贛江下游水稻田地表徑流氮磷流失分析

向速林　王逢武　陶術平　等

摘要：在贛江下游蔣巷鎮水稻田示范基地設置徑流監測點，研究常規施肥條件下水稻田生態系統地表徑流中氮、磷養分的流失情況。結果表明，在連續多次監測期內，自然降雨條件下常規施肥水稻田地表徑流中總氮、總磷平均含量為3.09、0.29 mg/L，地表徑流進入水體存在水體富營養化的風險?？扇苄詿o機氮是水稻田地表徑流中氮素流失的主要形態，尤其以硝酸鹽形態的氮流失更顯著；溶解態正磷酸鹽是該區域水稻田土壤中磷流失的主要形態。地表徑流中氮、磷的流失與降雨量呈極顯著的正相關關系?？梢?，施肥條件和降雨量是影響地表徑流氮、磷流失的主要因素，針對贛江下游稻田氮、磷流失的特點需制定相應的氮、磷流失的防治措施。

關鍵詞：贛江下游；水稻田；地表徑流；氮磷流失；防治措施

中圖分類號：S158.3；X592文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）01-0315-03

收稿日期：2014-02-08

基金項目：江西省自然科學基金（編號：20114BAB213020）；南昌大學鄱陽湖環境與資源利用教育部重點實驗室開放基金。

作者簡介：向速林（1978—），男，江西東鄉人，博士，副教授，主要從事水資源與環境研究。E-mail：slxiang2001@163.com。農業地表徑流中氮、磷等營養元素隨降雨徑流的遷移與流失而成為流域內水體富營養化的重要來源[1]，且氮、磷的流失過程除受區域坡長、坡度等地形地貌特征影響外[2]，還受區域內的降雨條件、農業作物類型、土壤質地與類型、種植模式以及肥料施用水平與施用方式等因素的影響[3-6]。對農業生產而言，施肥是提高水稻等產量的重要措施之一，但其利用率較低[7]。降雨徑流過程是導致氮、磷流失的源動力，所以降雨強度與施肥是影響農業地表徑流氮、磷流失的重要因素。贛江下游包括江西省南昌市轄區及南昌縣和新建縣地域[8]，屬中亞熱帶濕潤季風氣候，氣候溫和濕潤[9]，每年4—6月為該區域的汛期，降雨量集中且充沛，近年來該區域水質具有惡化趨勢，而地表徑流中養分流失是其水質惡化的重要原因之一。水稻田是贛江下游重要的土地利用方式，種植面積占全部耕地的95%以上[8]，是江西省重要的糧食生產基地，農業集約化程度高。該區域水稻田耕作時化學肥料施用量較大，表層土壤中氮、磷養分累積明顯，且該區域與贛江相鄰，肥料中的氮、磷等在降雨沖刷下易通過地表徑流進入周邊水體，最終進入贛江，對贛江水體富營養化造成直接影響[10]。因此，探討水稻田氮、磷流失特征及其對水體富營養化的貢獻具有重要意義。

1材料與方法

1.1試驗地點

選擇贛江下游蔣巷鎮水稻田示范基地作為研究區，確定2條水稻田排水溝，以附近匯水河流為界，每條排水溝由近及遠每隔30 m左右設置1個采樣點，共5個，總共10個樣點（樣點編號L1.1、L1.2、L1.3、L1.4、L1.5與L2.1、L2.2、L2.3、L2.4、L2.5），其具體情況見圖1。分別于2011年3月6日、4月15日、6月8日及8月19日等4次典型降雨形成徑流后（采樣時間為本次降雨開始后第3天。4次采樣分別代表研究區降雨量變化較明顯的不同時段，并用A、B、C、D表示）采集水稻田降雨時的地表徑流水樣。

1.2試驗方法

對于采集的水稻田地表徑流水樣進行氮、磷形態[包括總磷、磷酸鹽（SRP）、總氮、硝態氮與銨態氮]含量的測定。測定方法按文獻[11]規定的方法進行，其中總磷含量的測定采用過硫酸鉀氧化-鉬銻抗比色法，磷酸鹽含量的測定采用鉬銻抗比色法；總氮含量的測定采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法，銨態氮含量的測定采用納氏試劑比色法，硝態氮含量的測定采用酚二磺酸比色法。

