甘蔗是广西主要经济作物，也是广西主要的经济 支柱产业，而广西甘蔗地约70%分布在红壤类土壤上^[1]， 2008年种植面积达109万hm²，产量达8 215.6万t，均 居全国第一^[2]。2005 年广西花生种植面积为24.37 万 hm²，产量为55.13万t^[3]；2013 年广西玉米种植面积为 53.86 万hm²，产量为209万t^[4]。对于广西甘蔗、花生、 玉米3 种作物，是否需要每年施肥，施肥量为多少能 提高甘蔗等作物的产量和品质，对广西甘蔗等经济作物的生产及保护生态环境有很重要的意义。过量使用 化肥，肥料中养分就随径流水流失，严重污染环境，特 别是水体污染和富营养化日趋严重，对生态环境产生 了很大的负面影响^{[5, 6, 7, 8]}。湖泊、河流富营养化的氮磷养 分有50%~60%来源于农田径流水，农业非点源污染 成为当前水体环境污染的主要来源^[9]。减少肥料的投 入，提高肥料的利用率，提高经济效益，降低养分径流 流失对环境的污染已成为农业生产的重要课题。广西 阳光充足，雨量充沛，降雨量约1 170 mm，雨季集中 在4—10 月，占79.30%，农作物种植在坡耕地，农民 每年施大量的化肥造成养分径流流失，导致环境污染 严重。王桂苓^[10]和王静^[11]研究了巢湖流域麦稻轮作下 农田养分径流流失。对广西经济作物在常规施肥条件 下，养分径流流失的研究较少。本研究在武鸣坡耕地 种植甘蔗、玉米、花生等主要经济作物，设常规施肥和 不施肥处理，探寻不同作物间养分径流流失及其经济 效益的差异、减少坡耕地养分径流流失的施肥模式和 施肥量，为保护农业生态环境及农业可持续发展提供 科学依据。 1 材料与方法 1.1 试验概况

试验在武鸣县仙湖镇苏梁村甘蔗基地进行， 土壤类型为赤红土，为第四纪红土母质，具体位置 为N23°17.043′，E108°8.790′，高程109、坡度为8°的 坡耕地。前作为木薯套种花生。基础土壤理化性质： 全氮1.23 g·kg^-1，全磷1.00 g·kg^-1，全钾3.00 g·kg^-1，碱 解氮133.04 mg·kg^-1，速效磷30.58 mg·kg^-1，速效钾 210.62 mg·kg^-1，有机质41.41 g·kg^-1，pH5.13。 1.2 试验设计 1.2.1 试验径流小区设计

试验径流小区选择坡度都为8°，土壤质地一致， 每个径流小区的面积为30 m²，长5 m，宽6 m，长度与 等高线垂直，宽度与等高线平行，每个小区四周高出 地面15 cm，径流分流器和径流水接收桶统一安装在 径流小区的右下角。径流分流器由10 mm木板制作， 入口口径（宽度）为21 cm，其中入口1/3（7 cm）的径流 水流入径流水接收桶中（径流水接收桶是口径57.6 cm，底部直径38.0 cm，边长41.0 cm 带盖的塑料桶）， 其余的径流水随排水沟流走，四周做好排水沟和保护 行。 1.2.2 试验处理方案

试验采用随机排列，设6 个处理，处理1：甘蔗对 照；处理2：玉米对照；处理3：花生对照；处理4：甘蔗 常规施肥；处理5：玉米常规施肥；处理6：花生常规施 肥。3 次重复，共18个径流小区。3种作物的对照即不 施任何肥料。各处理作物施肥及种植密度见表 1。

表 1 3种作物每个小区施肥及株行距情况 Table 1 The situation of fertilization and planting spacing of there crops

表选项

试验中花生、玉米、甘蔗品种分别为桂花771、正 大818、桂糖128，播种时间分别为2 月28 日、2 月28 日、3 月1 日。肥料分别为国外进口的三元复混肥 （15-15-15）；钙镁磷肥：有效磷≥18%；尿素是含纯氮 46%的尿素。 1.3样品采集与分析 1.3.1 基础土壤

于2012 年2 月初取土壤，去除土壤表面杂草和 腐殖物，采集土壤耕作层0~20 cm 的土样，每个小区 按S 型采集5 个样品混匀后四分法分取0.5 kg 作为 一个土壤样品，土壤鲜样测水分，土壤自然风干，并按 要求研磨，保存在自封袋中。土壤干样分析全氮、全 磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质、pH 项目。 全氮含量采用半微量凯氏定氮法，全磷含量采用钼锑 抗比色法，全钾含量采用火焰光度法，碱解氮含量采 用碱解扩散法，速效磷含量参照NY/T 148—1990 标 准，速效钾含量采用乙酸铵提取-火焰光度法，有机质 含量采用重铬酸钾容量法，pH含量采用电位法。 1.3.2 径流水

