王春雪，舒正文，李 敏，李 元*，陳建軍，祖艷群，王 昭，張克強(qiáng)

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，昆明 650201；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所，云南 元謀 651300；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所大理綜合實(shí)驗(yàn)站，云南 大理 671004）

根據(jù)《濕地公約》，稻田是一種人工濕地，現(xiàn)有研究也表明，稻田與濕地的特征相似，水稻本身和稻田土壤對(duì)N、P的吸附固定可以有效降低農(nóng)田排水中的N、P流失[1]。稻田人工濕地在承載糧食生產(chǎn)任務(wù)的同時(shí)，還有維持土壤肥力、凈化水土、固碳減排、氣候調(diào)節(jié)等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，尤其對(duì)水體中的外源N、P的消減效果顯著[2]。稻田濕地既是消納N、P污染的“匯”，又是農(nóng)業(yè)面源污染的“源”，只有合理構(gòu)建和應(yīng)用稻田濕地，才能發(fā)揮其“匯”的功能[2]。然而，在生產(chǎn)實(shí)踐中，稻田管理一直以追求經(jīng)濟(jì)效益為主，而忽視了其濕地的生態(tài)功能，不合理的施肥和灌溉導(dǎo)致了稻田排水成為農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源之一[2]?；诖?，如果能夠充分利用稻田的濕地功能，將在改善土壤肥力、肥料用量、凈化水質(zhì)、減小環(huán)境負(fù)面影響等方面發(fā)揮重要作用。我國水稻種植面積大，其種植面積占全球的18%～19%，水稻總產(chǎn)量居全球首位，約占27%～28%[3]，為了獲得高產(chǎn)，農(nóng)民大多施肥過量[4]。稻田過量施肥后的氨揮發(fā)、N、P徑流及滲漏流失都會(huì)引起農(nóng)業(yè)面源污染，而水稻淹水期間，田面水中N、P的濃度是關(guān)鍵污染控制因子[5]。湯秋香等[6]研究表明，田面水對(duì)溝渠水N、P的貢獻(xiàn)率分別為73%和82%，因此，研究田面水N、P濃度對(duì)于控制面源污染具有重要意義。

在利用水稻田的濕地消納功能的同時(shí)，降低化肥的使用量也是降低水稻田農(nóng)業(yè)面源污染的重要途徑。我國耕地面積不足全世界的10%，但化肥用量接近世界總用量的1/3[7]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國水稻N肥、P肥的利用率分別僅為27.1%和13.7%，N、P的流失量比旱地更為突出，稻田中的N、P通過泡田棄水、降雨、灌溉進(jìn)入到周圍水體，導(dǎo)致水環(huán)境質(zhì)量下降，易造成農(nóng)業(yè)面源污染[8]。而過量單一使用化肥同樣也是造成耕地質(zhì)量下降的原因之一[9]。同時(shí)，我國又是畜禽養(yǎng)殖大國，畜禽糞便資源豐富，并逐年增長(zhǎng)。一方面，畜禽糞便是重要的環(huán)境污染源，另一方面，畜禽糞便可以作為農(nóng)家肥用于保持土壤肥力、防止土壤板結(jié)、維持作物可持續(xù)生產(chǎn)[10]。農(nóng)業(yè)有機(jī)物料具有資源化再利用的特點(diǎn)，化肥與其配施既可以保證作物產(chǎn)量，又可以提升地力[11]。施用有機(jī)肥已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的一種用來部分替代無機(jī)肥的手段。許多田間試驗(yàn)表明，化肥有機(jī)肥配施可以把化肥的速效性和有機(jī)肥的持久性的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，在保持作物穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的同時(shí)，明顯改善地力[12-13]。另外，有機(jī)無機(jī)肥配合施用還能夠提高肥料的利用率，減少化肥和有機(jī)廢物的環(huán)境污染[14]。施用有機(jī)肥作為減少化肥投入量和提高耕地土壤質(zhì)量的技術(shù)手段，已經(jīng)得到了較為廣泛的研究[9]。因此，畜禽糞便中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的再利用對(duì)于農(nóng)業(yè)、生態(tài)、環(huán)境都具有重要意義。

