菜-稻耦合梯级消纳氮磷模式研究

冯云钰，罗龙皂，田光明

(浙江大学 环境与资源学院 环境生态工程研究所，浙江 杭州 310058)

菜-稻耦合梯级消纳氮磷模式研究

冯云钰，罗龙皂，田光明*

(浙江大学 环境与资源学院 环境生态工程研究所，浙江 杭州 310058)

菜-稻耦合；氮磷减排；产流；田面水；氮磷净排量

农业面源污染已成为水体污染、湖泊富营养化的主要原因，严重影响我国的水环境质量和生态环境健康[1]。农业面源污染中，蔬菜种植带来的污染问题越来越受到人们的关注。设施蔬菜因复种指数高、生长周期短、增收效益快等优势成为我国迅速发展的效益农业。在实际生产中，菜农为了追求产量和更高的经济效益，大水大肥的现象非常普遍。高强度的施肥、过量灌溉、强降雨等因素势必导致设施蔬菜肥料利用率不高，造成氮磷等养分大量流失，增加了水体富营养化的风险[2-4]。

为了控制设施蔬菜高浓度氮磷流失带来的水环境污染问题，近年来，国内外学者关注于设施蔬菜的水肥控制、种植制度优化、填闲作物、生态拦截、应用化学添加剂等技术的研究[4-6]。限于菜农的经济条件和认知水平，如果缺乏一定的资金支持、技术指导和风险补偿等措施，改变传统的耕作管理方式和采用新技术难度较大。生态拦截技术如缓冲带、人工湿地等需要一定的农田占地面积，建设和维护成本较大。章明奎等[5，7]提出的通过农业系统内部的土地利用配置(养分的源汇景观结构)来控制农业面源污染的思路，建设和投入成本低，对于在常规水肥管理下控制设施蔬菜氮磷流失具有一定的指导意义，但关于配置关系进一步研究的报道很少。

稻田在降雨和灌溉产生农田排水的情形下会造成氮磷的径流流失，属于地表水环境污染的源；但另一方面，稻田相当于一个天然的湿地系统，在无农田排水产生的情况下，通过对不同氮磷形态的利用、吸附、沉积等过程降低输入氮磷的浓度，也可被认为是地表水环境污染的汇[5，8-9]。本试验拟通过工程设计，将设施蔬菜排出的高氮磷出水用于稻田灌溉，构建菜-稻耦合梯级消纳氮磷模式，以提高养分的综合利用效率，减少对水环境的污染负荷。在研究试验区设施蔬菜产流规律、稻田田面水氮磷动态变化特征的基础上，通过对不同面积匹配的菜-稻耦合模式氮磷净排量估算，探讨该耦合模式在常规水肥管理水平下实现设施蔬菜和稻田氮磷减排的可行性，并确定最佳的菜-稻耦合面积比例。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

田间试验于2016年4—7月在杭州市宇航梦园农业科技有限公司老虎墩蔬菜基地(30°21′57″N，119°54′19″E)内进行，该蔬菜基地位于太湖苕溪流域杭州市余杭区瓶窑镇，西临罗家头村，东连张堰村，南接漕桥溪，北靠北苕溪，占地面积100 hm2。该区属于北亚热带季风气候，年平均气温16.4 ℃，年均降雨量1 398.3 mm，降雨主要集中在6—9月。

设施蔬菜大棚主要倒茬种植叶菜类蔬菜(试验期间种植菜心)，土壤类型为黄壤。单茬蔬菜种植周期约40 d，期间进行1次施肥(平均施用复合肥489.75 kg N·hm-2)和2次灌溉(播种时和施肥时)。稻田于2016年6月4日播种种植单季水稻，土壤为潴育水稻土。当地单季水稻常规施肥3次(基肥44%，分蘖肥28%，穗肥28%，折纯为160 kg N·hm-2、73 kg P2O5·hm-2和73 kg K2O·hm-2)。土壤养分状况见表1。

