黑土区节水灌溉对各期肥料氮素在土壤中残留的影响

张忠学 陈 鹏 陈帅宏 尚文彬 姜丽莉 侯景翔

(1.东北农业大学水利与土木工程学院， 哈尔滨 150030； 2.农业部农业水资源高效利用重点实验室， 哈尔滨 150030)

0 引言

实际生产中，田间灌溉模式以及氮肥的投入对提高水稻产量及稳定粮食生产起着重要作用，为了满足日益增多的人口对粮食的需求量，氮肥的施用量还会进一步增加[1-2]。随着稻田氮素肥料施用量的增加以及田间节水措施的加强，肥料氮素在稻田中的迁移转化机制也随之发生变化[3]。施入到稻田中的肥料氮素一部分被作物吸收利用，一部分通过气态形式损失，还有一部分肥料氮素残留在稻田土壤中，而残留在土壤中的肥料氮素既是对稻田土壤氮库的补充，可供后季作物吸收利用，又可通过淋溶和地表径流等途径进入河流及稻田地下水体中，以及通过反硝化作用转化成N2O和N2进入到大气中，对稻田的生态环境安全造成严重威胁，包括温室效应、地下水硝酸盐污染和生物多样性衰减等[4-7]。相关研究表明，黑龙江省西部的黑土区土壤氮残留明显高于其他区域，且呈现出快速增加的趋势，因此，需要对黑土区作物收获后肥料氮素在土壤中的残留情况予以重视[8-9]。

研究表明，与差减法相比，15N示踪法更适于研究肥料氮素在土壤中的残留情况[10]。巨晓棠等[11]利用15N示踪法研究表明，华北平原常规灌溉下小麦-玉米轮作体系下肥料氮素在土壤中的残留率为21%～45%，且肥料氮素的土壤残留量随施氮量的增加而增大；吴永成等[12]采用15N标记土柱模拟法研究了肥料氮素的去向，研究结果表明，夏玉米收获后土壤肥料氮残留率为41%～48%，且表层土壤(0～20 cm)残留量高；JIAO等[13]研究表明黄土高原一个牧草生长季后肥料氮素在草原土壤中的残留率为50.4%～84.4%；POULTON等[14]研究了土壤质地对肥料氮素残留量的影响，对比分析发现砂壤土及白垩质壤土的肥料氮素残留量最高。综上，不同区域、不同作物、不同土壤类型以及不同田间管理方式对肥料氮素的残留量影响较大。

与旱作模式不同，稻作控制灌溉模式下肥料氮素在稻田土壤中的迁移转化过程更为复杂，已有对氮素残留的研究多采用差减法进行，无法定量区分肥料氮素的残留情况，且对节水灌溉下各期肥料氮素在土壤中的残留情况研究较模糊。因此本试验采用在田间小区试验中开设15N示踪微区的方法，以常规淹灌模式作为对照，在研究稻作节水灌溉模式下肥料氮素在水稻收获后土壤中残留情况基础上，分别计算和分析基肥、蘖肥、穗肥在收获后稻田土壤的残留情况，以及不同时期施用的肥料氮素在各不同深度土层的残留量，为制定松嫩平原低温黑土区适宜的农田生态系统养分管理策略提供依据，以期实现减少稻田土壤残留肥料氮素损失和提高稻田土壤残留肥料氮素利用率的目标。

图1 水稻生长期内空气温度和降雨量的日变化Fig.1 Changes of daily air temperature and rainfall during rice growth period

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2017年在黑龙江省水稻灌溉试验站进行，该站(127°40′45″E，46°57′28″N)位于庆安县和平镇，是典型的寒地黑土分布区。从水稻移栽到成熟，该地区水稻生长期内日气温和降雨量变化如图1所示，多年平均水面蒸发量750 mm，作物水热生长期为156～171 d，全年无霜期128 d。气候特征属寒温带大陆性季风气候。供试土壤为黑土型水稻土，种植水稻时间20 a以上，土壤耕层厚度11.3 cm，犁底层厚度10.5 cm，在移栽和施肥前，对试验小区0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土层进行5点对角取样后混合，并对其主要土壤理化性质进行分析，供试土壤基本性质见表1。

