王矿，袁先江，曹秀清，高振陆，蒋尚明，杨继伟，王业凡

深蓄控排条件下稻田土壤水氮变化规律

王矿，袁先江，曹秀清，高振陆，蒋尚明，杨继伟，王业凡

（安徽省·水利部淮河水利委员会 水利科学研究院，水利水资源安徽省重点实验室，合肥 230088）

【】阐明不同水分管理模式下土壤水氮素的赋存规律。在肥东灌溉实验站开展试验，观测L1处理（间歇时间3～4 d，蓄雨深度10 cm）、深蓄控排L2处理（间歇时间6～8 d，蓄雨深度14 cm）和L3处理（间歇时间6～8 d，蓄雨深度18 cm）地下埋深50、70、90、110、150 cm土壤水及稻田排水的氮素变化，分析干湿交替L1处理和深蓄控排L2、L3处理的灌水量、排水量以及水稻产量要素的响应规律。干湿交替灌溉L1处理和深蓄控排模式L2、L3处理较CK水稻灌溉水量分别降低725、1 703、2 304m3/hm2，雨水利用率分别提高11.8%、19.0%、25.9%，稻田排水次数减少1～3次。NH4+-N、NO3--N和TN随土层深度增加而降低，深蓄控排L2、L3处理总氮峰值低于CK。L1、L2、L3处理TN污染负荷较CK减少21.3%、26.7%、31.5%。各处理间产量差异不显著。通过增加蓄雨上限至18 cm，延长间歇时间6～8 d，能够有效地减少灌溉定额，降低稻田排水量，提高雨水利用率，达到水稻节水、减排、控污、稳产的目的。

水稻；稻田；灌排模式；土壤水分；氮

0 引言

【研究意义】水稻是我国最重要的粮食作物之一，种植面积约3 000万hm２。化肥为提高水稻产量做出重要贡献的同时，也加剧了氮素等营养物质的流失风险[1-3]。加之水稻生育期内降雨丰沛，排水机率高，易产生农田面源污染物排放，导致水体富营养化，进而危及生态和生活用水安全。尤其是江淮及长江以南地区，水稻生育期内降雨量大，在径流和淋溶作用下，随地表排水和土壤水运动产生的氮流失已经成为地区农业面源污染的重要来源[4]。同时稻田又是特殊的人工湿地，已有研究指出，稻田可发挥湿地功能，实现对氮素的净化。稻田通过蓄滞雨水及灌溉水资源，延长水体的滞留时间，有利于提高水分利用和净化水质[5-9]。因此实施水稻节水控制排水技术对于节约水资源、减轻环境污染具有重要意义[10-11]。

【研究进展】已有研究表明[12-15]，将水稻节水灌溉技术与控制排水相结合，充分发挥稻田的湿地效应，可减少灌溉定额和稻田氮污染物负荷，实现节水高产、减排控污的目标。水稻节水控排灌溉模式是指为充分利用降雨，提高稻田滞蓄雨水量，减少水稻的灌水次数、减少稻田排水量以及面源污染排放。罗纨等[11]研究了在水稻生长期内抬高排水沟出口对田间排水和盐分变化的影响，在水稻种植区采取控制排水措施可以减少排水量50%左右，浅层土壤含盐量从0.7 g/L 增加到0.8 g/L，深层土壤水变化平缓，控制排水对土壤含盐量增加幅度可控。肖梦华等[10]、罗纨等[11]研究发现采用控制排水可减少稻田排水量20%，减少铵态氮排放25%。杨丽慧等[12]从水环境保护的角度出发，并开展暗管排水研究与实践，得出节水控排条件下氨态氮和总磷消减率分别为35.3%和41.7%。王友贞等[13]以淮北平原为例研究大沟蓄水控制排水技术及效应，利用三维地下水运动模拟模型，进行了不同控制条件下田间地下水的动态模拟，获得不同控制方案的优化结果。黄志强等[14]研究了不同暗管控制水位对排水、氮素流失过程和流失总量的影响，控制排水条件下淹水稻田田面氮素流失和氮浓度变化规律，发现控制排水降低了排水量，暗管氮素排放量与排水量显著相关。叶玉适等[15]研究水肥耦合条件下氮素变化规律，得出干湿交替节灌结合控释肥（尤其是树脂包膜尿素）施用有利于降低稻田氮素径流流失，促进农业面源污染减排。【切入点】综观国内外研究，发现已有研究主要集中于节水灌溉模式对稻田地表径流排水水量、排水水质、水稻产量的影响方面[13-16]，而对雨水深蓄控制排水的水量、土壤水的氮素赋存规律研究尚少。稻田节水控排模式综合考虑了节水灌溉与控制排水的协同效应，在保证水稻产量的前提下，保持或低于现有节水模式的灌水下限，适当增加雨后蓄水深度，达到水肥高效利用及控污的目的。【拟解决的关键问题】本文将探讨水稻节水灌溉与蓄雨控制排水综合模式下的氮素赋存规律变化，旨在研究稻田控制灌排参数，合理利用雨洪资源，为减轻农业面源污染、保护水环境提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

