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芹菜面源污染防治種植模式綜合效益評估.pdf

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芹菜面源污染防治種植模式綜合效益評估.pdf

Vol 11 No 2 Mar 2021 環(huán) 境 工 程 技 術 學 報 Journal of Environmental Engineering Technology 第11卷 第2期 2021年3月 葉家慧 胡夢甜 韓永偉 等 芹菜面源污染防治種植模式綜合效益評估 J 環(huán)境工程技術學報 2021 11 2 283 290 YE J H HU M T HAN Y W et al Comprehensive benefit evaluation of planting models for the prevention and control of celery non point source pollution J Journal of Environmental Engineering Technology 2021 11 2 283 290 收稿日期 2020 05 07 基金項目 國家水體污染控制與治理科技重大專項 2015ZX07103 007 作者簡介 葉家慧 1996 女 碩士研究生 研究方向為生態(tài)系統(tǒng)服務與可持續(xù)發(fā)展 yejiahui0728 163 com 責任作者 韓永偉 1973 男 研究員 博士 主要從事生態(tài)文明與可持續(xù)發(fā)展研究 hanyw craes org cn 芹菜面源污染防治種植模式綜合效益評估 葉家慧1 胡夢甜1 韓永偉1 高馨婷1 劉輝1 2 1 中國環(huán)境科學研究院 2 內(nèi)蒙古大學 摘要 采用問卷調(diào)查 層次分析 專家咨詢等方法 構建了綜合考慮經(jīng)濟效益 產(chǎn)品品質(zhì)和環(huán)境效益3個方面共包括12項指標 的芹菜面源污染防治種植模式綜合效益評估指標體系 應用該指標體系在巢湖流域開展了由不同施肥方式 是否施用松土促 根劑和生物基膜等單項技術組合的不同面源污染防治種植模式效益評估的實證研究 結果表明 經(jīng)濟效益表現(xiàn)最好的是減 量施肥 松土促根劑模式 產(chǎn)品品質(zhì)效益最優(yōu)的是減量施肥模式 環(huán)境效益最好的是有機無機肥混施 松土促根劑 生物基 膜模式 綜合效益最好的是有機無機肥混施 松土促根劑 生物基膜模式 采用減量施肥和有機無機肥混施模式 同時配合 松土促根劑和生物基膜的技術組合可有效提高綜合效益 關鍵詞 芹菜 種植模式 指標體系 污染防治 效益評估 中圖分類號 X71 X52 文章編號 1674 991X 2021 02 0283 08 doi 10 12153 j issn 1674 991X 20200114 Comprehensive benefit evaluation of planting models for the prevention and control of celery non point source pollution YE Jiahui1 HU Mengtian1 HAN Yongwei1 GAO Xinting1 LIU Hui1 2 1 Chinese Research Academy of Environmental Sciences 2 Inner Mongolia University Abstract The questionnaire survey analytic hierarchy process expert consultation methods were adopted to construct a comprehensive benefit evaluation index system with 12 indexes for the evaluation of planting models for the prevention and control of celery non point source pollution considering economic benefit product quality and environmental benefit Based on the index system an empirical study was carried out to evaluate benefits of different planting models for non point source pollution control combining different fertilization methods application of soil loosening and rooting agent and bio based film in Chaohu Lake Basin The results