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氮、磷减量配施生物炭和腐植酸对双季稻产量和氮、磷流失的影响

2020-08-17黄家怡荣湘民黄卓江韩永亮

河南农业科学 2020年8期
关键词:田面铵态氮硝态

黄家怡,荣湘民,侯 坤,黄卓江,颜 娟,韩永亮,田 昌

(湖南农业大学 资源环境学院,湖南 长沙 410128)

水稻是我国主要的粮食作物,其产量占全国谷物总产量的40%以上。因此,提高水稻产量对保障国家粮食安全和社会稳定有着重大的意义。然而种植者为了提高水稻产量,往往会在一定程度上增加肥料施用量[1-3]。我国的耕地面积只占世界耕地总面积的7%左右,但是化肥施用量却达到了世界化肥施用总量的25%[4]。目前,不同地区主要粮食作物的氮肥利用率在10.8%~40.5%,磷肥利用率在7.3%~20.1%[5]。氮、磷虽是作物生长必需营养元素,但也是导致水体富营养化的主要污染元素,减少氮、磷的使用是防止周边水体富营养化的重要途径之一。

1 材料和方法

1.1 试验地概况及试验材料

试验于2019年4—11月在湖南省汨罗市凤凰乡荞麦湖村进行,该区(28°55′N、112°56′E)属亚热带大陆性季风湿润气候,境内阳光充足,雨量充沛,气候温和,年日平均气温16.9 ℃,年均总日照时数1 665 h,无霜期263 d,年均降雨量1 353 mm,年均蒸发量1 330 mm。该区供试土壤为河潮泥,是由近现代河流冲积物发育而来的水稻土,该土壤含有机质27.56 g/kg、全氮3.51 g/kg、全磷0.42 g/kg、全钾20.43 g/kg、碱解氮241.72 mg/kg、速效磷13.42 mg/kg、速效钾251.52 mg/kg,pH 值为 5.12。

供试水稻品种为早稻陵两优268和晚稻桃优香占。供试氮肥为普通尿素(含N 46%);磷肥为过磷酸钙(含P2O512%);钾肥为氯化钾(含K2O 60%);生物炭(江苏艾格尼丝环境科技有限公司生产)为粉末状,含N 0.49%、P2O50.54%;腐植酸为粉末状,腐植酸含量>40%,含N 0.35%、P2O50.34%。

1.2 试验设计

试验设置6个施肥处理,分别为单施钾肥(T1),常规施肥(T2),氮、磷各减量20%(T3),氮、磷各减量20%+腐植酸(T4),氮、磷各减量20%+生物炭(T5),氮、磷各减量20%+腐植酸+生物炭(T6)。氮肥和钾肥均按基追比3∶2施用,腐植酸按基追比1∶1施用,移栽后10 d追肥,其余肥料做基肥施用,由于生物炭和腐植酸的氮、磷、钾含量较低,故施用氮、磷、钾肥时没有扣除生物炭和腐植酸含有的氮、磷、钾量,早、晚稻不同施肥处理及施肥方案见表1。每个处理3个重复,共18个小区,小区面积为20 m2(4 m×5 m)。各小区随机排列,小区间有高20 cm、宽20 cm的田埂,田埂用塑料薄膜包覆,防止水、肥互渗;每个小区设有单独的进、排水口,排水口低于田埂5 cm 左右,用于灌水及暴雨天小区排水。6个不同处理小区组成1个区组,区组中间有宽50 cm 的沟渠,用于统一进水或排水。取水样时间是每天10:00—11:00,每次取水样的前1 d下午准时开始灌水,保证在取水样时各小区田面水总体积相对一致,施基肥当天下午灌水,次日上午开始取水样,小区病虫草害管理方式同当地农户常规管理。

