不同施氮水平对北方寒区稻田氮素流失的影响

为了研究不同氮肥施用水平对稻田氮肥流失的影响,通过小区渗漏试验测定了水稻不同生育期稻田田面水及穗肥施用后渗漏水中可溶性氮的浓度。结果表明,每个施肥时期,施肥后1d是田面水可溶性氮含量的高峰期,此后急剧下降至施肥前的水平甚至更低,在同一施肥时期,施氮量增加,田面水可溶性氮浓度随之升高,而各施肥期田面水可溶性氮浓度与整个生育期施入N肥总量相关性不大,可见,施氮量越多,地表径流损失的风险越大;穗肥施用后,渗漏水中的氮浓度呈先增加后减少的变化趋势。穗肥施用后5~17d,渗漏水可溶性氮浓度减少70mg/L;田边水渠水中可溶性氮浓度在水稻生育期一直保持在较低的水平,相对径流损失及侧渗损失,渗漏损失是本试验中稻田N肥流失的主要途径。     

不同施氮量对稻田氨挥发损失的影响

[目的]研究不同施氮量对稻田氨挥发损失的影响,为解决稻田氮素低利用率提供参考依据.[方法]利用双季稻田间试验,采用动态室法监测基肥和穗肥施用不同用量氮素后的土壤氨挥发特征及田面水氮形态含量特征.[结果]早稻基肥期土壤氨挥发损失峰值于施肥后第5d出现,第9d接近对照水平;晚稻同期及穗肥期土壤氨挥发损失峰值均于施肥后第1d出现.基肥氨挥发损失量低于穗肥,晚稻高于早稻.早、晚稻平均氨挥发损失率分别为12.99％和21.79％.施氮提高氨挥发损失量和累积损失量,且随施氮量的增加而呈现不同程度地增加.氨挥发损失率随施氮量的增加而降低.相关分析表明,氨挥发损失量和磷肥施用量均与田面水铵态氮、硝态氮和溶解性总氮含量呈显著或极显著直线正相关.[结论]施氮通过提高田面水氮含量促进稻田氨挥发损失.通过合理施肥、改变肥料特性等措施降低施肥后田面水中氮含量降低,从而减少稻田土壤氨挥发损失.     

有机-无机肥配施下氮钾的渗漏损失

连续3年5季的试验观测结果表明,稻季渗漏水中的氮以NH_4-N为主,麦季以NO_3-N和NO_2-N为主。稻季渗漏水中氮素形态的变化还因配施比例、烤田措施而变化。稻季渗漏损失的氮素主要来源于土壤氮,其中施肥的激发矿化作用对土壤氮的损失有较大影响。肥料氮直接渗漏的比例占26％～34％。稻季氮素渗漏损失量,在前期(拔节前)占全生育期总渗漏量的86％～90％,全期渗漏损失量占施氮量的18.2％～5.6％。随有机肥氮比例的增加而减少。稻季钾素渗漏量平均占施钾量的13％。肥料钾的直接渗漏损失占总渗漏钾量的75％左右。     

增效复合肥减氮施用对稻田水氮素流失的影响

通过田间试验研究氨基酸、腐植酸和海藻酸增效复合肥减氮施用对稻田水氮素动态特征和损失的影响,旨在为增效复合肥环境效应评价提供依据。试验设7个处理:不施肥(CK)、不施氮(PK)、常规施肥(CF)、常规施肥减氮20%(CR)、腐植酸复合肥减氮20%(HR)、氨基酸复合肥减氮20%(AR)、海藻酸复合肥减氮20%(SR)。采集水稻生长期不同时间的田面水、径流水和田间渗漏水,分析了不同形态氮素浓度的动态特征和氮素损失。结果表明:增效复合肥减氮处理(AR、HR和SR)明显降低了田面水TN和NH_4~+-N浓度峰值,峰值分别维持在37.1～49.7 mg·L~(-1)和26.0～28.8 mg·L~(-1),以SR处理田面水TN和NH_4~+-N浓度峰值最低,较CR处理分别降低了38.4%和14.3%,其他减肥处理之间未见显著差异;施肥一周后,田面水TN与NH_4~+-N浓度逐渐降低至峰值的15%后趋于稳定;各施肥处理NO_3~--N浓度变幅较小,峰值未见明显差异。SR处理0～20 cm土层渗漏液TN浓度最低为16.5 mg·L~(-1),较CR、HR和AR处理分别降低了60.8%、50.1%和54.0%,氮素形态以NH_4~+-N为主,随土层深度增加,渗漏液TN和NH_4~+-N递减。施氮肥处理的氮素流失率大小顺序依次为CFCRHRARSR,SR处理氮素径流损失量最低为6.22 kg·hm~(-2),较CR处理降低了58.5%;增效复合肥氮素减施均明显降低氮素渗漏损失,施氮肥处理氮素淋失率大小顺序依次为ARCFCRHRSR,SR处理渗漏损失最低为7.70 kg·hm~(-2),较CR处理氮素淋失率降低了18.1%;稻田水氮素损失总量也以SR处理为最低,达13.9 kg·hm~(-2),较CR处理降低了22.8%。研究表明,增效复合肥减氮施用对稻田田面水、土壤渗漏液不同形态氮素浓度有明显影响,可减少稻田水氮素损失风险,以海藻酸增效复合肥减氮处理效果最佳。     