showed that the best model of economic benefit was the combination of reduced fertilization with soil loosening and rooting agent the optimal model of product quality benefit was the reduced fertilization model the best environmental benefit model was organic inorganic mixture fertilization plus soil loosening and rooting agent plus bio based film model and the optimal comprehensive benefit mode was the combination of organic inorganic mixture fertilization rooting agent and bio based film model Combined with the experimental results the reduced fertilization and organic inorganic mixed fertilization should be preferred and the technical combination of soil loosing and rooting agent and bio based film can effectively improve the comprehensive benefits Key words celery planting model index system pollution prevention benefit evaluation 農(nóng)業(yè)面源污染是指農(nóng)村生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的污染 1 相較于點源污染 面源污染具有范 環(huán)境工程技術學報第11卷 圍大 污染物產(chǎn)生隨機性強和輸移過程復雜等特點 因此控制難度更大 2 3 有研究表明 種植業(yè)已成 為農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源之一 是導致水環(huán)境質(zhì) 量下降和水體富營養(yǎng)化的重要原因 4 6 種植業(yè)面 源污染中 蔬菜種植產(chǎn)生的污染比較嚴重 這主要是 因為蔬菜具有產(chǎn)出快 生長周期短和菜地養(yǎng)分流失 高等特征 在傳統(tǒng)的種植模式下 菜農(nóng)往往會為了追 求高產(chǎn)出 高收益而投入過量的化肥 化肥流失引起 土壤理化性狀改變 地下水硝酸鹽污染及地表水富 營養(yǎng)化等環(huán)境問題 為防治種植業(yè)面源污染問題 研究人員在傳統(tǒng) 的種植技術基礎上 針對耕作 施肥 灌溉 施藥等技 術環(huán)節(jié)進行了諸多改進和研究 形成多種污染防治 種植模式 但其污染防治效果參差不齊 在對各種 污染防治種植模式進行篩選與決策時 有必要對其 開展綜合效益的評估 目前關于面源污染防治技術 的效益評估主要集中在單項技術的成本 技術有效 性和環(huán)境效益等方面 7 9 對組合技術的評估 特別 是綜合考慮經(jīng)濟效益 產(chǎn)品品質(zhì)和環(huán)境效益3個方 面的評估鮮見報道 巢湖流域是我國中部地區(qū)典型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū) 農(nóng)業(yè)以種植業(yè)為主 播種面積大且化肥施用強度 高 10 11 由 合肥統(tǒng)計年鑒2019 12 可知 2018年 巢湖流域的蔬菜種植面積為67 024 hm2 化肥用量 折純 達17 8萬t 大量施肥和施肥方式不當?shù)瘸?為巢湖水體污染的重要原因之一 因此探索巢湖流 域蔬菜面源污染防治技術新模式具有重要的現(xiàn)實意 義 筆者在巢湖流域廬江縣郭河產(chǎn)學研基地開展芹 菜面源污染防治組合技術種植試驗 探討不同種植 模式的適用性和組合效益 以期為巢湖流域及其他 流域種植業(yè)面源污染防治技術模式篩選和綜合效益 評估提供理論依據(jù) 1 研究方法與數(shù)據(jù)處理 1 1 研究區(qū)概況 廬江縣 117 01 E 117 34 E 30 57 N 31 33 N 隸屬安徽省合肥市 地處巢湖水域和長江流域之間 與巢湖 桐城 肥西 舒城等縣市接壤 廬江縣位于 中緯度地帶 四季分明 春秋溫和 夏熱冬寒 多年平 均無霜期為238 d 梅雨特征顯著 年內(nèi)平均氣溫為 15 8 7月最高 28 3 1月最低 2 6 多 年平均降水量為1 188 mm 2018年廬江縣農(nóng)作物播種總面積達155 880 hm2 