1.2 试验设计

菜-稻耦合梯级消纳氮磷模式包括2部分：一是设施蔬菜出水(包括径流和侧渗出水)氮磷收集储存系统，二是稻田对菜地出水氮磷的利用系统。根据试验区地形，在设施蔬菜大棚地势较低一端构建收集池用于收集、储存灌溉时产生的径流水和侧渗水。在稻田需水期，利用泵将收集池内的水泵入稻田灌溉。稻田在强降雨情形下产生的径流经排水渠排入附近河流(北苕溪)下游。

表1 试验区域设施蔬菜大棚和稻田土壤养分状况

Table 1 Soil nutrient status of greenhouse vegetables and paddy field

土壤SoilOM/(g·kg-1)TN/(g·kg-1)TP/(g·kg-1)AN/(mg·kg-1)AP/(mg·kg-1)AK/(mg·kg-1)pHVS16.190.720.81139.9969.19299.525.50PS16.772.300.32106.6915.36304.135.78

OM，有机质；TN，全氮；TP，全磷；AN，碱解氮；AP，速效磷；AK，有效钾；VS，菜地土；PS，水稻土。下同。

OM， Organic matter; TN， Total nitrogen; TP， Total phosphorus; AN， Available nitrogen; AP， Available phosphorus; AK， Available potassium. VS， Vegetable soil; PS， Paddy soil. The same as below.

为研究设施蔬菜产流规律，在蔬菜基地随机选取3处试验大棚(编号分别为GV-1、GV-2、GV-3)，确定单茬蔬菜季播种和施肥时的灌溉量、径流量和侧渗量。灌溉量是通过单位时间单个喷头产生的水量，依据大棚的喷头个数和灌溉时间估算得来；径流量和侧渗量是通过在大棚末端分别建立径流池和侧渗池，依据池内水深和池子尺寸计算确定。其中，在收集大棚侧渗水时，本试验摒弃大棚四周原有沟渠，紧贴大棚建立新沟渠，并在新沟渠上方用一定厚度的薄膜倾斜盖住新沟渠，从而避开雨水的干扰。

为考查水稻种植期间单茬蔬菜季内菜-稻耦合模式氮磷减排的可行性并确定适宜的菜-稻面积比，根据设施蔬菜产流(以大棚GV-3作为试验稻田的耦合对象)和稻田灌溉需水的实际情况，在稻田试验区块分别设置对照(T0，常规的河水灌溉)、1/3灌溉水用大棚出水替代(T1)、2/3灌溉水用大棚出水替代(T2)和全部灌溉水用大棚出水替代(T3)共4个处理，具体设计见表2。各处理均设置3次重复，随机区组排列。稻田试验小区面积1.5 m×6 m。试验区域四周设置宽30 cm、高20 cm的保护行，试验小区间设置宽15 cm、高20 cm的隔离田埂并采用塑料膜包被，单排单灌，以阻隔小区间的侧渗与串流。根据当地常规灌溉水平，试验期间单茬蔬菜季内对稻田试验小区进行2次灌溉，单次灌溉量为150 L，利用设施蔬菜出水灌溉时，灌溉量不足150 L的试验小区以河水补给灌溉(对照组即非耦合模式下的稻田灌溉水全部来自上游河水)。

表2 菜-稻耦合模式试验处理设计

Table 2 Treatment of experimental plots

处理Treatment菜-稻面积比Arearatio灌溉量1Irrigationquantity1/L灌溉量2Irrigationquantity2/LT0—0300T11∶6100200T21∶3200100T31∶23000

灌溉量1中的水来自设施蔬菜出水，灌溉量2中的水来自河水。The water in irrigation quantity 1 was from greenhouse vegetable production， while the water in irrigation quantity 2 came from nearby river.

