石麗紅，紀(jì)雄輝，李洪順

（1.湖南省土壤肥料研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410125；2.湖南省農(nóng)業(yè)環(huán)境研究中心，湖南 長(zhǎng)沙 410125）

關(guān)于稻萍魚模式對(duì)土壤肥力及其經(jīng)濟(jì)效益的影響已有很多報(bào)道，然而紅萍對(duì)降低水稻田養(yǎng)分流失風(fēng)險(xiǎn)的報(bào)道很少見。紅萍是一種高固氮的水生蕨類植物，它繁殖快、產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)豐富、蛋白質(zhì)含量高，既能作飼料、餌料，又可作有機(jī)肥，具有廣闊的養(yǎng)殖前景和利用價(jià)值。研究表明，采用紅萍在靜水中經(jīng)過(guò)20 d凈化，凱氏氮去除率為68.37%，磷為35.87%，可見紅萍有明顯改善水質(zhì)的功能[1-2]。當(dāng)前生產(chǎn)上主要紅萍品種有：蕨狀滿江紅（國(guó)內(nèi)稱細(xì)綠萍），為耐寒品種，最適生長(zhǎng)溫度為10～15℃，生長(zhǎng)溫度為0～30℃；卡州滿江紅，為多抗性品種，最適宜生長(zhǎng)溫度為20～25℃，生長(zhǎng)溫度為0～40℃；榕萍1-4號(hào)、回交萍3號(hào)，為雜交選育后代，最適宜生長(zhǎng)溫度為15～25℃，生長(zhǎng)溫度為0～40℃[3]。研究表明，卡州滿江紅（Azolla caroliniana Willd）抗寒性強(qiáng)，一般年份可自然越冬，簡(jiǎn)化了保種手續(xù)；而且春繁時(shí)間早，在3月下旬至5月中旬（平均水溫16.6～24.1℃），其繁殖速度比本地萍高48.0%，春繁期間98 d鮮萍可達(dá)72 t/hm2，按含水量93.2%計(jì)算，則紅萍富集的氮總量達(dá)144 kg/hm2，這有利于雙季稻早稻利用其消納稻田表面水中的氮磷[4]。因此，試驗(yàn)選擇了卡州萍作為早稻稻田氮磷消納技術(shù)的研究對(duì)象，從環(huán)境角度研究稻田套萍對(duì)降低雙季早稻表面水氮磷養(yǎng)分濃度以及氮磷流失風(fēng)險(xiǎn)的效果，為防治面源污染提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試品種

水稻品種為湘早秈24號(hào)，紅萍品種為卡州萍。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)在湖南省長(zhǎng)沙縣干杉鄉(xiāng)干杉社區(qū)下大屋組進(jìn)行。區(qū)內(nèi)年平均降雨量為1 400 mm，主要集中在春季和夏季。年平均溫度為16.8℃，最高和最低月平均溫度分別為28.9℃（7月）和4.7℃（1月）。供試土壤為第四紀(jì)紅土發(fā)育的紅黃泥，其有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量分別為37.67、1.92、0.64 g/kg，銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、有效鉀含量分別為 17.13、0.33、12.63、154.70 mg/kg，pH 值 （水 ∶土＝2.5∶1）為5.88，肥力處于中上水平。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理：①不施肥，只種水稻不套紅萍；②CK，施肥，只種水稻不套紅萍；③套萍，施肥，水稻紅萍套種。每處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。施肥量為N：180 kg/hm2，P2O5：45 kg/hm2，K2O：150 kg/hm2，氮肥中 70%為碳酸氫銨，作基肥于插秧前1 d施入，30%為尿素，作追肥于插秧后15 d施入。磷肥為過(guò)磷酸鈣（12%P2O5），與鉀肥（氯化鉀，60%K2O）均作基肥于插秧前1 d施入。

水稻于4月26日移栽，7月5日收獲。稻田移栽前帶水耕作與施肥，使表面水保持3 cm深水層進(jìn)行移栽，土面不現(xiàn)明水時(shí)進(jìn)行灌溉，并保持水層為5 cm，其他如育秧方式、病蟲害防治等田間管理措施與當(dāng)?shù)厮痉N植保持一致。紅萍于插秧前1 d植入稻田。

1.2.3 采樣及分析測(cè)試方法 試驗(yàn)開始前取基礎(chǔ)土壤樣品，測(cè)定基本理化性狀；于套種紅萍7 d后取稻田表面水，測(cè)定其總氮、總磷濃度；在春季紅萍繁殖-稻田套萍-曬田倒萍期間連續(xù)取紅萍樣，測(cè)定植株氮磷養(yǎng)分含量；從曬田倒萍-水稻收獲期連續(xù)取稻田表層土壤，測(cè)定速效氮磷養(yǎng)分；水稻收獲后選擇有代表性的植株5穴，進(jìn)行考種，小區(qū)產(chǎn)量采取單打單曬實(shí)收測(cè)產(chǎn)。

上述各指標(biāo)均采用常規(guī)分析方法[5]測(cè)定。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用EXCEL進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻田套萍對(duì)增加水稻產(chǎn)量和降低氮磷流失風(fēng)險(xiǎn)的研究

