撒施固体复合肥后不同蓄水深度对稻田养分流失的影响

许尤厚+冯国禄+杨斌+张虹+王鹏良+梁铭忠+陆来仙+田义超

摘要：采用滯水时间控制与单排单灌水分管理系统相结合的关键技术，对3（H3）、6（H6）和9（H9） cm 3个蓄水深度的田面水中氮、磷养分流失潜力进行了研究。结果表明，上述3个处理从施肥后1～3 d田面水中NO3--N均保持较高的相对流失量水平，于施肥5 d后其相对流失量呈下降趋势，但总体上呈H6>H3>H9。H3和H6在施肥1 d时NH4+-N的相对流失量达到较高的流失水平；H6于3 d后呈先下降后上升的趋势；H3于1 d后呈下降趋势；而H9则于1 d后呈缓慢上升，但总体处于较低的相对流失量水平。H6和H9在施肥1 d后总磷相对流失量达到较高的水平，之后则呈下降趋势，但H9于5 d后呈反弹上升趋势；H3的总磷相对流失量呈缓慢上升趋势，至施肥5 d时达到峰值。3个处理的总氮相对流失量均于施肥1 d时达到峰值，H6处理最高为367.46 mg，之后呈下降趋势，但总体仍处于较高的相对流失量水平；H3和H9于施肥1 d后迅速下降，至施肥5 d时处于较低的相对流失量水平。由此可知，H9处理可有效减少田面水中NO3--N的排放；将H9处理滞水至5～7 d后排放，可有效降低田面水NH4+-N流失潜力；将H3和H6滞水至5 d后排水，可有效减少总磷的排放；将H3和H9处理滞水至5 d或7 d时排水，可有效减少田面水中总氮的排放。

关键词：固体复合肥；水分管理；养分流失潜力；影响

中图分类号：X592 文献标识码：A 文章编号：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，FENG 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

中国湖泊富营养化的水体已占63.6%，农业主产区的太湖、巢湖、滇池等地，其水质的总氮、总磷含量相比20世纪80年代大幅增长。农田地表径流所流失的氮、磷成为中国南方农业面源污染和河湖水质富营养物质污染的主要来源[1]。

氮、磷肥施入土壤后，由于施肥、排灌水方式不当等被作物吸收利用的分别占其施肥量的30%～35%和15%～25%[2]。目前水稻田的养分流失现象相当普遍，已经对水体环境质量产生了巨大的威胁。陆地生态系统的氮、磷大量输入是最终导致湖泊富营养化的重要因素，而降雨地表径流及地下排水径流是农业非点源面源污染的主要排放形式。随着社会持续发展，粮食需求巨增，水体富营养化还有进一步恶化趋势，水体富营养化易导致生态系统崩溃和物种灭绝，这已成为构建和谐社会、建设生态良好型社会中亟待解决的核心水污染问题[3，4]。地表径流氮主要包括颗粒氮和溶解性氮，其中溶解性氮以铵态氮、硝态氮为主。

控制排水是降低地表径流损失的重要方式，主要措施包括3方面，第一是控制排水时间，对于雨量大且持续时间长，应延缓降雨期间稻田直接向田沟排水时间，有利于增加稻田水面深度，降低因降雨击溅侵蚀和化学侵蚀而进入地表水中颗粒和可溶性氮、磷的量[5]，对于刚施肥的稻田效果尤其明显。第二是增加雨后涝水在排水沟中的滞留时间，有利于发挥排水沟湿地功能，促使水中悬移物质或颗粒态的氮、磷沉淀下渗，降低氮、磷的排放浓度，减轻氮、磷污染附近水体[6]。第三是采取“零排放”水分管理模式，即在水稻的整个生育期内只灌水不排水的稻田水分管理技术[7]。张志剑等[8]采用的“零排放”水分管理模式，其试验中一季水稻田的溶解态磷（DP）、净排放负荷分别降到了负值，稻田由输出磷素的“源”转而成为截流磷素的“汇”。“零排放”水分管理模式为减少稻田氮、磷流失提供了新的思路。Takede等[9]研究得出，在流域系统中，氮、磷的出流负荷随着年降水量的增多呈近似线性增长规律，随滞水时间延长而减小，且呈前几天急剧下降，之后逐渐趋于定值甚至随时间延长成为负值，即流域成为氮、磷的“汇”。

国内外对农田土壤氮、磷形态与转化过程研究较多，而在水分管理方面研究报道却相对较少见，因此，开展施肥及水分管理对稻田氮、磷养分流失特征的影响，对控制氮、磷流失，保护环境具有较好的科学意义。本试验拟通过控制排水技术，以撒施固体复合肥作为春耕的基肥，研究不同深度蓄水的水分管理对我国南方稻田田面水中氮、磷养分流失潜力的影响，旨在为我国水稻春耕稻田的水分管理提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验在广西钦州市农业科学研究所进行，地处北纬20°53′-22°42′、东经107°27′-109°56′。年平均气温为22 ℃，年平均降水量1 600 mm。供试土壤为水稻土，有机质18.5 g/kg，全氮0.95 g/kg，全磷0.87 g/kg，全钾3.4 g/kg，水解性氮195 mg/kg，有效磷50.1 mg/kg，速效钾97 mg/kg，pH 6.34。供试肥料为金牌固体复合肥。

1.2 试验设计

于2015年4月中旬进行春耕试验。试验设3个不同深度水分管理处理，即稻田水层深度分别为3、6、9 cm，用符号H3、H6和H9表示，设3个重复。固体复合肥的施用量为750 kg/km2，其养分含量比例为N 21%、P2O5 6%、K2O 13%。各处理小区面积为18 m2，小区间土埂用塑料薄膜包裹（入土0.45 m），单排单灌。其他管理措施基本一致。

