施肥后稻田田面水的养分变化特征

2013-10-27王秀娟朱建强姚佳佳丁进伟范鸿志长江大学农学院湖北荆州434025

长江大学学报(自科版) 2013年17期

王秀娟，朱建强，姚佳佳,丁进伟，范鸿志 (长江大学农学院，湖北荆州 434025)

施肥后稻田田面水的养分变化特征

王秀娟，朱建强，姚佳佳,丁进伟，范鸿志 (长江大学农学院，湖北荆州 434025)

通过田间试验观察了施肥后稻田田面水中几种养分动态变化特征。结果表明，基肥施入后8d内田面水中的总氮、总磷含量呈现明显衰减，并于施肥后第8d趋于稳定，处于较低水平；分蘖肥(尿素)施用后3d天以内田面水的氮、磷含量再次升高，接着呈现下降趋势，10d后趋于稳定。为防止氮、磷素大量流失，建议在施肥后10d内严格控制田间排水。对于鱼塘-稻田系统，鱼塘水通过稻田表面流异位处理应在施肥后养分衰减稳定后进行。

稻田；施肥；田面水养分动态；养分管理

我国是世界上主要的水稻生产国家之一。实现水稻高产，施用适量化肥是必要的。从生产实践看，水稻产量随化肥用量增加有很大提高，但稻米的品质却没有得到显著改善[1]，且化肥利用率呈下降趋势[2]。通常，过度施用化肥不仅引起土壤板结，还会造成养分流失。其中，雨季强降水产生的田面径流和稻田晒田期排水都会造成一定氮磷养分流失，这已成为我国南方农业面源污染的主要成因[2-5]。近年来，稻田氮磷流失越来越受到关注，关于稻田表层水的变化特征及其养分管理措施上已有不少研究[6-11]。本研究主要对施肥后水稻田面水层中的氮、磷动态变化特征进行了探讨,旨在为施肥后氮、磷资源管理和保护提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验地点位于长江大学西校区附近，地理坐标为30°21′N、112°07′E。在东西向长66m、南北向宽45.5m的稻田内划分宽2m、长66m的试验小区，各小区之间以田埂隔开。小区间的田埂筑高20cm，用塑料薄膜包被，以防止田面水相互侧渗影响。每个小区进出口安装供排水控制装置，可以独立进行灌排管理。供试水稻品种为皖稻195，是荆州当地常见的中稻品种。灌溉用水来自附近的万城水库，施用的化肥为尿素、过磷酸钙和氯化钾。以水稻全生育期需肥量折合纯N=150kg/hm2、K2O=120kg/hm2、P2O5=75kg/hm2为基准，施肥按水稻全生育期需肥量的50%、65%、80%设计成3个水平，每个施肥水平重复3次，随机区组排列，小区D1～D9施肥量详见表1。试验于水稻生长季节进行，2012年5月30日泡田，6月8日施入基肥并移栽，采用的株行距分别为25cm、30cm。各小区施肥中，磷、钾肥作为基肥一次性施入，氮肥一半作基肥、一半作分蘖肥(6月16日施入田间)分2次施入田间。

表1 各小区水稻施肥水平

1.2 水样测定

2 结果与分析

2.1 施用基肥后稻田水层中几种养分动态变化特征

图1～ 4为6月8日施用基肥后3个施肥水平稻田水层中几种养分的动态变化。

图1 施用基肥后稻田水层总氮变化

图2 施用基肥后稻田水层总磷变化

图3 施用基肥后稻田水层铵态氮变化

图4 施用基肥后稻田水层亚硝态氮变化

从图1～4可以看出，施用基肥后1～3d内，田间水层养分含量急剧增加，随后逐渐减少，大约在施入基肥后7～8d趋于稳定。由图2可知，田面水层中的总磷含量在施入基肥后1～2d可达到最大值，之后迅速降低，大约在峰值后3～4d稳定于较小浓度。

2.2 施入分蘖肥后稻田水层中几种养分动态变化特征

图5 施用分蘖肥后稻田水层总氮变化

图5～9为6月16日施入分蘖肥(尿素)后稻田水层中几种养分变化趋势，由图5～9可以看出，当施入分蘖肥(尿素)后，田间水层的氮素含量再次升高，并且不同形态的氮达到峰值的时间不尽相同。总氮浓度施肥后2d即达到峰值，其他形态的氮约在施肥后3～6d达到最大值。各种形态氮含量达到最大值后开始下降，8d左右趋于稳定。

总氮浓度施肥后2d即达到峰值。施入分蘖肥(尿素)后，田间水层总磷有小幅升高。在分孽肥仅施氮肥的情况下，稻田水层中总磷的浓度有所增加，原因是施用氮肥常能促进水稻对磷的吸收利用，水稻大量吸收氮素，而磷参与氮代谢、硝酸盐还原、氨的同化以及蛋白质的合成，所以施氮肥能间接促使水稻大量吸收磷，使磷素在稻田水层中的浓度随时间迅速减小。要使磷素在土壤固相-液相达到新的平衡，土壤中固定的磷则会进入田间水层中，故施用氮肥对土壤所固定的磷释放有促进作用。

综合前后2次施肥后田面水层养分动态变化特征可以看出：(1)无论基肥还是分蘖肥，当它们施入稻田后都能显著提升田面水层中氮素含量尤其是铵态氮含量。田面养分出现高峰后又逐渐降低，7d之后基本趋于稳定，处于较低水平。可见，肥料施用后7d实行有效的田间水管理，可防止施入田间的氮、磷肥大量流失。

图6 施用分蘖肥后稻田水层总磷变化

图7 施用分蘖肥后稻田水层铵态氮变化

图8 施用分蘖肥后稻田水层亚硝态氮变化

图9 施用分蘖肥后稻田水层硝态氮变化

对于亚硝态氮而言，低浓度情况下也能被水稻吸收，但是浓度较高时则对作物有害，在土壤中亚硝态氮数量很少对作物无实际营养意义。

2.3 不同形态氮与总氮比值的比较

由于尿素在施入稻田后主要是分解反应生成铵态氮，所以铵态氮是田面水中氮的主体形态。施入分蘖肥尿素后稻田水层几种形态氮的含量如图10，由图10可以明显看出，在3种形态氮中铵态氮的含量最高，其次是硝态氮，亚硝态氮最低。除雷电固氮外，稻田氮素来源主要是人为施入氮肥。通常，尿素(CO(NH2)2)施入土壤后，除少量以分子形态被土壤胶体吸附外，大部分在土壤脲酶的作用下水解为碳酸铵，其过程可以表示为：

CO(NH2)2+2H2O → (NH4)2CO3→2NH3↑+ CO2+H2O

铵态氮在稻田有3个转化路径，首先一部分在土壤水的带动下进入土壤还原层，另外一部分由于受热、pH、浓度等影响挥发，另外铵态氮不稳定也易在稻田表层发生硝化反应生成硝态氮[15-16]。所以土壤铵态氮是尿素施入后转化的关键中间物。