2.1.1 稻田套萍對(duì)降低表面水氮磷濃度的效果稻田套萍對(duì)稻田表面水中氮磷的去除效果表明（圖1），套種紅萍21 d后（5月3日）生物量能迅速繁殖達(dá)到近1.5 t/hm2；稻－萍套種后7 d內(nèi)總氮（TN）去除率為30.0%，總磷（TP）去除率為56.8%?；诘咎颪、P徑流損失風(fēng)險(xiǎn)主要發(fā)生在施肥后15 d內(nèi)，通過(guò)稻田套萍能夠有效降低總氮和總磷的流失。

圖1 稻田套萍后表面水氮磷濃度和水稻產(chǎn)量

2.1.2 稻田套萍的增產(chǎn)效果分析 稻田套萍對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成分析（表1）表明，套種紅萍能顯著增加水稻的有效穗數(shù)、總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)。這說(shuō)明稻田套萍通過(guò)分蘗曬田倒萍，有效穗比對(duì)照增加14.7%，比不施肥處理增加20.3%，穗粒數(shù)比對(duì)照提高47.7%，比不施肥提高63.9%，而且結(jié)實(shí)率也略有增加。田間試驗(yàn)表明，套種紅萍早晚稻產(chǎn)量分別比對(duì)照增產(chǎn)21.5%和14.0%。

表1 稻田套萍水稻植株和產(chǎn)量構(gòu)成分析

2.2 紅萍對(duì)氮磷養(yǎng)分的吸收及倒萍后的土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)

2.2.1 倒萍前紅萍植株氮磷含量變化 測(cè)定倒萍前紅萍植株氮磷含量（圖2）表明，監(jiān)測(cè)期間紅萍的平均氮磷含量分別為31.4和3.14 g/kg。其中，分萍后萍體氮素養(yǎng)分較為平穩(wěn)，處于31～35 g/kg，隨著溫度的繼續(xù)升高，紅萍開始倒萍時(shí)氮素含量下降至25～27 g/kg。套種紅萍后萍體磷含量迅速下降，盡管不同時(shí)期紅萍磷含量在1.5～3.2 g/kg波動(dòng)，但整體上隨著時(shí)間的推移，紅萍的磷含量呈逐漸下降趨勢(shì)。據(jù)有關(guān)報(bào)道，按紅萍的日增長(zhǎng)速度1.09 t/hm2，鮮紅萍含水93.2%，氮磷養(yǎng)分含量26.4和3.4 g/kg計(jì)算，紅萍可消納稻田表面水的氮、磷養(yǎng)分1.95和0.25 kg/hm2·d，相當(dāng)于降低水層為3 cm的1公頃稻田氮、磷濃度分別為6.51和0.84 mg/kg。一般稻田施用基肥后表面水的總氮和總磷濃度可分別達(dá)到約300和10 mg/kg，套種紅萍約需46 d和12 d可完全消納表面水中的氮和磷，可見，稻田套萍對(duì)于消納稻田表面水的氮磷具有顯著的效果。

圖2 稻田套萍處理的紅萍氮磷養(yǎng)分含量動(dòng)態(tài)

2.2.2 倒萍后稻田表層土壤速效氮磷含量變化水稻分蘗至成熟期的表層（0～5 cm）土壤速效氮磷（圖3）表明，稻田套萍在前期土壤堿解氮略低于不套萍處理，主要是由于紅萍吸收表面水的氮磷后導(dǎo)致土壤和水界面的土壤速效氮下降。至分蘗盛期曬田倒萍，覆蓋在土壤表面的紅萍逐漸死亡和分解，為土壤提供速效氮養(yǎng)分，導(dǎo)致后期稻田表層土壤堿解氮始終高于不套紅萍的處理。稻田表層土壤有效磷在倒萍前表現(xiàn)較為接近，不套萍的稻田表層土壤有效磷呈逐漸下降的趨勢(shì)，而隨著倒萍后紅萍死亡，套萍處理的土壤有效磷下降幅度減緩，始終高于對(duì)照處理。這一結(jié)果表明，稻田套萍可通過(guò)前期吸收表面水的氮磷而降低土壤表層有效氮磷養(yǎng)分，后期則通過(guò)倒萍迅速為作物提供養(yǎng)分，有利于作物后期的生長(zhǎng)發(fā)育和減少稻田氮磷流失。

圖3 稻田套萍后稻田土壤速效氮磷養(yǎng)分動(dòng)態(tài)

3 結(jié)論

（1）稻田套萍能夠有效降低表面水的總氮、總磷的濃度，7 d內(nèi)總氮去除率為30.0%，總磷去除率為56.8%。基于稻田氮、磷徑流損失風(fēng)險(xiǎn)主要發(fā)生在施肥后15 d內(nèi)，通過(guò)稻田套萍能夠有效降低稻田的氮磷流失。同時(shí)能提高水稻的成穗率、穗實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率，產(chǎn)量也大有增加。

（2）根據(jù)監(jiān)測(cè)期間紅萍的平均氮磷含量、日增長(zhǎng)速度以及稻田基肥施用后表面水的總氮和總磷濃度計(jì)算，套種紅萍消除表面水中的氮和磷分別需要 46 d和 12 d。

（3）稻田套種紅萍可通過(guò)前期吸收表面水的氮磷而降低土壤表層有效氮磷養(yǎng)分，后期則通過(guò)倒萍迅速為作物提供養(yǎng)分，有利于作物后期的生長(zhǎng)發(fā)育和減少稻田的氮磷流失。

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[3]陳 堅(jiān)，金桂英，唐龍飛.紅萍在植物治污方面的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2002，3（4）：74-77，51.

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