水稻供试品种为新Ⅱ优223，试验于2018年6—9月在肥东灌溉试验中心站（31°46′N，117°27′E）进行。试验点地处江淮丘陵区，是北亚热带季风性气候区，年平均气温为15.5 ℃，年均无霜期231 d，多年平均降水量971.4 mm（1952—2017年），降雨多集中在5—9月，降水量为599.8 mm，占年均降水量的61.7%。试验区土壤为黄棕壤，土壤结构不良且通透性较弱。试验站内有24处固定式测坑，分4个区域布置，每个区域含测坑6处，试验区设有轨道式电动遮雨棚4套，地下布设观测采集廊道及设备间，测坑均配备分层取样装置及溢流桶。测坑周边设有保护区，以减少边际效应的影响。

1.2 试验设计

供试种子由湖北荃银高科种业公司提供，于5月1日泡种，5月4日催芽，5月8日下种，6月11日移栽，7月16日拔节，8月1日抽穗开花，8月16日灌浆成熟，9月22日收割。移植前1周，对试验测坑进行泡田，以便于耕耙和插秧，株距为20 cm，行距为30 cm。水稻生育期内共施肥2次，肥料为湖北澳特尔化工有限公司生产的复合肥（N、P2O5、K2O质量比为15∶15∶15），总养分量≥45%。6月11日施基肥折纯为750 kg/hm2，7月27日追肥500 kg/hm2。生长期内喷施农药1次，8月1日喷施5%的阿维菌素330 mL/hm2防治螟虫。试区土壤类型为北亚热带的地带性土壤（黄棕壤），0～30 cm深度土壤的理化性质，见表1。天然降雨条件下水稻节水控排采用测坑试验，试验采用随机设计，每个处理采用2次重复，受试因素为间歇时间和蓄雨深度，各生育期间歇时间为3、4、6、8 d，蓄雨深度为10、14、18 cm（处理编号及各处理的设计参数，见表2）。非试验期间，稻田灌水水层上限为4～5 cm，达到蓄雨深度设计值继续增加时，超蓄部分经溢流口排入储水箱，蓄雨结束后水位因蒸散发自然下降。

表1 试验区0～30 cm土壤理化性质

表2 不同水分处理试验方案

注 分蘖期、拔节期、抽穗开花期、成熟期灌溉上限分别为4、5、5、4 cm。

试验在测坑中进行，规格为2.0 m×2.0 m×2.4 m（长×宽×深），测坑剖面图如图1所示。为了抽取不同土壤层的土壤水的水样，安装5个土壤水层取样管（地下埋深50、70、90、110、150 cm）。取水管二侧错位开孔（孔距5 cm，孔径0.3 cm），取水管长度为1 m，用100目纱网将其包裹，经测坑壁预留孔嵌入在土体中，构成土壤水取样管。测坑中土壤按每层20 cm进行分层填土，测坑底部有20 cm滤层（滤网+碎石层10 cm+粗沙层10 cm）。测坑四周设有保护区，减少边界效应影响。