1.3 样品采集与分析

1.3.1 水样的采集与分析

设施蔬菜大棚采集径流水、侧渗水和收集池(代表大棚出水)内的水以及灌溉水，稻田分别采集施肥前和施肥后第1、2、3、5、7、9天的田面水水样。每个试验小区选5个样点，用50 mL医用注射器在不扰动土层的情况下抽取田面水，注入250 mL采样瓶中。水样采集完后立即滴入浓硫酸2～3滴，带回实验室放入4 ℃冰箱冷藏并编号、待测。

水样测定指标及测定方法包括：总氮——碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(HJ 636—2012)；氨氮——水杨酸分光光度法(HJ 536—2009)；硝态氮——紫外分光光度法(HJ/T 346—2007)；总磷和溶解态磷——钼酸铵分光光度法(GB 11893—89)。

1.3.2 土样的采集与分析

在设施蔬菜和稻田施肥前采集0～15 cm土层土样，将各个采样点位的土壤混匀后四分法取约1 kg土壤代表采样单元并做好采样记录。土样带回实验室经风干研磨过筛后，以待测定。

土样测定指标及测定方法包括：pH值，电位法；全氮，半微量凯氏法；碱解氮，碱解扩散法；全磷，NaOH熔融—钼锑抗比色法；速效磷，0.05 mol·L-1HCl-0.025 mol·L-1H2SO4法；全钾，NaOH熔融—火焰光度法；有效钾，冷的2 mol·L-1HNO3溶液浸提—火焰光度法；有机质，重铬酸钾容量法-稀释热法。

1.3.3 设施蔬菜和稻田氮磷净排量的估算

本试验条件下，设施蔬菜和稻田向地表水环境输出的氮磷含量的估算公式如下：

对照(非耦合模式)氮磷净排量=(稻田氮磷径流流失量+菜地出水氮磷含量)-(稻田灌溉水氮磷含量+菜地灌溉水氮磷含量)；

菜-稻耦合模式氮磷净排量=稻田氮磷径流流失量-(菜地灌溉水氮磷含量+河水补给灌溉的氮磷含量)。

其中：稻田氮磷径流流失量=∑(田面水氮磷平均浓度×采样当天平均降雨量×稻田试验小区面积×两次采样间隔时间)；菜地出水氮磷含量=收集池内氮磷平均浓度×稻田试验小区来自菜地出水的灌溉量；菜地灌溉水氮磷含量=灌溉水氮磷平均浓度×(稻田试验小区来自菜地出水的灌溉量/单茬蔬菜季设施蔬菜排水率)。

2 结果与分析

2.1 设施蔬菜产流规律

设施蔬菜单茬蔬菜季产流情况见表3。试验期间设施蔬菜播种时的平均灌溉量为65.32 mm，施肥时的平均灌溉量为35.73 mm。由于播种时采用“一次浇透”的漫灌方式，因此设施蔬菜产流多发生在播种时的灌溉期间，平均排水率为43.39%，带走的养分较多。施肥时由于灌溉量较小，很少发生灌水外流，流失的养分较少。单茬蔬菜季总氮(TN)平均流失量为4.97 kg·hm-2，总磷(TP)平均流失量为0.42 kg·hm-2。

该蔬菜基地农田排水不经任何有效处理，直接由农渠集中到主排水渠后排放至基地北侧北苕溪中，使得设施蔬菜出水中的氮磷得不到有效利用，且增加了水环境污染的风险。设施蔬菜-稻田耦合梯级消纳氮磷模式的构建便是基于以下

考虑：一方面可循环利用设施蔬菜大棚灌溉时的产流，提高氮磷利用率；另一方面通过稻田湿地消纳氮磷的作用，减少设施蔬菜和稻田向地表水环境排放的氮磷负荷。

2.2 稻田田面水氮素动态变化特征

表3 设施蔬菜单茬蔬菜季产流情况

Table 3 The outflow situation of greenhouse vegetable in single crop season

大棚编号Greenhousesnumber播种期间Duringtheperiodofplanting灌溉Irrigation总量Total/mmTN/(kg·hm-2)TP/(kg·hm-2)径流Runoff总量Total/mmTN/(kg·hm-2)TP/(kg·hm-2)侧渗Lateralseepage总量Total/mmTN/(kg·hm-2)TP/(kg·hm-2)施肥期间Duringtheperiodoffertilization灌溉Irrigation总量Total/mmTN/(kg·hm-2)TP/(kg·hm-2)径流Runoff总量Total/mmTN/(kg·hm-2)TP/(kg·hm-2)GV-141.470.700.095.571.520.1614.891.420.1832.990.660.110.050.020.004GV-241.470.700.094.922.170.1622.141.760.3831.800.640.100.050.020.005GV-3113.011.910.2411.305.400.236.302.500.0942.400.850.140.050.100.04

