施肥后稻田田面水的養分變化特征

王秀娟，朱建強，姚佳佳,丁進偉，范鴻志 (長江大學農學院，湖北 荊州 434025)

施肥后稻田田面水的養分變化特征

王秀娟，朱建強，姚佳佳,丁進偉，范鴻志 (長江大學農學院，湖北 荊州 434025)

通過田間試驗觀察了施肥后稻田田面水中幾種養分動態變化特征。結果表明，基肥施入后8d內田面水中的總氮、總磷含量呈現明顯衰減，并于施肥后第8d趨于穩定，處于較低水平；分蘗肥(尿素)施用后3d天以內田面水的氮、磷含量再次升高，接著呈現下降趨勢，10d后趨于穩定。為防止氮、磷素大量流失，建議在施肥后10d內嚴格控制田間排水。對于魚塘-稻田系統，魚塘水通過稻田表面流異位處理應在施肥后養分衰減穩定后進行。

稻田；施肥；田面水養分動態；養分管理

我國是世界上主要的水稻生產國家之一。實現水稻高產，施用適量化肥是必要的。從生產實踐看，水稻產量隨化肥用量增加有很大提高，但稻米的品質卻沒有得到顯著改善[1]，且化肥利用率呈下降趨勢[2]。通常，過度施用化肥不僅引起土壤板結，還會造成養分流失。其中，雨季強降水產生的田面徑流和稻田曬田期排水都會造成一定氮磷養分流失，這已成為我國南方農業面源污染的主要成因[2-5]。近年來，稻田氮磷流失越來越受到關注，關于稻田表層水的變化特征及其養分管理措施上已有不少研究[6-11]。本研究主要對施肥后水稻田面水層中的氮、磷動態變化特征進行了探討,旨在為施肥后氮、磷資源管理和保護提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗地點位于長江大學西校區附近，地理坐標為30°21′N、112°07′E。在東西向長66m、南北向寬45.5m的稻田內劃分寬2m、長66m的試驗小區，各小區之間以田埂隔開。小區間的田埂筑高20cm，用塑料薄膜包被，以防止田面水相互側滲影響。每個小區進出口安裝供排水控制裝置，可以獨立進行灌排管理。供試水稻品種為皖稻195，是荊州當地常見的中稻品種。灌溉用水來自附近的萬城水庫，施用的化肥為尿素、過磷酸鈣和氯化鉀。以水稻全生育期需肥量折合純N=150kg/hm2、K2O=120kg/hm2、P2O5=75kg/hm2為基準，施肥按水稻全生育期需肥量的50%、65%、80%設計成3個水平，每個施肥水平重復3次，隨機區組排列，小區D1～D9施肥量詳見表1。試驗于水稻生長季節進行，2012年5月30日泡田，6月8日施入基肥并移栽，采用的株行距分別為25cm、30cm。各小區施肥中，磷、鉀肥作為基肥一次性施入，氮肥一半作基肥、一半作分蘗肥(6月16日施入田間)分2次施入田間。

表1 各小區水稻施肥水平

1.2 水樣測定

2 結果與分析

2.1 施用基肥后稻田水層中幾種養分動態變化特征

圖1～ 4為6月8日施用基肥后3個施肥水平稻田水層中幾種養分的動態變化。

圖1 施用基肥后稻田水層總氮變化

圖2 施用基肥后稻田水層總磷變化

圖3 施用基肥后稻田水層銨態氮變化

圖4 施用基肥后稻田水層亞硝態氮變化

從圖1～4可以看出，施用基肥后1～3d內，田間水層養分含量急劇增加，隨后逐漸減少，大約在施入基肥后7～8d趨于穩定。由圖2可知，田面水層中的總磷含量在施入基肥后1～2d可達到最大值，之后迅速降低，大約在峰值后3～4d穩定于較小濃度。

2.2 施入分蘗肥后稻田水層中幾種養分動態變化特征

圖5 施用分蘗肥后稻田水層總氮變化

圖5～9為6月16日施入分蘗肥(尿素)后稻田水層中幾種養分變化趨勢，由圖5～9可以看出，當施入分蘗肥(尿素)后，田間水層的氮素含量再次升高，并且不同形態的氮達到峰值的時間不盡相同。總氮濃度施肥后2d即達到峰值，其他形態的氮約在施肥后3～6d達到最大值。各種形態氮含量達到最大值后開始下降，8d左右趨于穩定。

