不同氮磷配合下稻田田面水的氮磷动态变化研究

稻田田面水中N、P浓度是决定稻田N、P径流流失,N素的氨挥发与硝化-反硝化等各种损失途径的关键因子。采用田间试验方法研究了不同N、P配合下田面水中N、P动态变化。结果表明,田面水总N(TN)、总P(TP)和溶解态无机P(DIP)的浓度在施肥后很快达到峰值,之后迅速下降,其变化均可以用指数方程(Y=C0×e-kt)来描述。NH4 -N在施N后2~4天达到峰值,之后逐渐下降,6~7天后降至稳定。基肥施用后的NH4 -N浓度上升比分蘖肥和孕穗肥施用后慢,同时TN和NH4 -N浓度下降也慢。相同施N水平下,高P处理田面水的NH4 -N和TN浓度较优化处理高;相同施P水平下,高N和低N处理田面水的TP和DIP浓度也较优化处理高,这表明:当N、P其中之一超过或低于适合用量时,会促进另一养分的流失。施肥后田面水中TN、TP和DIP可作为稻田N、P流失的主要指标,应着重控制基肥施用后N、P的径流流失,以及追肥施用后尿素的水解速度。     

成都平原菌渣还田下稻田田面水氮磷动态变化特征

为合理利用菌渣,以化肥施氮量为基准,设置1,1.5,2,2.5倍氮量的菌渣还田处理,采用田间定位监测并结合室内分析实验,以期通过研究稻田田面水中氮素和磷素的动态变化探明菌渣还田下面源污染风险。结果表明:与化肥处理相比,菌渣还田处理显著降低田面水TN、DTN、DON、PN和NH4+-N含量,显著提高NO3--N/TN比例(P0.05);其田面水TN、DTN和NO3--N含量在施肥后均呈下降趋势,NH4+-N含量则表现为"先增后减",施肥后第5d达最大值,其中TN、DTN和NH4+-N含量变化均可用指数降低模型Y=C0×ekt(k0)拟合,NO3--N含量变化可用倒数模型Y=C0+k/x拟合;受田面水中氮含量等因素的影响,其TP、DTP和PP含量均显著降低(P0.05),TP和DTP含量表现为"先降后升再降"。总体来看,较化肥处理,菌渣还田不会延长田面水氮磷素流失风险期,同时显著降低田面水NH4+-N含量,缩短NH4+-N流失风险期,但等氮量还田会显著降低水稻产量及糙米氮含量(P0.05),超过2倍氮量还田会增加NO3--N流失风险。综合环境风险与粮食生产,应以1.5倍氮量还田为宜。     

太湖地区稻田田面水氮磷动态特征及径流流失研究

为探讨稻田氮磷养分地表径流流失特征,以太湖地区典型稻田为研究对象,通过在溧阳、宜兴两地实施田间试验,对稻田施肥后田面水氮磷动态变化特征及径流流失进行了研究。结果表明：两试验点田面水总氮浓度均在施肥当日达到最高,然后迅速下降,基肥在施肥7 d后逐渐趋于稳定,而追肥则在施肥5 d后逐渐趋于稳定;田面水总磷浓度也是在施肥后的当日达到最高,而后迅速下降,8 d后基本趋于稳定;施肥后田面水总氮及总磷浓度与施肥天数均可用指数方程进行拟合,且均达极显著水平;溧阳和宜兴两试验点稻季总氮径流量分别为8.21,10.73 kg/hm^2,分别占稻季氮肥总投入量的2.49%和3.25%,总磷径流量分别为0.58,0.75 kg/hm^2,分别占稻季磷肥总投入量的0.97%和1.25%。     

