不同管理措施對農業經濟環境的影響

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摘要:為分析不同有機肥施用量(0．0～13．4×103kg/hm2)對農業經濟和環境的影響，2009年推行測土配方施肥技術，2013種植覆蓋作物。有機肥中氮量減少了25%～38%，作物產量降低，但利潤并沒有減少;受氣象條件、產量和糧食價格等因素影響，各處理之間利潤的差異不顯著，施肥量大的處理平均利潤較小;過量施有機肥增加了徑流中磷流失量，流失量為1～1．4kg/hm2。

關鍵詞:經濟效益;環境;有機肥;水質

農業生產中的化肥和有機肥經降雨徑流、滲透，最終進入河流、湖泊等水體中，容易導致水質變差，水體出現富營養化，保護性耕作措施可以有效減少養分流失。由于氣候、經濟等因素，對于較長時間處于休閑狀態的農地鼓勵采取保護性耕作措施(例如種植覆蓋作物)。本項目主要研究美國德克薩斯州中部耕地管理措施對農業經濟和環境的影響。

1材料與方法

1．1試驗地概況

試驗地位于德克薩斯州里塞爾流域，耕地分成6個小區，土壤類型為黏土，砂粒、粉粒和黏粒的含量分別為17%、28%和55%，飽和導水率為1．5mm/h，2002年8月6個小區有機肥(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、施肥和病蟲害防治等，2001年所有小區休耕，不施肥。從2002—2017年，6個小區每年有機肥用量為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，根據土壤測試結果，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。以土壤試驗結果為基礎，增施N肥，在整個研究過程中，對照小區施化肥，施用的有機肥中N、P利用率由40%增加到50%，土壤有機質礦化能力由5%增加到10%。在整個研究過程中，調查了農作物產量、糧食價格、種子價格;肥料種類、價格以及施肥量。

1．3水文、水質

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

1．4有機肥

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

1．5土壤性質

每年冬季采用直徑2．54cm、深度15cm的土壤采樣器在每個小區分3層取樣。從2009年開始，測定土壤樣品中N、P總量。

1．6統計分析

利用minitab軟件包進行統計分析，采用5%概率下的差異顯著性檢驗。

2結果與分析

2．1施肥

6個小區的N、P施用量不同，對照只施無機氮和P，其它小區都施了有機肥。有機肥施用量大于9×103kg/hm2，超出了合理施肥量，9×103～13．4×103kg/hm2施肥量是為了評估過量施肥對環境的影響。2013年和2016年的飼草沒有施化肥，第3階段的2013年減少了部分小區的N肥施用量。方差分析結果表明，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個不同N肥用量與對照相比差異顯著，其它3個之間差異不顯著;第3階段有1個N肥用量與對照相比差異顯著，其它4個之間差異不顯著。

2．2經濟效益分析

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

2．3土壤養分

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

2．4水文、水質

施肥對降雨徑流量和泥沙量沒有明顯影響，2015年和2016年，N肥和P肥最低的2個處理的徑流量高于其它處理，由于多次降雨產流量大于75mm，且這2個處理梯田有損毀，造成泥沙量增加。16a試驗期間，徑流中N流失量逐年減少，徑流中NO3－質量濃度也逐年明顯下降，這與N肥用量逐年減少有關。徑流中P流失量逐年增加，與降雨和徑流的變化趨勢不一致。施有機肥各處理中磷酸鹽(PO4－P)的濃度逐年增加，過量施有機肥可提高土壤中P含量。建議少施或隔年施有機肥，以減少P流失，保護生態環境。N流失量與N肥施用量不存在線性關系，P流失量與P肥施用量也不存在線性關系。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系;P流失量與徑流量和泥沙量之間均存在顯著的線性關系。

3結論

N肥施用量與收入具有顯著相關性，但施N量與利潤之間相關性不顯著。研究結果表明，受產量和糧食價格等因素影響，各處理之間利潤的差異不顯著，但實際利潤明顯不同，較高的利潤有152、157和182美元/hm2，其它3個處理的平均利潤為138～144美元/hm2。降雨量與收入、利潤呈負相關，這一觀察結果違背了干旱會對這個半濕潤地區旱地農業產生更大影響的假設，而事實上，過多的降雨量降低了小麥質量、產量和收入。16a研究表明，徑流中N流失量和NO3－質量濃度具有逐年下降趨勢，而徑流中P流失量和PO4－P呈逐年增加趨勢。

［參考文獻］

［2］白利峰．保護性耕作對土壤氮動態變化及淋溶影響的研究［J］．水土保持應用技術，2019(1):7－9．

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

作者：鄒桂霞 孫鑫 單位：遼寧省旱地農林研究所