图1 试验测坑剖面图（单位：mm）

1.3 数据观测与水样测定

1）水位测定。在测坑内选取4个顶角点位置标定田面基准点，测得各基准点至水面的距离，以其平均值为最终水位，以减少田面不平整的影响。

2）排水量测定。每次降雨过程后，测坑内超过蓄雨水深的水量通过溢流管流入位于地下室的溢流桶中，并测定溢流水量。

3）水样采集。土壤水通过土壤水层取样管采集，取样管与周边土壤结合紧密，取水样时先排空取样管内积存水样，再汲取新鲜水样。发生溢流时，每4 h量测集水箱时段排水量，并采集水样。土壤水各剖面氮素平均质量浓度计算式为：

单位面积稻田地表排水氮素流失量计算式为：

式中：AVER()为地表水或分层土壤水氮素的平均质量浓度；()为1 hm2稻田地表排水氮素流失量；()为第时段排水体中氮素质量浓度；V为第时段排水量；plot为测坑面积，plot=4 m2。

4）气象数据的测定。WS-STD1型自动气象站观测气温、地温、相对湿度、风向、风速、水面蒸发量、降水量、日照、太阳辐射、土壤墒情参数。

5）水稻产量数据的测定。各测坑水稻收割后随机取30 株测定株高、穗长、分蘖、穗粒数、千粒质量及产量等相关指标。株高、穗长采用钢直尺测量，分蘖为人工计数，穗粒数、千粒质量、产量等指标为数粒仪结合电子天平测定。

6）水样测定。TN-过硫酸钾分光光度法，NH4+-N-纳氏试剂比色法，NO3--N-紫外分光光度法；土壤TP量采用H2SO4-HClO4双酸消煮，钼锑抗比色法测定（鲍士旦，2000）；土壤有机质采用重铬酸钾容量法测定，速效磷采用0.5 mol/LNaHCO3浸提-钼锑抗分光光度法，土壤中全钾的测定采用火焰光度法。

1.4 数据分析

利用SPSS19.0软件进行数据分析，通过单因素方差分析（ANOVA）判断处理之间是否存在显著差异，采用最小显著极差法（LSD）进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 水稻生育期内气温与降雨量

2018年水稻生长期119 d（移栽后）内日温度、湿度降水量如图2所示。随水稻从夏季入秋季，日平均温度波动较大，整体均呈相似的下降趋势。2018年水稻生育期内日平均温度为27.2 ℃。最高、最低日平均温度分别为32.0 ℃（7月14日，40 d）和19.8 ℃（10月1日，119 d）。2018年水稻全生育期总降水量分别为612.8 mm。降水量年内分配差异较大，日降水量最大为154.6 mm（8月17日，台风“温比亚”降水，74 d）。

图2 稻田生长期内降水、温度和湿度日变化情况

2.2 土壤水氮素的变化

2.2.1 NH4+-N变化

图3表示水稻移栽后不同水肥管理稻田土壤水NH4+-N的动态变化。由图3可知，水稻生育期内土壤水NH4+-N介于0.03～3.67 mg/L之间，伴随水稻基肥和追肥的投入出现2次峰值。水稻生育前期基肥投入后，土壤水NH4+-N迅速达到峰值，之后逐渐下降，10 d后趋于平稳，55 d后随肥料的投入再次回升。第1次施肥出现的峰值高于第2次施肥，其原因为：一是基肥施肥量大于第2次追肥量；二是由于稻田翻耕耙田会导致田间土质疏松，产生较大土壤孔隙，灌溉水或雨水易沿大孔隙、裂隙形成优先流迅速向土壤下层淋溶，而移栽初期的秧苗植株小、根系弱，吸氮量低，氮素易于淋失。