表1 双季稻不同施肥处理施肥量

1.3 样品采集及分析测定方法

施基肥后1、2、3、5、7、9、10、11、12、14、16、18、20、24、30 d取田面水,施基肥后10 d追肥,取样时间是每天10:00—11:00 ,取样时使用100 mL医用注射器,在不扰动水层的情况下,按照对角线取样法,随机取5个点田面水混合样250 mL,用于测定田面水中总氮、可溶性氮、硝态氮、铵态氮、总磷、可溶性磷、颗粒态磷质量浓度。

水稻成熟期,每小区取5穴有代表性植株进行考种,测量株高、穗长、每穴有效穗数、每穗实粒数、千粒质量、结实率;每小区单打单收,分别测量籽粒和秸秆产量,并测定籽粒和秸秆氮、磷、钾含量。

采用碱性过硫酸钾消解法,用SmartChem 200测定总氮和可溶性氮含量;水样经0.45 μm滤膜抽滤,用SmartChem 200测定硝态氮和铵态氮含量;采用过硫酸钾消解—钼锑抗比色法测定总磷和可溶性磷含量,并计算颗粒态磷含量,颗粒态磷含量=总磷含量-可溶性磷含量;采用火焰分光光度计法测定钾含量。

1.4 数据处理

用WPS 2019进行数据处理和作图,采用DPS软件进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对双季稻产量及其构成因素的影响

由表2可知,双季稻T2、T3、T4、T5、T6处理的穗长、每穴有效穗数、千粒质量均无显著差异,T2、T3、T4、T5处理间株高、每穗实粒数、结实率、产量均无显著差异,T2、T4、T5、T6处理间株高、每穗实粒数、结实率、产量亦均无显著差异;但与T3处理相比,T6处理株高、每穗实粒数、结实率、产量均显著提高,说明相对于氮、磷各减量20%处理,在氮、磷各减量20%的基础上增施生物炭和腐植酸能显著提高双季稻的株高、每穗实粒数、结实率,进而提高产量。与T3处理相比,T4、T5、T6处理早稻产量分别提高了2.88%、5.44%、6.23%,晚稻产量分别提高了1.22%、0.73%、2.13%。

表2 不同施肥处理对双季稻产量及其构成因素的影响

续表2 不同施肥处理对双季稻产量及其构成因素的影响

2.2 不同施肥处理对双季稻秸秆和籽粒养分含量的影响

由表3可知,双季稻秸秆和籽粒的氮、磷、钾含量均差异不显著,即氮、磷各减量20%基础上配施生物炭和腐植酸对水稻品质没有影响,双季稻籽粒中的平均氮、磷含量分别为秸秆中平均氮、磷含量的2.04、1.77倍,秸秆中的平均钾含量为籽粒中平均钾含量的9.48倍。

表3 不同施肥处理对双季稻秸秆和籽粒养分含量的影响Tab.3 Effects of different fertilization treatments on nutrient content of straw and grain of double cropping rice g/kg

2.3 不同施肥处理对双季稻田面水中氮质量浓度的影响

2.3.1 总氮质量浓度 由图1可知,各处理早稻田面水中总氮质量浓度在施基肥后1 d达到最大值,随后迅速下降。早稻在施基肥后10 d追肥,因此,总氮质量浓度又达峰值;随后马上回落;施基肥后16 d出现小幅度升高,其原因可能是,未按指定水量灌水导致田面水量有一定程度减少,从而导致田面水中氮质量浓度整体上升,整体来看,T2处理田面水中总氮质量浓度一直高于其他5个处理;田面水中总氮质量浓度在施基肥后3 d及追肥后 2 d明显高于平均水平。从平均总氮质量浓度来看,T2处理最高,达到了28.67 mg/L;T6处理最低,为19.55 mg/L;T3、T4、T5、T6处理显著低于T2处理,说明氮、磷各减量20%能显著降低田面水中总氮质量浓度;T5、T6处理分别较T3处理显著降低10.44%、16.35%,说明在氮、磷各减量20%的基础上增施生物炭或者同时增施生物炭和腐植酸能显著降低田面水中总氮质量浓度;T3、T4处理间差异不显著,T4处理较T3处理降低3.55%,说明氮、磷各减量20%的基础上增施腐植酸能降低田面水中总氮质量浓度,但是效果不显著;T6处理显著低于T5处理,说明在氮、磷各减量20%以及施加生物炭的情况下增施腐植酸能显著降低田面水中总氮质量浓度,也说明腐殖酸与生物炭结合施用效果更佳;T4处理显著高于T6处理,说明在氮、磷各减量20%且施加腐植酸的情况下增施生物炭能显著降低田面水中总氮质量浓度。综上,与常规施肥处理相比,氮、磷各减量20%处理能显著降低早稻田面水中总氮质量浓度,其中,氮、磷各减量20%配施生物炭处理效果较好,氮、磷各减量20%同时配施生物炭和腐植酸处理效果最佳。