針對(duì)保護(hù)洱海的迫切需要和大理當(dāng)?shù)氐姆N養(yǎng)殖特色，本研究通過盆栽試驗(yàn)，以探索水稻對(duì)于盆面水、土壤中C、N、P的影響，以及水稻自身的生物量及氮、磷的吸收及配置特征，對(duì)指導(dǎo)當(dāng)?shù)乩玫咎餄竦叵{牛糞、減少化肥施用量、降低農(nóng)業(yè)面源污染都具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于云南省大理白族自治州農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)保所大理綜合實(shí)驗(yàn)站（N：25°50′01″，E：100°07′42″，海拔：1 974.49 m）。該區(qū)為北亞熱帶低緯度高原季風(fēng)氣候，年平均氣溫15.1℃，最冷月平均氣溫8.8℃，最熱月為20.1℃。年無霜期為230 d，干濕季分明，雨季主要集中在5—10月，年均降雨量為1 078.9 mm，平均降雨日為136 d。本盆栽試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)站的網(wǎng)棚內(nèi)進(jìn)行，降雨和光照都可進(jìn)入網(wǎng)棚，最大程度地使試驗(yàn)條件接近大田。

1.2 供試土壤

供試土壤為實(shí)驗(yàn)站內(nèi)水稻田0～40 cm的水稻土，其理化性質(zhì)如表1所示，將土壤碾碎過1 cm的篩，人工攪拌均勻，平鋪于曬谷場(chǎng)上太陽暴曬1 d，待用，測(cè)定土壤含水量為18.69%±0.79%。

1.3 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)施肥梯度，2個(gè)種植處理（種水稻和不種水稻），共8個(gè)處理，分別是：100%化肥種植水稻（100%F）；70%化肥+30%鮮牛糞種植水稻（70%F+30%M）；50%化肥+50%鮮牛糞種植水稻（50%F+50%M）；30%化肥+70%鮮牛糞種植水稻（30%F+70%M）；100%化肥不種水稻（100%F-UN）；70%化肥+30%鮮牛糞不種水稻（70%F+30%M-UN）；50%化肥+50%鮮牛糞不種水稻（50%F+50%M-UN）；30%化肥+70%鮮牛糞不種水稻（30%F+70%M-UN）。試驗(yàn)使用的化肥為尿素（N，46.4%）、過磷酸鈣（P2O5，16%）、硫酸鉀（K2O，50%）；使用的牛糞為當(dāng)?shù)啬膛?chǎng)的鮮牛糞，測(cè)定出的鮮牛糞養(yǎng)分含量為：全N：0.490 1%±0.049 3%，全P：0.191 2%±0.010 1%，全K：0.103 9%±0.022 9%，含水量為78.20%±2.66%。牛糞部分替代化肥，只進(jìn)行氮素的替代，磷肥和鉀肥均使用同樣的量。肥料分為底肥、蘗肥、穗肥3次施入，4個(gè)處理中，鮮牛糞、過磷酸鈣和硫酸鉀都作為底肥一次性施入。尿素在100%F處理中平均分成3份，分3次施入，在其他3個(gè)處理中平均分成兩份，作為蘗肥和穗肥兩次施入。每盆施肥量如表2所示。