TN， 总氮TN, Total nitrogen图1 田面水总氮浓度动态变化

2.3 稻田田面水磷素动态变化特征

试验期间各处理田面水TP浓度介于0.52～5.95 mg·L-1，平均1.89 mg·L-1；溶解态磷(DP)浓度介于0.18～4.49 mg·L-1，平均1.25 mg·L-1(图2)。

TP， 总磷； DP， 溶解态磷TP, Total phosphorus; DP, Dissolved phosphorns图2 田面水总磷和溶解态磷浓度动态变化Fig.2 Dynamics of tatal phosphorus and dissolved phosphorus concentration in surface water under different treatments

各处理稻田田面水TP和DP浓度变化趋势一致，随着6月28日复合肥的施用，田面水TP和DP浓度显著升高，并在施肥后1 d内达到峰值，之后随着时间推移不断下降，10 d后TP浓度下降至峰值的11.83%～28.44%，DP浓度下降至峰值的10.89%～32.18%。7月7日尿素的施用对各处理田面水TP和DP浓度影响不大。这与其他学者[15，18-20]关于稻田施肥后田面水TP和DP动态变化的研究结果基本一致。磷肥施入稻田后快速水解释放出有效磷，使田面水磷素浓度急剧升高，之后由于植株吸收、土壤吸附、磷素淋溶等原因，致使田面水磷素浓度不断下降[18，20]。各处理间稻田田面水中磷素浓度变化的差异不明显。

各处理间稻田田面水氮磷浓度变化的差异并不明显，说明菜-稻耦合梯级消纳氮磷模式并没有影响稻田田面水氮磷浓度的动态变化规律。相较于河水(TN 2.01 mg·L-1、TP 0.24 mg·L-1)灌溉，设施蔬菜出水(TN 35.41 mg·L-1、TP 5.12 mg·L-1)灌溉向稻田输入了大量高浓度氮磷，却对稻田田面水氮磷浓度变化影响不大，说明稻田具有消纳来水中高浓度氮磷的能力，菜-稻耦合梯级消纳氮磷模式有助于降低设施蔬菜氮磷流失的风险。

2.4 不同面积比的菜-稻耦合模式氮磷净排量估算

从表4可以看出，常规施肥水平下，菜-稻耦合模式相较于非耦合情形可实现减氮控磷的目的。当菜-稻面积比为1∶3时，菜-稻耦合模式的氮磷减排效果最佳(氮磷减排比率分别为32.66%和37.72%)；当菜-稻面积比为1∶6时，菜-稻耦合模式相较于非耦合情形虽然能有效控制磷素流失(TP减排42.47%)，但对于氮素流失的控制效果不明显；菜-稻耦合的面积比例为1∶2时，大量含高浓度氮磷的菜地出水排入稻田，超过了稻田对来水的净化能力，在强降雨情形下稻田氮磷通过径流流失，稻田将从水体污染的汇转为水体污染的源，从而影响菜-稻耦合模式整体的氮磷减排效果。

表4 单茬蔬菜季菜-稻耦合模式氮磷净排量

Table 4 Nitrogen and phosphorus emissions under different treatments during single vegetable season

处理Treatment净排量Emission/mgTNTP减排率Mitigationrate/%TNTPT050043.064432.90——T145914.692550.428.2542.47T233696.802760.8332.6637.72T333768.003135.3532.5229.27