其中蔬菜播種面積達17 181 hm2 單位面積化 肥施用量為398 kg hm2 高于全國平均水平 335 kg hm2 是國際化肥安全利用上限 225 kg hm2 的 1 76倍 由于地膜的保溫增產(chǎn)效果 其施用量也在 不斷上升 2018年廬江縣使用量達128 t 而地膜降 解難度大 不利于土壤透水 透氣 遠期危害較大 目前廬江縣主要從肥料施用 秸稈還田 末端治理的 角度防控種植業(yè)面源污染 其中在肥料施用方面主 要通過推廣測土配方施肥法 配施農(nóng)家肥等減少化 肥的施用量 且仍集中在單項技術的推廣試驗階段 1 2 研究方法 1 2 1 指標體系構建 1 2 1 1 評估指標篩選 邀請了4位種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)面源污染防控專家以 及種植基地3位面源污染防控高級農(nóng)藝師 對指標的 選取提出建議 并查閱相關文獻對評估指標進行篩選 同時對核心利益人群 農(nóng)戶 開展開放式問卷調(diào)查 于 2017年12月在廬江縣西北部的南圩村和郭河鎮(zhèn)北圩 村共收集有效問卷30份 問卷內(nèi)容主要是關于農(nóng)戶在 經(jīng)濟效益上對種植技術的傾向并進行打分 此外 于 2018年2月進行閉式網(wǎng)絡問卷調(diào)查 內(nèi)容主要是針對 消費者在購買芹菜時會考慮的指標及其排序 總共收 集有效問卷77份 采用Excel軟件對問卷調(diào)查結果進 行統(tǒng)計分析 由此篩選并確定經(jīng)濟效益 產(chǎn)品品質(zhì)效益 和環(huán)境效益的具體評估指標 經(jīng)濟效益指種植模式的投入與產(chǎn)出是否在農(nóng)戶 的可接受范圍內(nèi) 現(xiàn)場問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)農(nóng)戶普遍更愿 意接受操作簡易的技術 因此在經(jīng)濟效益指標篩選 時 增加技術難度指標 最終選擇資金投入量 產(chǎn)量 技術難度3個指標來衡量經(jīng)濟效益 由問卷調(diào)查獲知 消費者較關注產(chǎn)品的衛(wèi)生品 質(zhì) 商品品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì) 參考文獻 13 選擇蔬菜 的硝酸鹽累積量 農(nóng)藥殘留量和重金屬濃度是否合 格來反映產(chǎn)品的衛(wèi)生品質(zhì) 商品品質(zhì)主要包括蔬菜 的外觀 口感和色味等 選取大小 光潔度 缺陷 硬 度 香氣和口感6個指標作為商品品質(zhì)指標 結合問 卷選項統(tǒng)計得到各指標權重比為3 3 5 2 1 1 根 據(jù)Crubben提出的平均營養(yǎng)值 ANV 14 來衡量蔬 菜的營養(yǎng)品質(zhì) 經(jīng)驗公式如下 100 g食用部分的平均營養(yǎng)值 蛋白質(zhì) 5 纖維素 鈣 100 鐵 2 胡蘿卜素 維生素 40 1 式中 蛋白質(zhì) 纖維素質(zhì)量單位為g 鈣 鐵 胡蘿卜 素 維生素質(zhì)量單位為mg 氮 磷 鉀肥利用效率可以反映投入土壤的肥料 所帶來的環(huán)境風險情況 15 故選擇該指標作為環(huán)境 效益的指標 考慮到土壤中微生物群落是土壤生物 化學過程的基礎 若微生物區(qū)系遭到破壞 將不利于 營養(yǎng)成分的轉(zhuǎn)化 因此土壤中微生物可以敏感地指 示土壤環(huán)境質(zhì)量變化 考慮土壤中微生物量 微生 物多樣性 微生物活性等方面 土壤微生物指標分別 選擇土壤中微生物生物量碳 香農(nóng)指數(shù)和微生物熵 482 第2期葉家慧等 芹菜面源污染防治種植模式綜合效益評估 3個指標 1 2 1 2 評估模型構建 采用Saaty等 16 提出的定量和定性相結合的多 目標決策分析法 層次分析法 analytic hierarchy process AHP 進行芹菜種植模式的綜合效益評估 該方法以層次化和系統(tǒng)化分析問題的思路 將決策 問題分成目標層 A層 準則層 B層 和指標層 C 層 3個層次 通過分析各不同指標之間的相對重要 性得到判斷矩陣 由判斷矩陣確定各指標的相對權 重 最后進行綜合評估 17 20 本研究中目標層是芹 菜種植模式的綜合效益評估 準則層考慮了經(jīng)濟效 益 產(chǎn)品品質(zhì)效益和環(huán)境效益3個方面 指標層包括 對應準則層所考慮的因素 1 2 1 3 權重的確定 征詢專家意見 依據(jù)1 9標度法兩兩進行比 較 得到各指標之間的相對重要性 由此構建判斷矩 陣 計算判斷矩陣的最大特征值和特征向量 得到 對應的權重值 然后進行層次單排序 即計算本層次 對于上一層次目標相對重要性的排序 接著計算判 斷矩陣的最大特征根 并進行一致性檢驗 確定權重 是否可以應用 最后進行層次總排序 得到C層對A 層的相對重要性排序 1 2 2 指標數(shù)據(jù)的獲取 結合研究區(qū)芹菜的種植特點 