秸秆填埋对水稻土表层水三氮动态的影响

采用盆栽试验方法研究了秸秆填埋对水稻土表层水三氮动态变化的影响。结果表明,施肥后,表层水总氮、铵态氮浓度迅速增加;随时间的推移,表层水氮素浓度下降较快。全氮在施肥后第1d达到峰值,铵态氮在施肥后第2d达到高峰,施肥后7d氮素含量基本与施肥前水平一致。秸秆还田有效地降低了水稻土表层水氮素含量,秸秆深埋处理有利于土壤对氮素吸收,使氮素的流失几率降低（DS处理比N处理表层水全氮浓度平均低10.2%）,流失潜能趋势大大减小。结果显示,施肥后1周内是控制表层水氮素流失的关键时期。     

农艺深施及配施缓控释氮肥对水稻产量及氮素损失的影响

为探讨基肥"干施湿混"（施基肥-泡田-旋耙整田）结合追肥"以水带氮"（先施追肥再灌水）的农艺深施技术及其配施缓控释氮肥对氮素损失及水稻氮素吸收利用的影响，采用田间小区试验，设置不施氮肥（N0）、常规施肥（Nc）、农艺深施（Nd）、农艺深施配施缓控释氮肥再减氮10%（Ns）4个处理，研究了农艺深施及其配施缓控释氮肥对稻田田面水中氮素形态和浓度、稻田氮素流失量、水稻氮素吸收与产量、氮盈余量、土壤有效氮含量的影响。结果表明：与Nc处理相比，Nd和Ns处理均能降低氮素损失高风险期（基肥后7 d内，分蘖肥后5 d内，穗肥后4 d内）稻田田面水中总氮（TN）浓度，降幅分别为18.5%和49.8%，且主要降低了可溶性总氮（DTN），尤其是铵态氮（NH₄⁺-N）的浓度；Nd和Ns处理稻田TN流失量分别降低了19.1%和47.6%，氮肥表观利用率分别提高了15.3、3.9个百分点，氮素盈余量分别降低了6.8%和38.1%，且土壤有效氮含量和水稻产量均有增加的趋势。研究表明，基肥"干施湿混"结合追肥"以水带氮"的农艺深施技术能降低稻田田面水中氮素浓度，提高氮肥利用率，减少氮肥损失，是一项值得推广的操作简便、绿色增效的施肥技术，再配施缓控释氮肥，能进一步降低田面水中氮素浓度和氮肥损失，同时能减少氮肥用量。     