一定强度一定时间的降雨产生径流水后，记录径 流水体积或测量径流水的深度，充分搅拌混匀采集水 样，盛放在聚乙烯瓶中，做好标记，保存在0 ℃冰箱 中，要求1 周内分析其养分如总氮、铵态氮、硝态氮、 总磷、总钾。水样总氮采用碱性过硫酸钾消解氧化紫 外分光光度法，铵态氮采用靛酚蓝比色法，硝态氮采用紫外分光光度计比色法，总磷采用过硫酸钾消解氧 化钼锑抗比色法，总钾采用直接过滤-火焰光度计法。 1.3.3 氮（磷、钾）流失量和径流率的计算^[10]：

地表径流途径流失的氮、磷数量等于整个监测周 期中（全年）各次径流水中污染物浓度与径流水体积 乘积之和。

每次降雨事件径流养分损失量=每次降雨事件 径流量×径流中养分浓度；

径流养分损失总量为每次降雨事件径流养分损 失量的总和；

氮（磷、钾）径流率（%）=径流水总氮（磷、钾）量 （kg）×100/土壤全氮（磷、钾）量（kg）。 1.4 统计分析

采用Excel 2003和SPSS 15.0 软件进行数据统计 分析。 2 结果与分析 2.1 不同作物的生长情况

不同处理的不同作物的生长情况（见图 1）。常规 施肥处理的花生、玉米生长情况与其不施肥处理生长 情况一致，施肥并不能增加玉米、花生的生长情况，从 基础土壤的理化性状可知，土壤中的速效养分含量很 充足即碱解氮133.04 mg·kg^-1，速效磷30.58 mg·kg^-1， 速效钾210.62 mg·kg^-1，有机质41.41 g·kg^-1，即使不施 肥也不影响玉米、花生的生长和发育。5 月2 日至5 月29 日，对照、常规施肥的甘蔗生长情况相同，5 月 29 日至9 月6 日，与常规施肥甘蔗比较，对照的甘蔗 生长情况为先慢后快的现象。这表明甘蔗在幼苗期追 肥，有促进甘蔗生长的作用，在6 月中下旬进行大培 土时，再次追肥，而这次农户一般施肥量较大，土壤中 的养分含量过高反而抑制了甘蔗的生长。

图 1 不同施肥处理不同作物的生长影响 Figure 1 Effect of different fertulizer treatments on growth of different crops

图选项

3 种作物不同处理从5 月至9 月总氮、总磷、总 钾、硝态氮、铵态氮养分径流量均存在极显著水平（见 表 2）。甘蔗常规施肥各养分的径流流失量均比甘蔗 对照各养分流失量低，玉米（花生）常规施肥各养分的 径流流失量均比相应作物的对照高。总氮、总磷、总 钾、硝态氮、铵态氮径流流失量最高是花生常规施肥，分别为5.06、0.78、5.01、2.90、1.69 kg·hm^-2；甘蔗对照 的总氮、总磷、总钾、铵态氮径流流失量居第二位；玉 米对照的总氮（1.14 kg·hm^-2）、总钾（1.17 kg·hm^-2）、硝 态氮（0.60 kg·hm^-2）及甘蔗常规施肥的总磷（0.29 kg· hm^-2）、花生对照的铵态氮（0.33 kg·hm^-2）径流流失量 最少，径流水的氮素都以硝态氮形式流失为主。从表 1 可知，常规施肥的作物都施了基肥，玉米、甘蔗还施 了追肥，每次施肥都是深施覆土，因此施肥的作物径 流流失的养分不一定比对照的作物流失的多，如甘 蔗。这是由于常规施肥的甘蔗在5月29 日至8 月中 旬期间生长快，吸收的养分较多于对照（见图 1）。而 花生施肥处理养分径流流失量比花生对照存在极显 著差异，这与花生收获特性有关，7 月初收获花生地 下部时，要连根拔起，并把土壤中施的基肥带到地表， 而7—9月降雨量较大占42.14%（2013 年1—11月的 总降雨量），随地表径流流失严重。

表 2 不同作物对径流水氮、磷、钾（5—9月）流失总量影响 Table 2 Effect of different crops on total nitrogen（phosphorus,potassium）runoff losses fromMay to September

表选项

无论不同作物的对照处理还是常规施肥处理，其 养分（总氮、总磷、总钾、硝态氮、铵态氮）径流流失量 与径流量均存在极显著相关性。径流量与总氮、总磷、 总钾、硝态氮、铵态氮的相关系数，常规施肥处理偏高 于对照（见表 3）。降雨是农田径流的主要驱动力，径 流量是农田养分径流流失的重要构成因素之一^[11]。养 分径流流失量的多少与降雨量、降雨强度、降雨时间 有直接的关系，也与种植模式、施肥模式、作物生长情 况、耕地坡度、土壤质地等有关。

表 3 径流量与养分流失量的相关性（双尾） Table 3 Correlation between the runoff and different nutrients run off（2-tailed）

