不同管理措施對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)環(huán)境的影響

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摘要:為分析不同有機(jī)肥施用量(0．0～13．4×103kg/hm2)對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的影響，2009年推行測(cè)土配方施肥技術(shù)，2013種植覆蓋作物。有機(jī)肥中氮量減少了25%～38%，作物產(chǎn)量降低，但利潤(rùn)并沒(méi)有減少;受氣象條件、產(chǎn)量和糧食價(jià)格等因素影響，各處理之間利潤(rùn)的差異不顯著，施肥量大的處理平均利潤(rùn)較小;過(guò)量施有機(jī)肥增加了徑流中磷流失量，流失量為1～1．4kg/hm2。

關(guān)鍵詞:經(jīng)濟(jì)效益;環(huán)境;有機(jī)肥;水質(zhì)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的化肥和有機(jī)肥經(jīng)降雨徑流、滲透，最終進(jìn)入河流、湖泊等水體中，容易導(dǎo)致水質(zhì)變差，水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化，保護(hù)性耕作措施可以有效減少養(yǎng)分流失。由于氣候、經(jīng)濟(jì)等因素，對(duì)于較長(zhǎng)時(shí)間處于休閑狀態(tài)的農(nóng)地鼓勵(lì)采取保護(hù)性耕作措施(例如種植覆蓋作物)。本項(xiàng)目主要研究美國(guó)德克薩斯州中部耕地管理措施對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的影響。

1材料與方法

1．1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于德克薩斯州里塞爾流域，耕地分成6個(gè)小區(qū)，土壤類型為黏土，砂粒、粉粒和黏粒的含量分別為17%、28%和55%，飽和導(dǎo)水率為1．5mm/h，2002年8月6個(gè)小區(qū)有機(jī)肥(雞糞)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、施肥和病蟲(chóng)害防治等，2001年所有小區(qū)休耕，不施肥。從2002—2017年，6個(gè)小區(qū)每年有機(jī)肥用量為0．0～13．4×103kg/hm2。第1階段(2002—2008年)玉米、小麥N肥施用量分別為170kg/hm2、67kg/hm2。第2階段(2008—2012年)玉米、燕麥和飼草N肥施用量分別為170kg/hm2、67kg/hm2和135kg/hm2，根據(jù)土壤測(cè)試結(jié)果，增施了N肥。第3階段(2012年之后)，玉米、小麥和飼草N肥施用量分別為170kg/hm2、67kg/hm2和135kg/hm2。以土壤試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，增施N肥，在整個(gè)研究過(guò)程中，對(duì)照小區(qū)施化肥，施用的有機(jī)肥中N、P利用率由40%增加到50%，土壤有機(jī)質(zhì)礦化能力由5%增加到10%。在整個(gè)研究過(guò)程中，調(diào)查了農(nóng)作物產(chǎn)量、糧食價(jià)格、種子價(jià)格;肥料種類、價(jià)格以及施肥量。

1．3水文、水質(zhì)

在每個(gè)小區(qū)安裝V形集流槽，連續(xù)記錄5～15min的徑流量，采用自動(dòng)化取樣設(shè)備采集徑流水樣，每次產(chǎn)流后48h內(nèi)，收集徑流水樣，并測(cè)定每個(gè)小區(qū)的降水量。所有水樣在分析之前都存放在4℃的恒溫箱內(nèi)，用比色法測(cè)定硝酸鹽(NO3－N)、亞硝酸鹽(NO2－N)、銨氮(NH4－N)和可溶性磷(DRP)的質(zhì)量濃度，徑流中以NO3－N為主。水樣沉淀3～5d后，在116℃烘箱中烘干18～24h，測(cè)定顆粒N(TKN)和顆粒P(TKP)質(zhì)量濃度。

1．4有機(jī)肥

每年在施肥前取樣分析NO3－N、NO2－N、NH4－N、DRP質(zhì)量濃度，總氮(TN)、總磷(TP)和有機(jī)碳(SOC)質(zhì)量濃度。

1．5土壤性質(zhì)

每年冬季采用直徑2．54cm、深度15cm的土壤采樣器在每個(gè)小區(qū)分3層取樣。從2009年開(kāi)始，測(cè)定土壤樣品中N、P總量。

1．6統(tǒng)計(jì)分析

利用minitab軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用5%概率下的差異顯著性檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2．1施肥

6個(gè)小區(qū)的N、P施用量不同，對(duì)照只施無(wú)機(jī)氮和P，其它小區(qū)都施了有機(jī)肥。有機(jī)肥施用量大于9×103kg/hm2，超出了合理施肥量，9×103～13．4×103kg/hm2施肥量是為了評(píng)估過(guò)量施肥對(duì)環(huán)境的影響。2013年和2016年的飼草沒(méi)有施化肥，第3階段的2013年減少了部分小區(qū)的N肥施用量。方差分析結(jié)果表明，第1階段不同N肥用量的土壤中N含量差異不顯著;第2階段有2個(gè)不同N肥用量與對(duì)照相比差異顯著，其它3個(gè)之間差異不顯著;第3階段有1個(gè)N肥用量與對(duì)照相比差異顯著，其它4個(gè)之間差異不顯著。