深翻、有机无机肥配施对稻田水分渗漏和氮素淋溶的影响

【目的】针对我国长江中下游地区稻麦轮作区常年浅耕与不合理施肥导致的土壤犁底层增厚与土壤板结的问题,研究深耕（打破部分犁底层）与施肥方式对稻田土壤容重、土壤紧实度、土壤水分渗漏量、氮素淋溶量及氮素形态的影响,阐明稻田氮素淋溶量与耕作、施肥方式的响应机制,为稻田合理耕层构建提供理论依据。【方法】（1）基于2015年安徽省舒城县设置两种耕作方式（旋耕12 cm、深翻20 cm）、3种等氮量施肥方式（仅施化肥处理T1、秸秆还田配施化肥处理T2、有机与无机肥配施处理T3）的田间定位试验,2019—2020年监测土壤容重与紧实度以及稻季水分渗漏与氮素淋溶量。（2）通过原状土柱模拟试验,研究深翻30 cm（打破犁底层）对稻田水分渗漏量的影响。【结果】（1）田间试验结果表明,深翻20 cm较旋耕12 cm降低了耕层土壤容重与紧实度,但没有显著增加水稻生育期的水分渗漏量,仅在分蘖期增加7.4%,孕穗期之后无显著影响。（2）土柱试验结果显示,深翻30 cm（打破犁底层）水分渗漏量较旋耕12 cm和深翻20 cm显著增加,淹水时分别增加19.0%与11.0%,非淹水时分别增加23.0%与21.5%。（3）田间试验水分渗漏液中的氮素主要以硝态氮的形式存在,T3较T1和T2处理在水稻进入孕穗期后显著降低渗漏液中硝态氮的浓度;各施肥处理间铵态氮浓度差异不显著。（4）从整个水稻生育期看,两种耕作方式对氮素淋溶量影响不显著,而3种施肥方式下氮素淋溶量存在明显差异,T3处理降低了氮素淋溶量。深翻条件下T1、T2与T3处理氮素淋溶量分别为10.69、11.74和9.14 kg N·hm^-2,旋耕条件下分别为9.83、11.21和8.58 kg N·hm^-2。【结论】深翻20 cm可以改善土壤物理性状,但不会增加土壤水分渗漏及氮素淋溶;相同耕作方式下,有机与无机肥配施不会增加土壤水分渗漏与氮素淋溶。因此,在长江中下游黏质且犁底层厚（如红黄壤型）的水稻土区,部分打破犁底层,有机与无机肥配施,可构建深厚肥沃的耕作层,且不会增加水分渗漏和氮素的淋溶。     

不同处理条件下水稻田面水及土壤氮素的变化

试验结果表明,田面水铵态氮浓度与当季施肥有关,施氮后田面水中铵态氮浓度迅速升高,随施肥量增大而增高,黏土的田面水中铵态氮浓度峰值略低于沙土;日渗漏量大的处理田面水铵态氮浓度较低且保持时间短。肥料施用后各层土壤渗漏水中铵态氮的浓度变化,施氮量大的处理高于施氮量小的处理,随着土壤深度的增加而减少,在土层40 cm处降到较低水平,沙土下层土壤铵态氮略高于黏土下层,日渗漏量大的处理下层土壤铵态氮略高于日渗漏量小的处理。稻田的氮素渗漏以硝态氮为主,而且主要发生在旱田改水田灌水泡田初期,下层土壤中沙土硝态氮的浓度要高于黏土,高肥区要高于低肥区,日渗漏量大的处理高于日渗漏量小的处理。黏土中全氮含量高于沙土,施氮量大的处理全氮含量较高,日渗漏量小的处理全氮含量相对较高。水稻产量、植株的干物质积累量和氮素积累量的变化规律都表现为黏土高于沙土,施氮量大的处理高于施氮量小的处理,渗漏量大的处理略大于渗漏量小的处理。     

水稻氮肥施用量及时期与田面水可溶性氮浓度的关系

为了明确稻田氮肥施用量及施用时期与氮素流失污染的关系,监测了不同氮肥施用量及氮肥施用后不同时期对田面水可溶性氮浓度的影响。结果表明,施氮量越高,施肥1d后田面可溶性氮含量也高,但这种影响随施肥后时间延长随之消失。水稻生育期随施肥后时间的延长,田面水可溶性氮含量呈急剧降低趋势,且不同施氮水平之间,一般在各时期施肥后7d甚至更短时间内存在显著差异。综合分析表明,氮肥施用量不同,对田面水可溶性氮含量的影响随着时间的推移越来越弱;在没有排水的情况下,田面水中可溶性氮含量的急剧下降,代表着渗漏损失是氮素流失的重要途径。结果为通过化肥中氮肥施用量来评估氮素流失污染量提供了理论依据。也可为氮肥流失防控措施的制定提供依据。这些结果表明,在防控氮素径流损失时,应集中在施肥后较短时间内执行。     