選擇不同的施肥 技術 是否施用土壤改良劑和是否進行地膜覆蓋這 幾種單項面源污染防治技術 通過技術組合設計了 不同芹菜種植模式 表1 在巢湖流域廬江縣進行 芹菜大棚種植試驗 獲取不同種植模式下相關指標 數(shù)據(jù) 其中 傳統(tǒng)施肥模式中施基肥量為525 kg hm2 追肥2次 分別追施尿素120 270 kg hm2和 硫酸鉀60 135 kg hm2 有機無機肥混施模式中 施 菜籽餅肥3 846 7 kg hm2 追肥2次 分別追施尿素 44 132 kg hm2和硫酸鉀88 0 197 8 kg hm2 生物基 膜按1 000 kg hm2的生物基磺酸鈣兌水1 1噴灑在 試驗地 且能夠100 降解 按照上述種植模式 芹 菜春播于2017年1月21日播種 4月5日定植 7 月5日收獲 秋播于11月20日播種 2018年1月 15日定植 3月25日收獲 不同芹菜種植模式的技術難度由安徽省廬江縣 試驗基地的3位農(nóng)藝師打分 技術難度越低得分越 高 即經(jīng)濟效益越好 資金投入量指標根據(jù)試驗過程 中所記錄的人員及物質(zhì)的消耗得到 在芹菜生長末 期一次性收割并測定鮮質(zhì)量 重復3次取平均值即 得芹菜產(chǎn)量 衛(wèi)生品質(zhì)依據(jù)國家市場監(jiān)督管理總局 以及GB 19338 2003 蔬菜中硝酸鹽限量 對于農(nóng) 產(chǎn)品的相關規(guī)定 測定芹菜體內(nèi)硝酸鹽濃度 農(nóng)藥殘 留量和重金屬鉛濃度是否合格 計算不同種植模式 下芹菜的產(chǎn)品合格率 作為衛(wèi)生品質(zhì)指標 芹菜收 獲時邀請種植基地工作人員 消費者 對芹菜的外 觀 口感等品質(zhì)進行評分 對每項評分取平均值 芹 菜的營養(yǎng)品質(zhì)通過測定芹菜樣品中6種營養(yǎng)物濃 度 取每種種植模式的平均值 并根據(jù)式 1 計算不 同種植模式的平均營養(yǎng)值 表1 芹菜面源污染防治不同種植模式 Table 1 Different planting models for the prevention and control of celery non point source pollution 種植模式技術組合方式 CK不施肥 對照 NM傳統(tǒng)施肥 LM減量施肥 傳統(tǒng)施肥量的70 LM Agri14 59減量施肥 14 59 kg hm2松土促根劑 LM 基膜減量施肥 生物基膜 LM Agri14 59 基膜減量施肥 14 59 kg hm 2松土 促根劑 生物基膜 OM有機無機肥混施 OM Agri14 59有機無機肥混施 14 59 kg hm2松土促根劑 OM 基膜有機無機肥混施 生物基膜 OM Agri14 59 基膜有機無機肥混施 14 59 kg hm 2 松土促根劑 生物基膜 查閱不同蔬菜對肥料需求特性方面的文獻 結 合本試驗數(shù)據(jù) 分別計算各種植模式下氮 磷 鉀肥 利用率 計算公式如下 肥料利用率 芹菜單位面積產(chǎn)量 每kg芹菜肥料吸收量 單位面積肥料投入量 2 式中每kg芹菜約吸收3 6 kg的氮 1 5 kg的五氧化 二磷 3 7 kg的氧化鉀 種植前測定土壤基本情況 可知土壤中不同區(qū)塊間的微生物生物量碳沒有顯著 差異 因此收獲后采集各模式的土壤樣品進行混合 測定土壤中的微生物生物量碳 計算香農(nóng)指數(shù)和微 生物熵 1 3 數(shù)據(jù)處理 由于指標體系中各指標的單位不同 通過種植 試驗獲取指標后不能直接進行相加 選擇離差標準 化的方法進行無量綱化處理 將所獲指標值進行線 性變換后映射到 0 1 之間 具體算法如下 x x xmin xmax xmin 3 式中 x 為無量綱化后數(shù)據(jù) x為原始數(shù)據(jù) xmin為 樣本數(shù)據(jù)最小值 xmax為樣本數(shù)據(jù)最大值 為了獲 得更加直觀的相對值 計算時擴大10倍使指標值范 582 環(huán)境工程技術學報第11卷 圍處于 0 10 且相對值越高 效益越好 無量綱化處理后 綜合效益值等于每個指標 的相對值乘以對應的權重后相加 計算方法 如下 Em n i 1 Fmi Wmi 4 式中 Em為第m層的效益 Fmi為第m層第i項要 素的相對值 Wmi為第m層第i項要素的權重 2 結果與分析 2 1 綜合效益評估指標體系 構建的芹菜種植模式綜合效益評估體系以及各 要素的權重如表2所示 由表2可知 評估指標體 系由3個層次構成 A層為芹菜面源污染防治不同 種植模式的綜合效益評估 B層包括經(jīng)濟效益 B1 產(chǎn)品品質(zhì)效益 B2 和環(huán)境效益 B3 3個方 面 C層由3個方面效益下屬的12項指標構成 其 中 經(jīng)濟效益站在農(nóng)戶的角度衡量種植技術的投 入與產(chǎn)出是否可以接受 選擇了資金投入量 產(chǎn)量 和技術難度3項指標 產(chǎn)品品質(zhì)效益的指標依據(jù) 消費者的關注度 選擇了產(chǎn)品合格率 