撒施固體復(fù)合肥后不同蓄水深度對稻田養(yǎng)分流失的影響

許尤厚+馮國祿+楊斌+張虹+王鵬良+梁銘忠+陸來仙+田義超

摘要：采用滯水時間控制與單排單灌水分管理系統(tǒng)相結(jié)合的關(guān)鍵技術(shù)，對3（H3）、6（H6）和9（H9） cm 3個蓄水深度的田面水中氮、磷養(yǎng)分流失潛力進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，上述3個處理從施肥后1～3 d田面水中NO3--N均保持較高的相對流失量水平，于施肥5 d后其相對流失量呈下降趨勢，但總體上呈H6>H3>H9。H3和H6在施肥1 d時NH4+-N的相對流失量達(dá)到較高的流失水平；H6于3 d后呈先下降后上升的趨勢；H3于1 d后呈下降趨勢；而H9則于1 d后呈緩慢上升，但總體處于較低的相對流失量水平。H6和H9在施肥1 d后總磷相對流失量達(dá)到較高的水平，之后則呈下降趨勢，但H9于5 d后呈反彈上升趨勢；H3的總磷相對流失量呈緩慢上升趨勢，至施肥5 d時達(dá)到峰值。3個處理的總氮相對流失量均于施肥1 d時達(dá)到峰值，H6處理最高為367.46 mg，之后呈下降趨勢，但總體仍處于較高的相對流失量水平；H3和H9于施肥1 d后迅速下降，至施肥5 d時處于較低的相對流失量水平。由此可知，H9處理可有效減少田面水中NO3--N的排放；將H9處理滯水至5～7 d后排放，可有效降低田面水NH4+-N流失潛力；將H3和H6滯水至5 d后排水，可有效減少總磷的排放；將H3和H9處理滯水至5 d或7 d時排水，可有效減少田面水中總氮的排放。

關(guān)鍵詞：固體復(fù)合肥；水分管理；養(yǎng)分流失潛力；影響

中圖分類號：X592 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）21-4040-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.21.011

Effects of Water Management from Different Water Storage Depth after Solid Compound Fertilizer on Nutrient Loss Potential of Paddy Field

XU You-hou，F(xiàn)ENG Guo-lu，YANG Bin，ZHANG Hong，WANG Peng-liang，

LIANG Ming-zhong，LU Lai-xian，TIAN Yi-chao

（Qinzhou University， Qinzhou 535011， Guangxi， China）

Abstract： The key technologies of the combination of stagnant water time control and irrigation water management system were used to study the loss potential of nitrogen and phosphorus from three different water storage depth test fields for 3 cm （H3），6 cm （H6） and 9 cm （H9）. The results showed that the relatively high level loss load of NO3--N remained on from the first day to the third day，and decreased after the fifth day in the above three treatments， the relative loss load generally was in the decrease order of H6，H3，H9. H3 and H6 had a relatively high loss load of NH4+-N at the first day. H6 showed down first and then up after the third day. H3 displayed decreasing trend after the first day. In contrast， H9 increased gradually after the first day， but it was at a relative low level as a whole. H6 and H9 had a relatively high loss load of total phosphorus（TP） after the first day， then showed the decline trend， but H9 showed a increasing trend after the fifth day. The relative loss load of TP for H3 increased gradually and reached the peak value after the fifth day. The relative loss load of total nitrogen（TN） for H3，H6 and H9 were the highest values at the first day， the H6 reached 367.46 mg， then decreased gradually after the first day，but remained in a relative high level as a whole. H3 and H9 decreased rapidly after the first day， and were at a relative low loss level after the fifth day. The following conclusions can be gained as follows：H9 treatment can effectively reduce the discharge of NO3--N； Through drainage after the fifth day to the seventh day during the stagnant water， the H9 treatment can effectively reduce the discharge of NH4+-N； Through drainage after the fifth day during the stagnant water， the H3 and H6 can effectively reduce the discharge of TP； Through drainage after the fifth day or the seventh day during the stagnant water， the treatment of H3 and H9 can effectively reduce the discharge of TN in the paddy field.endprint

Key words： solid compound fertilizer； water management； potential of nutrient loss； influence

中國湖泊富營養(yǎng)化的水體已占63.6%，農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)的太湖、巢湖、滇池等地，其水質(zhì)的總氮、總磷含量相比20世紀(jì)80年代大幅增長。農(nóng)田地表徑流所流失的氮、磷成為中國南方農(nóng)業(yè)面源污染和河湖水質(zhì)富營養(yǎng)物質(zhì)污染的主要來源[1]。

