基于第一次云南污染源普查的种植业肥料流失特征与流失系数应用分析

王志芸

(云南高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室，云南省环境科学研究院，云南昆明650034)

通过2007年第一次全国污染源普查，国务院第一次全国污染源普查领导小组办公室于2009年出台了工业源、生活源、农业源产排污系数手册，其中农业源产排污系数手册包括种植业、畜禽养殖业、水产养殖业、农药流失、农田地膜残留等五个部分，覆盖全国五大地区 (北方高原山地区、东北半湿润平原区、黄淮海半湿润平原区、南方山地丘陵区、南方湿润平原区、西北干旱半干旱平原区)，云南省属南方山地丘陵区。云南省农业种植业肥料流失系数测算以全省农业种植区划和优势农产品区划为依据，在主要农作物种植区域选择典型种植制度和具有代表性地形地貌的农田，通过实地监测，获取涵盖主要种植区域、2种地形地貌 (缓坡地、陡坡地)、2种种植方式 (梯田、非梯田)、2个种植方向 (横坡种植、顺坡种植)、3种农田土地利用类型 (旱地、水田、园地)、7种作物耕作方式 (大田一熟、大田两熟以上、稻油轮作、稻麦轮作、双季稻、单季稻、露地蔬菜)相组合的32种模式的肥料地表径流流失系数。

全国第一次污染源普查农业种植业肥料流失系数手册，为测算种植业肥料流失总量提供技术支撑，并有利于掌握种植业肥料污染特征和规律，改变不合理的农业生产方式。但是该系数手册在实际应用过程中存在一些问题和不便:虽然流失系数是针对不同农业种植制度和模式而设置的，但是实际工作中不具备对区域开展微观层面不同种植方式常态化调查条件，给使用该系数手册带来了相当的局限性。有必要在已取得的种植业肥料流失测算系数成果的基础上，探索便捷合理的系数应用方法和途径，为区域种植业肥料流失测算提供借鉴。

1 基于实测的肥料流失规律分析

1.1 种植作物对肥料流失量的影响

通过对比分析，以不施肥小区为对照，种植业总氮、总磷的净流失量 (常规施肥流失量－不施肥流失量)与作物种植品种最直接相关，肥料流失最显著的作物为露地蔬菜、单季稻、双季稻，总氮净流失量为0.266～0.647kg/亩，为32种种植模式下肥料净流失量平均水平的1.2～2.9倍;总磷净流失量为0.022～0.086kg/亩，为32种种植模式下肥料净流失量平均水平的1.4～5.4倍。

露地蔬菜肥料总氮流失系数为1.5～1.6kg/亩，单季稻、双季稻肥料总氮流失系数为1.1～1.3kg/亩，稻油轮作和稻麦轮作的方式可以适当减小水稻肥料流失强度，总氮流失系数可降为1～1.2kg/亩。以梯田方式种植的大田一熟和大田二熟作物肥料总氮流失量次之，为1～1.1kg/亩，其余旱地和园地作物肥料总氮流失量为0.1～0.6kg/亩。

露地蔬菜肥料总磷流失系数为0.09～0.11kg/亩，单季稻、双季稻肥料总磷流失系数为0.06～0.07kg/亩，稻油轮作和稻麦轮作的方式可以适当减小水稻肥料流失强度，总磷流失系数可降为0.03kg/亩。以梯田方式种植的大田一熟和大田二熟作物肥料总磷流失量为0.06～0.07kg/亩，其余旱地和园地作物肥料总磷流失量为0.005～0.03kg/亩。

1.2 坡度对肥料流失量的影响

本研究分析了水田由于坡度不同导致的肥料流失特征，水田在稻油轮作、单季稻、双季稻、稻麦轮作及其他种植方式，陡坡种植比缓坡种植增加总氮、总磷流失率为11%。

1.3 横顺坡种植对肥料流失量的影响

本研究分析了旱地在缓坡地采用横顺坡种植方式的肥料流失特征。在缓坡地情况下，园地顺坡种植比横坡种植减小肥料总氮、总磷流失率为91%、79%，大田二熟、大田一熟及露地蔬菜横坡种植比顺坡种植减少肥料总氮、总磷流失率为6%～51%、15% ～89%。

1.4 梯田和非梯田种植对肥料流失量的影响

本研究分析了梯田和非梯田模式下的肥料流失特征，针对大田二熟、大田一熟作物，缓坡梯田种植比非梯田减少总氮、总磷流失率为25%～250%、158%，陡坡地梯田种植比非梯田减少总氮、总磷流失率为28%～50%、43% ～52%。

2 基于第一次全省污染源普查的肥料平均流失量

通过2007年第一次污染源普查，在各地调查种植业基本情况基础上，利用肥料流失系数进行精细测算后得到不同土地利用类型肥料流失总量，再按不同土地利用面积，折算单位面积肥料流失量，可作为各地测算肥料流失量的基本系数参考值。

表1 旱地肥料流失系数 (kg/亩)

表2 水田肥料流失系数 (kg/亩)

3 种植业肥料流失系数选取方法

鉴于第一次全省污染源普查所获得的旱地、水田、园地、保护地肥料流失系数综合了当地种植业的种植结构、种植方式、自然条件和施肥水平等各种因素，可作为基本肥料流失系数使用，但考虑影响当地肥料流失水平最直接且最关键的因素是种植作物结构变化，其次是种植坡度和方式，建议对基本肥料流失系数进行适当修正。

旱地肥料流失系数=旱地基本肥料流失系数*作物结构系数*种植方向系数*种植坡度系数*梯田种植系数。

表3 园地肥料流失系数 (kg/亩)

表4 保护地肥料流失系数 (kg/亩)

水田肥料流失系数=水田基本肥料流失系数*种植方向系数*种植坡度系数*梯田种植系数。

园地肥料流失系数=园地基本肥料流失系数*种植方向系数*种植坡度系数。

保护地肥料流失系数=保护地基本肥料流失系数*种植方向系数*种植坡度系数。

作物结构系数:以露地蔬菜种植面积为主要判断依据，增加露地蔬菜种植面积系数取值为1.1～1.3，反之取0.7～0.9。

种植方向系数:以横坡种植方式为主要判断依据，园地增加横坡种植方式系数取值为1.1～1.2，反之取0.8～0.9;旱地、水田、保护地增加顺坡种植方式系数取值为1.1～1.2，反之取0.8～0.9。

种植坡度系数:以增加陡坡地种植为主要判断依据，系数取值为1.1～1.3，反之取0.7～0.9。

梯田种植系数:以增加梯田种植为主要判断依据，系数取值为0.8～0.9，反之取1.1～1.2。

4 小结

通过2007年第一次污染源普查，在各地调查种植业基本情况基础上，利用肥料流失系数进行精细测算后得到云南省16个州市旱地、水田、园地、保护地肥料流失系数，综合反映了当地种植业的种植结构、种植方式、自然条件和施肥水平等各种因素，可作为基本肥料流失系数使用。通过对农业种植业肥料流失系数的对比分析，初步掌握了不同种植作物结构、种植地块坡度、种植方向、梯田与非梯田种植方式对肥料流失的影响，根据实际情况对基本肥料流失系数进行适当修正，获得农业种植业肥料流失系数的便捷方法和途径。基本系数修正的依据主要来源于种植业肥料流失的特征和基本规律。

［1］国务院第一次全国污染源普查领导小组办公室.第一次全国污染源普查－农业源肥料流失系数手册［Z］.2009.

［2］本书编委会.第一次全国污染源普查－云南省农业污染源普查报告［M］.北京:中国农业出版社，2013.