反映衛(wèi)生品 質(zhì) 商品品質(zhì)和平均營養(yǎng)值3項指標 環(huán)境效益 指標考慮到設施蔬菜栽培過程中農(nóng)民為了追求經(jīng) 濟效益過量投入化肥 導致氮素利用率低 21 22 微 生物區(qū)系破壞 23 土壤質(zhì)量退化 24 等問題 選擇 了氮 磷 鉀肥的利用率 微生物生物量碳 香農(nóng)指 數(shù)和微生物熵6項指標 由各層要素權重可知 經(jīng)濟效益中資金投入量 和產(chǎn)量的權重相等 而技術難度的權重最低 產(chǎn)品品 質(zhì)效益中各指標權重依次為產(chǎn)品合格率 平均營養(yǎng) 值 商品品質(zhì) 環(huán)境效益指標中貢獻最大的是氮肥 利用率 其次是鉀肥利用率 最低的是磷肥利用率 綜合效益中 產(chǎn)品品質(zhì)效益的權重最大 這是因為蔬 菜產(chǎn)品的營養(yǎng)安全問題與農(nóng)業(yè)化肥的過量投入和不 規(guī)范使用等原因有關 是對面源污染防治效益的 反映 表2 芹菜種植模式綜合效益評估體系及各層要素權重 Table 2 Comprehensive benefit evaluation system of celery planting models and the weight value of each factor 準則層 A層 準則層 B層 指標層 C層 要素要素WBA要素WC WCA排序 綜合效益 經(jīng)濟效益 B1 0 143 產(chǎn)品品質(zhì)效益 B2 0 482 環(huán)境效益 B3 0 375 資金投入量 C11 產(chǎn)量 C12 技術難度 C13 產(chǎn)品合格率 C21 商品品質(zhì) C22 平均營養(yǎng)值 C23 氮肥利用率 C31 磷肥利用率 C32 鉀肥利用率 C33 微生物生物量碳 C34 香農(nóng)指數(shù) C35 微生物熵 C36 0 366 0 366 0 268 0 490 0 205 0 305 0 395 0 101 0 159 0 122 0 118 0 105 0 052 7 0 052 6 0 038 11 0 236 1 0 099 4 0 147 3 0 148 2 0 038 12 0 060 5 0 046 8 0 044 9 0 038 10 2 2 不同種植模式的經(jīng)濟效益 不同芹菜種植模式的經(jīng)濟效益評估結果如圖1 所示 由圖1可知 LM模式的資金投入量最少 OM Agri14 59 基膜模式最多 相對值為0 LM Agri14 59 基膜模式的產(chǎn)量最高 其次是OM Agri14 59 基膜模式 而LM模式產(chǎn)量最低 相對值 為0 可以看出施用松土促根劑和生物基膜對產(chǎn)量 增加有促進作用 NM模式的種植難度最低 OM Agri14 59 基膜模式種植難度最高 相對值為0 不同種植模式的經(jīng)濟效益排序為OM Agri14 59 基膜 模式 OM模式 OM 基膜模式 LM 基膜模式 LM Agri14 59 基膜模式 OM Agri14 59模式 LM模式 NM模式 LM Agri14 59模式 生物基膜 易于降解 在環(huán)境效益上處于優(yōu)勢 但其單位面積投 入成本較高 因此施用生物基膜模式的經(jīng)濟效益評 分均較低 2 3 不同種植模式的產(chǎn)品品質(zhì) 不同芹菜種植模式的產(chǎn)品品質(zhì)效益評估結果如 682 第2期葉家慧等 芹菜面源污染防治種植模式綜合效益評估 圖1 不同芹菜種植模式的經(jīng)濟效益 Fig 1 Economic benefits of different celery planting patterns 圖2所示 由圖2可知 NM模式的產(chǎn)品合格率最 低 LM模式和OM 基膜模式的產(chǎn)品合格率最高 商品品質(zhì)方面 OM Agri14 59 基膜模式表現(xiàn)最好 NM模式最低 指標相對值為0 OM模式的商品品 質(zhì)相對LM模式更好 OM模式下平均營養(yǎng)值較低 且施用松土促根劑 OM Agri14 59模式 后最低 指 標相對值為0 但施用基膜 OM 基膜模式 后情 況改善 而LM模式的平均營養(yǎng)值最高 不同種植 模式的芹菜產(chǎn)品品質(zhì)效益為NM模式 OM模式 OM Agri14 59模式 LM Agri14 59模式 LM Agri14 59 基膜模式 LM 基膜模式 OM Agri14 59 基膜模式 OM 基膜模式 LM模式 NM模式得分最低 這可能是因為該模式下的商品 品質(zhì)較低 盡管OM Agri14 59 基膜模式商品品質(zhì) 很高 但是其平均營養(yǎng)值偏低 因而影響了最終 排序 2 4 不同種植模式的環(huán)境效益 不同芹菜種植模式下肥料利用率如表3所示 由表3可知 不同種植模式下 NM模式對氮 磷 鉀 肥的利用率都最低 可見傳統(tǒng)施肥模式不利于化肥 的高效利用 氮肥利用率中 LM