L1、L2、L3处理和CK水稻生育期内土壤水各剖面（50、70、90、110、150 cm）NH4+-N质量浓度随深度递减，各剖面NH4+-N平均质量浓度分别为0.67、0.48、0.41、0.36、0.28 mg/L，各处理不同深度土壤水各剖面NH4+-N质量浓度平均值呈梯度变化。CK与L1处理各剖面土壤水NH4+-N质量浓度呈单峰变化，峰值的出现与施肥时间密切相关，L2处理与L3处理呈多峰变化，其原因是周期性波动与灌溉及降雨相关。CK与L1处理各剖面土壤水NH4+-N质量浓度峰值（土壤水50～150 cm平均值）出现在移栽后约55 d，L2处理与L3处理第2次峰值出现在57～63 d，较CK和L1处理滞后。节水减排L2处理与L3处理有利于降低NH4+-N质量浓度，延滞NH4+-N峰值的出现。

图3 典型处理土壤水NH4+-N变化

2.2.2 NO3--N变化

各处理硝态氮变化如图4所示，从图4可以看出，L1、L2、L3处理和CK土壤水的NO3--N出现多峰变化，峰值出现时间较NH4+-N质量浓度峰值出现时间滞后约7～10 d。NO3--N是稻田氮素淋失主要成分之一，NO3--N带负电荷不易被土壤胶体粒子吸附，从而极易通过土壤淋溶和地表径流随水体流失。稻田土壤中硝化作用是氮循环的一个重要环节，对于硝态氮的反应过程，在有氧环境下硝化细菌生长更快，铵态氮转化成NO3--N与NO2--N，NO2--N形态不稳定，在这种好氧环境下易转化为NO3--N；一部分NO3--N会被水稻根系吸收与利用，另一部分随着扩散和运移进入根区之外的厌氧环境，发生反硝化作用生成N2和N2O。

各处理土壤水NO3--N质量浓度变化总体上呈双峰波动趋势，CK、L1、L2处理和L3处理第1次峰值出现于移栽后20～30 d，各处理第2次峰值出现于移栽后50～70 d。各处理土壤水NO3--N质量浓度在第1次施肥下降快，第2次施肥后下降慢，主要是由于田面水中高质量浓度的NO3--N渗漏到下层使得渗漏水氮素质量浓度升高。返青期后，尤其是进入分蘖期水稻生长加快，对氮素的吸收量随之增加，加上土壤固定、氨挥发、反硝化环境趋于稳定，土壤水NO3--N质量浓度逐渐下降。水稻生育期内土壤水NO3--N质量浓度易受降雨和灌溉产生小幅波动。

2.2.3 TN变化

图5为典型处理土壤水TN变化，由图5可知，各处理土壤水TN质量浓度变化趋势与NO3--N变化趋势相似。水稻生育期各处理土壤水TN质量浓度介于0.20～3.85 mg/L，平均0.92 mg/L。L1、L2、L3处理和CK各处理TN质量浓度平均值分别为1.06、1.04、0.77、0.82 mg/L，与CK相比，其他处理的TN质量浓度平均值分别减小了1.8%、27.3%、22.6%，CK与L1处理差异不明显。

图4 典型处理土壤水NO3--N变化

图5 典型处理土壤水TN变化

2.3 水稻蓄雨量、排水量、产量及氮素排放的影响

表3为不同水分管理下水稻灌水量、蓄雨量和排水量。2018年水稻全生育期总降雨量为612.8 mm，降雨量随时间分布不均，日降雨量最大为154.6 mm，约占生育期降水总量的25%。雨水利用率顺序为：L3处理>L2处理>L1处理>CK，L3处理蓄雨量为5493 m3/hm2，排水量635 m3/hm2，雨水利用率89.6%；CK的蓄雨量为3 903 m3/hm2，雨水利用率63.7%，排水量2 225 m3/hm2。

表3 不同水分管理下水稻灌水量、蓄雨量和排水量

注 同列数据后相同字母代表处理的平均值之间差异不显著（>0.05）。

由表4可知，各处理TN、NH4+-N、NO3--N流失量顺序为：CK>L1处理>L2处理>L3处理。稻田各处理总氮流失量为1.65～2.4 kg/hm2，流失率为0.77%～1.29%；各处理铵态氮、硝态氮流失量分别为0.78～1.21、0.23～0.62 kg/hm2。稻田径流中氮素的流失以铵态氮为主要形式，铵态氮流失量占总氮的50.4%～60.7%。不同处理水稻产量分别介于8 203.0～8 956.5 kg/hm2。L1处理增加了水稻单位面积有效产量，水稻增产6.78%。