氮、磷肥施入土壤后，由于施肥、排灌水方式不當(dāng)?shù)缺蛔魑镂绽玫姆謩e占其施肥量的30%～35%和15%～25%[2]。目前水稻田的養(yǎng)分流失現(xiàn)象相當(dāng)普遍，已經(jīng)對水體環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生了巨大的威脅。陸地生態(tài)系統(tǒng)的氮、磷大量輸入是最終導(dǎo)致湖泊富營養(yǎng)化的重要因素，而降雨地表徑流及地下排水徑流是農(nóng)業(yè)非點源面源污染的主要排放形式。隨著社會持續(xù)發(fā)展，糧食需求巨增，水體富營養(yǎng)化還有進(jìn)一步惡化趨勢，水體富營養(yǎng)化易導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)崩潰和物種滅絕，這已成為構(gòu)建和諧社會、建設(shè)生態(tài)良好型社會中亟待解決的核心水污染問題[3，4]。地表徑流氮主要包括顆粒氮和溶解性氮，其中溶解性氮以銨態(tài)氮、硝態(tài)氮為主。

控制排水是降低地表徑流損失的重要方式，主要措施包括3方面，第一是控制排水時間，對于雨量大且持續(xù)時間長，應(yīng)延緩降雨期間稻田直接向田溝排水時間，有利于增加稻田水面深度，降低因降雨擊濺侵蝕和化學(xué)侵蝕而進(jìn)入地表水中顆粒和可溶性氮、磷的量[5]，對于剛施肥的稻田效果尤其明顯。第二是增加雨后澇水在排水溝中的滯留時間，有利于發(fā)揮排水溝濕地功能，促使水中懸移物質(zhì)或顆粒態(tài)的氮、磷沉淀下滲，降低氮、磷的排放濃度，減輕氮、磷污染附近水體[6]。第三是采取“零排放”水分管理模式，即在水稻的整個生育期內(nèi)只灌水不排水的稻田水分管理技術(shù)[7]。張志劍等[8]采用的“零排放”水分管理模式，其試驗中一季水稻田的溶解態(tài)磷（DP）、凈排放負(fù)荷分別降到了負(fù)值，稻田由輸出磷素的“源”轉(zhuǎn)而成為截流磷素的“匯”。“零排放”水分管理模式為減少稻田氮、磷流失提供了新的思路。Takede等[9]研究得出，在流域系統(tǒng)中，氮、磷的出流負(fù)荷隨著年降水量的增多呈近似線性增長規(guī)律，隨滯水時間延長而減小，且呈前幾天急劇下降，之后逐漸趨于定值甚至隨時間延長成為負(fù)值，即流域成為氮、磷的“匯”。

國內(nèi)外對農(nóng)田土壤氮、磷形態(tài)與轉(zhuǎn)化過程研究較多，而在水分管理方面研究報道卻相對較少見，因此，開展施肥及水分管理對稻田氮、磷養(yǎng)分流失特征的影響，對控制氮、磷流失，保護(hù)環(huán)境具有較好的科學(xué)意義。本試驗擬通過控制排水技術(shù)，以撒施固體復(fù)合肥作為春耕的基肥，研究不同深度蓄水的水分管理對我國南方稻田田面水中氮、磷養(yǎng)分流失潛力的影響，旨在為我國水稻春耕稻田的水分管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗在廣西欽州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所進(jìn)行，地處北緯20°53′-22°42′、東經(jīng)107°27′-109°56′。年平均氣溫為22 ℃，年平均降水量1 600 mm。供試土壤為水稻土，有機(jī)質(zhì)18.5 g/kg，全氮0.95 g/kg，全磷0.87 g/kg，全鉀3.4 g/kg，水解性氮195 mg/kg，有效磷50.1 mg/kg，速效鉀97 mg/kg，pH 6.34。供試肥料為金牌固體復(fù)合肥。

1.2 試驗設(shè)計

于2015年4月中旬進(jìn)行春耕試驗。試驗設(shè)3個不同深度水分管理處理，即稻田水層深度分別為3、6、9 cm，用符號H3、H6和H9表示，設(shè)3個重復(fù)。固體復(fù)合肥的施用量為750 kg/km2，其養(yǎng)分含量比例為N 21%、P2O5 6%、K2O 13%。各處理小區(qū)面積為18 m2，小區(qū)間土埂用塑料薄膜包裹（入土0.45 m），單排單灌。其他管理措施基本一致。

1.3 樣品采集

模擬春耕時將固體復(fù)合肥施入大田與土壤耕作層混合均勻以提高肥效的方法，于施肥處理完成后的 0、1、3、5、7、9 d分別從模擬小區(qū)稻田中采水樣帶回實驗室立即測定各項指標(biāo)的含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

水樣各指標(biāo)測定方法[10]：總氮（TN）采用硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測定；銨氮（NH4+-N）采用納氏試劑光度法（GB 7479-87）測定；硝氮（NO3--N）采用酚二磺酸光度法測定（GB 7480-87）；總磷（TP）采用鉬酸銨分光光度法（GB 11893-89）測定。