1.3 样品采集

模拟春耕时将固体复合肥施入大田与土壤耕作层混合均匀以提高肥效的方法，于施肥处理完成后的 0、1、3、5、7、9 d分别从模拟小区稻田中采水样带回实验室立即测定各项指标的含量。

1.4 数据分析与处理

水样各指标测定方法[10]：总氮（TN）采用硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定；铵氮（NH4+-N）采用纳氏试剂光度法（GB 7479-87）测定；硝氮（NO3--N）采用酚二磺酸光度法测定（GB 7480-87）；总磷（TP）采用钼酸铵分光光度法（GB 11893-89）测定。

采用瞬时绝对流失量ΔQi=A×Ci×Xi进行数据处理，式中A为小区稻田面积，Ci为各采样时间（D）各指标的浓度，Xi为蓄水高度。由于小区面积A一样，H6和H9的蓄水深度分别是H3的2和3倍。假定在各采样时间点小区稻田田面水中短时内迅速全部排干，H3的相对流失量为ΔQi=Ci×Xi，而H6的相对流失量为ΔQi=2×Ci×Xi，H9的相对流失量则为ΔQi=3×Ci×Xi，以此来分析田面水中的各指标的相对流失潜力。各指标的相对流失量数据为3个重复数据的平均值。

2 结果与分析

2.1 NO3--N相对流失量动态分析

由图1可见，H3和H6处理的NO3--N的相对流失量在施肥后1 d即达到69.15 mg和59.55 mg的峰值；H9的流失水平相对较低，达18.08 mg。上述3个处理在施肥后1～3 d均保持较高的相对流失量水平，于5 d后田面水中NO3--N相对流失量呈下降趋势，但总体上呈H6>H3>H9。这说明，施用的固体复合肥，其氮元素被土壤中的微生物消化作用迅速释放。因此，从减少田面水中NO3--N的流失潜力看，H9可有效减少田面水中NO3--N的排放。

2.2 NH4+-N相对流失量动态分析

由图2可见，H3和H6在施肥后1 d，其田面水NH4+-N的相对流失量达较高的流失水平，即达94.47 mg和117.26 mg；H6于施肥3 d后呈先上升再下降趋势；H3于施肥1 d后呈下降趨势。而H9则于施肥1 d后呈缓慢上升，于施肥后5 d时达26.70 mg的相对流失量水平，但总体上处于较低的相对流失量水平。因此，就施用固体复合肥而言，将H9处理小区滞水至5～7 d后排放，可有效减少田面水NH4+-N流失潜力。endprint

2.3 TP的相对流失量动态分析

由图3可见，H6和H9处理在施肥1 d后田面水中TP相对流失量达较高的水平，即77.96 mg和63.15 mg，其后则呈下降趋势，但H9于施肥5 d后呈反弹上升趋势。H3处理的TP相对流失量呈缓慢上升，至施肥处理5 d后达38.29 mg的峰值，之后则缓慢下降。总体而言，施用固体复合肥，H3的TP的相对流失潜力相对较低。因此，从减少磷素流失潜力看，将H3和H6处理小区滞水至5 d后排水，可有效减少TP的排放潜力。

2.4 TN的相对流失量动态分析

由图4可见，田面水中TN的相对流失量3个处理均于施肥1 d时达到峰值，H6处理达367.46 mg，之后呈下降趋势，但总体上仍处于较高的相对流失量水平；H3和H9于施肥1 d后迅速下降，至5 d时处于较低的相对流失量水平。因此，从减少田面水中TN流失潜力看，将H3和H9处理小区滞水至5 d或7 d，可有效减少田面水中总氮的排放潜力。

3 小结与讨论

采用室外微区模拟稻田春耕施肥耕整试验发现，3、6、9 cm 3个不同蓄水深度处理田面水氮、磷浓度变化与土壤中氮、磷的流失密切相关[11]。稻田春耕耕整后滞水缓排技术可以减排春耕稻田随排（退）水迁移流失的氮、磷，有效减轻春季农业非点源污染[12]。基肥施入后8 d内田面水中的总氮、总磷含量明显衰减，并于施肥8 d后趋于稳定，处于较低水平[13]。春耕稻田撒施固体复合肥，在蓄水5～6 cm的前提下，于施肥5 d或7 d排水，减排降污效果显著；与施肥3 d时排水相比，施肥5 d时排水可减少排放总氮21.22%～55.41%、总磷67.67%～83.70%[11]。提高排水堰高度，虽然田面水总氮、总磷的浓度有所降低，但并不能降低其潜在流失量。控水滞排至5～7 d，田面水中TN和TP的流失量较少。从排水方式看，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，模拟稻田田面水中总氮、总磷的流失量总体上可分别减少33.33%～50.00%、34.48%～50.00%[14]。

综上所述，春耕稻田撒施固体复合肥后蓄水处理，H9可有效减少田面水中NO3--N的排放；将H9滞水至5～7 d后排放，可有效降低田面水NH4+-N流失潜力；将H3和H9滞水至5 d后排水，可有效减少TP的排放；将H3和H6滞水至5 d或7 d排水，可有效减少田面水中TN的排放。

参考文献：

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[3] TILMAN D，FARGIONE J，WOLFF B，et al. Forecasting agriculturally driven global environmental change[J].Science，2011， 292：281-284.

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[14] 冯国禄.减排降污控制稻田面源污染物排放总量的技术研究[D].长沙：湖南农业大学，2011.endprint