氮肥运筹对稻田田面水氮素动态变化及氮素吸收利用效率影响

通过大田试验,设计3个不同氮肥水平（0、150、240kgN·hm-2）和两种不同施肥比例（基肥：分蘖肥：穗粒肥=40%：30%：30%、基肥：分蘖肥：穗粒肥=30%：20%：50%）,研究了氮肥运筹对稻田田面水氮素动态变化特征和氮素吸收利用效率的影响。结果表明,稻田田面水NH4＋-N和总N浓度在施肥后第1d达到最大值,随后降低,在施肥后的第7d,分别降为峰值的7.88%～17.84%和29.71%～45.55%。施氮水平介于0～240Nkg·hm-2时,水稻产量随着氮素水平的提高而显著增加,氮素的吸收利用率和偏生产力却随之降低。在高氮水平（240kgN·hm-2）下,与氮肥前移相比（基肥：分蘖肥：穗粒肥=40%：30%：30%）,采用氮肥后移（基肥：分蘖肥：穗粒肥=30%：20%：50%）的施肥比例,水稻产量增加了6.2%、氮素吸收利用率和农学利用率分别提高了30.49%和23.72%,而氮素生理利用率和偏生产力差异不显著,说明适宜的氮肥运筹可以增加水稻的产量,提高氮素的吸收利用率和农学利用率,减少氮素损失。     

秸秆还田配施氮肥对稻田增产及田面水氮动态变化的影响

针对我国南方稻田氮素流失污染严重问题,为明确高产稻田秸秆还田下氮肥施用效应,采用田间试验,研究秸秆全量还田下不同氮肥用量对水稻产量及稻田田面水氮素动态变化的影响,以期为长江下游径流易发地区探寻兼顾产量与环境效益的秸秆还田配施氮肥措施。结果表明:(1)秸秆还田下配施氮肥可显著提高水稻产量,但当氮肥用量过高则增产效应降低,连续秸秆还田4年以上可以发挥秸秆部分替代氮肥的增产效应;(2)稻田田面水总氮TN、NH₄⁺-N在每次施肥后1～2 d达到峰值,之后迅速下降至相对低浓度水平,施肥后一周内是氮素径流损失的风险期,秸秆还田可有效降低水稻生育前期稻田田面水TN浓度,但同时一定程度增大了可溶性有机氮(DON)的流失潜力;(3)秸秆还田下搭配减氮施肥(SN1)较推荐氮肥(SN2)与常规施肥(SN3)可分别减少25%、40%氮肥用量,同时可分别降低田面水中9.6%、20.8%TN含量(P <0.05),是兼顾产量与环境效益的最佳措施。因此,推荐长江中下游径流易发的水稻种植区,对秸秆长期全量还田,配施氮肥用量180～225 kg·hm^–2     

江汉平原稻田田面水氮磷变化特征研究

在江汉平原地区,因水肥管理粗放,特别是人为排放刚施肥泡田水,水稻种植引发的氮磷面源污染问题比较严重,迫切需要掌握稻田氮、磷动态特征,并据此进行科学的肥水管理。采用大田试验的方法,设置不同氮磷梯度,研究了江汉平原稻田田面水氮磷形态与浓度动态变化特征及施肥的影响。结果表明:施尿素后,田面水可溶性总氮(DTN)、可溶性有机氮(DON)和铵态氮(NH_4~+-N)占总氮(TN)的比例分别在88.0%、44.7%和31.6%以上,且随施氮量增加而增大;施磷肥后,田面水中颗粒态磷(PP)占总磷(TP)的比例为76%～93%,且随施磷量的增加而降低。田面水中氮素浓度与施氮量之间呈分段线性相关关系,当施氮量分别超过287.8、289.9、231.5和336.7kg·hm-2后,TN、DTN、NH_4~+-N和DON的浓度会跃增;田面水中各形态磷素浓度均随施磷量的增加而线性增加。施氮肥后,田面水中TN和DTN浓度均在施肥后1 d达到峰值,在基肥和分蘖肥后5 d、穗肥后2 d降低至与不施氮肥基本接近;NH_4~+-N浓度在基肥和分蘖肥后2d、穗肥后1d达到峰值,基肥和分蘖肥后5 d、穗肥后2 d后降低至与不施氮肥趋同。施磷肥后TP、PP和可溶性总磷(DTP)的浓度均在施肥后1 d达到峰值,3 d后急剧降低,降幅均在79.0%以上。可见,在江汉平原地区,施尿素后田面水中氮素以DTN为主,尤其是DON和NH_4~+-N,施磷肥后以PP为主。减少氮、磷肥用量可降低稻田氮、磷损失,且氮肥施用量应尽可能控制在231.5 kg·hm-2以内。施基肥和分蘖肥后5 d内、施穗肥后2 d内是江汉平原稻田氮素损失的关键控制期,施磷肥后3 d内是磷素流失的关键控制期。     