采用瞬時絕對流失量ΔQi=A×Ci×Xi進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，式中A為小區(qū)稻田面積，Ci為各采樣時間（D）各指標(biāo)的濃度，Xi為蓄水高度。由于小區(qū)面積A一樣，H6和H9的蓄水深度分別是H3的2和3倍。假定在各采樣時間點小區(qū)稻田田面水中短時內(nèi)迅速全部排干，H3的相對流失量為ΔQi=Ci×Xi，而H6的相對流失量為ΔQi=2×Ci×Xi，H9的相對流失量則為ΔQi=3×Ci×Xi，以此來分析田面水中的各指標(biāo)的相對流失潛力。各指標(biāo)的相對流失量數(shù)據(jù)為3個重復(fù)數(shù)據(jù)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 NO3--N相對流失量動態(tài)分析

由圖1可見，H3和H6處理的NO3--N的相對流失量在施肥后1 d即達(dá)到69.15 mg和59.55 mg的峰值；H9的流失水平相對較低，達(dá)18.08 mg。上述3個處理在施肥后1～3 d均保持較高的相對流失量水平，于5 d后田面水中NO3--N相對流失量呈下降趨勢，但總體上呈H6>H3>H9。這說明，施用的固體復(fù)合肥，其氮元素被土壤中的微生物消化作用迅速釋放。因此，從減少田面水中NO3--N的流失潛力看，H9可有效減少田面水中NO3--N的排放。

2.2 NH4+-N相對流失量動態(tài)分析

由圖2可見，H3和H6在施肥后1 d，其田面水NH4+-N的相對流失量達(dá)較高的流失水平，即達(dá)94.47 mg和117.26 mg；H6于施肥3 d后呈先上升再下降趨勢；H3于施肥1 d后呈下降趨勢。而H9則于施肥1 d后呈緩慢上升，于施肥后5 d時達(dá)26.70 mg的相對流失量水平，但總體上處于較低的相對流失量水平。因此，就施用固體復(fù)合肥而言，將H9處理小區(qū)滯水至5～7 d后排放，可有效減少田面水NH4+-N流失潛力。endprint

2.3 TP的相對流失量動態(tài)分析

由圖3可見，H6和H9處理在施肥1 d后田面水中TP相對流失量達(dá)較高的水平，即77.96 mg和63.15 mg，其后則呈下降趨勢，但H9于施肥5 d后呈反彈上升趨勢。H3處理的TP相對流失量呈緩慢上升，至施肥處理5 d后達(dá)38.29 mg的峰值，之后則緩慢下降。總體而言，施用固體復(fù)合肥，H3的TP的相對流失潛力相對較低。因此，從減少磷素流失潛力看，將H3和H6處理小區(qū)滯水至5 d后排水，可有效減少TP的排放潛力。

2.4 TN的相對流失量動態(tài)分析

由圖4可見，田面水中TN的相對流失量3個處理均于施肥1 d時達(dá)到峰值，H6處理達(dá)367.46 mg，之后呈下降趨勢，但總體上仍處于較高的相對流失量水平；H3和H9于施肥1 d后迅速下降，至5 d時處于較低的相對流失量水平。因此，從減少田面水中TN流失潛力看，將H3和H9處理小區(qū)滯水至5 d或7 d，可有效減少田面水中總氮的排放潛力。

3 小結(jié)與討論

采用室外微區(qū)模擬稻田春耕施肥耕整試驗發(fā)現(xiàn)，3、6、9 cm 3個不同蓄水深度處理田面水氮、磷濃度變化與土壤中氮、磷的流失密切相關(guān)[11]。稻田春耕耕整后滯水緩排技術(shù)可以減排春耕稻田隨排（退）水遷移流失的氮、磷，有效減輕春季農(nóng)業(yè)非點源污染[12]。基肥施入后8 d內(nèi)田面水中的總氮、總磷含量明顯衰減，并于施肥8 d后趨于穩(wěn)定，處于較低水平[13]。春耕稻田撒施固體復(fù)合肥，在蓄水5～6 cm的前提下，于施肥5 d或7 d排水，減排降污效果顯著；與施肥3 d時排水相比，施肥5 d時排水可減少排放總氮21.22%～55.41%、總磷67.67%～83.70%[11]。提高排水堰高度，雖然田面水總氮、總磷的濃度有所降低，但并不能降低其潛在流失量。控水滯排至5～7 d，田面水中TN和TP的流失量較少。從排水方式看，土壤耕整后先采取控水至9 cm或6 cm的深度，然后再排水至3 cm的控水深度的排水方式，模擬稻田田面水中總氮、總磷的流失量總體上可分別減少33.33%～50.00%、34.48%～50.00%[14]。

綜上所述，春耕稻田撒施固體復(fù)合肥后蓄水處理，H9可有效減少田面水中NO3--N的排放；將H9滯水至5～7 d后排放，可有效降低田面水NH4+-N流失潛力；將H3和H9滯水至5 d后排水，可有效減少TP的排放；將H3和H6滯水至5 d或7 d排水，可有效減少田面水中TN的排放。

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