表1 供試土壤背景值Table 1 Soil background value

表2 每盆施肥總量（g·盆-1）Table 2 Total amount of fertilizer per pot（g·pot-1）

試驗(yàn)用盆采用塑料桶，桶口直徑為35 cm，桶底直徑為30 cm，桶高31 cm，每桶裝土20 kg。每個(gè)施肥處理設(shè)置6盆，每盆栽7叢水稻，每叢3株，水稻品種為“云粳25”，在實(shí)驗(yàn)站苗圃育苗再進(jìn)行移栽，移栽時(shí)株高為（10±2）cm。在水稻種植前，塑料桶中的土壤進(jìn)行淹水24 h處理，然后施入底肥（表層撒施），移栽水稻幼苗。灌溉水使用當(dāng)?shù)氐墓喔扔盟瓷n山降水），其養(yǎng)分含量見表3，盆面水平時(shí)保持水位5 cm，降雨后水位會(huì)升高。

表3 灌溉水水質(zhì)特征Table 3 Characteristics of irrigation water quality

1.4 樣品的采集

水稻于2017年6月4日插秧，2017年9月13日收獲采樣。其中，水稻植株采集每次每盆采集一棵，清洗后分開各部分進(jìn)行鮮質(zhì)量的稱量，再用紙袋分裝烘干到恒質(zhì)量，測(cè)定各部分的干質(zhì)量，最后將各部分磨細(xì)過篩，進(jìn)行N、P含量的測(cè)定。每次在采集完水稻植株后，在水稻剩下的土坑內(nèi)采集土樣，采樣位置為水稻根區(qū)，深度為0～10 cm，每個(gè)桶采集一個(gè)土壤樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干過篩備用。水樣在水稻收獲前1 d采集，用腳踏真空泵采集表面以下土表以上的水，用250 mL的聚乙烯瓶分裝，帶回實(shí)驗(yàn)室在4℃的冰箱保存，48 h內(nèi)測(cè)定完相關(guān)指標(biāo)。

1.5 土壤、水、植物的測(cè)定方法

土樣測(cè)定pH值、有機(jī)質(zhì)（OM）、全氮（TN）、全磷（TP），植物樣測(cè)定的指標(biāo)有生物量、TN含量、TP含量，烘干研磨過篩樣品用H2SO4-H2O2消煮，TP測(cè)定用鉬銻抗比色法，TN測(cè)定用凱氏定氮法。其測(cè)定方法均參照魯如坤的《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[15]。

水樣測(cè)定的指標(biāo)有pH值、TN、TP、COD，其中TN采用堿性過硫酸鉀氧化分光光度法測(cè)定；TP使用鉬酸銨分光光度法測(cè)定；pH值采用pH計(jì)測(cè)定；COD采用微波消解重鉻酸鉀氧化法測(cè)定。

1.6 計(jì)算公式及數(shù)據(jù)分析

水稻成熟期地上生物量/地下生物量、地上部分N（P）/地下部分 N（P）、生殖器官 N（P）/營(yíng)養(yǎng)器官 N（P）、植株總N/植株總P的計(jì)算公式如下：

地上生物量/地下生物量=[籽粒生物量+莖葉生物量]/根生物量；

地上部分N（P）/地下部分N（P）=[籽粒生物量×籽粒N（P）含量+莖葉生物量×莖葉N（P）含量]/根生物量×根N（P）含量；

生殖器官N（P）/營(yíng)養(yǎng)器官N（P）=[籽粒生物量×籽粒N（P）含量]/[莖葉生物量×莖葉N（P）含量+根生物量×根N（P）含量；

植株總N/植株總P=[根生物量×根N含量+莖葉生物量×莖葉N含量+籽粒生物量×籽粒N含量]/[根生物量×根P含量+莖葉生物量×莖葉P含量+籽粒生物量×籽粒P含量]。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel和SPSS軟件進(jìn)行分析，使用Origin軟件進(jìn)行圖形制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻成熟期盆面水特征