3 小结与讨论

菜-稻耦合梯级消纳氮磷模式的设计与构建基于2点：一是为了控制设施蔬菜常规水肥管理水平(大水大肥)下产生的高浓度氮磷的流失；二是利用了稻田可作为“上游”各种植模式输出氮磷的汇的特点，从而实现氮磷的循环利用以及生态拦截的目的。

为了更好地控制农业面源污染，减少水体污染和湖泊富营养化的风险，建议利用污染的源与汇的理念，进一步开展多种土地利用方式之间(如露天菜地、茶园、苗木等与稻田等)的耦合梯级消纳氮磷模式的研究，确定氮磷减排效果最佳的耦合面积比例。同时，结合水肥科学管理等研究技术，实现整个农业系统内氮磷的循环利用，有效控制氮磷流失。

[1] 高德才， 张蕾， 刘强，等. 菜地土壤氮磷污染现状及其防控措施[J]. 湖南农业科学， 2013 (17): 51-55. GAO D C， ZHANG L， LIU Q， et al. Present status of nitrogen and phosphorus pollution in vegetable fields and its control measures[J].HunanAgriculturalSciences， 2013 (17): 51-55. (in Chinese with English abstract)

[2] 王洪娇. 滇池流域不同农田类型径流氮磷流失特征[D]. 昆明: 云南大学， 2013. WANG H J. Characteristics of nitrogen and phosphorus runoff losses from different farmlands in Dianchi Watershed[D]. Kunming: Yunnan University， 2013. (in Chinese with English abstract)

[3] 郭文龙，党菊香，郭俊炜，等. 咸阳市温室蔬菜施肥现状调查与评价[J]. 陕西农业科学， 2009， 55(2): 123-126. GUO W L， DANG J X， GUO J W， et al. Investigation and evaluation of present situation of greenhouse vegetables fertilization in Xianyang City[J].ShaanxiJournalofAgriculturalSciences， 2009， 55(2): 123-126. (in Chinese)

[4] 单立楠， 丁能飞， 王洪才， 等. 蔬菜地面源污染生态拦截系统与效果[J]. 农业工程学报， 2013， 29(20):168-178. SHAN L N， DING N F， WANG H C， et al. Effect of ecological interception system in reducing non-point source pollution from vegetable fields[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering， 2013， 29(20): 168-178. (in Chinese with English abstract)

[5] 章明奎， 王丽平， 张慧敏. 利用农田系统中源汇型景观组合控制面源磷污染[J]. 生态与农村环境学报， 2007， 23(3):46-50. ZHANG M K， WANG L P， ZHANG H M. Use of the spatial matching of source and sink landscapes to control non-point source P pollution in agricultural watershed[J].JournalofEcologyandRuralEnvironment， 2007， 23(3): 46-50. (in Chinese with English abstract)

[6] GUO R， ZHANG F. Influence of root zone nitrogen management and a summer catch crop on cucumber yield and soil mineral nitrogen dynamics in intensive production systems[J].PlantandSoil， 2008， 313(1):55-70.

[7] 章明奎， 张慧敏， 钱忠龙. 源汇型景观组合控制农业面源污染的研究[J]. 浙江农业学报， 2007， 19(3):192-196. ZHANG M K， ZHANG H M， QIAN Z L. Use of the spatial matching of source and sink landscapes to control agricultural non-point source pollution[J].ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2007， 19(3): 192-196. (in Chinese with English abstract)

[8] 张维理， 徐爱国， 冀宏杰，等. 中国农业面源污染形势估计及控制对策 Ⅲ.中国农业面源污染控制中存在问题分析[J]. 中国农业科学， 2004， 37(7):1026-1033. ZHANG W L， XU A G， JI H J， et al. Estimation of agricultural non-point source pollution in China and the alleviating strategies Ⅲ. A review of policies and practices for agricultural non-point source pollution control in China[J].ScientiaAgriculturaSinica， 2004， 37(7): 1026-1033. (in Chinese with English abstract)