不同处理下水稻的生长形态及产量等指标详见表5。由表5可知，L1处理水稻株高、穗长、千粒质量及产量均大于CK，表明短期间歇处理，提高了水稻干物质积累量、产量。L1处理较CK增产6.8%，L2、L3处理较CK减少2%，长时间的受旱，对于株高和穗长有一定抑制，产量略有降低，与CK差异不显著。

表4 不同水分管理稻田氮素径流流失量

注 TN流失率=当季TN径流流失量/当季作物施氮量×100%。

表5 不同试验方案下水稻产量要素

3 讨论

3.1 不同水分管理对稻田土壤水氮素的影响

稻田土壤水TN与NH4+-N质量浓度变化趋势相同：施肥后各处理TN与NH4+-N质量浓度均显著增加，并随时间推移不断降低。这是因为土壤中存在裂隙和孔隙，同时苗期植株生物量小，根系不发达，植株对氮素吸收速度慢且吸收量低，水稻移栽初期养分易于流失和垂向渗漏。随着移栽日期的推移，水稻随植株生长，对氮素吸收增加。由于土壤氮素淋溶受土壤吸附作用影响，土壤剖面氮素质量浓度与土层深度呈负相关，浅层土壤氮素质量浓度高于深层土壤氮素质量浓度[17-19]。与传统的灌排模式相比，深蓄控排模式NH4+-N质量浓度峰值出现时间滞后，峰值偏低，这是因为受旱时间延缓了峰值的出现，水稻受旱促进了土壤中氮素的硝化作用，促使NH4+-N转化成NO3--N，导致深蓄控排L2、L3处理NH4+-N峰值低于L1处理和CK。水稻生长前期氮素流失以NH4+-N成分为主，水稻生长中期、后期以NO3--N为主，且NH4+-N容易被土壤吸附，这与高世凯等[17]研究结果一致。水稻种植前期稻田翻耕耙田会导致田间土质疏松，加之前期旱作物种植产生较大土壤孔隙，灌溉水或雨水易沿大孔隙、裂隙形成优先流迅速向土壤下层淋溶。NO3--N带负电荷不易被土壤胶体粒子吸附，从而极易通过土壤淋溶和地表径流随水体流失，是造成水体污染的活跃型氮素形态。研究可知，随着稻田水分的干湿交替，硝态氮呈周期性波动。即稻田有水层时形成厌氧环境，NO3--N的反硝化作用明显；稻田受旱过程，土壤水分与空气充分接触，NH4+-N更多的转化为NO3--N，NO3--N峰值出现滞后于NH4+-N。NO3--N易通过土壤淋溶和地表径流随水体流失，其质量浓度也较易受降雨和灌溉产生小幅波动。深蓄控排L2、L3处理氮素峰值低于CK。本研究表明深蓄控排L2、L3处理下NO3--N淋失量大于NH4+-N，CK的NH4+-N淋失量大于NO3--N，这是因为水稻淹灌条件下稻田基本处于水分饱和强还原状态，厌氧环境抑制了自养硝化细菌的活性，土壤硝化作用弱；同时淹水土壤中氮的转化主要为氨化作用、反硝化作用和生物固氮，无机氮绝大多数以NH4+-N形式存在，使得土壤水中NO3--N的质量浓度相对NH4+-N质量浓度要低。下层土壤的硝化细菌较上层急剧下降，且尿素酶活性低，施肥后溶质随水迁移至土壤下层，导致地下排水中 NH4+-N质量浓度较高。各处理地下排水NO3--N质量浓度波动升高，进入抽穗开花期后逐渐降低，且施肥后NO3--N质量浓度峰值出现的时间滞后于NH4+-N。深蓄控排L2、L3处理的稻田土壤水NH4+-N、NO3--N和TN质量浓度的峰值均低于L1处理和CK，即水稻受旱后超蓄控排，延长雨水滞留时间，更有利于降低稻田排水中的NH4+-N和NO3--N质量浓度，同时加剧了氮素淋失的风险，稻田氮素的侧渗和深层淋溶等方面需要进一步研究。