表1 供试土壤基本特性Tab.1 Basic characteristics of tested soil

1.2 试验设计

1.2.1小区试验

采用灌水方式和施氮量因素随机区组试验。设置2种灌水方式：控制灌溉(C)、常规淹溉(F)。水稻不同生育时期各处理土壤水分管理方式详见表2。水稻控制灌溉模式除水稻返青期田面保持0～30 mm浅薄水层、分蘖末期晒田和黄熟期自然落干外，其余各生育阶段均不建立水层，以根层的土壤含水率为控制指标确定灌水时间和灌水定额，灌水上限为土壤饱和含水率，各生育阶段土壤含水率下限分别取饱和含水率的百分比，用TPIME-PICO64/32型土壤水分测定仪于每日07：00和18:00分别测定各试验小区土壤含水率，当土壤含水率接近或低于处理灌水下限时，人工灌水至灌水上限，维持土壤含水率处于相应生育阶段的灌水上限和灌水下限之间，并记录各处理相应灌水量；常规灌溉处理的试验小区于每日08:00通过预先埋设的竖尺读取田面水层深度，以确定是否需要灌水。

根据当地节水灌溉下适宜施氮量设置3个施氮水平(纯氮)，即N1(85 kg/hm2)、N2(110 kg/hm2)、N3(135 kg/hm2)，以便对最佳施氮量下稻田土壤氮素平衡进行试验分析。试验处理设计详见表3，每个处理设3次重复，共18个试验小区，每个小区面积100 m2(10 m×10 m)，各小区之间田埂向地下内嵌40 cm深的塑料板，防止各小区间的水氮交换。氮肥按照基肥、蘖肥、穗肥施用量比例4.5∶2∶3.5分施，各处理磷、钾肥用量均一致，施用P2O545 kg/hm2、K2O 80 kg/hm2，磷肥在移栽前一次性施用，钾肥于移栽前和水稻8.5叶龄分2次施用，前后比例为1∶1。试验选用当地种植面积最大的水稻品种龙庆稻3号，在充满土壤的育秧盘中将预发芽的种子培育成幼苗，并于5月17日选取长势相同的水稻幼苗进行移栽，株距16.67 cm，行距30 cm，每穴定3株，9月20日收割，生育期为126 d，在水稻各生长阶段及时除草，防治病虫害，以免影响水稻养分吸收。

表2 稻田生育期内各处理土壤水分管理方式Tab.2 Different water management patterns at rice growth stages

注：θs为土壤饱和含水率。

表3 试验处理设计Tab.3 Design of experimental treatments kg/hm2

注：*代表施用的是15N-尿素。

1.2.2微区试验

为了明确不同水氮调控下不同时期施入氮肥在各土层的残留情况，在上述试验小区内设置了15N示踪微区(微区内水稻种植模式同试验小区)，每个试验小区内设置1个微区，即单一处理下设置3个微区试验(3个分处理)，试验处理设置详见表3，分处理1为仅基肥施用15N-尿素，蘖肥和穗肥施用未标记的普通尿素；分处理2为仅蘖肥施用15N-尿素，基肥和穗肥施用未标记的普通尿素；分处理3为仅穗肥施用15N-尿素，基肥和蘖肥施用未标记的普通尿素。于稻田整地后和基肥尿素施用前在每个小区内预先埋设1个长1 m、宽1 m、高0.5 m的无底PVC矩形框，将微区埋深至犁底层下(深30 cm)，施用的标记肥料为上海化工研究院生产的丰度为10.22%的15N标记尿素。试验微区的氮肥、磷肥、钾肥用量及灌溉方式同所在的试验小区，并采用农用小型潜水泵单独排灌，其余田间管理同试验小区。