土壤脲酶活性对稻田田面水氮素转化的影响

以浙江省嘉兴市双桥农场的青紫泥水稻田为研究对象，采用大田小区的研究方法，对不同供肥水平下水稻追施尿素后田面水中氮素主要形态的浓度变化进行了动态监测，并从土壤酶学的角度探讨了其氮素转化的深层机制。研究发现．土壤脲酶在稻田田面水氮素转化中起着关键作用，施尿素后3天内田面水中总氮、氨氮的浓度及氨氮／总氮比值达到峰值．且第二次追肥较第一次追肥后峰值低．随后急剧下降。5天后维持在较低的水平，说明施肥后前5天是氮素大量且快速流失的关键时期，其流失以氨氮为主；土壤脲酶活性在第一次追肥后3～5天也出现了明显的增长趋势，第二次追肥后脲酶活性增强幅度远小于第一次追肥．N270处理初期甚至出现了负增长；线性相关分析表明田面水中氨氮／总氮的比值与土壤脲酶活性之间存在显著的正相关关系．说明土壤脲酶在水土界面氮素迁移转化过程中发挥着关键作用，因此，抑制脲酶活性可能是降低稻田氮素流失的主要途径之一。     

稻田田面水中三氮浓度的动态变化特征研究

为了研究南方稻田在施肥后表面水和渗漏水中三氮的动态变化规律,故设计了这个试验。试验结果表明:田面水中NH4 和TN在1d后达到极大值,随时间推移,下降较快。NO3-,NH4 /TN,NO3-/TN和(NH4 NO3-)/TN是先升后降。NH4 和TN可作为稻田田面水污染监测的主要氮素指标,NO3-作为辅助监测指标。三氮浓度变化与施氮量呈明显正相关。施氮9d是防止三氮大量流失的关键时期。     

不同磷肥用量下红壤区早稻季产量与田面水磷素动态变化

探明红壤区早稻季产量与田面水磷素动态变化,为红壤稻区的水肥管理提供数据支撑。于2022年开展不同磷肥用量的田间试验,设置P₂O₅用量分别为0、26.6、33.8、41.1、48.3、55.6、62.8、70.1 kg/hm²(分别为P0、P26.6、P33.8、P41.1、P48.3、P55.6、P62.8、P70.1处理),测定磷素吸收量与早稻产量,监测施肥后0、1、3、5、7 d田面水总磷浓度和含量的变化,并分析监测期内水稻产量、磷素吸收量及田面水总磷含量与磷肥用量的相关关系。结果表明：水稻磷素吸收量随磷肥用量的增加呈先升高后降低的趋势。以P55.6处理磷素吸收量最高,其次是P48.3、P62.8、P41.1、P33.8、P26.6和P70.1处理,但均未达到显著差异,P0处理最低,拟合计算发现,最佳磷肥用量为50.29 kg/hm²;早稻产量呈随磷肥用量先增加后降低的趋势,P0处理产量最低,其次是P26.6处理,二者均显著低于其他施磷处理,其他各处理间未达到显著差异,以P55.6处理产量最高,...     