圖1水稻成熟期盆面水特征Figure 1 Characteristics of basin water in ripening stage of rice

圖1 A為盆面水pH值，由圖可知，在無水稻種植的情況下盆面水pH值隨著牛糞替代量的增加而降低，而種植水稻后，4種施肥處理的盆面水pH值均顯著降低，盆面水的pH值變化說明水稻的種植導(dǎo)致了水體的酸化。圖1B、圖1C、圖1D分別為盆面水COD、TP、TN特征，在無水稻種植的情況下，70%F+30%MUN的COD、TP、TN濃度均顯著高于其他3個(gè)處理，而種植水稻情況下，4種施肥處理盆面水的3個(gè)指標(biāo)都顯著降低，盆面水COD濃度在100%F、70%F+30%M、50%F+50%M、30%F+70%M處理下，種植水稻與無水稻種植相比分別降低了27.66%、58.16%、24%和46.47%；TP濃度分別下降了41.83%、72.92%、51.90%和53.20%；TN濃度分別降低了42.89%、65.50%、38.01%和53.06%。這說明70%F+30%M處理的水稻對(duì)于盆面水COD、TP、TN的消納能力均最高。

2.2 盆面水C、N、P間的比例關(guān)系變化

盆面水的C、N、P之間的比例關(guān)系是水體中功能微生物群落結(jié)構(gòu)的重要影響因素。圖2A為COD/TN，由圖可知種植水稻后的COD/TN高于無水稻種植處理，這說明水稻的種植能夠顯著降低盆面水的COD/TN。圖2B為TN/TP，該比值在是否種植水稻間都沒有顯著差異，而100%F處理無論是否種植水稻都顯著高于其他3個(gè)施肥處理。說明水稻種植對(duì)盆面水TN/TP的數(shù)值沒有顯著影響，而牛糞施入帶入了多余的P是降低盆面水TN/TP的主要影響因素。圖2C為COD/TP，種植水稻處理的COD/TP都顯著高于不種植水稻處理，而100%F處理又顯著高于其他幾個(gè)處理。這說明水稻種植能夠升高盆面水的COD/TP的值，施入牛糞可以顯著降低盆面水的COD/TP，這也是由于等N替代的情況下，牛糞的施入帶入了多余的P。

圖2 水稻盆面水COD/TN、TN/TP、COD/TP的差異比較Figure 2 Comparison of COD/TN，TN/TP and COD/TP of basin water

2.3 水稻成熟期土壤特征

由土壤pH值（圖3A）可知，100%F-UN顯著高于100%F，水稻種植與無水稻種植相比，100%F的土壤pH值降低了3.47%。而其他3個(gè)施肥處理種植水稻與不種植水稻間沒有顯著差異，這說明在僅有化肥施用而無水稻種植的情況下土壤的pH值可以顯著提高，這可能是由于尿素分解成的銨態(tài)氮使水體pH值升高。由土壤有機(jī)質(zhì)變化情況可知（圖3B），無論種植水稻與否，土壤有機(jī)質(zhì)含量都隨著牛糞施用量的增加而升高，100%F種植水稻后土壤的有機(jī)質(zhì)含量要顯著高于不種植水稻，而其他3個(gè)施肥處理種植水稻與否土壤有機(jī)質(zhì)沒有顯著差異，這說明在有牛糞添加時(shí)，水稻對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的增加作用不大，而沒有牛糞添加的情況下，水稻本身的根系留土能夠提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量，100%F的根系生物量顯著高于其他3個(gè)處理（表4）。圖3C為土壤TP含量，其中70%F+30%M-UN顯著高于其他處理，而種植水稻后各處理間沒有顯著差異，這可能是由于70%F+30%M在無水稻種植情況下，聚磷菌將大部分P固定于土壤中，與不種植水稻相比，種植水稻的70%F+30%M的TP降低了9.28%。圖3D為土壤TN含量，圖中水稻種植和無水稻種植的4個(gè)處理間均沒有顯著差異，說明種植水稻對(duì)土壤TN含量影響不顯著。

