润小于145美元/hm2。2002—2008年平均降水量比30a平均值高11%，有机肥施肥量4．5×103kg/hm2的利润比其它处理高7．3美元/hm2，比对照高9．7美元/hm2。2009—2012年，年降水量比30a平均值低7%，所有处理的利润均有所提高。第1阶段施有机肥成本最小处理的平均利润最高，但有机肥用量13．4×103kg/hm2的利润排第2。2013—2017年，尽管产量不低，但所有处理的利润都大幅下降，这是由于肥料成本、种子成本增加，粮食价格较低造成的。研究表明，降水量与总收入和利润呈负相关，干旱对本地区的收入影响较大，但是年降水量过多对收入的影响更大。2015年晚春降雨提高了小麦的品质和产量，但小麦价格下跌，收入减少。此外，N肥利用率与收入相关，但与利润无关。在多元回归分析中N肥用量、降水量、肥料价格和收入对利润影响差异显著，但P肥用量对利润影响差异不显著，这可能是农地和有机肥中含P量超过了作物的需求量。

2．3土壤养分

2009年推行测土配方施肥技术，2009—2016年随着有机肥用量的增加，无机N含量呈下降趋势，但差异不显著。覆盖作物和保护性耕作减少了土壤无机N含量，增加土壤有机N含量。土壤P含量没有明显的变化，有机肥用量为4．5×103kg/hm2、9×103kg/hm2和1．3×104kg/hm2时，土壤中的P含量略有提高，而有机肥用量为6．7×103kg/hm2和1．1×104kg/hm2时土壤中P含量略有下降。

2．4水文、水质

施肥对降雨径流量和泥沙量没有明显影响，2015年和2016年，N肥和P肥最低的2个处理的径流量高于其它处理，由于多次降雨产流量大于75mm，且这2个处理梯田有损毁，造成泥沙量增加。16a试验期间，径流中N流失量逐年减少，径流中NO3－质量浓度也逐年明显下降，这与N肥用量逐年减少有关。径流中P流失量逐年增加，与降雨和径流的变化趋势不一致。施有机肥各处理中磷酸盐(PO4－P)的浓度逐年增加，过量施有机肥可提高土壤中P含量。建议少施或隔年施有机肥，以减少P流失，保护生态环境。N流失量与N肥施用量不存在线性关系，P流失量与P肥施用量也不存在线性关系。在多元回归分析中，N流失量与降雨量、径流量和泥沙量之间存在显著的线性关系;P流失量与径流量和泥沙量之间均存在显著的线性关系。

3结论

N肥施用量与收入具有显著相关性，但施N量与利润之间相关性不显著。研究结果表明，受产量和粮食价格等因素影响，各处理之间利润的差异不显著，但实际利润明显不同，较高的利润有152、157和182美元/hm2，其它3个处理的平均利润为138～144美元/hm2。降雨量与收入、利润呈负相关，这一观察结果违背了干旱会对这个半湿润地区旱地农业产生更大影响的假设，而事实上，过多的降雨量降低了小麦质量、产量和收入。16a研究表明，径流中N流失量和NO3－质量浓度具有逐年下降趋势，而径流中P流失量和PO4－P呈逐年增加趋势。

［参考文献］

［2］白利峰．保护性耕作对土壤氮动态变化及淋溶影响的研究［J］．水土保持应用技术，2019(1):7－9．

［3］曹锐．覆盖作物栽培对土壤质量的影响［J］．水土保持应用技术，2019(3):10－12．

作者：邹桂霞 孙鑫 单位：辽宁省旱地农林研究所