增效剂对稻田田面水氮素转化及水稻产量的影响

采用田间试验的方法,通过种植单季水稻绍粳18,研究施用添加聚天门冬氨酸、腐植酸、硝化抑制剂DMPP(3,4—二甲基吡唑磷酸盐)等增效剂的肥料对水稻田面水氮素转化及其产量的影响。结果表明,稻田施氮明显提高了田面水的可溶性总氮、铵态氮、硝态氮浓度。聚天门冬氨酸、DMPP、腐植酸等增效剂的施用,水稻生育期田面水可溶性总氮平均浓度分别下降14.1%,15.8%和7.3%,铵态氮增加10.6%,27.5%和8.6%,硝态氮降低31.8%,46.7%和26.9%,有助于降低氮素流失对水体环境造成的面源污染风险。增效剂聚天门冬氨酸、DMPP和腐植酸可使水稻籽粒产量分别增加6.2%,7.8%和2.4%,秸秆产量增加10.8%,6.1%和4.0%。添加增效剂的肥料较普通肥料可以降低田面水的总氮含量,并且能更好地促进水稻生长,提高水稻产量。     

不同氮肥运筹模式对稻田田面水氮浓度和水稻产量的影响

通过构建包括不同氮肥类型、氮肥用量、施肥方式和施肥次数的6种氮肥运筹模式,分析了不同氮肥运筹模式对稻田田面水各形态氮浓度变化和水稻产量的影响。结果表明:不同时期施用缓控释肥和尿素后,总氮和铵态氮浓度均在1天达到峰值,硝态氮浓度在2～3天达到峰值,之后逐渐下降趋于稳定。铵态氮为各处理施肥后初期的主要氮形态,1天时铵态氮占总氮比例达50.6%～92.8%,而硝态氮仅占3.8%～22.6%。田面水总氮和铵态氮峰值浓度大小与氮肥类型、施用用量和施肥方式均存在相关性,等氮量施用条件下,田面水总氮和铵态氮峰值浓度大小顺序为撒施尿素处理撒施缓控释肥处理侧深施缓控释肥处理,在N施用量48 kg/hm~2条件下,撒施尿素处理、撒施缓控释肥处理、侧深施缓控释肥处理的总氮和铵态氮平均峰值浓度分别为38.44,16.44,7.55 mg/L和34.39,13.00,3.82 mg/L。等氮施用量和相同施肥次数条件下,基肥采用侧深施缓控释肥的处理4,5,6比相应的撒施缓控释肥的处理1,2,3的产量分别提高2.8%,3.5%,2.7%。基肥采用侧深施缓控释肥和一基一穗2次施肥的处理6的水稻产量,在氮肥总施用量减少30%条件下,仅比基肥采用撒施缓控释肥和一基一蘖一穗3次施肥的处理1的水稻产量减少0.3%。侧深施缓控释肥可以有效降低施肥初期田面水铵态氮峰值浓度,从而减少氨挥发和降低径流流失风险,并在一定程度减量条件下不会对水稻产量产生影响。     

不同施肥与生物质炭配施对水稻田面水氮磷流失及产量的影响

通过研究减氮施肥及施用生物质炭对田面水氮磷流失风险和水稻性状的影响,结果表明:不同施肥处理田面水总氮、溶解性氮、铵态氮浓度均在施肥后第2天达到最高,然后迅速下降,并于7d后趋于稳定,稳定后浓度分别是顶峰值的5.6％～16.3％,8.4％～23.7％和25.0％～46.1％;不同施肥处理田面水总磷浓度在施肥后第3天达到最高,而后迅速下降,一周后趋于稳定;可溶磷浓度在施肥后4～5 d内处于一个平稳的状态,而后平缓下降至施肥前水平.氮磷浓度在减氮(20％)施肥条件下与常规施肥相比均降低.减氮施肥对产量的影响不大,但减氮施肥结合生物质炭处理水稻产量与常规施肥相比提高了24.6％,达到7 391.5 kg/hm2;减氮施肥降低了氮素流失风险,但减氮施肥结合生物质炭处理则明显提高田面水中总磷的浓度,增加磷素流失的风险.在施肥后1周内是控制氮磷流失风险的最佳时期,此时若遇暴雨,将导致氮磷随径流大量流失.     

