不同管理措施對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟環(huán)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(nóng)業(yè)經(jīng)濟和環(huán)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(chǎn)量降低，但利潤并沒有減少;受氣象條件、產(chǎn)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(jīng)濟效益;環(huán)境;有機肥;水質

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的化肥和有機肥經(jīng)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(xiàn)富營養(yǎng)化，保護性耕作措施可以有效減少養(yǎng)分流失。由于氣候、經(jīng)濟等因素，對于較長時間處于休閑狀態(tài)的農(nóng)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(nóng)業(yè)經(jīng)濟和環(huán)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(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%，飽和導水率為1．5mm/h，2002年8月6個小區(qū)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(qū)休耕，不施肥。從2002—2017年，6個小區(qū)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(jù)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(qū)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(nóng)作物產(chǎn)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(qū)安裝V形集流槽，連續(xù)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(chǎn)流后48h內，收集徑流水樣，并測定每個小區(qū)的降水量。所有水樣在分析之前都存放在4℃的恒溫箱內，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(qū)分3層取樣。從2009年開始，測定土壤樣品中N、P總量。

1．6統(tǒng)計分析

利用minitab軟件包進行統(tǒng)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(qū)的N、P施用量不同，對照只施無機氮和P，其它小區(qū)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(huán)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(qū)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(jīng)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(tǒng)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(chǎn)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(qū)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(chǎn)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(nóng)地和有機肥中含P量超過了作物的需求量。

2．3土壤養(yǎng)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(chǎn)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(tài)環(huán)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(chǎn)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(qū)旱地農(nóng)業(yè)產(chǎn)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(chǎn)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(tài)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(nóng)林研究所