不同小写字母表示不同处理间的差异达到显著(P<0.05)水平,下同

由图2可知,晚稻各处理田面水中总氮质量浓度变化趋势同早稻,在施基肥后1 d最大,随后逐渐下降,施基肥后10 d上升,而后总体下降;田面水中总氮质量浓度在施基肥后 5 d及追肥后2 d明显高于平均水平。T2处理田面水中平均总氮质量浓度最高,达到49.16 mg/L;T6处理最低,为36.86 mg/L。T3、T4、T5、T6处理显著低于T2处理,其中T5、T6处理显著低于T3、T4处理,但T3、T4处理间差异不显著,T5、T6处理间差异不显著;T4、T5、T6处理相对于T3处理分别下降了3.18%、8.16%、10.51%。综上,与常规施肥处理相比,氮、磷各减量20%处理能显著降低晚稻田面水中总氮质量浓度,其中,氮、磷各减量20%配施生物炭处理效果较好,氮、磷各减量20%同时配施生物炭和腐植酸处理效果最佳。

图2 晚稻田面水中总氮质量浓度变化

2.3.2 可溶性氮质量浓度 由图3可知,早稻田面水中可溶性氮质量浓度的变化趋势与总氮质量浓度大体一致,总体上在施基肥后1 d最大,随后逐渐下降,施基肥后10 d上升,而后总体下降;田面水中可溶性氮质量浓度在施基肥后3 d及追肥后 2 d明显高于平均水平。从平均质量浓度来看,T2处理最高,达到了22.19 mg/L;T6处理最低,为16.34 mg/L;T3、T4、T5、T6处理显著低于T2处理,说明氮、磷各减量20%能显著降低田面水中可溶性氮质量浓度;T4、T5、T6处理显著低于T3处理,降幅分别为4.66%、8.90%、13.45%,说明在氮、磷各减量20%的基础上增施生物炭和腐植酸能显著降低田面水中可溶性氮质量浓度;而T6处理显著低于T4和T5处理,但T4、T5处理间差异不显著,说明施加腐植酸和生物炭降低田面水中可溶性氮质量浓度效果相近,但二者结合效果更显著。综上,与常规施肥处理相比,氮、磷各减量20%处理能显著降低早稻田面水中可溶性氮质量浓度,其中氮、磷各减量20%分别配施生物炭、腐植酸处理效果相当,氮、磷各减量20%同时配施生物炭和腐植酸处理效果最佳。