Agri14 59 基膜 模式最高 為35 24 OM Agri14 59 基膜模式次 之 為35 15 鉀肥和磷肥利用率同氮肥 其中鉀 肥較氮肥和磷肥利用率更高 LM Agri14 59 基膜 模式的鉀肥利用率高達44 87 可見 配合施用 松土促根劑和生物基膜能進一步提高肥料利用效 率 LM Agri14 59 基膜模式相較于NM模式 其氮 磷 鉀肥的利用率分別提高了73 34 80 76 59 28 OM Agri14 59 基膜模式相較NM模式 其 圖2 不同芹菜種植模式的產(chǎn)品品質(zhì)效益 Fig 2 Product quality benefits of different celery planting patterns 氮 磷 鉀肥利用率分別提高了72 9 79 69 39 72 組合技術大大提高了肥料尤其是鉀肥的 利用率 可以在當?shù)剞r(nóng)戶中推廣使用 表3 不同芹菜種植模式的肥料利用率 Table 3 Fertilizer utilization efficiency under different celery planting patterns 種植模式氮肥鉀肥磷肥 NM 20 33 28 17 20 63 LM 22 80 36 34 26 92 LM Agri14 59 28 20 41 85 34 22 LM 基膜26 40 39 85 33 41 LM Agri14 59 基膜35 24 44 87 37 29 OM 23 04 30 94 29 64 OM Agri14 59 33 11 42 69 35 47 OM 基膜33 01 42 42 35 04 OM Agri14 59 基膜35 15 43 23 37 07 不同芹菜種植模式的環(huán)境效益評估結果如圖3 所示 由圖3可知 NM模式下 環(huán)境效益各指標的 相對值均為0 其在環(huán)境效益各指標中表現(xiàn)最差 肥 料利用率方面 氮肥和磷肥的利用率較為一致 且氮 肥的利用率相對低一些 整體來看 LM模式的氮 磷 鉀肥利用率較OM模式高 其中LM Agri14 59 基膜模式效果最好 OM模式的3個微生物指標總 體較LM模式高 其中OM Agri14 59 基膜模式的3 個微生物指標最高 可見 有機肥的施用能明顯提高 土壤中微生物量和微生物活性 不同種植模式的環(huán) 境效益依次為NM模式 LM模式 OM模式 LM Agri14 59模式 LM 基膜模式 OM Agri14 59 782 環(huán)境工程技術學報第11卷 模式 LM Agri14 59 基膜模式 OM 基膜模式 OM Agri14 59 基膜模式 有機無機肥混施比減量 施肥的環(huán)境效益更高 圖3 不同芹菜種植模式的環(huán)境效益 Fig 3 Environmental benefits of different celery planting patterns 2 5 不同種植模式的綜合效益 不同芹菜種植模式綜合效益評估結果如圖4所 示 由圖4可知 不同種植模式綜合效益為NM模 式 OM模式 LM Agri14 59模式 LM模式 LM 基膜模式 OM Agri14 59模式 LM Agri14 59 基膜模式 OM 基膜模式 OM Agri14 59 基膜 模式 NM模式的綜合效益最低 OM Agri14 59 基膜模式的綜合效益最高 在減量施肥模式下 施 用松土促根劑后綜合效益反而稍微下降 可見雖然 松土促根劑在經(jīng)濟效益上有優(yōu)勢 但是可能會增加 芹菜可食部分的硝酸鹽濃度和降低維生素等營養(yǎng)元 素的濃度 整體來看 不論是在有機無機肥混施還 是減量施肥條件下 松土促根劑和覆蓋生物基膜的 同時施用都比單獨施用時的綜合效益要高 3 討論 有研究表明 減量施肥對增產(chǎn)和提高化肥利用 率均有作用 如孫麗 25 在巢湖流域開展了肥料減量 施用對于番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究 結果表明 減 少15 無機肥料施用量時番茄產(chǎn)量最大 增產(chǎn)可達 24 3 同時土壤中的有效磷和硝態(tài)氮減少量也最 大 本研究的經(jīng)濟效益評估中 LM模式產(chǎn)量較NM 模式有所下降 但施加松土促根劑和生物基膜后產(chǎn) 量大大提高 這可能是由于不同施肥條件下的效果 不同 后續(xù)還需要進一步開展試驗 探索最合適的施 肥量 而環(huán)境效益評估中 減量施肥相較于傳統(tǒng)施 圖4 不同芹菜種植模式的綜合效益 Fig 4 Comprehensive benefits of different celery planting patterns 肥的肥料利用率都有所提升 其中磷肥增幅最大 本研究結果表明 在LM和OM模式下施用松 土促根劑后芹菜產(chǎn)量 微生物生物量碳 香農(nóng)指數(shù)和 微生物熵均明顯提升 其中產(chǎn)量提高最大 松土促根 劑的施用在經(jīng)濟效益和環(huán)境效益方面表現(xiàn)突出 張 傳忠等 26 