不同施肥处理对稻田氮磷流失风险及水稻产量的影响

摘要

稻田作为我国耕地的主要利用方式，其生产过程中因过量施肥导致的氮磷流失是农业面源污染的主要来源之一。通过2年的田间试验，研究了不施肥(CK)、常规施肥(CF)、90％常规施肥(90％CF)、80％常规施肥(80％CF)、控释复合肥(CRF)和有机-无机肥配施(MF)6种施肥处理对稻田氮磷流失风险及水稻产量的影响，主要研究结果如下:
　　水稻田面水总氮(TN)、铵态氮(NH4+-N)、总磷(TP)和可溶性磷(DP)浓度在施肥后第2d达到峰值，第7dTN和NH4+-N浓度降至峰值的15％以下，TP和DP浓度降至峰值的20％以下，控制稻田氮磷流失的关键时间为施肥后1周。监测期间不同施肥处理田面水TN和TP平均浓度梯度为CF＞90％CF＞80％CF＞MF、CRF＞CK，其中90％CF、80％CF、CRF和MF处理的TN平均浓度分别较CF处理低17.32％、28.44％、44.60％和34.16％，TP平均浓度分别较CF处理低17.61％、33.44％、45.05％和42.63％（2年的平均值）。减量施肥能有效降低田面水氮磷浓度，CRF和MF处理效果尤其明显。2015年稻季不同施肥处理(CK除外)TN和TP流失量分别为8.81～15.78 kg·hm-2和1.12～2.05kg·hm-2，其中减量20％的氮磷施用量能分别减少稻田TN和TP流失量的33.52％～44.17％和24.87％～41.97％。稻田氮素径流流失以无机态氮为主，磷素径流流失以颗粒态磷(PP)为主。不同施肥处理（CK除外）TN和TP流失率分别为施氮量的2.58％～4.96％和施磷量0.52％～1.61％。
　　监测期间不同施肥处理土壤淋溶液TN平均浓度梯度为CF＞90％CF＞80％CF＞CRF、MF＞CK，其中90％CF、80％CF、CRF和MF处理土壤淋溶液TN平均浓度分别较CF处理低19.30％、26.58％、51.33％和51.50％（2年的平均值）。减量施肥能有效降低土壤淋溶液氮素平均浓度，CRF和MF处理效果尤其明显。NO3-N是稻田60 cm以下土壤淋溶液中氮素的主要形态。不同施肥处理土壤淋溶液TP平均浓度为0.021～0.064 mg·L-1，超过了使水体富营养化的最低磷浓度(0.02 mg·L-1)。稻季不同施肥处理土壤TN和TP淋失量分别为9.29～28.30kg·hm-2和0.18～0.37 kg·hm-2，TN和TP淋失率分别为施氮量的3.41％～7.89％和施磷量的0.16％～0.28％（2年的平均值）。
　　不同施肥处理（CK除外）水稻产量和植株氮磷吸收量差异不显著，减少20％的氮磷用量短期内是可行的。不同施肥处理（CK除外）氮素和磷素利用率分别为15.86％～22.83％和3.82％～7.77％，减量施肥的氮素和磷素利用率分别比常规施肥提高4.54％～45.72％和26.91％～110.76％（2年的平均值）。不同施肥处理(CK除外)的氮磷平衡估算中，各氮素去向占相应处理氮素总输入量的比例为:氨挥发损失3.82％～7.11％，反硝化损失15.85％～17.13％，径流损失1.23％～1.91％，渗漏损失4.83％～7.28％，作物收获46.66％～55.97％;各磷素去向占相应处理磷素总输入量的比例为:径流损失0.75％～1.23％，渗漏损失0.35％～0.44％，作物收获31.37％～41.83％（2年的平均值）。不同施肥处理的氮磷盈余量大小梯度为CF＞90％CF＞80％CF、CRF、MF＞CK，说明氮磷盈余量随施肥量的增加而增加。
　　综上所述，试验区减量20％的氮磷施用量短期内是可行的，不仅能有效降低稻田氮磷流失风险，还能保障水稻产量和提高氮磷利用率。

目录

论文说明

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 农业氮磷面源污染概述

1．2．1 农业面源污染定义及特征

1．2．2 农业氮磷面源污染现状

1．2．3 农业氮磷面源污染对地下水的影响

1．2．4 农业氮磷面源污染防控对策

1．3 稻田氮磷径流流失研究概况

1．3．1 氮磷径流流失研究方法

1．3．2 太湖流域稻田氮磷径流流失现状

1．3．3 稻田氮磷径流流失的影响因素

1．4 稻田氮磷淋失研究概况

1．4．1 氮磷淋失研究方法

1．4．2 太湖流域稻田氮磷淋失现状

1．4．3 稻田氮磷淋失的影响因素

1．5 研究目的和意义

1．6 研究内容和技术路线

1．6．1 研究内容

1．6．2 技术路线

2 不同施肥处理对水稻田面水氮磷径流流失风险的影响

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．2．1 试验区概况

2．2．2 试验设计与方案

2．2．3 样品采集与分析

2．2．4 数据处理及统计分析

2．3 结果与分析

2．3．1 水稻田面水氮素浓度动态变化特征

2．3．2 水稻田面水不同形态氮素的平均浓度

2．3．3 不同施肥处理对稻田氮素径流流失量及流失风险的影响

2．3．4 水稻田面水磷素浓度动态变化特征

2．3．5 水稻田面水不同形态磷素的平均浓度

2．3．6 不同施肥处理对稻田磷素径流流失量及流失风险的影响

2．4 讨论

2．5 结论

3 不同施肥处理对稻田土壤氮磷淋失风险的影响

3．1 引言

3．2 材料和方法

3．2．1 试验区概况

3．2．2 试验设计和方案

3．2．3 样品采集与分析

3．2．4 数据处理及统计分析

3．3 结果与分析

3．3．1 稻田土壤淋溶液氮素浓度动态变化特征

3．3．2 稻田土壤淋溶液不同形态氮素的平均浓度

3．3．3 不同施肥处理对稻季土壤氮素淋失量及淋失风险的影响

3．3．4 稻田土壤淋溶液磷素浓度动态变化

3．3．5 不同施肥处理对稻季土壤磷素淋失量及淋失风险的影响

3．4 讨论

3．5 结论

4 不同施肥处理对水稻产量及氮磷利用率的影响

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．2．1 研究区概况

4．2．2 试验设计与方案

4．2．3 样品采集与分析

4．2．4 稻田氮磷平衡估算方法

4．2．5 数据处理

4．3 结果与分析

4．3．1 不同施肥处理对水稻产量及经济效益的影响

4．3．2 不同施肥处理对水稻植株氮磷含量及氮磷利用率的影响

4．3．3 稻季不同施肥处理对冬季紫云英绿肥的影响

4．3．4 不同施肥处理稻田氮平衡估算

4．3．5 不同施肥处理稻田磷平衡估算

4．4 讨论

4．5 结论

5 结论、创新点及展望

5．1 结论

5．1．1 不同施肥处理对稻田田面水氮磷流失风险的影响

5．1．2 不同施肥处理对稻田土壤氮磷淋失风险的影响

5．1．3 不同施肥处理对水稻产量及氮磷利用率的影响

5．1．4 不同施肥处理的稻田氮磷平衡估算

5．2 创新点

5．3 不足及展望

参考文献

作者简介