2結果與分析

2.1贛江下游水稻田降雨徑流中的氮磷流失情況

水稻田是農業生產時土地的主要利用方式，其中氮、磷的流失是導致河流湖泊等水體產生富營養化的主要原因之一，其帶來的環境問題已引起高度關注。贛江下游水稻田降雨徑流溝渠水樣中不同形態的氮磷含量情況見圖2。由圖2可知，A時段各樣品中總氮含量變化范圍為0.61～2.58 mg/L，平均含量為1.35 mg/L；銨態氮含量變化范圍為0.007 7～0.280 0 mg/L，平均含量為0.078 0 mg/L，可見銨態氮含量處于較低的水平，且波動幅度也相對較大；硝態氮含量的變化范圍為0.14～1.03 mg/L，平均含量為0.52 mg/L，可見硝態氮含量顯著高于銨態氮含量；總磷含量的變化范圍為0.023～0.061 mg/L，平均含量為0.042 mg/L；SRP含量的變化范圍為0.011～0.054 mg/L，平均含量為0.029 mg/L，可見總磷與SRP的含量變化相對較小。B時段各樣品中總氮含量的變化范圍為0.97～12.14 mg/L，平均含量為5.61 mg/L；銨態氮含量的變化范圍為0.041～5.01 mg/L，平均含量為1.39 mg/L；硝態氮含量的變化范圍為0.24～4.43 mg/L，平均含量為158 mg/L， 總氮與硝態氮含量波動幅度均較明顯； 總磷含量

的變化范圍為0.16～0.99 mg/L，平均含量0.44 mg/L；SRP含量的變化范圍為0.11～0.84 mg/L，平均含量為0.32 mg/L。C時段各樣品中總氮含量的變化范圍為1.30～8.33 mg/L，平均含量為4.02 mg/L；銨態氮含量的變化范圍為0.22～4.22 mg/L，平均含量為1.54 mg/L；硝態氮含量的變化范圍為0.21～275 mg/L，平均含量為1.34 mg/L，該時段總氮、銨態氮、硝態氮含量變化均相對較明顯；總磷含量的變化范圍為0.29～0.78 mg/L，平均含量為0.46 mg/L；SRP含量的變化范圍為0.051～0.11 mg/L，平均含量為0.081 mg/L。D時段各樣品中總氮含量的變化范圍為0.81～1.96 mg/L，平均含量為139 mg/L；銨態氮含量的變化范圍為0.14～0.49 mg/L，平均含量0.25 mg/L；硝態氮含量的變化范圍為0.091～0.79 mg/L，平均含量為0.41 mg/L，該時段徑流水樣中總氮、銨態氮、硝態氮含量變化均較??；總磷含量變化范圍為 0.13～029 mg/L，平均含量為0.22 mg/L；SRP含量的變化范圍為0036～0.11 mg/L，平均含量為0.052 mg/L。endprint

2.2贛江下游水稻田氮磷流失的影響因素分析

農業徑流氮、磷流失過程受降雨過程、蔬菜種植類型與方式、地形條件、施肥量及施肥方式等因素的綜合影響，而降雨強度則對徑流中氮、磷流失具有極顯著影響[12]。降雨造成的地表徑流會帶走土壤中的顆粒態和水溶態氮磷養分，從而降低肥料的利用效率和土壤肥力。

從圖3可知，徑流水樣中總氮及不同形態氮含量均表現為B、C時段顯著高于A、D時段，各時段總氮的平均含量分別為1.35、5.61、4.02、1.39 mg/L，其中以B時段最高，這可能與B時段水稻田開始耕作且大面積施肥有關，C時段處于水稻生長旺季，所以該時段的施肥量也比較高。4個時段的銨態氮平均含量分別為0.078、1.39、1.54、0.25 mg/L，硝態氮平均含量為0.52、1.58、1.34、0.41 mg/L。歷年水文資料顯示，贛江流域的雨季一般出現在4—6月，B、C時段正好處在該區域的雨季，且以C時段更明顯，6月降雨強度大、持續時間長，其中B時段實測的降雨量為65 mm（該值為累積 3 d 的降雨量，下同），C時段降雨量實測值為160 mm。A時段與D時段為研究區的平水期，其降雨量實測值分別為46、32 mm。結果顯示，與B、C時段相比，A、D時段的降雨量和降雨歷時均顯著下降，其徑流水樣中總氮、銨態氮與硝態氮的含量顯著低于B、C時段，總氮、銨態氮與硝態氮平均含量與降雨量的相關系數分別為r=0.240 2，r=0.598 8，r=0381 0，均與降雨量呈較明顯的正相關關系，這說明降雨量和降雨強度均會影響地表徑流中的氮含量。此外，水稻田地表徑流水樣中總磷及SRP的含量也表現為B、C時段高于A、D時段，各時段總磷的平均值分別為0.043、0.44、0.46、0.22 mg/L，而SRP平均含量為0.029、0.32、0.081、0.052 mg/L?？偭灼骄颗c降雨量的相關系數為r=0458 2，具有較明顯的正相關關系，而SRP與降雨量的相關性不明顯，其r=0.000 1，說明降雨量和降雨強度會影響地表徑流中總磷的流失，而對SRP的影響則極小。