在豫東平原潮土區(qū)種植2期小麥 結果表 明 松土促根劑增產(chǎn)效果顯著 可達15 土壤物 理性狀改善 根系干重提升20 松土促根劑的施 用量為15 0 22 5 kg hm2時 小麥增產(chǎn)和改良土壤 質(zhì)量的效益最好 這可能是由于松土促根劑的添加 有利于土壤中硝化細菌等有益微生物的生長 可破 除土壤板結 降低土壤容重 提高土壤保水能力 促 進作物根系生長 從而達到增產(chǎn)的效果 27 產(chǎn)品品質(zhì)效益評估中 在OM模式下施用生物 基膜后 產(chǎn)品合格率和平均營養(yǎng)值都有所增加 環(huán)境 效益中化肥利用率和微生物指標均明顯提高 這可 能是由于生物基膜一方面可以起到普通地膜的保持 土壤溫濕度 增加有效積溫 促使作物根系深扎的作 用 另一方面可以避免普通農(nóng)膜因為不可降解而降 低土壤通透性 引發(fā)土層理化性狀惡化的情況 從而 有利于作物的生長和環(huán)境效益的提升 研究結果顯示 經(jīng)濟效益和環(huán)境效益表現(xiàn)最好 的均為組合技術 分別為LM Agri14 59模式和OM Agri14 59 基膜模式 隨著松土促根劑和生物基膜的 加入 LM和OM模式下綜合效益評估整體也都呈上 升趨勢 最佳模式為OM Agri14 59 基膜模式 其次 是OM 基膜模式 總體上減量施肥 施用松土促 根劑 施用生物基膜等組合技術比單一技術的綜合 效益更好 這可能是由于各項技術之間可以互相促 進 其相關機理有待進一步深入研究 綜上 在巢湖 流域可以根據(jù)實際情況推廣組合技術的應用 以有 882 第2期葉家慧等 芹菜面源污染防治種植模式綜合效益評估 效降低蔬菜種植的面源污染 4 結論 1 構建了包含經(jīng)濟效益 產(chǎn)品品質(zhì)和環(huán)境效 益3層共12項指標的芹菜面源污染防治種植模式 綜合效益評估指標體系 其中經(jīng)濟效益包括資金投 入量 產(chǎn)量和技術難度3項指標 產(chǎn)品品質(zhì)包含產(chǎn)品 合格率 商品品質(zhì)和平均營養(yǎng)值3項指標 環(huán)境效益 包括氮 磷 鉀肥利用效率 微生物生物量碳 香農(nóng)指 數(shù)和微生物熵6項指標 2 不同芹菜種植模式評估結果表明 經(jīng)濟效 益方面 減量施肥 松土促根劑模式表現(xiàn)最好 產(chǎn)品 品質(zhì)方面 傳統(tǒng)施肥模式表現(xiàn)最差 減量施肥模式表 現(xiàn)最好 有機無機肥混施模式表現(xiàn)一般 環(huán)境效益方 面 減量施肥 有機無機肥混施模式明顯高于傳統(tǒng)施 肥 其與松土促根劑和基膜組合后 肥料利用率和微 生物指標均明顯提升 建議采用減量施肥 有機無 機肥混施方式以有效減少種植業(yè)面源污染 3 綜合效益評估結果表明 施用松土促根劑 和生物基膜可提升整體效益 組合技術的表現(xiàn)優(yōu)于 單項技術 無機有機肥混施 松土促根劑 生物基 膜的組合技術模式表現(xiàn)最好 建議可在種植業(yè)面源 污染防控中應用 由于采用層次分析法 問卷調(diào)查法來構建指標 體系和確定權重存在一定的主觀性 同時試驗周期 相對較短 加上由于土壤異質(zhì)性問題 各組土壤的本 底物理 化學性狀可能有差異 因此可能對最終評估 結果造成影響 今后還有待開展持續(xù)跟蹤試驗從而 進一步研究完善指標體系及相關評估結果 參考文獻 1 施衛(wèi)明 薛利紅 王建國 等 農(nóng)村面源污染治理的 4R 理論 與工程實踐 生態(tài)攔截技術 J 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報 2013 32 9 1697 1704 SHI W M XUE L H WANG J G et al A reduce retain reuse restore technology for controlling rural non point pollution in China eco retain technology J Journal of Agro Environment Science 2013 32 9 1697 1704 2 VITOUSEK P M NAYLOR R CREWS T et al Nutrient imbalances in agricultural development J Science 2009 324 5934 1519 1520 3 李艷苓 朱昌雄 李紅娜 等 基于層次分析法的農(nóng)業(yè)面源污 染防治技術評價 J 環(huán)境工程技術學報 2019 9 4 355 361 LI Y L ZHU C X LI H N et al Evaluation of agricultural non point source pollution control technologies based on analytic hierarchy process J Journal of Environmental