2.4 土壤C、N、P間的比例關(guān)系

土壤中C、N、P間的比例關(guān)系可以很好地表明土壤的養(yǎng)分狀況和營(yíng)養(yǎng)元素流失的風(fēng)險(xiǎn)。由土壤OM/TN（圖4A）可知，無論種植水稻與否，土壤OM/TN都隨著牛糞替代量的增加而升高，其中30%F+70%MUN顯著高于30%F+70%M，與不種植水稻相比，種植水稻30%F+70%M的OM/TN降低20.99%，其他3個(gè)施肥處理在是否種植水稻間沒有顯著差異。說明隨著牛糞替代量的增加，土壤的OM/TN也隨之顯著增加，而在牛糞替代量為70%的情況下，種植水稻又使OM/TN顯著降低。圖4B為土壤TN/TP，由圖可知100%和30%F+70%M種植水稻要顯著高于不種植水稻的TN/TP，100%F和30%F+70%M的TN/TP分別升高70.41%和48.86%，水稻種植可以顯著增加100%和30%F+70%M土壤的TN/TP，這可能是因?yàn)檫@兩個(gè)處理中施入的N/P與水稻植株實(shí)際的N/P相差較大，導(dǎo)致了土壤中N、P的失衡。圖4C為土壤OM/TP，由圖可知，無論種植水稻與否，OM/TP都隨著牛糞替代量的增加而增加，但是只有50%F+50%M顯著高于50%F+50%MUN，其他3個(gè)處理的種植與無水稻種植間沒有顯著差異。土壤水稻種植與無水稻種植相比，50%F+50%M的OM/TP升高了17.61%。本研究結(jié)果表明，隨著牛糞替代量的增加，土壤P流失的風(fēng)險(xiǎn)沒有相應(yīng)增加。而OM/TN和OM/TP隨著牛糞替代量的增加而增加，這是因?yàn)門N和TP在短期內(nèi)相對(duì)較穩(wěn)定，而土壤OM增加是其增加的主要原因。

圖3 水稻成熟期土壤TN、TP、OM及pH值特征Figure 3 Soil TN，TP，OM and pH value characteristics of rice in ripening stage

2.5 成熟期水稻N、P及生物量特征

水稻收獲對(duì)N、P的移除是消納N、P最重要的途徑。本研究中成熟期水稻籽粒、莖葉、根的N、P含量和生物量見表4，可知各部分的生物量均隨著牛糞替代量的增加而逐漸降低，這可能是由于盆栽土壤養(yǎng)分含量較低導(dǎo)致，這與大田的研究結(jié)果有差異（大田4個(gè)處理間產(chǎn)量無顯著差異，數(shù)據(jù)未列出）。100%F的籽粒和莖葉中P含量最高；70%F+30%M的籽粒、莖葉、根中的N含量均最高，而莖葉中的P也最高；50%F+50%M的籽粒、莖葉、根中的P含量均最高；而30%F+70%M的籽粒中N最高，莖葉中P最高，而根中N、P含量都較低。這說明，在100%F條件下，水稻植株趨向于增加生物量和地上部分的P含量；70%F+30%M條件下，水稻傾向于增加整個(gè)植株的N含量；50%F+50%M條件下，植株傾向于增加整個(gè)植株的P含量；而30%F+70%M條件下則水稻植株把大量的N分配到籽粒中，把大量P分配到莖葉中，而根的養(yǎng)分最低。

