不同来源养分对稻田施肥周期内田面水氮含量的影响

施肥导致的水体氮流失是重要的面源污染源。开展不同养分来源下,基肥和追肥下不同施肥模式下稻田田面水中的铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、总氮(TN)及可溶性生物量氮(DON)的含量监测研究。结果显示:稻田田面水NH_4~+-N、TN浓度随尿素用量增加而增加,无论是单施尿素还是增施猪粪或继续增施秸秆,NH_4~+-N及TN浓度峰值均出现在施肥后4~5 d,基肥施用后的前10 d,田面水以NH_4~+-N为主,基施尿素的NH_4~+-N及TN峰值分别达47.6、54.5 mg/L。NO_3~--N浓度变化不如NH_4~+-N明显,且流失风险较小;DON在施肥后10 d增至峰值后缓慢下降,但占总氮比较高。提高尿素用量或增施猪粪用量,田面水NH_4~+-N、TN及DON都呈增加趋势,增施秸秆虽然提高田面水的NH_4~+-N和TN,但NO_3~--N和DON含量呈下降趋势。以上结果表明,施肥后的10 d内NH_4~+-N是重点需要关注的氮形态,增施猪粪增加氮流失风险,尿素配合猪粪和秸秆施用,可降低田面水的NO_3~--N和DON含量。     

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。     

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.     

化肥配施生物炭对稻田田面水氮磷流失风险影响

在控制外源氮输入相同的前提下,通过大田试验研究生物炭部分替代化肥作为底肥,不同生物炭施用量(5、10、20 t·hm~(-2))对水稻生长期内稻田田面水氮磷迁移转化特征的影响。研究结果表明:各处理的田面水总氮、硝氮、铵氮浓度在施肥后第3 d达到最高,然后迅速下降,并逐渐稳定;田面水总磷浓度在施肥后2~4 d内增幅较小,而后迅速下降至稳定,施加生物炭对田面水总磷的影响不大;可溶性磷浓度在施肥后2~4 d内处于平稳下降的状态,之后迅速下降至稳定。稻田施肥后10 d内是控制氮磷流失的最佳时段。采用生物炭代替部分化肥的施肥方式,在一定范围内能降低稻田田面水的氮磷浓度,稻田退水氮、磷的输出负荷分别减少了39%~50%和38%~50%,显著提高了水稻生态效益。通过综合效益评估可知,施加5 t生物炭代替化肥是综合效益最高的施肥方法,该施肥方式下氮、磷的年输出负荷分别为16.83、1.89 kg·hm~(-2)。     

菜-稻耦合梯级消纳氮磷模式研究

针对设施蔬菜施肥强度高、灌溉量大等造成的氮磷流失问题,利用稻田具有净化进水污染物的作用,构建菜-稻耦合梯级消纳氮磷模式,在研究设施蔬菜产流规律、稻田田面水氮磷动态特征的基础上,通过对不同面积比的菜-稻耦合模式氮磷净排量估算,探讨常规水肥管理水平下菜-稻耦合模式氮磷减排的可行性。结果表明,设施蔬菜产流多发生在播种时的灌溉期间,单茬蔬菜季总氮(TN)和总磷(TP)平均流失量分别为4.97和0.42 kg·hm~(-2)。施肥显著影响稻田田面水氮磷浓度:氮肥施入后田面水TN和铵态氮(NH_4~+-N)浓度分别在1和2 d内达到峰值,之后不断下降并在7 d后趋于稳定;硝态氮(NO_3~--N)浓度在3~5 d内达到峰值,9 d后趋于稳定;田面水TP和溶解态磷(DP)浓度在磷肥施入后1 d内达到峰值,之后不断下降,10 d后趋于稳定。相较于对照的非耦合情形,菜-稻耦合模式具有减氮控磷的效果,当菜-稻面积比为1∶3时,可实现TN减排32.66%,TP减排37.72%。     

成都平原农业废弃物施用下稻田田面水氮磷动态变化特征

为合理利用农业废弃物,设置不同量的废弃物还田处理,以期通过研究稻田田面水中氮素和磷素的动态变化探明废弃物施用下面源污染风险。结果表明:总氮(TN)、可溶性总氮(DTN)、铵态氮(NH+4-N)以及硝态氮(NO-3-N)在各施肥处理下均表现为先升后降的趋势,施肥后2~3 d达到峰值,之后迅速下降;各处理下各形态氮含量在施肥后21 d内差异趋同。总磷(TP)、可溶性总磷(DTP)在施肥后1 d达最大,之后迅速下降,猪粪施用处理的田面水TP、DTP含量在施肥后5~7 d明显回升。与纯化肥相比,加施全量麦秆对田面水中各形态氮、磷含量及分配无显著影响;高量猪粪施用会显著降低田面水NH+4-N含量,降低氨挥发潜能,显著提高各形态磷含量,延长磷素流失风险期,增加磷素流失风险;废弃物施用对水稻产量及糙米磷含量无显著影响。综合考虑废弃物施用下的环境风险与粮食生产,成都平原麦秆全量还田模式下水稻季每667 m2田的猪粪承载量不宜超过3头猪0.5年的排泄量。     