2．2經(jīng)濟(jì)效益分析

3個(gè)階段有機(jī)肥施肥量與對(duì)照之間成本差異顯著，但總收入和利潤(rùn)差異不顯著。盡管統(tǒng)計(jì)分析差異不顯著，但實(shí)際利潤(rùn)也不同，其中3個(gè)處理的利潤(rùn)較高，分別為152、157和182美元/hm2，其它3個(gè)處理的平均利潤(rùn)小于145美元/hm2。2002—2008年平均降水量比30a平均值高11%，有機(jī)肥施肥量4．5×103kg/hm2的利潤(rùn)比其它處理高7．3美元/hm2，比對(duì)照高9．7美元/hm2。2009—2012年，年降水量比30a平均值低7%，所有處理的利潤(rùn)均有所提高。第1階段施有機(jī)肥成本最小處理的平均利潤(rùn)最高，但有機(jī)肥用量13．4×103kg/hm2的利潤(rùn)排第2。2013—2017年，盡管產(chǎn)量不低，但所有處理的利潤(rùn)都大幅下降，這是由于肥料成本、種子成本增加，糧食價(jià)格較低造成的。研究表明，降水量與總收入和利潤(rùn)呈負(fù)相關(guān)，干旱對(duì)本地區(qū)的收入影響較大，但是年降水量過(guò)多對(duì)收入的影響更大。2015年晚春降雨提高了小麥的品質(zhì)和產(chǎn)量，但小麥價(jià)格下跌，收入減少。此外，N肥利用率與收入相關(guān)，但與利潤(rùn)無(wú)關(guān)。在多元回歸分析中N肥用量、降水量、肥料價(jià)格和收入對(duì)利潤(rùn)影響差異顯著，但P肥用量對(duì)利潤(rùn)影響差異不顯著，這可能是農(nóng)地和有機(jī)肥中含P量超過(guò)了作物的需求量。

2．3土壤養(yǎng)分

2009年推行測(cè)土配方施肥技術(shù)，2009—2016年隨著有機(jī)肥用量的增加，無(wú)機(jī)N含量呈下降趨勢(shì)，但差異不顯著。覆蓋作物和保護(hù)性耕作減少了土壤無(wú)機(jī)N含量，增加土壤有機(jī)N含量。土壤P含量沒(méi)有明顯的變化，有機(jī)肥用量為4．5×103kg/hm2、9×103kg/hm2和1．3×104kg/hm2時(shí)，土壤中的P含量略有提高，而有機(jī)肥用量為6．7×103kg/hm2和1．1×104kg/hm2時(shí)土壤中P含量略有下降。

2．4水文、水質(zhì)

施肥對(duì)降雨徑流量和泥沙量沒(méi)有明顯影響，2015年和2016年，N肥和P肥最低的2個(gè)處理的徑流量高于其它處理，由于多次降雨產(chǎn)流量大于75mm，且這2個(gè)處理梯田有損毀，造成泥沙量增加。16a試驗(yàn)期間，徑流中N流失量逐年減少，徑流中NO3－質(zhì)量濃度也逐年明顯下降，這與N肥用量逐年減少有關(guān)。徑流中P流失量逐年增加，與降雨和徑流的變化趨勢(shì)不一致。施有機(jī)肥各處理中磷酸鹽(PO4－P)的濃度逐年增加，過(guò)量施有機(jī)肥可提高土壤中P含量。建議少施或隔年施有機(jī)肥，以減少P流失，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。N流失量與N肥施用量不存在線性關(guān)系，P流失量與P肥施用量也不存在線性關(guān)系。在多元回歸分析中，N流失量與降雨量、徑流量和泥沙量之間存在顯著的線性關(guān)系;P流失量與徑流量和泥沙量之間均存在顯著的線性關(guān)系。

3結(jié)論

N肥施用量與收入具有顯著相關(guān)性，但施N量與利潤(rùn)之間相關(guān)性不顯著。研究結(jié)果表明，受產(chǎn)量和糧食價(jià)格等因素影響，各處理之間利潤(rùn)的差異不顯著，但實(shí)際利潤(rùn)明顯不同，較高的利潤(rùn)有152、157和182美元/hm2，其它3個(gè)處理的平均利潤(rùn)為138～144美元/hm2。降雨量與收入、利潤(rùn)呈負(fù)相關(guān)，這一觀察結(jié)果違背了干旱會(huì)對(duì)這個(gè)半濕潤(rùn)地區(qū)旱地農(nóng)業(yè)產(chǎn)生更大影響的假設(shè)，而事實(shí)上，過(guò)多的降雨量降低了小麥質(zhì)量、產(chǎn)量和收入。16a研究表明，徑流中N流失量和NO3－質(zhì)量濃度具有逐年下降趨勢(shì)，而徑流中P流失量和PO4－P呈逐年增加趨勢(shì)。

［參考文獻(xiàn)］

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［3］曹銳．覆蓋作物栽培對(duì)土壤質(zhì)量的影響［J］．水土保持應(yīng)用技術(shù)，2019(3):10－12．

作者：鄒桂霞 孫鑫 單位：遼寧省旱地農(nóng)林研究所