圖4 土壤中OM、TN、TP間的比例關(guān)系Figure 4 The OM/TN，TN/TP and OM/TP of soil

2.6 水稻各部分間N、P及生物量間的比例關(guān)系

水稻各部分間的N、P比例關(guān)系可以進(jìn)一步表明水稻的營(yíng)養(yǎng)狀況，以及收割帶走N、P的比例，同時(shí)，植株的N/P比又可以與施肥的N/P比進(jìn)行比較，闡釋是否為合理施肥。表5為水稻地上部、地下部、生殖器官、營(yíng)養(yǎng)器官的生物量及N、P含量的比例關(guān)系，由數(shù)據(jù)可知，4種施肥處理的生物量在各部分之間的比值沒有顯著差異，說明雖然生物量隨著牛糞替代量的增加而降低，但是其在各部分的配置比例沒有受到施肥的影響，具有穩(wěn)定性。地上部分P/地下部分P、生殖器官P/營(yíng)養(yǎng)器官P都是隨著牛糞替代量的增加而逐漸降低，而地上部分N/地下部分N及生殖器官N/營(yíng)養(yǎng)器官N都是30%F+70%M最高，這說明30%F+70%M處理的N素更傾向于分配在地上部分和生殖器官中。70%F+30%M和30%F+70%M的植株總N/植株總P顯著高于100%F和50%F+50%M。

2.7 盆面水及土壤指標(biāo)相關(guān)性分析

土壤中N、P的含量是否會(huì)導(dǎo)致盆面水N、P濃度的升高，其相關(guān)性分析顯示了內(nèi)在的聯(lián)系（表6）。由表6可知，土壤TP是一個(gè)重要的土壤指標(biāo)，它與盆面水TN、TP、COD呈極顯著正相關(guān)，與水TN/TP呈顯著負(fù)相關(guān)。土壤TN/TP與盆面水pH值、TN、TP、COD呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與水COD/TN呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。這說明，盆面水的TN、TP、COD隨著土壤中TP的增加而增加，盆面水的pH值、TN、TP、COD隨著土壤中TN/TP的增加而降低，而土壤中TP含量是隨著牛糞的替代量增加而增加（表2），而施入的TN是相同的，因此都說明牛糞替代量的增加會(huì)增加盆面水TN、TP、COD的濃度。

3 討論

使用新鮮牛糞進(jìn)行田間施肥，在世界范圍內(nèi)都不常見[16]。其主要原因是人們認(rèn)為鮮牛糞可能給農(nóng)田帶來雜草種子；未處理的糞便中可能含有大量致病菌[17]；土壤和地下水可能被來自牛糞的硝酸鹽污染[18]；化肥更容易控制N、P、K的供給量。而以色列相關(guān)研究表明，用鮮牛糞替代化肥可以提高牧草產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)提高了土壤養(yǎng)分水平和持水能力，并且也沒有造成致病菌和雜草的威脅，因此，使用鮮牛糞替代化肥可以提高種養(yǎng)結(jié)合產(chǎn)業(yè)的凈利潤(rùn)，并防止化肥污染水體[16]?；诖?，我們也直接施用新鮮奶牛糞便來探索其對(duì)水稻種植是否可行。

3.1 不同化肥牛糞配施下水稻在盆面水N、P消納中的作用

本研究對(duì)成熟期水稻盆面水水質(zhì)的變化研究中發(fā)現(xiàn)，種植水稻在4種施肥處理中都可以顯著降低水體TN、TP、COD的濃度（圖1），而有牛糞施用的處理中，盆面水的TN、TP、COD都顯著高于100%F處理，這說明牛糞中的養(yǎng)分在水稻生長(zhǎng)期間緩慢釋放，導(dǎo)致成熟期仍然有較高的水體濃度，而水稻種植又消納了水體中大部分的N、P，使水體中的養(yǎng)分顯著降低，從而降低了流失的風(fēng)險(xiǎn)。沈其榮等[19]研究也發(fā)現(xiàn)，在淹水條件下牛糞N素的釋放始速較小并且恒定，這與本研究盆面水在有牛糞配施條件下，成熟期盆面水的養(yǎng)分含量仍較高的結(jié)果相似。

表4 水稻成熟期各部分N、P含量及生物量Table 4 Nitrogen and phosphorus content and biomass in different parts of rice in ripening period

表5 水稻不同部分間氮、磷及生物量的比例關(guān)系Table 5 The proportion of nitrogen，phosphorus and biomass between different parts of rice

表6 盆面水與土壤指標(biāo)間的相關(guān)性分析（n=24）Table 6 Correlation analysis of basin water and soil index（n=24）