1.3 观测内容及方法

1.3.1各层土壤容重及全氮含量

根据巨晓棠等[15-16]对土壤-作物体系肥料氮素主要运动及去向的研究，水田的稻作体系肥料氮素的残留应考虑0～20 cm土层，旱作作物的肥料氮素残留应考虑0～60 cm土层。本试验采用的节水灌溉模式与旱作模式相似，因此，综合已有的研究成果本试验对肥料氮素的残留情况考虑0～60 cm土层。土壤样品在水稻收获后采集，用100 mL的环刀在各处理微区内外分别按照“S”型分层取原状土样和供元素分析用土样，取样分层为0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm，每个层次取3个平行样，取后的环刀用胶带密封后，连同装入样品袋中的供同位素分析用的土样一并带回实验室，原状土105℃干燥至恒质量，并计算土壤容重；各处理供元素分析用的土样带回实验室后，仔细挑去石块、根茎及各种新生体和侵入体，放置在硬纸板上风干后放入瓷研钵中研磨，并将研磨过筛后的土样分为两部分，一部分使用开氏法测定土壤全氮含量，另一部分样品装入样品袋中密封保存，供样品同位素测定用。

1.3.2肥料氮素在土壤中的残留量

将粉碎过筛后的各处理各层土壤样品带回实验室进行同位素测定，稳定同位素测试在东北农业大学农业部水资源高效利用重点实验室完成，采用元素分析仪(Flash 2000 HT型，Thermo Fisher Scientific，美国)和同位素质谱仪(DELTA V Advantage，Thermo Fisher Scientific，美国)联用的方法测定样品的15N丰度。

不同水氮调控下各层土壤样品中基肥氮素含量为A(b)、蘖肥氮素含量为A(t)，穗肥氮素含量为A(p)，根据文献[13,17]的公式分别计算

A(b,t,p)=(a-b)/(c-d)×100%

(1)

式中a——微区内土壤样品的15N丰度

b——相同水氮处理微区外同一土层土壤样品中15N丰度

c——15N标记肥料中15N丰度

d——天然15N丰度标准值(0.366 3%)[18]

各层土壤的氮素总量按杜会英等[19]的公式估算

Ts=ρVNs

(2)

式中Ts——各层土壤的氮素总量，kg/hm2

ρ——各层土壤容重，g/cm3

V——各层土壤体积，m3

Ns——各层土壤的全氮质量比，g/kg

基肥(b)、蘖肥(t)和穗肥(p)氮素在稻田土壤中的残留量为

R(b,t,p)=TsA(b,t,p)

(3)

式中R(b)、R(t)、R(p)——土壤中基肥、蘖肥、穗肥的残留量，kg/hm2

肥料氮素在土壤中的总残留量为

R(total)=R(b)+R(t)+R(p)

(4)

施用的各期肥料氮素在土壤中的总残留率以及基肥、蘖肥和穗肥的残留率为

N(b,t,p,total)=R(b,t,p,total)/F(b,t,p,total)×100%

(5)

式中N(b,t,p,total)——各期肥料氮素在土壤中残留率，%

F(b,t,p,total)——各期施氮量(纯氮)，kg/hm2

1.4 数据统计分析

采用SPSS 13.0单因素方差分析及Duncan多重比较方法对相同施氮量下不同灌溉模式之间基肥、蘖肥和穗肥氮素在稻田不同土层的残留量进行差异性分析及均值比较，并对基肥、蘖肥、穗肥和各期肥料氮素在土壤中的残留量与各期肥料在稻田不同土层的残留量进行相关性分析，采用Origin 9.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同水氮调控下各期肥料氮素在土壤中的总残留

如图2a(不同小写字母表示处理在5%水平上差异显著，下同)所示，不同水氮调控下各期肥料氮素在土壤中的总残留量为28.6～47.7 kg/hm2，两种灌溉模式下各期肥料氮素在土壤中的总残留量均随施氮量的增加而增大，且不同灌溉方式之间各期肥料氮素在土壤中的总残留量差异显著(P<0.05)，且稻作控制灌溉模式下施用的肥料氮素总量的36.4%～37.1%残留在稻田土壤中，与常规淹灌相比，稻作控制灌溉模式在3个施氮水平下肥料氮素在水稻收获后稻田土壤中均具有较高的残留量，在相同施氮量下较常规淹灌增加了10.3%、10.8%和18.3%。虽然两种灌溉模式下各期肥料氮素在土壤中的总残留量均随施氮量的增加而增大，但各期肥料-15N在土壤中的总残留率却随着施氮量的增加而逐渐减少(图2b)，意味着更多的氮素通过其他途径流失到稻田环境中。