太湖典型地区水稻田面水氮素时空变异特征研究

选择太湖典型地区常熟市新庄镇水稻田为研究对象,研究稻田田面水三氮(总氮、铵态氮、硝态氮)浓度时空变异规律,为制定控制该地区稻田氮排放对周边水体污染的技术措施提供决策依据.试验区面积120 m2,采取网格法布设120点,在施基肥、穗肥后第2,4,6,8 d,施蘖肥后第2,5,7,9 d分别采集田面水测定TN(总氮)、NH4+ - N和NO3- - N的质量浓度,借助地统计学方法研究了该试验区田面水三氮浓度时空变异规律.结果表明:TN、NH4+ - N和NO3- - N浓度在施肥后呈现出不同的变化趋势.在本试验条件下,如果施肥后8 d排水,则蘖肥后排水污染风险最大,其次是基肥,穗肥风险最小.氮素空间分布结果表明,田面水三氮浓度具有中等程度的空间相关性.田面水三氮浓度由东向西呈现逐渐增大趋势,稻田东部田面水的渗漏以及水流方向(自东向西)可能是导致田面水三氮浓度空间变异的主要原因.建议采用生态塘滞留初期排水,再采取生物、生态技术对其净化处理,以降低稻田排水对周边水体的污染风险.     

施用缓控释配方肥对水稻田面水氮浓度动态变化及土壤脲酶活性的影响研究

以南方典型水稻田为研究对象,采用田间小区的研究方法,对施用缓/控释配方肥水稻田面水中氮素主要形态的浓度变化进行了动态监测,并探讨了与氮素转化密切相关的土壤脲酶活性的变化特征。结果表明,插秧后15d和22d田面水中铵态氮、硝态氮、总氮含量为农民习惯施肥处理(T2)缓/控释配方肥处理(T1)田间排水沟中水样不施肥处理(T3)。插秧后75d田面水中氮含量的情况变化较大,3个处理中T3处理田面水中铵态氮含量最低,硝态氮、总氮含量最高。就总体趋势而言,田面水氮素流失主要以铵态氮为主,随时间推移不断下降。随施肥天数的增长,土壤脲酶活性总体呈降低的趋势。T2处理降幅最大,T1处理次之,T3处理最小。在各处理中,氨氮/总氮比与土壤脲酶活性均达到了显著正相关水平,即氨氮占总氮的比例随脲酶活性的增强而增大。主成分分析表明,不同施肥处理对稻田氮素转化相关因子已经造成了一定的分异。说明水稻生产中施用缓/控释配方肥对减少流溪河流域稻田氮的面源污染起一定的积极作用,具有重要的生态意义。     

不同磷水平处理对水稻田面水中磷氮浓度动态变化的影响

研究了不同磷水平处理下水稻田面水中磷氮的动态变化情况。结果表明,不同磷水平下田面水中活性磷与总磷的浓度在施肥初期达到最高,施磷量为0、25、60、120及240 kg/hm2的情况下,田面水中全磷的浓度分别达到了0.16、6.94、19.91、42.67及83.35 mg/L,随后逐渐下降直至相对稳定。在烤田过后,田面水中活性磷与总磷的浓度均有一次明显的回升。不同施磷处理间的田面水中,铵态氮、硝态氮及全氮的浓度没有明显差别。在施基肥初期,田面水中的铵态氮与全氮的浓度达到最高,之后逐渐下降,到第7天时降至最低,在以后的2次追肥中也出现了类似趋势。建议施肥后7~10 d为控制养分流失的最佳时期。     

春耕稻田滞水减排控制面源污染效果研究

通过微区模拟稻田,设置不同排水高度进行春耕灌排水试验,研究春耕稻田田面水中氮、磷等污染物的时空分布特征,为控制稻田排水中氮磷排放量提供试验依据。结果表明:在耕作后,田面水中氮、磷等污染物随排放时间的变化呈降低趋势,若田面水排放时间延迟至2d,可减少总氮、总磷排放浓度分别约86.2%、85.3%。结合农业生产实际,若蓄水2～3d,保持稻田3cm左右深的田面水,可减排氮磷污染物,有效减轻春季农业面源污染。     