[9] 张志剑， 董亮， 朱荫湄. 水稻田面水氮素的动态特征、模式表征及排水流失研究[J]. 环境科学学报， 2001， 21(4):475-480. ZHANG Z J， DONG L， ZHU Y M. The dynamic characteristics and modeling of nitrogen in paddy field surface water and nitrogen loss from field drainage[J].ActaScientiaeCircumstantiae， 2001， 21(4): 475-480. (in Chinese with English abstract)

[10] 俞巧钢， 陈英旭. DMPP对稻田田面水氮素转化及流失潜能的影响[J]. 中国环境科学， 2010， 30(9): 1274-1280. YU Q G， CHEN Y X. Influences of nitrification inhibitor 3，4-dimethylpyrazole phosphate on nitrogen transformation and potential runoff loss in rice fields[J].ChinaEnvironmentalScience， 2010， 30(9): 1274-1280. (in Chinese with English abstract)

[11] 赵冬， 颜廷梅， 乔俊， 等. 稻季田面水不同形态氮素变化及氮肥减量研究[J]. 生态环境学报， 2011， 20(4):743-749. ZHAO D， YAN T M， QIAO J， et al. Change of different nitrogen forms in surface water of rice field and reduction of nitrogen fertilizer application in rice season[J].EcologyandEnvironment， 2011， 20(4): 743-749. (in Chinese with English abstract)

[12] 叶玉适， 梁新强， 金熠， 等. 节水灌溉与控释肥施用对稻田田面水氮素变化及径流流失的影响[J]. 水土保持学报， 2014， 28(5): 105-112. YE Y S， LIANG X Q， JIN Y， et al. Dynamic variation and runoff loss of nitrogen in surface water of paddy field as affected by water-saving irrigation and controlled-release fertilizer application[J].JournalofSoilandWaterConservation， 2014， 28(5): 105-112. (in Chinese with English abstract)

[13] 潘圣刚， 黄胜奇， 曹凑贵， 等. 氮肥运筹对稻田田面水氮素动态变化及氮素吸收利用效率影响[J]. 农业环境科学学报， 2010， 29(5):1000-1005. PAN S G， HUANG S Q， CAO C G， et al. Effects of nitrogen management on dynamics of nitrogen in surface water from rice field and nitrogen use efficiency[J].JournalofAgro-EnvironmentScience， 2010， 29(5): 1000-1005. (in Chinese with English abstract)

[14] 王静， 郭熙盛， 王允青， 等. 秸秆还田条件下稻田田面水不同形态氮动态变化特征研究[J]. 水利学报， 2014， 45(4): 410-418. WANG J， GUO X S， WANG Y C， et al. Study on dynamics of nitrogen in different forms in surface water of paddy field under straw return[J].JournalofHydraulicEngineering， 2014， 45(4): 410-418. (in Chinese with English abstract)

[15] 吴俊，樊剑波，何园球，等. 不同减量施肥条件下稻田田面水氮素动态变化及径流损失研究[J]. 生态环境学报， 2012， 21(9): 1561-1566. WU J， FAN J B， HE Y Q， et al. Dynamics of nitrogen and runoff loss in ponding water of paddy field under different fertilization practices[J].EcologyandEnvironmentalSciences， 2012， 21(9): 1561-1566. (in Chinese with English abstract)

[16] 朱兆良. 农田中氮肥的损失与对策[J]. 生态环境学报， 2000， 9(1):1-6. ZHU Z L. Loss of fertilizer N from plants-soil system and the strategies and techniques for its reduction[J].SoilandEnvironmentalSciences， 2000， 9(1): 1-6. (in Chinese with English abstract)

[17] 王强. 稻田分次施氮对田面水和渗漏水中氮素变化特征的影响[D]. 杭州: 浙江大学， 2003. WANG Q. Study on the effect of N fertilizer with split application on variation characteristics of N in surface and leakage water of the paddy-field[D]. Hangzhou: Zhejiang University， 2003. (in Chinese with English abstract)