Engineering Technology 2019 9 4 355 361 4 項頌 吳越 呂興菊 等 洱海流域農(nóng)業(yè)面源污染空間分布特 征及分類控制策略 J 環(huán)境科學研究 2020 33 11 2474 2483 XIANG S WU Y L X J et al Characteristics and spatial distribution of agricultural non point source pollution in Erhai Lake Basin and its classified control strategy J Research of Environmental Sciences 2020 33 11 2474 2483 5 馮武煥 朱永利 趙科剛 等 西安種植業(yè)面源污染調(diào)查與分 析 J 中國農(nóng)學通報 2014 30 15 152 156 FENG W H ZHU Y L ZHAO K G et al Survey and analysis of area source pollution in Xi an planting J Chinese Agricultural Science Bulletin 2014 30 15 152 156 6 SUN B ZHANG L X YANG L Z et al Agricultural non point source pollution in China causes and mitigation measures J AMBIO 2012 41 4 370 379 7 劉莉 胡正義 基于污染物削減效果和成本的農(nóng)業(yè)面源污染 控制技術優(yōu)選 以太湖地區(qū)為例 J 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報 2015 31 4 608 616 LIU L HU Z Y Selection of optimal agricultural non point source pollution prevention and control techniques based on effect and cost of their pollution reduction a case study of the Taihu region J Journal of Ecology and Rural Environment 2015 31 4 608 616 8 張萍 盧少勇 潘成榮 基于層次 灰色關聯(lián)法的洱海農(nóng)業(yè)面 源污染控制技術綜合評價 J 科技導報 2017 35 9 50 55 ZHANG P LU S Y PAN C R Evaluation of agricultural non point source pollution prevention and control techniques using a grey analytic hierarchy process for Lake Erhai J Science Technology Review 2017 35 9 50 55 9 李梁 曹欣然 龐燕 等 洱海流域農(nóng)村生活污水治理技術評 價 J 環(huán)境工程技術學報 2019 9 4 349 354 LI L CAO X R PANG Y et al Evaluation of rural domestic wastewater treatment technologies in Lake Erhai Basin J Journal of Environmental Engineering Technology 2019 9 4 349 354 10 劉潔 馬友華 石潤圭 等 巢湖流域農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀分析 及防治對策思考 J 農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展 2008 25 6 13 16 11 YU H B XI B D JIANG J Y et al Environmental heterogeneity analysis assessment of trophic state and source identification in Chaohu Lake China J Environmental Science and Pollution Research 2011 18 8 1333 1342 12 合肥市統(tǒng)計局 合肥統(tǒng)計年鑒2019 M 北京 中國統(tǒng)計出版 社 2020 13 趙錫海 蔬菜質(zhì)量安全風險評價及監(jiān)管研究 D 北京 中國 農(nóng)業(yè)科學院 2008 14 RUBATZKY

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