氮负载生物炭对干湿交替稻田水土生态环境的调控效应

农田面源污染已成为引起水体富营养化的主要原因之一。为了减少稻田氮素流失、改善稻田局部水体养分负载过重的问题，采用盆栽试验，通过生物炭吸附富营养水中的养分后再利用于盆栽水稻，设置主区为持续淹水灌溉（I_F）与干湿交替灌溉（I_A），副区为1个对照（常规施氮，N1C0）与4种不同用量的氮肥与氮负载生物炭处理（N3/4C1、N3/4C2、N1/2C1、N1/2C2），其中N3/4、N1/2表示氮肥施入量为当地传统施氮量（N1）的3/4，1/2倍；C1、C2分别为10 t/hm²和20 t/hm²氮负载生物炭。结果表明：（1）减少氮肥施入配施氮负载生物炭显著提高了常规施氮处理田面水的pH；（2）常规施氮肥处理下，干湿交替灌溉（I_A）田面水NH₄⁺—N平均浓度较持续淹水灌溉（I_F）高8.0%，但是添加20 t/hm²氮负载生物炭后，干湿交替灌溉田面水NH₄⁺—N平均浓度低于持续淹水灌溉处理；（3）水稻生育后期，氮负载生物炭对NH₄⁺—N具有明显的缓释作用，而在干湿交替灌溉中，减施氮肥配合添加氮负载生物炭处理较N1C0处理降低了田面水NO₃^-—N浓度；（4）减施氮肥配合添加氮负载生物炭可提高水稻分蘖率，而添加20 t/hm²氮负载生物炭在氮肥施用量较少时，有利于提高水稻的有效分蘖率。综上，氮负载生物炭不仅可以降低富营养水中30.8%含氮量，还能显著降低施肥初期水稻田面水中NH₄⁺—N浓度，降低流失风险，延长NH₄⁺—N的释放时间而减少1/4的施氮量和保证水稻生育末期的氮素需求，从而有利于水稻生长。     

斜发沸石对辽西半干旱区节水灌溉稻田的节水减肥效应

针对辽西半干旱区稻田土壤保水保肥能力低下的问题,并为探明节水灌溉稻田中斜发沸石的节水减肥效应、明确其调控的氮积累过程参数与水稻产量之间的关系,于2019年和2020年在辽西彰武县绿维农场进行了大田试验。采用随机区组试验设计,设置常规淹灌（对照）、干湿交替灌溉和施加斜发沸石、干湿交替灌溉和施加斜发沸石并减氮1/4、干湿交替灌溉和施加斜发沸石并减磷1/4、干湿交替灌溉和施加斜发沸石并使用等量有机肥替代传统速效肥等5个处理,对水稻耗水量、干物质量、吸氮量等指标进行监测。结果表明,相较于常规淹灌,节水灌溉条件下施用斜发沸石可以显著节水4.8%~11.4%、提高水分生产率6.2%~15.5%、减少磷肥用量25%,最高增产9.7%;水稻耗水量呈现先增加、后降低的单峰曲线规律,而水稻需氮规律符合Richards生长函数变化趋势;主成分分析表明,水稻高产的3个关键因素为前期氮素积累量、氮素积累时间和积累过程的平稳性;干湿交替灌溉和施加斜发沸石并减磷1/4处理与干湿交替灌溉和施加斜发沸石处理增产的原因主要是提高了叶片的氮素积累,继而提高了干物质积累量和氮素在穗部的积累量。综上,干湿交替灌溉和施加斜发沸石并减磷1/4处理与干湿交替灌溉和施加斜发沸石处理氮素积累总量和氮素积累时效均较高,且氮素积累较平稳,是辽西半干旱地区稻田节水增效的重要模式。