不同施肥类型对稻田氮素流失的影响

采用田间试验探究了不同施肥处理对稻田氮素流失的影响,其中不同施肥包括对照(CK)、常规施肥(CT)、有机肥替代(BS)和炭基肥(CB)4个处理。结果表明:CB和BS组对降低稻田氮素径流流失的效果显著(p<0.05),其中稻田铵态氮的径流流失总量CT组(20.08 kg/hm^2)>BS组(15.53 kg/hm^2)>CB组(12.68 kg/hm^2)>CK组(0.63 kg/hm^2)。通过估算不同深度土壤的铵态氮与硝态氮淋溶流失量可知,BS和CB组对降低稻田氮素淋溶流失的效果有限。CT、BS和CB组中无机氮的表面径流流失总量占施氮量的5.30%~8.30%,淋溶流失总量占施氮量的0.21%~0.27%,说明氮素流失以径流为主。各施肥处理(CT、BS、CB)分别增产18.3%,28.4%,24.9%,达显著水平(p<0.05)。研究结果说明施用炭基肥和有机肥可显著减少稻田的氮素流失。     

Nitrogen Loss from Paddy Field with Different Water and Nitrogen Managements in Taihu Lake Region of China

High rates of nitrogen (N) fertilizer were applied to a paddy field in the Taihu Lake region of China to maximize crop production. Excessive N input has resulted in serious agricultural nonpoint pollution. Water and N management are two important approaches to regulating N loss from paddy fields. This study aimed to determine N losses through ammonia volatilization, runoff, and leaching from a paddy field during the rice-growing season in Taihu Lake region. Field experiments with two water and two N managements were conducted. The N exported to the environment through ammonia volatilization, runoff, and leaching from the paddy field was 37.2 kg N ha^?1 to 102 kg N ha^?1, with ammonia volatilization accounting for 69.6% to 83.5% of N loss. Ammonium and dissolved organic N significantly contributed to N loss through runoff and leaching. Controlled irrigation and site-specific N management (CS) significantly decreased N losses through ammonia volatilization, runoff, and leaching. Compared with the N and irrigation water inputs in traditional water and N management, those generated by controlled irrigation and site-specific N management were reduced by 34.6% to 43.0% and 59.2% to 63.3%, respectively. Moreover, the reduction in N and water input in the CS paddy field enabled the maintenance of high rice yield; it significantly increased N use efficiency by 15.1% to 34.9% and decreased the N exported to the environment by ammonia volatilization, runoff, and leaching by 53.1% to 56.1%. Therefore, the joint application of controlled irrigation and site-specific N management efficiently reduces agricultural nonpoint pollution through N loss from paddy fields.     

稻田田面水与排水径流中胶体磷流失贡献及流失规律

通过野外试验采集稻田田面水和稻田排水径流的水样,研究了胶体磷流失贡献和流失规律。根据实际天气情况,选择1次典型暴雨事件(48 mm/h)和8次不同强度(8,9,19,23,23,32,36,49 mm/h)的降雨事件采集样品。结果表明:(1)田面水和稻田排水中磷素流失形式以颗粒磷为主。在过1μm滤膜的总磷中,胶体磷的流失贡献为21%～73%,超过真溶解磷的流失贡献。(2)降雨后田面水中胶体磷的贡献范围为9%～44%,稻田排水中胶体磷流失贡献范围为10%～16%,金属氧化物胶体、有机质胶体以及金属氧化物—有机质胶体浓度与胶体磷流失贡献呈正向相关性,田面水中皮尔森相关系数分别为0.544,0.635,0.781(p0.05),稻田排水中分别为0.734,0.350,0.747(p0.05),三者结合磷为径流中胶体磷的重要赋存形态。(3)施肥通过影响电导率和离子强度来削减胶体磷的流失贡献,而降雨强度则通过影响pH来增加胶体磷的流失贡献,降雨强度与稻田排水胶体磷流失浓度的线性回归系数R~2=0.75,但两者对田面水和稻田排水中胶体磷流失贡献的影响程度不同。     

