水肥运筹下稻田氮磷迁移转化研究
作者单位：长江大学
学位级别：硕士
导师姓名：朱建强
授予年度：2018年
主 题：水肥管理 氮磷流失 田面水 渗漏水 氮迁移 磷迁移 产量
摘 要：水稻是我国的主要粮食作物,也是我国灌溉用水量最大、化肥消费量最多的农作物,江汉平原是我国水稻种植的主要地区,如今也面临化肥使用量显著增加、稻田养分大量流失和季节性缺水严重等诸多问题。施肥和水分管理是影响农田氮、磷迁移的重要因素,因此,根据江汉平原地区的区域特性、降雨特点和水稻各生育期的水肥管理特点,有针对性地提出一套节水节肥不减产、降低农田排(渗)水污染并为农民所接受的水肥管理技术势在必行,在研究稻田氮磷迁移转化的同时为江汉平原地区稻田节水节肥减排和农业面源污染防控提供参考依据。本试验分两个方面做了如下研究:试验一:基于池塘养殖废水灌溉下稻田减量施肥试验研究本研究基于田间试验,探究了减量施肥后水稻不同时期养殖废水灌溉条件下,稻田田面水和渗漏水各种形态氮、磷的变化,水稻产量、氮磷吸收量、不同生育期稻田养分供应及收获后稻田土壤剖面氮磷残留量进行了研究分析。结果表明:1)稻田系统可有效消除池塘养殖废水中铵氮(NH-N)、硝态氮(NO-N)、总氮(TN)、可溶性磷(DP)、颗粒态磷(PP)、总磷(TP),其去除率随着施肥量的减少而增加,在常规施肥量、减量施肥20%和减量施肥40%情况下对池塘养殖废水TN的去除率平均分别为25.1%、38.9%和50.5%,对TP的去除率平均分别为56.4%、71.2%和76.2%,对氮磷的去除以NH-N、NO-N和PP为主。2)池塘养殖废水灌溉后,稻田田面水和渗漏水中NH-N、NO-N、TN、DP、PP、TP质量浓度会随着施肥量减少呈现下降趋势,减量施肥20%和减量施肥40%下,田面水中TN、TP的质量浓度平均分别较CK降低5.8%和23.4%、20.8%和35.5%;渗漏水中TN、TP的质量浓度平均分别较CK降低18.3%和27.5%、23.1%和45.8%。3)在水稻养分吸收和产量构成方面,水稻产量以常规施肥量下处理最高,较CK处理增产2.3%,氮磷吸收量分别增加了4.4 kg·hm和2.0 kg·hm,80%常规施肥时其产量和氮磷吸收量与CK处理相似,而60%常规施肥量下产量和氮吸收量较CK处理显著降低;4)在水稻生长期内,100%常规施肥(100%CF)、80%CF和60%CF处理耕层土壤全氮含量分别平均增加3.8%、-2.3%和-10.1%,全磷含量分别平均增加3.3%、-4.2%和-10.7%;土壤全氮、碱解氮、全磷和速效磷含量在00 cm土层深度随着土壤深度的增加而呈现降低的趋势,在同一土层深度下,会随着施肥量的减少而减少,因此,减量施肥下池塘养殖废水灌溉不会导致土壤剖面中氮磷量的增加。综上,水稻全生育期池塘养殖废水灌溉,可节约化肥20%和清水灌溉量5700m·hm,综合考虑水稻种植的经济效益和环境效益,建议池塘养殖废水灌溉条件下施肥水平在常规施肥量的80%左右。试验二:基于稻田控水减排的氮肥运筹试验研究本研究基于田间试验,研究了常规淹灌(CF)和浅灌深蓄(SIDS)条件下,农民习惯施肥(FFP)、30%尿素+70%控释参混肥(30%N+70%CRF)和优化减氮施肥(OPT-N)对水稻生长发育、各生育阶段稻田氮磷流失特征和土壤养分积累的影响。结果表明:1)SIDS处理较CF处理,田间灌溉水量、总用水量、径流量和渗漏量分别降低41.7%,18.5%,45.8%和21.9%,降雨利用率增加16.2%,全生育期稻田NH-N、NO-N、TN、DP和TP径流流失量分别分别降低28.5%5.7%,22.4%4.5%,32.6%5.9%,35.7%0.0%和36.4%3.1%,渗漏流失量分别降低23.5%8.1%,12.9%7.5%,22.8%2.0%,5.0%6.4%和16.2%3.3%,且水稻返青期节孕穗期占稻田氮磷径流和渗漏流失量的70%以上。2)30%N+70%CRF处理、OPT-N处理较FFP处理,TN径流流失量可分别降低19.7%9.2%,15.1%5.2%,渗漏流失量可分别降低25.4%1.7%,20.9%6.4%,TP渗漏流失量可分别降低18.4%4.5%,20.4%1.6%,但TP径流流失量差别非常小。3)与CF灌溉方式相比,SIDS处理水稻在分蘖期浆期净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)明显增加,SIDS处理的水稻在分蘖期、齐穗期和成熟期的地上部干物质积累量分别增加17.5%,35.0%和4.0%;SIDS处理实际产量相对CF处理可增产4.4%,但对0—40 cm土层养分累积影响不大,30%N+70%CRF处理和OPT-N处理相对FFP处理可增产5.6%和0.4%,且0—20 cm土层速效氮磷养分能维持在一个较高且相对稳定的水平。综上,浅灌深蓄结合30%N+70%CRF施用有利于稻田节水、减少氮磷流失,水稻增产以及土壤肥力改善。
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