图2 不同处理下各期肥料-15N在稻田土壤中的总残留量和总残留率Fig.2 Retention amount for labeled-15N and retention rate for labeled-15N in paddy soil under different treatments

由不同深度土壤中肥料氮素残留量对比可知(表4)，不同施氮水平下两种灌溉模式各期肥料氮素在土壤表层(0～20 cm)的残留量最高，稻作控制灌溉模式不同施氮量下各期肥料氮素在表层土壤(0～20 cm)的残留量占肥料氮素在各层土壤中总残留量的51.9%～59.0%，在相同施氮量下较常规淹灌增加了41.5%、54.0%和53.9%；而相同施氮量下稻作控制灌溉模式20～40 cm土层的肥料氮素残留量较常规淹灌分别降低了9.6%、20.5%和4.0%；40～60 cm土层残留量分别降低了12.7%、21.9%和17.4%，研究结果表明，稻作控制灌溉模式下肥料氮素在根层土壤(0～20 cm)的总残留量高于常规淹灌，有利于补充土壤氮库的肥力，而常规淹灌模式下肥料氮素的残留集中于20～60 cm 土层，易发生氮素的淋溶，从而对稻田地下水环境造成威胁。

表4 水稻收获后肥料-15N在土壤各层的残留量占肥料氮素总残留量的百分比Tab.4 Percentage of residue of fertilizer-15N in different soil layers to total residue of fertilizer-15N

注：表中同列不同小写字母表示相同灌溉模式不同施氮水平下数据在P<0.05水平差异显著，下同。

2.2 不同水氮调控下基肥氮素在土壤中的残留

如图3a所示，两种灌溉模式下基肥氮素在土壤中的残留总量均随施氮量的增加而增大，不同施氮量下稻作控制灌溉模式基肥氮素在0～60 cm土壤中的残留总量为11.4～19.0 kg/hm2，相当于基肥氮素施用总量的29.7%～32.7%残留在稻田土壤中；常规淹灌处理下为10.1～15.3 kg/hm2，相当于基肥氮素施用总量的25.1%～28.0%残留在稻田土壤中(图3b)。相同施氮量下稻作控制灌溉模式基肥氮素在土壤中的残留总量较常规淹灌增加了12.3%、16.6%和24.8%，试验结果表明稻作控制灌溉模式基肥氮素在稻田土壤中残留量较高。当施氮量为N2和N3处理时两种灌溉方式之间各期肥料氮素总残留量中基肥残留量的占比差异显著(图3c，图中ns表示在5%水平上不显著，下同)，稻作控制灌溉模式下肥料氮素在土壤中总残留量的39.5%～39.9%来自于基肥氮素的残留，显著高于常规淹水灌溉(P<0.05)。

图3 不同处理下基肥-15N在不同土层的残留量、各土层基肥-15N的残留量占基肥施氮量的百分比和肥料氮素在土壤总残留量中基肥-15N残留量占比Fig.3 Retention amount for basal-15N, retention rate of basal-15N and proportion of basal-15N retention amount in soil total retention amount from fertilizer nitrogen under different treatments

