有机肥控制稻田氮磷流失风险效果初步研究

2012年6-10月在贵州省贵阳市红枫湖镇大冲村进行田间试验,通过对比分析施用有机肥与农户习惯施用尿素和磷肥的稻田水中氮和磷浓度变化,对有机肥控制稻田氮磷流失风险效果进行初步研究。结果表明,有机肥处理（M）下稻田水中最高总氮（TN）、总磷（TP）浓度为1.35 mg/L和0.28 mg/L,农户习惯施肥处理（CON）平均TN、TP浓度为3.26 mg/L和0.36 mg/L,同等纯氮肥下施用有机肥的稻田水中TN、TP浓度分别为0.58、0.20 mg/L。可见,与农户习惯施肥相比,施用有机肥能明显消减稻田水中TN、TP的残留量,可降低稻田水中氮和磷的流失风险。

栽培措施对水稻氮素吸收利用及稻田尾水氮磷含量的影响

为探讨在不同耕作模式下秸秆还田和肥料品种对水稻产量形成、氮素吸收利用、土壤养分含量及稻田尾水氮磷含量的影响,以南粳9108和金武软玉为供试材料,设计秸秆还田与肥料品种、秸秆还田与耕作方式、耕作方式与肥料品种3个互作试验。结果表明:与秸秆不还田处理相比,秸秆还田处理的水稻产量平均高5.57%,成穗率平均高6.11%,吸氮量、氮素籽粒生产效率、氮素收获指数、氮肥偏生产力和氮肥利用率分别高3.30%、2.16%、0.70%、5.46%和4.96%,土壤中全氮和速效氮含量分蘖期较低,分蘖期后较高,全生育期尾水中总氮、总磷含量分别平均提高4.83%、39.28%。与浅旋处理相比,深耕处理的水稻产量平均高9.75%,成穗率平均低0.62%,吸氮量、氮素籽粒生产效率、氮肥偏生产力和氮肥利用率分别高3.27%、6.33%、9.76%和1.52%,氮素收获指数低1.42%,土壤全氮和速效氮含量分别低0.27%和2.83%,全生育期尾水中总氮、总磷含量分别平均降低4.23%、12.71%。与速效肥处理相比,缓释肥处理的水稻产量平均低12.01%,成穗率平均低2.95%,氮素籽粒生产效率、氮素收获指数、氮肥偏生产力分别低13.89%、4.48%%、12.05%,吸氮量和氮肥利用率分别高1.92%和3.85%,土壤全氮含量高1.50%,土壤速效氮含量低2.83%,全生育期尾水中总氮、总磷含量分别平均降低6.31%、1.12%。还田深耕速效肥处理产量最高,氮肥利用率略低,尾水氮、磷含量较高;还田深耕缓释肥处理的产量略低,尾水氮磷含量最低,氮肥利用率最高。研究表明,采用秸秆还田+深耕+速效肥的方式有利于水稻产量的提高,采用秸秆不还田+深耕+缓释肥的方式可以提高氮肥利用率,减少稻田对环境中氮、磷的排放。

模拟稻田中氮磷的变化特征及其降污潜力分析

为研究稻田中氮磷的变化特征和降污潜力,采用室外微区模拟稻田春耕施肥耕整试验,在3、6cm和9cm等3个不同蓄水深度处理（分别表示为t-3、t-6、t-9）条件下,对稻田氮磷含量变化的动态特征及降污潜力进行了探讨。田面水氮磷质量浓度变化与土壤中氮磷的流失密切相关。土壤扰动、基肥（缓释肥）的释放、硝化-反硝化作用、悬浮颗粒物（SS）的物理沉降等综合因素的影响,是导致田面水氮磷质量浓度变化呈先升后降趋势的主要原因。在蓄水处理后1周内,各处理的田面水氮磷质量浓度大小顺序为：Ct-3〉Ct-6〉Ct-9,总氮（TN）、总磷（TP）质量浓度与蓄水深度呈显著的负相关（Y=-33.97x＋133.4,R2=0.999和y=-0.115x＋0.61,R2=0.994）。春耕插秧时,因水分管理要求,需要立即排水,相对于蓄水3cm的常规水分管理,若能蓄水9cm后再排放,可减少排放总氮45.57%~86.88%、总磷33.02%~62.79%;若蓄水6cm再排放,可减少排放总氮35.76%~72.13%、总磷9.88%~50%。但考虑到＂浅水活苗＂之实际,以人工蓄水5~6cm较为适宜。另外,在蓄水5~6cm的前提下,于第5d或第7d排水,减排降污效果显著;第5d排水,相比第3d排水,可减少排放总氮21.22%~55.41%、总磷67.67%~83.70%。从稻田春耕生产实际要求和降污效能综合考虑,选择6cm的蓄水深度并在第5d排水,是提高稻田减排降污潜力的农艺措施之一。

尿素深施条件下模拟稻田中氮磷的动态特征及其降污潜力分析

采用室外微区模拟试验,于水稻返青生长期,采用尿素造型深施方式,在3、7和11cm等3个不同施肥深度处理(分别表示为t-3、t-7、t-11)条件下,对田面水和土壤中氮、磷、以及悬浮物(SS)等主要污染物的动态特征及其降污潜力进行了研究。结果表明,尿素深施后5～7d内,田面水中氮素呈总体下降趋势,于第7d后达较低的浓度水平;硝氮(NO3--N)各处理间浓度差异较小,但整体上要高于铵氮(NH4+-N),就污染源而言,田面水NO3--N负荷不容忽视。田面水氮素浓度与尿素深施处理没有相关性。与对照处理撒施(表示为t-c)相比,深施处理的田面水中氮素浓度可分别降低NO3--N 29%～47%、NH4+-N 64%～89%、总氮(TN)79%～97%。t-3和t-7的田面水总磷(TP)和可溶性磷(DP)浓度都处于较高水平,与t-7和t-3相比较,t-11可分别降低TP浓度32%～73%、DP浓度92%～99%以及SS浓度50%～80%。因此,尿素造型深施至11cm左右,具有显著的减排降污潜力,是控制农田面源污染的有效措施之一。

传统稻鱼系统生产力提升对稻田水体环境的影响

如何在提升传统农业系统生产力的同时又不破坏其内涵、还对环境不产生负面影响,是一个受到研究者持续性关注的挑战性课题。本研究以具有1 200年历史的全球重要农业文化遗产稻鱼系统为例,研究稻鱼系统鱼的放养密度对生产力和环境的影响,探讨能够显著提升稻鱼系统生产力且又不破坏其传统性（产品优质、环境友好）的途径。研究表明,传统稻鱼系统（RF）（田鱼目标产量375 kg.hm 2）与水稻单作系统（RM）水体的化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）及铵态氮（NH4＋-N）含量均没有显著性差异。随着田鱼养殖密度提高（鱼产量由750 kg.hm 2提高到3 000 kg.hm 2）和饲料投入的相应增加,稻鱼系统的生产力和经济产出大幅度提高（稻鱼系统的净经济收入增加25.2%~101.4%）,但稻鱼系统（RF）水体的COD值及TN、TP和NH4＋-N含量均呈现增加的趋势,尤其是当鱼目标产量增至3 000 kg.hm 2时,水体TP含量和COD值显著提高,面源污染风险增加。分析还表明,鱼放养目标产量为2 250 kg.hm 2时,稻鱼系统经济效益最佳,此时净经济收入比传统稻鱼系统增加55.9%,并且不会对水体环境质量产生负面影响。