耕作模式和滞水时间对稻田中氮磷动态变化的影响研究

通过微区模拟稻田试验,分析了免耕、浅耕和深耕3种耕作模式下滞水时间不同的稻田排水中氮磷的动态特征及总氮、总磷流失潜能,研究了稻田夏季施肥耕作模式和滞水时间对氮磷的减排效能.结果表明:(1)深耕有利于土壤固肥作用的发挥,田面水中TN和NH+4-N浓度呈逐渐下降的趋势.浅耕和深耕土壤中微生物环境利于硝化反应,不易被土壤吸附的NO-3-N得以迅速向田面水中释放.免耕和深耕处理的田面水中TP和DP浓度在第1～5 d内浓度较高,3个耕作处理的滞排水中TP和DP在耕作处理5 d后均处于较低的浓度水平.(2)不同耕作模式滞水5 d后TN的绝对流失量均处于较低水平.免耕、浅耕、深耕在滞水5 d后可分别减少田面水中TN流失59.55%～65.68%、70.15%～88.20%和65.23%～77.26%.深耕处理的模拟稻田田面水中TN的流失潜能相对较小.不同耕作模式处理相对流失形态与潜能以TN为主.(3)免耕处理田面水中TP的绝对流失量最大,浅耕处理田面水中TP绝对流失量最少.免耕、浅耕、深耕在滞水5 d后再排水可分别减少田面水中TP流失54.70%～67.78%、62.99%～85.09%和52.45%～87.99%.浅耕处理模拟稻田田面水中TP的相对流失潜能较小.不同耕作模式处理田面水中磷素的相对流失形态表现出一定的差异性,田面水中磷素流失形态随时间变化呈现出 TP与DP交替变化的现象.总之,从减少田面水中氮磷的绝对流失量出发,夏季浅耕不失为最佳清洁耕作模式;同时在滞水5 d后排水,能有效减少田面水中氮磷的流失量,减少稻出排水对面源污染的影响.     

种植方式对稻田氨挥发及氮磷流失风险的影响

研究洞庭湖双季稻区不同种植方式下,稻田氨挥发量变化、田面水氮磷浓度动态特征以及不同土壤深度养分含量差异,可为水稻机械化精准施肥,防控面源污染提供理论依据。研究采用田间试验方法,设置农民习惯+直播(T1)、控释尿素减氮10%+直播(T2)和机插一次性施肥减氮10%(T3)3个处理,原位监测早稻基肥期稻田氨挥发,取样监测施肥后田面水总氮、总磷及不同形态氮磷浓度,收获期计产,并取0～20 cm和20～40 cm土壤测定其基本理化性状。结果表明,与T1相比,T3和T2田面水NH_4~+-N平均浓度分别降低46.04%和27.03%,氨挥发量分别降低18.62%和15.61%;田面水总氮平均浓度分别降低53.55%和22.96%,总磷浓度分别降低30.23%和11.63%;T3和T2均可显著增加稻田0～20 cm和20～40 cm土壤中有机碳含量,提高全氮、全磷、碱解氮和有效磷含量,水稻产量分别增加6.63%和5.98%。与T1相比,T3和T2两种施肥种植方式均能显著降低稻田氨挥发以及稻田田面水总氮、总磷浓度,能有效增加0～20 cm和20～40 cm土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量。在3种种植方式中,T3在降低农田氮、磷流失风险、维持土壤肥力、促进水稻增产方面效果更显著。     

微区模拟控排水条件下田面水氮磷流失特征及其减排效能研究

采用微区模拟施肥后春耕耕整稻田控水减排试验,研究了稻田施肥耕整后田面水中氮磷浓度的分布特征,排水时间及溢流堰排水高度对田面水氮磷的流失和减排效能。结果表明:春耕耕整后,若控制6 cm高排田面水,较常规控制3 cm高排水,可减少排放总氮35.76%～72.13%,总磷20.41%～50%。稻田耕整后蓄水6 cm高在第5 d排水比在3 d内排水可减少排放总氮21.22%～55.41%,减少排放总磷67.67%～83.70%。     

