馮國(guó)祿，李書迪，許尤厚，楊 斌

(欽州學(xué)院，廣西 欽州 535011)

我國(guó)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的水體已占63.6%，農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)的太湖、巢湖、滇池等地，其水質(zhì)的總氮、總磷含量相比20世紀(jì)80年代大幅增長(zhǎng)。農(nóng)田地表徑流所流失的氮、磷成為我國(guó)南方農(nóng)業(yè)面源污染和河湖水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染的主要來(lái)源[1]。

氮、磷肥施入土壤后，由于施肥、排灌水方式不當(dāng)?shù)缺蛔魑镂绽梅謩e占其施肥量的30%～35%和15%～25%[2]。目前水稻田的養(yǎng)分流失現(xiàn)象相當(dāng)普遍，已經(jīng)對(duì)水體環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生了巨大的威脅。陸地生態(tài)系統(tǒng)的氮、磷大量輸入是導(dǎo)致湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的重要因素，而降雨地表徑流及地下排水徑流也是農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的主要排放形式。隨著社會(huì)持續(xù)發(fā)展，糧食需求巨增，水體富營(yíng)養(yǎng)化還有進(jìn)一步惡化趨勢(shì)，水體富營(yíng)養(yǎng)化易導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)崩潰和物種滅絕，這已成為構(gòu)建和諧社會(huì)、建設(shè)生態(tài)良好型社會(huì)中亟待解決的核心水污染問(wèn)題[3-4]。地表徑流的氮主要包括顆粒態(tài)氮和溶解態(tài)氮，其中溶解態(tài)氮以銨態(tài)氮、硝態(tài)氮為主。

控制排水是從源頭上控制氮、磷流失的重要方式，主要措施包括兩方面，第一是控制排水時(shí)間，對(duì)于雨量大且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，應(yīng)延緩降雨期間稻田直接向田溝排水時(shí)間，有利于增加稻田面水深度，降低因降雨擊濺侵蝕和化學(xué)侵蝕而進(jìn)入地表水中顆粒態(tài)和可溶態(tài)氮、磷的數(shù)量[5]，對(duì)于剛施肥的稻田效果尤其明顯。第二，增加雨后澇水在排水溝中的滯留時(shí)間，有利于發(fā)揮排水溝濕地功能，促使水中懸移質(zhì)或顆粒態(tài)的氮、磷沉淀下滲，降低氮、磷的排放濃度，減輕氮、磷污染附近水體[6]。采取“零排放”水分管理模式，即在水稻的整個(gè)生育期內(nèi)只灌水不排水的稻田水分管理技術(shù)[7]。張志劍等[8]采用的“零排放”水分管理模式，其試驗(yàn)中一季水稻田的溶解態(tài)磷(DP)、凈排放負(fù)荷分別降到了負(fù)值，稻田由輸出磷素的“源”轉(zhuǎn)而成為截流磷素的“匯”?！傲闩欧拧彼止芾砟Ｊ綖闇p少稻田氮、磷流失提供了新的思路。Takede等[9]研究表明，在流域系統(tǒng)中，氮、磷的流出負(fù)荷隨著年降水量的增多呈近似線性增長(zhǎng)規(guī)律，隨滯水時(shí)間延長(zhǎng)而減小，且呈前幾天急劇下降，之后逐漸趨于定值甚至隨時(shí)間延長(zhǎng)成為負(fù)值，即流域成為氮、磷的“匯”。

國(guó)內(nèi)外對(duì)農(nóng)田土壤氮、磷形態(tài)與轉(zhuǎn)化過(guò)程研究較多，而施用液體復(fù)合肥和基于滯水時(shí)間控制的春耕稻田水分管理方面的研究報(bào)道卻相對(duì)較少，因此，開展施肥及水分管理對(duì)春耕稻田氮、磷養(yǎng)分流失特征的影響，對(duì)控制氮、磷流失，保護(hù)環(huán)境具有較好的科學(xué)意義。本文擬通過(guò)控制排水技術(shù)，撒施液體復(fù)合肥作為春耕的基肥，研究不同深度蓄水的水分管理對(duì)我國(guó)南方稻田田面水中氮、磷養(yǎng)分流失潛力的影響，旨在為我國(guó)水稻灌排模式的發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)在廣西欽州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所進(jìn)行，地處北緯20°53′至22°42′，東經(jīng)107°27′至109°56′之間，年平均氣溫為22℃，年平均降水量1 600 mm。供試土壤為水稻土，其基本理化性狀為：有機(jī)質(zhì)18.5 g/kg，全氮0.95 g/kg，全磷(P)0.87 g/kg，全鉀(K)3.4 g/kg，水解性氮195 mg/kg，有效磷(P)50.1 mg/kg，速效鉀(K)97 mg/kg，pH值6.34。供試肥料為液體復(fù)合肥。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究于2015年4月中旬進(jìn)行春耕試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)3個(gè)不同深度水分管理處理，即稻田水層深度分別為3、6和9 cm，用符號(hào)H3、H6和H9表示，設(shè)3個(gè)重復(fù)。以市售的液體復(fù)合肥作為春插面肥，其養(yǎng)分含量比例為N∶P2O5∶K2O=3∶1∶1，施肥量為750 kg/hm2。各處理小區(qū)面積為18 m2，小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)間土埂用塑料薄膜包裹(入土0.45 m)，單排單灌。其他管理措施基本一致。設(shè)3個(gè)蓄水深度處理，是為了防止施肥春耕后強(qiáng)降雨等引起田面水徑流的發(fā)生。試驗(yàn)地所在的欽州地區(qū)，通常人為地提高排水堰高度和控制滯水時(shí)間，以減少春耕稻田田面水中養(yǎng)分流失。