由于基肥是水稻移栽前施入到稻田中的，一直到水稻收割后基肥氮素在稻田中经历了完整的水稻生长发育过程，因此不同深度土层中的基肥残留量可以更好地反映不同灌溉模式对肥料氮素运移的影响。当仅基肥施用15N-尿素时，水稻收获后稻作控制灌溉模式不同施氮量下基肥氮素在0～20 cm土层残留量为6.2～10.5 kg/hm2；20～40 cm土层残留量为3.0 ～5.7 kg/hm2；40～60 cm土层残留量为2.1 ～2.8 kg/hm2。不同灌溉模式之间基肥氮素在不同深度土壤中的残留量差异显著(P<0.05)，与常规淹灌相比，稻作控制灌溉模式基肥氮素在0～20 cm的残留量较高，同一施氮水平下较常规淹灌增加了52.1%、66.7%和67.4%；而在20～40 cm和40～60 cm土层的残留量较低，同一施氮水平下20～40 cm的基肥氮素残留量较常规淹灌降低了10.8%、22.8%和1.9%；40～60 cm土层的残留量降低了18.9%、13.4%和16.6%(表5)。与常规淹灌相比，稻作控制灌溉模式有效降低了基肥氮素向下层土壤的运移，防止了肥料氮素污染地下水环境，并保证了作物根区土壤的肥力。

图4 不同处理下蘖肥-15N在不同土层的残留量、施用的蘖肥-15N在土壤中的残留率和肥料氮素在土壤总残留量中蘖肥-15N残留量占比Fig.4 Retention amount for tillering-15N, retention rate of tillering-15N and proportion of tillering-15N retention amount in soil total retention amount from fertilizer nitrogen under different treatments

灌溉方式施氮量/(kg·hm-2)不同土层基肥-15N残留量占基肥氮素总残留量的百分比/%0～20cm20～40cm40～60cm8554.2b27.0b18.7a控制灌溉11059.9a25.0c15.0b13555.2b30.3a14.5b8540.0a34.0b26.0a常规淹灌11041.9a37.8a20.2b13541.2a37.1a21.7b

2.3 不同水氮调控下蘖肥氮素在土壤中的残留

如图4a所示，两种灌溉模式下蘖肥氮素在土壤各层的残留总量均随施氮量的增加而增大，不同施氮水平下稻作控制灌溉模式下蘖肥氮素在土壤各层的残留总量为9.7～14.8 kg/hm2，蘖肥氮素在土壤各层的残留总量占蘖肥氮素施用总量的54.9%～57.3%(图4b)。与常规淹灌模式相比，稻作控制灌溉模式相同施氮水平下蘖肥氮素在稻田土壤中的残留总量增加了9.2%、11.1%和23.8%，随着施氮量的增大，稻作控制灌溉蘖肥残留量的增幅高于常规淹灌。对比两种灌溉模式下蘖肥氮素的土壤残留量在各期肥料氮素总残留量中占比可知(图4c)，仅有当施氮量为N3时两种灌溉方式之间各期肥料氮素总残留量中蘖肥氮素残留量占比差异显著，此施氮量下稻作控制灌溉模式各期肥料氮素在土壤中总残留量的31.0%来自于蘖肥氮素的残留，较常规淹灌增加了4.4%。

当仅蘖肥施用15N-尿素时，稻作控制灌溉模式不同施氮量下施用的蘖肥总量的31.3%～36.5%残留在0～20 cm土层中；12.4%～15.3%残留在20～40 cm土层中；7.6%～10.2%残留在40～60 cm土层中。两种灌溉模式相同施氮水平下蘖肥氮素在同一深度土层的残留量对比可知，稻作控制灌溉模式下蘖肥氮素在0～20 cm土层的残留量在相同施氮水平下较常规淹灌增加了40.8%、47.0%和62.5%，且随着施氮量的增加，稻作控制灌溉模式下蘖肥在土壤表层(0～20 cm)的残留量增幅高于常规淹灌；而常规淹灌模式下蘖肥氮素在20～40 cm和40～60 cm土层的残留量较高，同一施氮水平下20～40 cm土层的蘖肥氮素残留量较稻作控制灌溉模式增加了18.3%、30.2%和4.4%；40～60 cm土层的蘖肥氮素残留量增加了14.5%、25.7%和28.3%(表6)。由于蘖肥是在水稻生长中期施入的，因此在表层土壤中的残留量较高，但常规淹灌下蘖肥氮素往深层土壤的运移仍比较明显。