图3 早稻田面水中可溶性氮质量浓度变化

由图4可知,晚稻田面水中可溶性氮质量浓度的变化趋势与早稻相似。总体上在施基肥后1 d最大,随后逐渐下降,施基肥后10 d上升,而后下降;田面水中可溶性氮质量浓度在施基肥后5 d及追肥后2 d明显高于平均水平。从平均质量浓度来看,T2处理最高,达到了40.11 mg/L;T6处理最低,为30.04 mg/L;T3、T4、T5、T6处理显著低于T2处理,其中,T5、T6处理显著低于T3处理,但T5、T6处理间差异不显著,而T6处理显著低于T4处理,另外T3、T4处理间差异不显著,T4、T5、T6处理相对于T3处理分别下降了3.36%、7.60%、10.78%。综上,与常规施肥处理相比,氮、磷各减量20%处理能显著降低晚稻田面水中可溶性氮质量浓度,其中,氮、磷各减量20%配施生物炭处理效果较好,氮、磷各减量20%同时配施生物炭和腐植酸处理效果最佳。

图4 晚稻田面水中可溶性氮质量浓度变化

2.3.3 铵态氮质量浓度 由图5可知,早稻田面水中铵态氮质量浓度的变化趋势与总氮质量浓度大体一致,总体上在施基肥后1 d最大,随后逐渐下降,施基肥后10 d上升,而后下降;田面水中铵态氮质量浓度在施基肥后3 d及追肥后2 d明显高于平均水平。从平均质量浓度来看,T2处理最高,达到了18.27 mg/L;T6处理最低,为12.45 mg/L;T3、T4、T5、T6处理显著低于T2处理,说明氮、磷各减量20%能显著降低田面水中铵态氮质量浓度;T5、T6处理显著低于T3处理,说明在氮、磷各减量20%的基础上增施生物炭或者同时增施生物炭和腐植酸均能显著降低田面水中铵态氮质量浓度,但T5、T6处理间差异不显著;T3处理高于T4处理,但是差异不显著,说明在氮、磷各减量20%的基础上增施腐植酸能降低田面水中铵态氮质量浓度,但是效果不显著;T4处理显著高于T5处理,说明生物炭降低田面水中铵态氮质量浓度的效果要显著优于腐植酸;T4处理显著高于T6处理,说明在氮、磷各减量20%以及施加腐植酸的情况下增施生物炭能显著降低田面水中铵态氮质量浓度;T4、T5、T6处理较T3处理分别下降了4.51%、13.60%、17.39%。综上,与常规施肥处理相比,氮、磷各减量20%处理能显著降低早稻田面水中铵态氮质量浓度,其中,氮、磷各减量20%配施生物炭处理及同时配施生物炭和腐植酸处理效果较好。

图5 早稻田面水中铵态氮质量浓度变化

由图6可知,晚稻田面水中铵态氮质量浓度的变化趋势与总氮质量浓度类似,在施基肥后1 d最大,随后逐渐下降,施基肥后10 d上升,而后下降;田面水中铵态氮质量浓度在施基肥后5 d以及施追肥后2 d明显高于平均水平。从平均质量浓度来看,T2处理最高,达到了35.61 mg/L;T6处理最低,为26.59 mg/L;T3、T4、T5、T6处理显著低于T2处理;T5、T6处理显著低于T3、T4处理,但T5、T6处理间差异不显著,T3、T4处理间差异不显著;T4、T5、T6处理较T3处理分别下降了2.25%、7.97%、9.43%。综上,与常规施肥处理相比,氮、磷各减量20%处理能显著降低晚稻田面水中铵态氮质量浓度,其中,氮、磷各减量20%配施生物炭处理及同时配施生物炭和腐植酸处理效果较好。