3.2 不同水分管理对节水减排的影响

土壤氮素的运移受控于土壤水分的垂向与侧向移动，相关研究结果相差较大。其影响因素有气候条件、土壤特性、作物类型、耕作方式、灌溉制度和施肥管理。稻田氮素造成面源污染主要随径流流入各种水体造成水体富营养化。邵东国等[9]灌溉试验水稻增产5.0%以上，氮素渗漏量下降了28.1%。崔远来等[5]的水稻浅薄湿露灌溉研究发现，薄露灌模式的排水中TN、NH4+-N的排放质量浓度较传统灌溉降低13.4%、27.6%。郭相平等[4]对控制排水进行了研究，与常规灌溉相比排水量减少了21%以上，灌水次数也有所减少，达到了节水省工的目的。同时深蓄控排处理也有利于土壤对氮素的保持，防止肥力流失，进而提高产量降低农业面源污染[17]。该研究结果与前人研究基本一致。通过试验研究不同水分管理模式下氮素运移规律，得到深蓄控排模式减少排水量和氮素流失量，这与刘敏昊等[16]研究结果一致。此外，稻田对雨水的蓄滞提高了雨水利用率，减轻稻田的排涝压力，减排控污效果显著。

3.3 不同水分管理对产量要素的影响

本研究中，干湿交替灌溉L1处理显著提高水稻产量，并在株高和穗长方面表现出优势。干湿交替灌溉模式有助于提高根系活力，促进稻株对氮的吸收与利用[5]。徐云姬等[20]发现控制灌溉提高了穗粒数、总颖花量和群体库容量等指标。常规淹灌下尿素水解和氮素迁移迅速，易导致营养生长期水稻群体过大、无效分蘖增加、稻田氮肥后劲不足等问题，对后期氮素运转和分配造成消极影响，进而影响产量[10]。控制灌溉有利于花后籽粒灌浆，并在千粒质量等产量要素方面表现出优势[21]。此外，干湿交替灌溉模式下好氧环境促进了微生物群落结构和活性，有利于提高土壤氮矿化及硝化作用进程、减少土壤氮素淋溶损失[22]，这也能一定程度上提高水稻产量。L2、L3处理产量低于CK，但各处理间差异不显著，由于间歇时间6～8 d，导致水稻受旱，造成植株体内水分亏缺，严重影响了水稻植株的氮代谢，进而制约了作物光合产物的形成、转化以及矿物质元素的吸收，不利于水稻籽粒对营养元素的吸收[23]。后期将进一步开展受旱阈值研究。

3.4 稻田水分管理模式

稻田中影响氮素流失的因素众多，如施肥量、降水强度、降雨时机、农田水分管理方式、土壤性质等。农田氮素来源主要是肥料投入，农田水分运动是氮素运移的关键因素。相当一部分的氮素以溶质形态或颗粒形态存在于田间水中并容易随着水分运动而迁移至周围水体。通过减少灌溉水量降低稻田水分下渗，稻田水分向深层及旁侧的渗漏量可大幅度减少，从而减少了氮素的淋失[15]。传统的稻田水分管理措施由于灌溉和排水的方式、发生时间、灌排水量控制等环节具有主观随意性和不确定性，导致用水量大、用水效率低、田间水分运动剧烈，传统的水分管理措施增加了氮素流失风险[23]。延长施肥与田间排水的时间差，可有效降低营养元素的流失率[22]。研究显示，施入氮肥后1周内，田面水中营养负荷较高，是防止氮素大量流失的关键时期，应避免大量排水[24]。节水灌溉使稻田表层具有独特的物理和化学特征，可降低氮磷的流失率。通过研究不同水分管理模式下氮素运移规律，得到超蓄控排模式减少排水量和降低地表排水中氮素量。此外，稻田对雨水的蓄滞能力得到提高，提高了雨水利用率，减少农田灌溉次数与灌水量，达到了节水省工的预期，同时有助于减轻稻田的排涝压力，有减排控污的效果。深蓄控排模式延缓了下渗和径流等水文因素，改变了水文循环特征，对削减稻田氮磷流失具有积极的影响，还需要根据各生育期需水特性开展水分生产函数后续研究。此外，在不同水文年型，其影响机制、影响程度因降雨量和降雨强度而异，同时蓄雨上限及受旱天数的确定与土壤质地、作物种类、生育阶段等因素密切相关，稻田节水减排效果会有所不同，仍需要进一步研究[25-26]。