免耕稻田田面水磷素动态及其淋溶损失

以免耕和翻耕稻田为研究对象,通过大田试验与室内分析,研究了不同耕作方式下稻田田面水和渗漏水的淋溶损失及其对环境的影响。试验共设4个处理,分别是免耕+不施肥(NT0)、翻耕+不施肥(CT0)、免耕+复合肥(NTC)和翻耕+复合肥(CTC)。结果表明,施磷肥显著提高稻田田面水以及渗漏水各形态磷浓度。施磷肥2d后田面水总磷(TP)浓度、颗粒态磷(PP)浓度和溶解磷(DP)浓度即达到最大值,此后由于水中颗粒或表土对田面水磷素的固定,磷素的淋失,水稻生长吸收及前期的稻田排水和灌水稀释,1周后迅速降低并趋于稳定;渗漏水TP浓度和溶解磷(RP)浓度在施磷肥2d后达到最大值,渗漏水TP浓度在施肥后一个半月达到最低值,而渗漏水RP浓度在施肥4d后就降低到最低值。处理NTC田面水TP、DP与PP显著高于处理CTC,而处理NT0与处理CT0之间无差异;与翻耕相比,免耕不影响渗漏水TP与RP浓度及磷下渗淋失。对田面水磷素及渗漏水磷素变化动态分析表明,施磷肥后的1周左右是控制磷素流失的关键时期。     

灌溉方式对施肥时期田面水氮磷浓度及水稻生育性状影响

为探寻辽河三角洲地区稻田排水的利用方式,揭示稻田排水循环灌溉容易引起面源污染风险。通过定位定期监测灌排沟渠水体氮磷浓度变化,研究灌溉模式对施肥时期田面水氮磷浓度与水稻生育性状的影响。结果表明：灌水沟和排水渠水体总氮（TN）浓度于第2次达峰值（4.49 mg/L和15.61 mg/L）后下降,这与基肥泡田时期相吻合,排水渠TN和总磷（TP）浓度高于灌水沟,关键施肥时期应控制稻田水外排,以减少排水渠水体氮磷浓度。在基肥和追肥灌溉时期,施肥各处理田面水TN浓度在3 d达到峰值后下降,10 d趋于稳定,循环灌溉比常规灌溉高0.65～2.42 mg/L,田面水TN浓度与氮肥用量呈正相关,排水循环灌溉后1 d的TN浓度均高于常规灌溉,在3 d后差异不显著,排水循环灌溉与常规灌溉TP浓度差异不显著,排水循环灌溉增加了氮磷流失风险,3 d内应避免田面水外排,基肥后10 d内也是氮磷流失风险期。排水循环灌溉结合氮肥减施22%可促进水稻有效分蘖并提高产量,合理利用排水循环灌溉可应用于水稻生产和减少氮磷流失风险。     

洱海北部地区不同氮、磷处理对稻田田面水氮磷动态变化的影响

水稻种植期的田面水氮、磷浓度是稻田Ｎ、Ｐ径流流失、Ｎ素的氨挥发等各种损失途径的关键控制因子。通过田间定点实验监测与分析研究了洱海北部地区水稻土田面水氮磷浓度的动态变化特征。结果表明：总氮（ＴＮ）以及可溶性总氮（ＤＴＮ）在施基肥后是先升后降的趋势,１～３ ｄ内达到峰值,然后迅速下降,９ d后含量差异趋同;在施入孕穗肥后,ＴＮ及ＤＴＮ浓度立即到达峰值后迅速下降,在９ d后含量很少,并趋于稳定;ＤＴＮ浓度变化趋势可用二次曲线模型Ｙ＝ＡＸ２＋ＢＸ＋Ｃ来描述;铵态氮（ＮＨ+４－Ｎ）浓度变化在不同施肥时期有明显区别,施基肥后田面水ＮＨ+４－Ｎ浓度在３～５ d内到顶点,而在追肥期１～２ d内就到顶峰;田面水总磷（ＴＰ）和可溶性总磷（ＤＴＰ）浓度施入基肥后呈指数型下降,在施肥１２ d后差异趋同,其变化都可用指数模型（Ｙ＝Ｃ０×ｅｋｔ,ｋ＜０）来描述。因此,施肥后 ９ ｄ内是控制Ｎ损失的关键时期,控制Ｐ损失的关键时期则是在施肥后的两周内;水稻施肥应避开降雨时期,以减少施肥后的径流流失。     

早稻套萍对消纳稻田氮磷和增加水稻产量的影响

田间试验研究了早稻套萍对降低稻田表面水养分浓度、增加水稻产量和土壤肥力的影响。结果表明：稻田套萍能够有效降低表面水总氮、总磷的浓度,7d内总氮去除率为30．O％,总磷去除率为56．8％;同时,水稻的成穗率、穗实粒数和结实率得到提高,产量也大有增加。根据监测期间红萍的平均氮磷含量、日增长速度以及稻田基肥施用后表面水总氮和总磷浓度计算,套种红萍约需46d和12d可完全消纳表面水中的氮和磷;稻田套萍前期可通过吸收表面水中的氮磷而降低稻田土壤表层有效氮磷养分,后期倒萍则能迅速为水稻提供养分,有利于水稻后期的生长发育和减少稻田氮磷流失。     

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。     

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。