表选项

不同作物各处理氮、磷、钾养分径流率有差异（图2）。各处理氮径流率差异极显著，其中氮径流率最大的是花生常规施肥，其次是甘蔗对照，最少的是玉米 对照；各处理磷径流率差异不显著，最少的是甘蔗常 规施肥；各处理钾径流率差异较显著，钾径流率最大 的是花生常规施肥，其次是甘蔗对照，最少的是玉米 对照。广西降雨多集中在5—10月，占全年的70%以 上，花生在7 月初收获，养分易被径流水冲走，造成花 生常规施肥养分径流率最大；6 月中旬甘蔗正处分 裂期，对其进行大培土，土层疏松，土壤中的养分氮、 磷、钾甘蔗来不及吸收易随径流而流失。径流率的大 小还与栽培模式、植被覆盖、施肥量、施肥类型、施肥 时间，以及降雨时间、降雨量、降雨强度、坡度等多种 原因有关。

图 2 各处理氮、磷、钾径流流失率 Figure 2 The runoff rate of treatments on run-off nitrogen, phosphorus and potassium

图选项

同种作物不同处理经济产量、生物产量及品质相差很大，花生施肥比花生对照增加了单株个数和经济 产量，分别增加了2 个·株^-1和12.19 kg·667 m^-2；而花 生对照的生物产量、粗脂肪比花生常规施肥的高，分 别高出了879.28 kg·667 m^-2和45 g·kg^-1。玉米对照的 经济产量、生物产量、淀粉含量均比玉米常规施肥的 高，分别高出了100.62 kg·667 m^-2、485.98 kg·667 m^-2 和7.5%（见表 4）。基础土壤的养分含量很丰富，至少 可以满足一季玉米的生长发育的需要，在养分含量高 的土壤施肥，不仅浪费肥料，造成肥料利用率低，对环 境造成污染，还使品质变差，经济效益降低。

表 4 不同种植模式对各种作物的经济产量和生物量的影响 Table 4 Effects of the different planting models on yield and biomass production of plants

表选项

在丘陵旱地肥沃的土壤上种植作物，甘蔗、玉米、 花生常规施肥处理，其生长速率与对照对应作物生长 速率差异不明显，施肥可以改变土壤的理化性状，可 以提高作物的产量，如常规施肥花生的经济产量比对 照提高了12.19 kg·667 m^-2，常规施肥的玉米（淀粉）、 花生（粗蛋白）均比对照分别降低了7.5%、45 g·kg^-1， 施不同类型的肥料对作物品质影响很大^[11]。作物吸收 养分有一定浓度范围，否则会出现“单盐毒害”现象， 种植户应根据作物的需肥规律及土壤供肥能力按需 补肥，减少养分随地表径流水流失，提高肥料的利用 率，对减缓农业面源的污染有重要意义^{[12, 13]}。

在广西坡耕地种植不同作物进行养分径流监测 试验，收集5—9 月天然降雨产生地表径流水13 次， 花生常规施肥径流水养分总氮、总磷、总钾、硝态氮、 铵态氮流失量最多，分别为5.06、0.78、5.01、2.90、1.69 kg·hm^-2，地表径流水氮素流失以硝态氮形式流失为 主^[14]。各养分径流流失量都与径流量存在极显著差 异，而径流的产生受降雨强度、降雨时间和降雨量的 影响，当降雨强度大于入渗强度时，会产生地表径流^[15]。 不同作物各处理养分氮的径流流失率偏高，这与氮的 特性有关，氮多以硝态氮、铵态氮形式存在，铵态氮易 挥发，造成土壤中氮的径流流失量大。径流流失量还 与作物生长状况、作物收获特性（如花生收获时需要 收地下部，基施的肥料被径流水冲走）、施肥时间、施 肥深度等多种因素有关。 4 结论

对照的玉米、花生、甘蔗与常规施肥的玉米、花 生、甘蔗相比，它们的生长情况一致，玉米对照的经济 产量、生物产量、淀粉含量均比常规施肥的玉米高，分 别提高了100.62 kg·667 m^-2、485.98 kg·667 m^-2、 7.5%；花生常规施肥比对照经济产量提高了12.19 kg·667 m^-2，降低了粗脂肪（45 g·kg^-1）和生物产量 （120.1 kg·667 m^-2）；甘蔗常规施肥的经济产量、生物 产量、锤度均比对照高，分别提高了658 kg·667 m^-2、 274.03 kg·667 m^-2、2.31 BX。3 种作物不同处理中，总 氮、总磷、总钾、硝态氮、铵态氮径流流失量最高的是 花生常规施肥，玉米对照的养分总氮、总钾径流流失 率最少，甘蔗常规施肥总磷径流流失率最低。种植户 应根据作物的需肥量及该土壤的供肥情况及时补 充肥料，提高肥料利用率，降低面源污染，提高经济 效益。