4 结论

1）深蓄控排处理显著提高了雨水利用率，减少灌水次数。L3处理较CK，雨水利用率提高22.3%，灌水次数减少3次。

2）深蓄控排通过调节稻田水分状况，提高稻田的蓄滞能力，减少稻田排水量与排水次数，降低氮素流失风险。L3处理较CK，排水次数减少2次，排水量减少1 590 m3/hm2，TN流失量减少0.75 kg/hm2，氮素流失率显著降低。

3）各处理不同深度土壤水NH4+-N质量浓度随深度增加而递减，氮素质量浓度随时间推移而降低。施肥7 d内是氮素流失风险控制的关键期，该阶段应适时降低灌溉上限，提高蓄雨水深，降低氮素等养分流失的风险。

4）深蓄控排处理提高了水分和氮素利用的有效性，综合考虑节水、减排、控污、稳产等因素，L3处理是较佳的水分管理模式。

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Variation in Paddy Soil Nitrogen as Impacted by Combination of Deep Rainfall Storage and Controlled Drainage

WANG Kuang, YUAN Xianjiang, CAO Xiuqing, GAO Zhenlu,JIANG Shangming, YANG Jiwei, WANG Yefan

(Anhui and Huaihe River Institute of Hydraulic Research,Anhui Province Key Laboratory of Water Conservancy and Water Resources, Hefei 230088, China)

【】Nitrogen in paddy soil is modulated by both rainfall and drainage, and in this paper we present the results of an experimental studies on its response to controlled drainage and deep rainfall storage.【】The experiment was conducted in 2018 in field plots at the Feidong Irrigation Experimental Station. We compared two irrigation methods: alternate dry and wet irrigation (L1), and deep rainfall storage and controlled drainage irrigation (L2 and L3). Business as usual used by local farmers was taken as the control (CK). During the experiment we measured nitrogen changes in soil water and the drainage water at the depths from 50 cm to 150 cm, and analyzed the response of nitrogen dynamics to irrigation amount, drainage amount, as well as rice yield under different water managements.【】Compared with CK, L1, L2 and L3 reduced the irrigation water by 725 m3/hm2, 1 703 m3/hm2and 2 304 m3/hm2, and increased the rainwater utilization by 11.8%, 19.0% and 25.9%，respectively. In the meantime, they also reduced the irrigation times by 1～3. Soil nitrogen content decreased as the soil depth increased, regardless of treatments. Compared to CK, L2 and L3 reduced the maximum total nitrogen (TN) compared to CK, and L1, L2 and L3 reduced TN pollution load by 21.3%, 26.7%, 31.5%, while no significant difference in the yield was found between them.【】Increasing the upper limit of the rainfall storage and extending the interval, coupled with deep rainfall storage and controlled drainage, can effectively reduce irrigation requirement and drainage times, thereby improving rainwater use efficiency. It also reduced nitrogen pollution and can thus be used as an improved agronomic practice for rice production in paddy field.

rice; paddy field; controlled drainage and deep rainfall storage; nitrogen; soil water content

1672 - 3317（2022）04 - 0040 - 09

S125

A

10.13522/j.cnki.ggps.2021252

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2021-06-15

国家重点研发计划项目（2018YFC1508300）；国家自然科学基金项目（50236090）；水利部科技推广示范项目（SF-201814）

王矿（1983-），男，江苏徐州人。硕士，主要研究方向为农田灌排理论与试验研究。E-mail: wangkuang81@163.com

责任编辑：陆红飞