尿素不同分施比例对稻田表层水中氮素动态变化特征的研究

采用具有独立灌排系统的田间试验研究了尿素不同分施比例对稻田表层水中氮素的影响。结果表明：表层水中总氮质量（TN）与施氮量成正相关,水稻不同生育期施肥田面水中总氮质量变化趋势为拔节肥〉分蘖肥〉基肥。TN浓度在施肥1d后达到最大,4d后降低了50％以上,之后则缓慢减小;铵态氮（NH4-N）最大值出现在施肥后2d;硝态氮（NO3-N）浓度变化缓慢,在整个水稻生育期中没有突出的峰值出现,施肥3-4d后浓度最高,之后逐渐减小。由于硝态氮浓度远远小于铵态氮或总氮浓度,因此控制稻田氮素流失应主要监测TN和NH4-N,而且重点应防止施氮后1周内产生径流。     

稻田氮素流失规律测坑研究

通过测坑试验，研究了稻田水中氮素的变化动态、渗漏流失规律。结果表明，施肥后田水中氮素的浓度有逐日递减的趋势，但各种形态氮素的变化趋势有所不同，铵氯在第二天就减少了75％；不同施肥期氮素的渗漏流失量以基肥期为最大；在前茬为草莓的情况下以NO^-3-N渗漏流失为主；NO^-3-N作为氮素在土壤中淋失移动的主要形态将成为施用氮肥造成地下水污染的重要来源。     

化肥减量与有机肥替代对水稻产量与养分利用率的影响

通过田间小区试验,研究了减氮施肥与有机无机配施对水稻产量与养分利用率及其径流损失的影响。结果表明:施用氮肥可以显著增加早稻的单位有效穗数、每穗实粒数、株高和穗长,但对早稻千粒重及结实率无明显影响。各减氮施肥处理虽然相比于常规施肥处理早稻产量有所下降,但是氮肥利用率均高于常规施肥处理,提高了6.18~15.9个百分点。有机肥替代20%化肥处理的早稻产量较常规施肥处理增加了1.58%,且氮肥利用率提高了7.84个百分点。控释氮肥处理稻田田面水总氮、可溶性氮、铵态氮浓度均于施肥后缓慢升高,而其他施氮处理的于施肥后第1天达到最高峰,然后浓度迅速下降,其中减氮施肥处理的均明显低于常规施肥处理。由于减氮处理稻田田面水氮素含量较低,因此当暴雨等因素而产生径流时可有效降低稻田氮素流失的风险。     

肥料增效剂对水稻产量、土壤及地表水中无机氮的短期效应

采用大田试验,研究了3种肥料增效剂与化肥减量配施对水稻产量、稻田土壤和水体中铵态氮及硝态氮动态变化的影响。试验结果表明,通过配施肥料增效剂,在保证水稻产量前提下,可以减少10%~15%的肥料用量;水稻生长前期,3种肥料增效剂均能一定程度地降低土壤中硝态氮含量,但在水稻生长后期对土壤、水体中铵态氮和硝态氮的短期效益不明显。     

稻田径流易发期不同类型肥料的氮素流失风险

依据60年典型自然降雨资料分析了太湖地区稻田径流易发期,结合不同肥料减量运筹长期定位试验(2009年开始)近3年的径流监测数据,比较了径流易发期内不同处理的实际径流氮素控制效果。结果表明,太湖地区水稻生长前期降雨概率较大,6月21日—7月6日单日降雨概率均超过50%。从阶段统计结果来看,基肥期和蘖肥期(含基肥-蘖肥阶段)降雨概率和降雨量均明显高于穗肥期、蘖肥-穗肥阶段和穗肥后至成熟阶段,降雨概率分别达48.15%和49.81%,降雨量分别为12.81 mm和12.84 mm,均超过实际监测到径流的同期最低降雨量11.5 mm,产生径流可能性较大,是稻季径流易发期。从定位试验的实际产生径流和田面水氮素浓度结果来看,易发期径流和田面水氮素以铵态氮为主,硝态氮差异不显著。与常规用量分次施肥处理(CN)相比,化肥减量优化处理(RF)和有机无机减量配施处理(OCN)径流易发期径流氮素浓度分别较CN处理平均降低8.83%和19.18%。缓控释肥减量替代处理(SCU)的基肥期和基肥-蘖肥阶段径流氮素浓度和田面水氮素浓度明显高于其他处理,径流氮素浓度较CN处理分别增加了20.3%和11.72%,但蘖肥期径流氮素浓度减少30.72%。全有机肥减量替代处理(OF)肥期径流和田面水氮素浓度降低,其中基肥期径流氮素浓度较CN处理降低9.04%、蘖肥期降低28.53%,但基肥-蘖肥阶段氮素浓度较CN处理增加了19.7%,增加了氮素径流损失风险。不同氮肥减量措施能够降低易发期内不同阶段径流氮素浓度,但在径流易发期的径流氮素损失控制效果不能一概而论。     