水中的TN、TP、COD的比值對(duì)于微生物群落及功能具有顯著的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，100%化肥處理的COD/TN、TN/TP、COD/TP與其他3個(gè)有牛糞配施的處理相比都較高。Zou研究表明，低COD/N有利于水體中微生物的積累[20]。COD/N比值決定了功能性生物可利用的碳量，從而塑造了微生物群落的動(dòng)態(tài)[21]。因此，有牛糞配施的處理中水體微生物可能較為豐富。Wang等[21]研究發(fā)現(xiàn)，水體中隨著COD/N比值的下降，導(dǎo)致硝酸鹽的積累，從而降低了反硝化率。這有利于N在水中積累，便于水稻吸收，也說明了本研究中，有牛糞配施的處理在水稻成熟期水體的TN濃度仍然較高的原因。本研究中，70%F+30%M對(duì)盆面水TN的凈化能力最高，達(dá)到65.50%，但成熟期收割的TN卻不是最高的，這也說明了水稻在70%F+30%M處理下對(duì)N素的移除，除了水稻本身的吸收外，其他與種植水稻有關(guān)的途徑也起了重要作用，如水稻根際微生物可能在N移除方面起到了重要作用[22]。另有研究表明，水中C/P值的降低使TP的去除率下降，而不影響C和N的去除率；C/P比值決定了微生物種群的多樣性和結(jié)構(gòu)[23]。本研究中，有牛糞配施的3個(gè)處理COD/TP顯著低于100%F處理，因此有牛糞配施的處理對(duì)TP的去除率較高，這與前人的研究結(jié)果相同。

3.2 不同化肥牛糞配施下水稻在土壤養(yǎng)分變化中的作用

土壤OM是研究土壤肥力和評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)，在培育肥力、調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì)、提供作物營(yíng)養(yǎng)、改善土壤結(jié)構(gòu)及減少環(huán)境負(fù)面影響等方面具有重要作用[24]。同時(shí)，OM還可以保護(hù)酶在土壤中免遭降解，保持較高的酶活性[15]。本研究發(fā)現(xiàn)，化肥配施牛糞可以顯著提高土壤中OM的含量，而種植水稻對(duì)施用牛糞的土壤OM含量影響不顯著，但是100%F條件下種植水稻卻能夠增加土壤OM的含量，這說明水稻在平衡土壤OM含量中起著一定的作用，可以通過增加土壤中根的生物量而間接增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。宓文海等[11]的研究也表明，與其他有機(jī)物料相比，化肥與牛糞配施下土壤有機(jī)質(zhì)增幅最大。

本研究中，70%F+30%M施用后土壤的TP顯著增加，而種植水稻土壤TP又顯著降低，這說明70%F+30%M處理增加了土壤中植物可利用P的量，因此，種植水稻可以顯著降低土壤TP含量。李想[14]研究表明，有機(jī)肥的施用有利于土壤中的無機(jī)P向有效態(tài)轉(zhuǎn)化，不但增加了土壤有效態(tài)無機(jī)P的供應(yīng)強(qiáng)度，而且增加了供應(yīng)容量，從而極大地提高了土壤無機(jī)P的有效性。同時(shí)，70%F+30%M處理的土壤pH值最低，這也可能是P活性增加的關(guān)鍵。例如有研究發(fā)現(xiàn)，P的有效性受到一系列pH值依賴的生物和非生物反應(yīng)的影響，這些反應(yīng)會(huì)影響土壤中可溶態(tài)P和不溶態(tài)P的比例[25]。其中包括：交換態(tài)P的吸附和溶解；土壤微生物和植物通過菌根菌絲或根系對(duì)P的吸收；微生物分泌釋放磷酸酶和有機(jī)酸使無機(jī)P從土壤或肥料中釋放出來；微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)的礦化等[26-27]。本研究發(fā)現(xiàn)，與種植前土壤相比，4種施肥處理都能夠顯著提高土壤TN含量，但是水稻種植與否對(duì)土壤TN含量影響不顯著，這說明施肥都能夠增加土壤N含量，而整個(gè)水稻-土壤-水系統(tǒng)對(duì)土壤N有一個(gè)穩(wěn)定緩沖作用，土壤中N含量達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值則植物對(duì)其影響不顯著。宓文海等[11]的研究也發(fā)現(xiàn)，無論是單施化肥還是化肥與有機(jī)物料配施，都能顯著提高水稻土壤的全N，其中以化肥牛糞配施提高土壤全N效果最為顯著。