2.3.4 硝态氮质量浓度 图7表明,早稻田面水中硝态氮质量浓度变化趋势与总氮质量浓度变化趋势相似,在施基肥后1 d最大,随后总体上逐渐下降,施基肥后10 d上升,而后总体下降;田面水中硝态氮质量浓度在施基肥后3 d及追肥后2 d明显高于平均水平。从平均质量浓度来看,T2处理最高,达到了0.077 mg/L;T6处理最低,为0.055 mg/L;T3、T4、T5、T6处理显著低于T2处理,说明氮、磷各减量20%能显著降低田面水中硝态氮质量浓度;T5、T6处理显著低于T3处理,说明在氮、磷各减量20%的基础上增施生物炭或者同时增施生物炭和腐植酸均能显著降低田面水中硝态氮质量浓度,但T5、T6处理间差异不显著;T3处理高于T4处理,但是差异不显著,说明氮、磷各减量20%的基础上增施腐植酸能降低田面水中硝态氮质量浓度,但是效果不显著;T4处理显著高于T5处理,说明生物炭降低田面水中硝态氮质量浓度的效果要显著优于腐植酸;T4、T5、T6处理较T3处理分别下降了3.13%、12.50%、14.06%。综上,与常规施肥处理相比,氮、磷各减量20%处理能显著降低早稻田面水中硝态氮质量浓度,其中,氮、磷各减量20%配施生物炭处理及同时配施生物炭和腐植酸处理效果较好。

图6 晚稻田面水中铵态氮质量浓度变化

图7 早稻田面水中硝态氮质量浓度变化

由图8可知,晚稻田面水中硝态氮质量浓度的变化趋势和总氮质量浓度类似,在施基肥后1 d最大,随后逐渐下降,施基肥后10 d上升,而后总体下降;田面水中硝态氮质量浓度在施基肥后3 d及追肥后2 d明显高于平均水平。从平均质量浓度来看,T2处理最高,达到了0.084 mg/L;T6处理最低,为0.059 mg/L;T3、T4、T5、T6处理显著低于T2处理;T5、T6处理显著低于T3、T4处理,但T5、T6处理间及T3、T4处理间差异均不显著;T4、T5、T6处理较T3处理分别下降了5.63%、15.49%、16.90%。综上,与常规施肥处理相比,氮、磷各减量20%处理能显著降低晚稻田面水中硝态氮质量浓度,其中,氮、磷各减量20%配施生物炭处理及同时配施生物炭和腐植酸处理效果较好。

图8 晚稻田面水中硝态氮质量浓度变化

2.4 不同施肥处理对双季稻田面水中磷质量浓度的影响

2.4.1 总磷质量浓度 由图9可知,早稻各处理的田面水中总磷质量浓度变化趋势基本一致,在施基肥后1 d最大,随后逐渐下降,在施基肥后10 d追肥时,虽然没有施入磷肥,但总磷质量浓度出现了一定程度的上升,这可能是因为施肥扰动了表面土层,颗粒态磷含量上升,同时部分磷素脱离土壤的吸附进入田面水中,从而导致施基肥后10 d的波峰;田面水中总磷质量浓度在施基肥后5 d明显高于平均水平。从平均质量浓度来看,T2处理最高,达到了0.128 mg/L;T6处理最低,为0.092 mg/L;T3、T4、T5、T6处理显著低于T2处理,说明氮、磷各减量20%能显著降低田面水中总磷质量浓度;T5、T6处理显著低于T3处理,说明在氮、磷各减量20%的基础上增施生物炭或者同时增施生物炭和腐植酸均能显著降低田面水中总磷质量浓度;T3处理高于T4处理,但是差异不显著,说明氮、磷各减量20%的基础上增施腐植酸能降低田面水中总磷质量浓度,但是效果不显著;T5、T6处理显著低于T4处理,说明生物炭降低田面水中总磷的效果显著优于腐植酸,且在氮、磷各减量20%以及施加腐植酸的情况下增施生物炭能显著降低田面水中总磷质量浓度;T4、T5、T6处理较T3处理分别下降了3.77%、12.26%、13.21%。综上,与常规施肥处理相比,氮、磷各减量20%处理能显著降低早稻田面水中总磷质量浓度,其中,氮、磷各减量20%配施生物炭处理及同时配施生物炭和腐植酸处理效果较好。