1.3 樣品采集

模擬春耕時(shí)將肥料施入大田與土壤耕作層混合均勻以提高肥效的方法，于施肥處理完成后的第0、1、3、5、7、9 d，分別從模擬小區(qū)稻田中采水樣帶回實(shí)驗(yàn)室，立即測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)的含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

采用瞬時(shí)絕對(duì)流失量ΔQi=A×Ci×Xi進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，式中A為小區(qū)稻田面積(m2)，Ci為各采樣時(shí)間(D)各指標(biāo)的濃度(mg/L)，Xi為蓄水高度(m)。由于小區(qū)面積A一樣，H6和H9的蓄水深度分別是H3的2和3倍。假定在各采樣時(shí)間點(diǎn)小區(qū)稻田田面水中短時(shí)內(nèi)迅速全部排干，H3的相對(duì)流失量為ΔQi=Ci×Xi，而H6的相對(duì)流失量為ΔQi=2Ci×Xi，H9的相對(duì)流失量則為ΔQi=3Ci×Xi。設(shè)H3的相對(duì)流失量為ΔQi=Ci，則H6和H9的相對(duì)流失量為ΔQi=2Ci和ΔQi=3Ci，以此來(lái)分析田面水中的各指標(biāo)的相對(duì)流失潛力。所有數(shù)據(jù)均通過(guò)SPSS 19進(jìn)行T檢驗(yàn)和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分析。各指標(biāo)的相對(duì)流失量數(shù)據(jù)為3個(gè)重復(fù)數(shù)據(jù)的平均值。

2 結(jié)果與分析

圖1 稻田田面水中的相對(duì)流失潛力動(dòng)態(tài)

圖2 稻田田面水中的相對(duì)流失潛力動(dòng)態(tài)

2.3 總磷相對(duì)流失量動(dòng)態(tài)分析

由圖3可見，H6和H9處理于第1～3 d，田面水中總磷相對(duì)流失量分別達(dá)105.88和118.29 mg，處于較高水平；第3 d后呈下降趨勢(shì)，但下降的幅度不大。H3的總磷相對(duì)流失量呈緩慢上升，至第1 d和第3 d后達(dá)峰值，分別為50.11和50.57 mg；以后則緩慢下降至第5 d的較低相對(duì)流失量水平。因此，將H3處理滯水至第5 d后排水，可有效減少總磷的排放。

圖3 稻田田面水中總磷的相對(duì)流失潛力動(dòng)態(tài)

2.4 總氮相對(duì)流失量動(dòng)態(tài)分析

由圖4可見，H6、H9和H33個(gè)處理田面水總氮的相對(duì)流失量，于第1 d達(dá)峰值，分別為521.64、372.06、293.12 mg；之后迅速下降至第3 d的較低水平。但總體上呈H6>H9>H3。因此，將H3和H9滯水至第5 d或第7 d排水，可有效減少田面水中總氮的排放。

圖4 稻田田面水中總氮的相對(duì)流失潛力動(dòng)態(tài)

3 結(jié)論與討論

采用室外微區(qū)模擬稻田春耕施肥試驗(yàn)，在3、6和9 cm 3個(gè)不同蓄水深度處理田面水氮、磷濃度變化與土壤中氮、磷的流失密切相關(guān)[11]。稻田春耕后滯水緩排技術(shù)，可以減排春耕稻田隨排(退)水遷移流失的氮、磷污染物，有效減輕春季農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染[12]?；适┤牒? d內(nèi)田面水中的總氮、總磷含量呈現(xiàn)明顯衰減，并于施肥后第8 d趨于穩(wěn)定，處于較低水平[13]。春耕稻田撒施固體復(fù)合肥，在蓄水5～6 cm的前提下，于第5 d或第7 d排水，減排降污效果顯著；第5 d排水，相比第3 d排水，可減少排放總氮21.22%～55.41%、總磷67.67%～83.70%[11]。提高排水堰高度，雖然田面水總氮、總磷的濃度有所降低，但并不能降低其潛在流失量?？厮疁胖恋?～7 d后，田面水中總氮和總磷的流失量較少。從排水方式看，土壤耕整后先采取控水至9或6 cm的深度,然后再排水至3 cm的控水深度的排水方式，模擬稻田田面水中總氮、總磷的流失量總體上可分別減少33.33%～50.00%、34.48%～50.00%[14]。

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