生物炭施用对稻田氮磷肥流失的影响

针对宁夏引黄灌区稻田过量施肥导致土壤养分利用效率低的问题,通过田间小区试验,在优化施氮条件下(240kg·hm~(-2)),设4个生物炭水平(0、4500、9000、13500kg·hm~(-2)),研究施用外源生物炭对稻田氮磷流失和土壤养分含量的影响。结果表明:生物炭对稻田田面水氮素动态产生影响,表现为田面水中全氮、硝态氮含量随生物炭用量的增加而降低,铵态氮表现则相反;全氮和铵态氮的最大峰值出现在第1次追施氮肥后的第2天,最大值为34.86、8.28mg·L~(-1);硝态氮最大峰值3.31mg·L~(-1)出现在第2次追施氮肥后的第2天。随后均迅速下降,全氮含量在施氮肥后10d回到第1次追氮前的含量水平,并趋于稳定,铵态氮和硝态氮则在7d后。生物炭对田面水全磷未产生显著影响,全磷含量在第1次施氮肥后3d达到峰值,为3.69mg·L~(-1),之后迅速下降,6~7d后降至追氮前的含量水平,并趋于稳定。生物炭处理显著降低了稻田全氮流失量8.03%~13.36%,高量炭处理(13500kg·hm~(-2))显著提高了土壤全氮和有机质含量,提高幅度分别为41.2%和27.5%(P0.05)。说明生物炭对稻田磷流失、土壤全磷和速效磷含量无显著影响,对降低稻田氮素淋失表现出积极效果。     

高肥力稻田分次施氮对氮素淋失的影响

通过自行设计的渗漏计研究在控水灌溉条件下稻田不同氮肥处理氮素淋失的动态规律,结果表明:在水稻整个生育期间,渗漏水中铵态氮、硝态氮保持较低的浓度,均小于1mg/L,但对硝态氮而言,仍是氮素淋失的主要类型。从总的趋势来看,渗漏水中氮素浓度随施肥量增加而增加。每次施肥后,不同处理渗漏水中的NO3--N浓度均表现为短期内迅速上升、后期逐渐下降的趋势,其中NH4 -N浓度与NO3--N消长规律相似,但表现出峰值超前的特征。各小区渗漏计中NH4 -N、NO3--N及TN累积渗漏量与施肥量之间存在显著相关性,R2分别达到0.933*,0.984**和0.982**。另外从环境和经济角度考虑,建议在土壤质地粘重、基础肥力较高的水稻土施肥量控制在75～150kg/hm2为宜,控制氮素淋失主要时期为施肥后一周内,特别在基肥施后尤为关键。     

优化施肥和缓释肥对水稻田面水氮磷动态变化的影响

通过小区试验探索优化氮肥分次施用及缓释肥对稻田氮磷形态和动态变化的影响,结果表明,田面水TN浓度在施肥后的第1天达到最大,NH4+-N峰值出现在施肥后的第2天,随氮素的转化,NO3--N浓度在第4天达到高峰。总体上NH4+-N是稻田田面水氮素的主要表现形态,而农田灌溉和降雨可显著提高NO3--N的比例。总磷浓度在基肥施用后的第2天达到高峰,在基肥施用后的第7天和灌溉或降雨农田被扰动后的第2～3天稻田田面水总磷浓度出现回升现象。农田灌水及天然降雨也可使田面水中可溶性磷呈现降低趋势,颗粒态磷的比例升高。水稻生育初期的径流水中总氮、总磷相对较高,远远超出地表水环境质量标准Ⅴ类水的标准限值(TN 2.0mg/L,湖、库TP 0.2mg/L)。平均4次产流中,相对于传统施肥,优化施肥氮肥分次施用及缓释肥处理产生的径流中总氮浓度可降低约22.98%～42.88%。