图9 早稻田面水中总磷质量浓度变化

由图10可知,晚稻各处理的田面水中总磷质量浓度变化趋势与早稻大致相同,在施基肥后1 d最大,随后逐渐下降,在施基肥后10 d追肥时,虽然没有施入磷肥,但总磷质量浓度出现了一定程度的上升,原因同早稻;田面水中总磷质量浓度在施基肥后5 d明显高于平均水平。从平均质量浓度来看,T2处理最高,达到了0.113 mg/L;T6处理最低,为0.081 mg/L;T3、T4、T5、T6处理显著低于T2处理;T5、T6处理显著低于T3、T4处理,但T5、T6处理间及T3、T4处理间差异均不显著;T4、T5、T6处理较T3处理分别下降了3.23%、10.75%、12.90%。综上,与常规施肥处理相比,氮、磷各减量20%处理能显著降低晚稻田面水中总磷质量浓度,其中,氮、磷各减量20%配施生物炭处理及同时配施生物炭和腐植酸处理效果较好。

2.4.2 可溶性磷质量浓度 由图11可知,晚稻田面水中可溶性磷质量浓度变化趋势与总磷质量浓度一致,在施肥后1 d最大,随后逐渐下降,施基肥后10 d上升,而后总体下降;田面水中可溶性磷质量浓度在施基肥后5 d明显高于平均水平。从平均质量浓度来看,T2处理最高,达到0.104 mg/L;T6处理最低,为0.074 mg/L;T3、T4、T5、T6处理显著低于T2处理,说明氮、磷各减量20%能显著降低田面水中可溶性磷质量浓度;T5、T6处理显著低于T3处理,说明在氮、磷各减量20%的基础上增施生物炭或者同时增施生物炭和腐植酸均能显著降低田面水中可溶性磷质量浓度;T3处理高于T4处理,但是差异不显著,说明氮、磷各减量20%的基础上增施腐植酸能降低田面水中可溶性磷质量浓度,但是效果不显著;T5、T6处理显著低于T4处理,说明生物炭降低田面水中可溶性磷的效果显著优于腐植酸,且在氮、磷各减量20%并施加腐植酸的情况下增施生物炭能显著降低田面水中可溶性磷质量浓度;T4、T5、T6处理较T3处理分别下降了4.65%、12.79%、13.95%。综上,与常规施肥处理相比,氮、磷各减量20%处理能显著降低早稻田面水中可溶性磷质量浓度,其中,氮、磷各减量20%配施生物炭处理及同时配施生物炭和腐植酸处理效果较好。

图10 晚稻田面水中总磷质量浓度变化

图11 早稻田面水中可溶性磷质量浓度

由图12可知,晚稻田面水中可溶性磷质量浓度变化趋势与总磷质量浓度一致,在施基肥后1 d最大,随后逐渐下降,施基肥后10 d上升,而后下降;田面水中可溶性磷质量浓度在施基肥后5 d明显高于平均水平。从平均质量浓度来看,T2处理最高,达到0.091 mg/L;T6处理最低,为0.065 mg/L。T3、T4、T5、T6处理显著低于T2处理;T5、T6处理显著低于T3、T4处理,但T5、T6处理间及T3、T4处理间差异均不显著;T4、T5、T6处理较T3处理分别下降了4.00%、10.67%、13.33%。综上,与常规施肥处理相比,氮、磷各减量20%处理能显著降低晚稻田面水中可溶性磷质量浓度,其中,氮、磷各减量20%配施生物炭处理及同时配施生物炭和腐植酸处理效果较好。