2.4 不同水氮调控下穗肥氮素在土壤中的残留

如图5a所示，两种灌溉模式下穗肥氮素在土壤各层的残留总量均随施氮量的增加而增大，不同施氮水平下稻作控制灌溉模式下穗肥氮素在土壤各层的残留总量为10.5～13.9 kg/hm2，穗肥氮素在土壤各层的残留总量占穗肥氮素施用总量的29.4%～35.4%(图5b)。与常规淹灌模式相比，不同施氮量下稻作控制灌溉模式穗肥氮素在土壤各层的总残留量均高于常规淹灌，且稻作控制灌溉模式下穗肥氮素在稻田土壤中的总残留量在相同施氮量下较常规淹灌增加了9.2%、3.4%和6.5%。当施氮量为N2和N3时两种灌溉方式之间各期肥料氮素总残留量中穗肥残留量的占比差异显著(图5c)，常规淹灌模式下肥料氮素在土壤中总残留量的31.1%和32.4%来自于穗肥氮素，显著高于稻作控制灌溉模式(P<0.05)。

表6 水稻收获后蘖肥-15N在土壤各层的残留量占蘖肥氮素土壤总残留量的百分比Tab.6 Percentage of residue of tillering-15N in different soil layers to total residue of tillering-15N when only tillering fertilizer-N was 15N-labelled urea

图5 不同处理下穗肥-15N在不同土层的残留量、施用的穗肥-15N在土壤中的残留率和肥料氮素在土壤总残留量中穗肥-15N残留量占比Fig.5 Retention amount for panicle-15N, retention rate of panicle-15N and proportion of panicle-15N retention amount in soil total retention amount from fertilizer nitrogen under different treatments

当仅穗肥施用15N-尿素时，稻作控制灌溉模式不同施氮量下穗肥氮素在0～20 cm土层残留量为4.9～7.3 kg/hm2；20～40 cm土层残留量为3.5～4.0 kg/hm2；40～60 cm土层残留量为2.1～2.6 kg/hm2。不同灌溉模式之间穗肥氮素在不同深度土壤中的残留量差异显著(P<0.05)，与常规淹灌相比，稻作控制灌溉模式穗肥氮素在0～20 cm的残留量较高，同一施氮水平下较常规淹灌增加了30.7%、45.5%和29.9%，而常规淹灌模式下穗肥氮素在20～40 cm和40～60 cm土层的残留量较高，同一施氮水平下20～40 cm土层的穗肥氮素残留量较稻作控制灌溉模式增加了3.6%、17.9%和10.0%；40～60 cm土层的穗肥氮素残留量增加了6.1%、44.9%和16.6%(表7)。

2.5 不同水氮调控下各期肥料氮素残留率相关性分析

统计分析表明(表8)，R(total)与R(b)、R(t)、R(p)均呈极显著正相关(P<0.01)，且与R(b,0～20)(R=0.872，P<0.05)和R(p,0～20)(R=0.916，P<0.05)呈显著正相关，R(b)和R(p)均仅与稻田表层土壤(0～20 cm)中肥料氮素的残留量呈显著正相关(P<0.01)，与20～40 cm和40～60 cm土层的肥料氮素残留量相关性不显著(P>0.05)，而R(t)与蘖肥氮素在各土层的残留量相关性均不显著(P>0.05)。

表7 水稻收获后穗肥-15N在土壤各层的残留量占穗肥氮素土壤总残留量的百分比Tab.7 Percentage of residue of panicle-15N in different soil layers to total residue of panicle-15N when only panicle fertilizer-N was 15N-labelled urea

表8 各期肥料氮素在稻田土壤中的残留量相关性分析Tab.8 Correlation analysis of retention for 15N labeled fertilizer in different soil layers

注：R(b,0～20)、R(t,0～20)、R(p,0～20)分别表示基肥、蘖肥和穗肥氮素在0～20 cm土层的残留量；R(b,20～40)、R(t,20～40)、R(p,20～40)分别表示基肥、蘖肥和穗肥氮素在20～40 cm土层的残留量；R(b,40～60)、R(t,40～60)、R(p,40～60)分别表示基肥、蘖肥和穗肥氮素在40～60 cm土层的残留量。*表示变量之间在P<0.05水平差异显著，** 表示变量之间在P<0.01水平差异显著。