长期施肥对两种稻田土壤微生物量氮及有机氮组分的影响

【目的】土壤有机氮和微生物量氮（MBN）是土壤肥力的重要指标，并对土壤质量演变具有重要的指示意义。本文旨在研究长期不同施肥处理对稻田土壤MBN和酸解有机氮（AHON）及其组分的影响。【方法】以湖南省新化县和桃江县两个稻田肥力长期定位试验点的土样作为研究对象，采用氯仿熏蒸-K2SO4提取法和酸解-蒸馏法分别对土壤的MBN及AHON进行了测定。【结果】不施肥处理（对照）土壤的MBN含量分别为30 mg•kg-1（新化）和28 mg•kg-1（桃江）。与对照相比，单施化肥对土壤MBN含量没有显著的影响，而化肥配施有机肥则显著提高了土壤MBN的含量。AHON占土壤全氮的69%～89%，是土壤氮的主体。长期不同施肥处理对AHON含量及其组分有显著的影响。对照处理的土壤AHON含量在新化和桃江两试验点分别为821.54和1 471.35 mg•kg-1。化肥配施有机肥可以提高土壤AHON及其组分中的氨基酸氮（AAN）、氨基糖氮（ASN）和氨态氮（AN）的含量。与对照处理相比，不同施肥处理使土壤酸解未知氮（HUN）的含量有所降低，而使非酸解性氮（NHN）的含量有所增加。土壤TN与MBN和AHON之间的相关性均达极显著水平，土壤MBN与AHON和氨基态氮之间存在显著的正相关关系。【结论】土壤氮素含量的提高和演变与施肥措施密切相关，化肥配合有机肥施用能提高土壤有机氮及微生物量氮的含量，增加了与土壤微生物密切相关的氨基态氮含量。     

长期施肥对红壤性水稻土氮素形态的影响

采用28年的长期田间定位试验,研究了长期不同施肥处理对红壤性水稻土氮素形态的影响。结果表明,在不施肥（CK）、无机肥（NPK）、有机肥（猪粪＋紫云英绿肥,M）和无机肥与有机肥配施（NPKM）处理中,土壤全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮和微生物氮含量均随土层深度的增加而降低;不同施肥处理土壤全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮和微生物氮含量从高到低顺序均为：NPKM〉M〉NPK〉CK,长期施用肥料,特别是有机肥与无机肥配施能提高全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮和微生物氮含量,即促进了土壤氮库的积累;且不同施肥处理A、P层碱解氮、铵态氮、硝态氮、微生物氮含量和土壤全氮含量之间呈极显著正相关关系。因此,无机肥配施有机肥可使土壤氮素各形态含量均显著提高,是提高土壤氮素肥力的根本途径。     

不同施肥模式对早稻季农田氮磷径流流失的影响

为探究湖南双季稻区早稻季防控稻田氮、磷养分流失污染的施肥模式,通过田间试验,设置了不施氮磷肥处理(CK)和常规施肥(CF)、有机肥替代(OM)、控释肥减施(CRF)、绿肥还田(GM)4种施肥模式,研究了不同施肥模式对稻田氮、磷养分径流流失的影响。结果表明:相较于常规施肥模式,有机肥替代、绿肥还田和控释肥减施模式稻田总氮径流流失量分别减少了12.80%、16.62%、28.55%,各施肥处理早稻总氮素流失率大小表现为:常规施肥有机肥替代绿肥还田控释肥减施,氮素流失形态主要以可溶性氮为主,占流失总氮的80.48%~91.96%,可溶性氮中以铵态氮为主。控释肥减施和绿肥还田模式均能减少稻田磷素径流损失量,与常规施肥模式相比,总磷径流流失量分别减少了6.26%和28.30%;有机肥替代模式稻田总磷径流损失量较常规施肥模式增加26.33%;各施肥处理早稻总磷流失率表现为:有机肥替代常规施肥绿肥还田控释肥减施,磷素流失形态前期以颗粒态磷流失为主,后期以可溶态磷为主。在4种施肥模式中,控释肥减施和绿肥还田模式能降低稻田氮磷径流流失量,在南方双季稻区推广这两种施肥模式可有效防控农田氮、磷流失污染风险。