在B、C時段，稻田徑流中總氮平均含量均高于《地表水環境質量標準》V類標準限值（2 mg/L），說明在雨季水稻田中的總氮流失非常嚴重，與氮肥施用量較多、降雨量大有關，水稻田的施肥量較大，而利用率卻低。降雨徑流中銨態氮與硝態氮的含量差別不大，說明水稻田降雨徑流氮的流失以銨態氮與硝態氮為主。此外，B、C時段降雨徑流中總磷平均含量均略高于《地表水環境質量標準》V類標準限值（0.4 mg/L），說明水稻田降雨徑流中總磷流失也較為嚴重，且降雨徑流中SRP的含量占總磷含量的比例較大，可見水稻田降雨徑流磷的流失主要以SRP為主。

相比其他農業生產而言，水稻田的施肥強度較大，而利用率卻較低，造成土壤養分流失量也更大。不同時段水稻田施用肥料的種類及方式也會影響地表徑流中氮磷的流失量，調查結果顯示，研究區肥料的施用主要是常規的無機氮、無機磷肥料，從而導致研究區降雨徑流中氮磷養分的流失極多。因此，為了減少水稻田降雨徑流中的氮磷養分的流失，應盡可能多施用有機肥料，減少對無機肥料的依賴。

3結論

贛江下游水稻田降雨徑流中氮、磷流失量均較高，尤其在雨季更為明顯，氮的流失以銨態氮與硝態氮為主要形式，磷的流失則以溶解性正磷酸鹽為主。除溶解性正磷酸鹽外，贛江下游水稻田地表徑流中其他形態氮、磷的流失與降雨強度呈較明顯的正相關關系，說明降雨強度是影響水稻田中氮、磷流失的主要因素。此外，施肥量也是影響氮、磷流失的重要因素。

參考文獻：

[1]Boesch D F，Brinsfield R B，Magnien R E. Chesapeake Bay eutrophication：scientific understanding，ecosystem restoration，and challenges for agriculture[J]. Journal of Environmental Quality，2000，30（2）：303-320.

[2]余進祥，趙小敏，呂琲，等. 鄱陽湖流域不同農業利用方式下的氮磷輸出特征[J]. 江西農業大學學報，2010，32（2）：394-402.

[3]Shigaki F，Sharpley A，Prochnow L I. Rainfall intensity and phosphorus source effects on phosphorus transport in surface runoff from soil trays[J]. Science of the Total Environment，2007，373（1）：334-343.

[4]張鑫，安景文，鄒曉錦，等. 不同氮肥條件對水稻田面水不同形態氮素動態變化和氮素利用率的影響[J]. 江蘇農業科學，2013，41（3）：48-50.

[5]曾立雄，黃志霖，肖文發，等. 三峽庫區不同土地利用類型氮磷流失特征及其對環境因子的響應[J]. 環境科學，2012，33（10）：3390-3396.

[6]黃仁軍，潘明安，袁項成，等. 2種耕作方式下施肥對水稻品質及稻田氮磷含量的影響[J]. 江蘇農業科學，2011，39（5）：77-79.

[7]吳建富，潘曉華，石慶華. 施氮量對免耕拋栽稻產量及氮素吸收利用的影響[J]. 江西農業大學學報，2011，33（6）：1031-1036.

[8]蘇保林，袁軍營，李卉，等. 贛江下游平原圩區農村生活污染入河系數研究[J]. 北京師范大學學報：自然科學版，2013，49（2）：256-260.

[9]向速林，王全金，徐劉凱，等. 贛江尾閭區農田溝渠徑流中氮磷負荷與遷移特征[J]. 河南農業科學，2012，41（3）：72-74.

[10]向速林. 贛江尾閭區農業非點源氮磷污染負荷估算[J]. 人民長江，2012，43（20）：78-81.

[11]國家環境保護總局，《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法[M]. 4版.北京：中國環境科學出版社，2002.

[12]楊麗霞，楊桂山，苑韶峰，等. 不同雨強條件下太湖流域典型蔬菜地土壤磷素的徑流特征[J]. 環境科學，2007，28（8）：1763-1769.張永利，廖萬有，王燁軍，等. 湖北、湖南磚茶主產區茶園土壤有效氟的背景調查[J]. 江蘇農業科學，2015，43（1）：318-321，446.

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2015.01.107endprint