總氮濃度施肥后2d即達到峰值。施入分蘗肥(尿素)后，田間水層總磷有小幅升高。在分孽肥僅施氮肥的情況下，稻田水層中總磷的濃度有所增加，原因是施用氮肥常能促進水稻對磷的吸收利用，水稻大量吸收氮素，而磷參與氮代謝、硝酸鹽還原、氨的同化以及蛋白質的合成，所以施氮肥能間接促使水稻大量吸收磷，使磷素在稻田水層中的濃度隨時間迅速減小。要使磷素在土壤固相-液相達到新的平衡，土壤中固定的磷則會進入田間水層中，故施用氮肥對土壤所固定的磷釋放有促進作用。

綜合前后2次施肥后田面水層養分動態變化特征可以看出：(1)無論基肥還是分蘗肥，當它們施入稻田后都能顯著提升田面水層中氮素含量尤其是銨態氮含量。田面養分出現高峰后又逐漸降低，7d之后基本趨于穩定，處于較低水平。可見，肥料施用后7d實行有效的田間水管理，可防止施入田間的氮、磷肥大量流失。

圖6 施用分蘗肥后稻田水層總磷變化

圖7 施用分蘗肥后稻田水層銨態氮變化

圖8 施用分蘗肥后稻田水層亞硝態氮變化

圖9 施用分蘗肥后稻田水層硝態氮變化

對于亞硝態氮而言，低濃度情況下也能被水稻吸收，但是濃度較高時則對作物有害，在土壤中亞硝態氮數量很少對作物無實際營養意義。

2.3 不同形態氮與總氮比值的比較

由于尿素在施入稻田后主要是分解反應生成銨態氮，所以銨態氮是田面水中氮的主體形態。施入分蘗肥尿素后稻田水層幾種形態氮的含量如圖10，由圖10可以明顯看出，在3種形態氮中銨態氮的含量最高，其次是硝態氮，亞硝態氮最低。除雷電固氮外，稻田氮素來源主要是人為施入氮肥。通常，尿素(CO(NH2)2)施入土壤后，除少量以分子形態被土壤膠體吸附外，大部分在土壤脲酶的作用下水解為碳酸銨，其過程可以表示為：

CO(NH2)2+2H2O → (NH4)2CO3→2NH3↑+ CO2+H2O

銨態氮在稻田有3個轉化路徑，首先一部分在土壤水的帶動下進入土壤還原層，另外一部分由于受熱、pH、濃度等影響揮發，另外銨態氮不穩定也易在稻田表層發生硝化反應生成硝態氮[15-16]。所以土壤銨態氮是尿素施入后轉化的關鍵中間物。

3 結論

圖10 3種形態氮素與總氮比值

無論是從養分的合理利用，還是出于對水環境保護的目的，水稻施肥后的養分管理都十分重要。通過本試驗結果，可以得到以下幾點結論。

(1)施用基肥后1～3d內，田間水層養分含量急劇增加，隨后逐漸減少，大約在基肥施入后7～8d趨于穩定。

(2)施用分蘗肥(尿素)后3d以內田面水的氮、磷含量再次升高，接著呈現下降趨勢，10d后趨于穩定。分蘗肥施入尿素而未施磷肥但田面水磷含量增加的事實表明，氮肥的使用能促進土壤對磷素的釋放。

(3)尿素施入土壤中以銨態氮為中間物轉化，但是銨態氮易受外界因素的影響而揮發，也易在表層氧化成硝態氮而進入地下水污染水源，要減少銨態氮損失最好的辦法就是深施尿素。

(4)為防止氮、磷素大量流失，建議在施肥后10d內嚴格控制田間排水。對于魚塘-稻田系統，魚塘水通過稻田表面流異位處理應在施肥后養分衰減穩定后進行。

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2013-04-20

第四批國家大學生創新性試驗計劃項目(111048915)。

王秀娟(1991-)，女，現從事農業資源與環境保護研究。

[作者簡介]朱建強，E-mail:zyjb@sina.com。

S365

A

1673-1409(2013)17-0001-04