3.3 不同化肥牛糞配施下水稻對(duì)氮、磷的配置特征

尹愛經(jīng)等[28]研究表明，污水中N、P存在正交互作用，即P濃度提高可以促進(jìn)N素的吸收。王偉妮等[29]研究發(fā)現(xiàn)，在合理施肥條件下，其中一種肥料用量低時(shí)，可以促進(jìn)另一種肥料的釋放。本研究中，70%F+30%M肥料施入的N/P為3.335，水稻植株的N/P為3.646，50%F+50%M肥料施入的N/P為2.647，植株的N/P為2.780，這兩個(gè)施肥處理的肥料施入和水稻生長(zhǎng)的N/P最為接近，因此，對(duì)于水稻氮磷吸收比例來說屬于合理施肥，在合理施肥的條件下，70%F+30%M的N/P比較高，因此說明P用量低，會(huì)促進(jìn)N的釋放，所以導(dǎo)致的結(jié)果是70%F+30%M水稻各部分的N含量最高，同理50%F+50%M處理的各部分P含量最高，試驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了該結(jié)論。因此在本研究中，從水稻植株養(yǎng)分含量的角度出發(fā)，30%～50%的牛糞替代比例都是促進(jìn)N、P吸收的最優(yōu)替代比例。許多學(xué)者研究指出，畜禽糞便與化肥混合施用，無機(jī)N的正激發(fā)效應(yīng)可以提高有機(jī)N礦化，有機(jī)N的存在可以促進(jìn)無機(jī)N的生物固定，從而降低無機(jī)N的揮發(fā)和硝化淋失、提高N肥的利用效率[30-32]，與本研究的結(jié)果相似。陳貴等[33]的研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)施用牛糞導(dǎo)致水稻產(chǎn)量明顯下降，主要是由于水稻單位面積的穗數(shù)降低所致，可能是由于牛糞養(yǎng)分含量相對(duì)較低，礦化速率小養(yǎng)分釋放慢，導(dǎo)致不能及時(shí)提供水稻分蘗所需的養(yǎng)分。本研究中在30%F+70%M條件下，水稻植株的生物量和N、P含量都顯著降低，也說明了較高的牛糞替代導(dǎo)致速效養(yǎng)分較低，不利于水稻的生長(zhǎng)、積累。

4 結(jié)論

（1）在70%F+30%M處理下，水稻對(duì)盆面水COD、TP、TN的消納效果最顯著，與無水稻種植相比，在該施肥處理下，水稻種植分別降低58.16%、65.50%和72.92%。

（2）70%F+30%M處理下，水稻植物各部分的N含量都顯著高于其他施肥處理。

（3）隨著牛糞配施量的增加，盆面水和土壤中的TP都會(huì)增加，但是，由于水稻自身的濕地植物吸收等作用，TP對(duì)于水體的流失風(fēng)險(xiǎn)不會(huì)增加（即盆面水TP濃度沒有顯著增加）。

（4）將水稻生長(zhǎng)期施入的N/P與水稻植株的N/P作比較來判斷是否為合理施肥，結(jié)果表明，水稻植株的N/P與施入土壤中的N/P越接近，盆面水的N、P含量越低，即N、P流失的風(fēng)險(xiǎn)越低。