2.4.3 颗粒态磷质量浓度 由图13可知,早稻田面水中颗粒态磷质量浓度变化趋势与总磷质量浓度大致相同,施基肥后10 d相对于9 d有大幅度上升,且随后急剧下降,这是因为施肥过程扰动了表面土层,使土壤中磷脱离一部分到田面水中,即使没有加入磷肥也会有所增加[30];田面水中颗粒态磷质量浓度在施基肥后5 d以及追肥后1 d明显高于平均水平。从平均质量浓度来看,T2处理最高,达到0.024 mg/L;T3、T4处理与T2处理差异不显著,T5、T6处理显著低于T2处理,说明氮、磷各减量20%配施生物炭及同时配施生物炭和腐植酸处理均能显著降低早稻田面水中颗粒态磷的质量浓度,氮、磷各减量20%配施腐植酸对田面水中颗粒态磷含量无显著影响;T3、T4、T5、T6处理间差异均不显著。综上,与常规施肥处理相比,氮、磷各减量20%配施生物炭处理及同时配施生物炭和腐植酸处理降低早稻田面水中颗粒态磷质量浓度的效果较好。

图12 晚稻田面水中可溶性磷质量浓度变化

图13 早稻田面水中颗粒态磷质量浓度变化

由图14可知,晚稻田面水中颗粒态磷质量浓度变化趋势与早稻大致相同,施基肥后10 d相对于9 d有大幅度上升,且随后急剧下降,原因同早稻;田面水中颗粒态磷质量浓度在施基肥后5 d及追肥后1 d明显高于平均水平。从平均质量浓度来看,T2处理最高,达到0.021 mg/L;T3、T4、T5、T6处理显著低于T2处理,T3、T4、T5、T6处理间差异均不显著,说明氮、磷各减量20%及单独配施生物炭、腐植酸、同时配施生物炭和腐植酸均能显著降低晚稻田面水中颗粒态磷质量浓度,但它们的降低效果差异不显著。

图14 晚稻田面水中颗粒态磷质量浓度变化

3 结论与讨论

本研究结果表明,施肥处理平均总氮、可溶性氮、铵态氮质量浓度均表现为T2>T3>T4>T5>T6,氮、磷减量配施生物炭、腐植酸能有效降低田面水中氮素的流失风险;且同时配施生物炭和腐植酸的处理T6效果最佳。施加生物炭处理硝态氮质量浓度低于不施生物碳处理,这与冯轲等[30]研究结果一致,这是因为一方面生物炭对田面水中硝态氮具有较好的吸附作用[31],生物炭还能够吸附土壤中可溶性的自由态酚类化合物,而这些化合物能够抑制硝化细菌的生长,从而提高土壤中硝化细菌活性,促进氮素硝化过程[32-33];另一方面,生物炭还可以增加土壤中固氮微生物数量,减少氮的反硝化作用[34]。根据施基肥后水稻田面水中氮质量浓度的动态变化趋势,水稻施基肥后3~5 d以及追肥后2 d田面水中氮质量浓度明显高于平均水平,是控制氮流失的关键时期,应严格控制田面水的排放,减少对周边水体环境的影响。

本研究结果表明,生物炭可适当降低田面水中总磷和可溶性磷质量浓度,这是因为,一方面生物炭对总磷有一定的吸附作用[35],生物炭施入土壤后,生物炭的多孔结构为微生物分解含磷有机物或无机物提供场所,从而加快了土壤中磷素的周转速率[36-37];另一方面,生物炭表面已吸附的部分有机磷也能与Al3+、Fe3+和Ca2+等离子形成螯合物[38-39],间接提高土壤磷素的有效性,降低了田面水中磷流失风险。根据施肥后水稻田面水中磷质量浓度的动态变化趋势,水稻施基肥后5 d内田面水中磷质量浓度明显高于平均水平,是控制磷流失的关键,应严格控制田面水的排放,减少对周边水体环境的影响。

综上,在水稻生产上不能为了提高水稻产量盲目增加施肥量,可以在施肥时减少一定的氮、磷肥用量并配施一定量的生物炭和腐植酸,这样既能保证产量也能减少田面水中养分流失风险,在氮、磷各减量20%基础上配施腐植酸(900 kg/hm2)和生物炭(2 250 kg/hm2)处理水稻产量高,且氮、磷流失风险低,是生态效益最高的施肥方法。

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