3 讨论

黑龙江省黑土区水田多分布在低平原地区，土壤通透性差，排水不良，氧化还原电位低[20]，因此，此地区稻田应大力推广节水灌溉模式，改善稻田土壤通透性和土壤含氧量，使水稻根系活力增强，有助于水稻对氮素的吸收[21-22]。本试验为了更符合实际生产的条件，采用在田间原位开设试验微区的方式，采用15N示踪技术，分别施用带有标记的基肥、蘖肥和穗肥，以常规淹灌作为对照，定量研究了黑土区稻作控制灌溉模式下肥料氮素在收获后稻田土壤中的残留情况。试验结果表明：不同施氮水平下稻作控制灌溉模式各期肥料氮素在稻田土壤中的总残留量为31.6～47.7 kg/hm2，且随着土层深度的增加肥料氮素的残留量逐渐减少，肥料氮素在土壤中的总残留率为36.4%～37.1%，试验结果与李建辉[23]在寒地黑土区稻田的试验结果相近，但略高于彭佩钦等[24]在洞庭湖平原和朱兆良等[25]在太湖平原稻田的试验结果，这可能是由于气候及土壤因素不同造成的，黑土区土壤保肥能力较强，因此肥料氮素在黑土区稻田土壤中的残留率较高[26]。对比两种灌溉模式间肥料氮素在稻田土壤中的残留量可知，相同施氮量下稻作控制灌溉模式各期肥料氮素在稻田土壤中的残留总量较常规淹灌增加了10.3%、10.8%和18.3%，这一方面可能是由于节水灌溉下土壤通透性好，含氧量高，提高了土壤微生物及酶活性，有利于肥料氮素的转化，增强了土壤固氮能力，使肥料氮素的残留量增加[27]；另一方面，节水灌溉下水稻生长期内经挥发等途径损失的肥料氮素量低于常规淹灌[28]，因此稻作控制灌溉模式下肥料氮素在土壤中的总残留量较高。

4 结论

(1)水稻收获后，控制灌溉和常规淹灌两种灌溉模式下肥料氮素在稻田土壤中的总残留量均随施氮量的增加而增大，且不同灌溉模式间肥料氮素在稻田土壤中的总残留量差异显著(P<0.05)，不同施氮水平下稻作控制灌溉模式各期肥料氮素在稻田土壤中的总残留量为31.6～47.7 kg/hm2，占水稻生长期内施用的氮肥总量的36.4%～37.1%，在相同施氮量下较常规淹灌增加了10.3%、10.8%和18.3%，表明稻作控制灌溉模式可以有效地提高土壤的“保肥”能力，对水稻种植后的土壤氮库起到了一定的补充作用。

(2)不同施氮水平下稻作控制灌溉模式基肥氮素在稻田土壤中的残留率为29.7%～32.7%；蘖肥氮素的残留率为54.9%～57.3%；穗肥氮素的残留率为29.4%～35.4%，各期肥料氮素的残留率均高于常规淹灌模式。对不同深度土壤中肥料氮素的残留量分析可知，相同施氮量下两种灌溉模式间同一深度土壤中肥料氮素的残留量差异显著(P<0.05)，不同施氮量下稻作控制灌溉模式下各时期肥料氮素在表层土壤(0～20 cm)的残留量均高于常规淹灌处理，有效补充了水稻生长期内对表层土壤氮素养分的消耗，与常规淹灌相比，稻作控制灌溉模式还降低了各时期肥料氮素在20～60 cm土层的残留量，降低了肥料氮素向深层土壤的运移，有利于黑土区稻田生态环境的可持续发展。

(3)相关性分析表明，稻作控制灌溉模式下各期肥料氮素的残留量与基肥、蘖肥、穗肥的残留总量呈极显著正相关，同时还与基肥氮素和穗肥氮素在0～20 cm土层的残留量呈显著正相关，基肥和穗肥氮素在稻田土壤中的总残留量与其在表层土壤(0～20 cm)的残留量呈显著正相关，蘖肥氮素在土壤中的残留量与其各层土壤的残留量相关性不显著。