[18] 夏小江， 胡清宇， 朱利群， 等. 太湖地区稻田田面水氮磷动态特征及径流流失研究[J]. 水土保持学报， 2011， 25(4): 21-25. XIA X J， HU Q Y， ZHU L Q， et al. Study on dynamic changes of nitrogen and phosphorus in surface water of paddy field and runoff loss in Taihu region[J].JournalofSoilandWaterConservation， 2011， 25(4): 21-25. (in Chinese with English abstract)

[19] 李瀚， 邓欧平， 胡佳， 等. 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[J]. 农业环境科学学报， 2015， 34(3): 485-493. LI H， DENG O P， HU J， et al. Dynamics of nitrogen and phosphorus in paddy field water under agricultural residue applications in Chengdu Plain[J].JournalofAgro-EnvironmentScience， 2015， 34(3): 485-493. (in Chinese with English abstract)

[20] 叶玉适， 梁新强， 李亮， 等. 不同水肥管理对太湖流域稻田磷素径流和渗漏损失的影响[J]. 环境科学学报， 2015， 35(4):1125-1135. YE Y S， LIANG X Q， LI L， et al. Effects of different water and nitrogen managements on phosphorus loss via runoff and leaching from paddy fields in Taihu Lake basin[J].ActaScientiaeCircumstantiae， 2015， 35(4): 1125-1135. (in Chinese with English abstract)

(责任编辑 高 峻)

Study on greenhouse vegetables-paddy coupled mode in interception of nitrogen and phosphorus

FENG Yunyu， LUO Longzao， TIAN Guangming*

(InstitutionofEnvironmentalandEcologicalEngineering，CollegeofEnvironmental&ResourceSciences，ZhejiangUniversity，Hangzhou310058，China)

Greenhouse vegetables are prone to lager nitrogen and phosphorus loss caused by the intensive fertilization and flooding irrigation. Considering the potential capacity of paddy field which could purify the inflow， the present research on greenhouse vegetables-paddy coupled mode in nitrogen and phosphorus interception was carried out. Based on the studies of the greenhouse vegetables outflow and the dynamic characteristics of nitrogen and phosphorus concentration in the paddy field surface water， the nitrogen and phosphorus discharge of the coupled mode with different area ratios was estimated and the feasibility of nitrogen and phosphorus reduction under the coupled mode was investigated. It was shown that the water outflow of greenhouse vegetables mainly occurred during the irrigation period of planting， the average loss of nitrogen and phosphorus in a single crop season was 4.97 and 0.42 kg·hm-2， respectively. The nitrogen and phosphorus concentration in paddy field surface water were significantly influenced by fertilization. The peak concentration of total nitrogen and ammonium nitrogen occurred on the 1stand 2ndday after fertilization， and descended to a low level and became stable within 7 d. The peak concentration of nitrate nitrogen in the surface water occurred during the 3rdday to 5thday and decreased to a stable background level 9 d later. Total phosphorus and dissolved phosphorus concentration in surface water showed similar variation trends， reaching peak values on the 1stday after application of phosphate fertilizer， and getting stable within 10 d. Compared with uncoupled mode， the greenhouse vegetables-paddy coupled mode could achieve nitrogen and phosphorus interception under the conventional fertilization level， and mitigate the emission of total nitrogen and total phosphorus by 32.66% and 37.72%， respectively， when the area ratio was 1∶3.

greenhouse vegetables-paddy coupled mode; nitrogen and phosphorus reduction; outflow; surface water; net discharge of nitrogen and phosphorus

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.03.17

2016-11-08

国家水体污染控制与治理科技重大专项(2014ZX07101-012)

冯云钰(1991—)，女，四川泸州人，硕士研究生，从事农业面源污染控制研究。E-mail：fyyxinyuan@126.com

*通信作者，田光明，E-mail: gmtian@zju.edu.cn

X52

A

1004-1524(2017)03-0469-08

浙江农业学报ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2017，29(3): 469-476

http://www.zjnyxb.cn

冯云钰，罗龙皂，田光明. 菜-稻耦合梯级消纳氮磷模式研究[J]. 浙江农业学报，2017，29(3)： 469-476.