稻田生态系统优化施氮与氨挥发损失研究

【摘要】：本文针对太湖流域稻-麦轮作制度下氮肥施用量大、利用率低和氮素的优化管理缺乏系统研究等问题,采用田间试验、~(15)N微区试验和室内分析相结合的方法,系统研究了在不同氮肥施用方式和不同施氮水平下水稻-小麦轮作体系中氨的挥发损失特征、氮肥去向、氮肥的农学效应和环境效应,探究了该地区稻田生态系统中适宜的施氮量和适宜的氮肥管理方式,为该地区氮肥的科学施用提供理论依据。 结果表明,优化施肥能明显降低稻-麦轮作系统中的氨挥发损失,提高稻麦对氮素的利用率。在整个轮作周期中,氨挥发损失优化施肥比习惯施肥低2.76%,稻、麦对氮肥的表观利用率优化施肥比习惯施肥分别高约2%和6%。因此,太湖流域稻麦轮作体系氮肥施用宜采用“以水带氮”的优化施肥方式。 对稻田田面水各形态氮素动态变化的研究表明,田面水中总氮浓度在施肥后一天急剧上升,此后一直呈下降趋势;NH_4~+-N含量在施肥后1～3天内达峰值,此后逐日降低;NO_3~--N浓度在一周内出现与NH_4~+-N互为消长的关系,NH_4~+浓度与氨挥发通量呈显著的正相关。而且田面水各形态氮的浓度在1周内比较高,并随施肥量的增加而升高,优化施肥田面水氮浓度比习惯施肥低,所以施肥后1周左右是稻田田面水管理的关键时期。 氨挥发损失的研究结果为:水作与旱作氨挥发损失差异显著,稻季氨挥发损失量(优化为7.30～29.70kg/hm~2,习惯为8.83～32.72kg/hm~2)与氮肥施用量呈乘幂关系上升;麦季氨挥发损失量(优化为7.36～15.55kg/hm~2,习惯为9.66～21.22kg/hm~2)与施氮量呈正的线性相关。水稻施肥后氨挥发持续的时间短,主要发生在施肥后1周以内,麦季则持续时间比水稻长,在施肥后10天左右。但是稻季与麦季的氨挥发损失率相当,稻季优化和习惯分别为7.59±0.61%和9.40±0.44%;麦季分别为7.48±0.70%,9.27±0.75%,而且与施氮水平无关。整个稻麦轮作体系中氨挥发损失占氮肥施用量的百分比优化和习惯分别为7.05±1.37%和9.81±0.38%;基肥时期挥发损失氮占总挥发损失氮的50%左右,控制基肥中氮的施用量以及减少施肥后稻田排水是减少氮肥挥发损失的主要途径。 稻麦对氮的吸收利用结果表明,水稻氮肥表观利用率2003年优化和习惯分别为30.51±9.71%、28.87±5.61%;2004年优化为30.18±4.41%,和2003年优化施肥方式下的表观利用率相当。小麦氮肥表观利用率优化和习惯分别为38.93±4.69%、33.10±7.39%,小麦比水稻高5～8个百分点,并随氮肥用量的增加而递减。稻麦的收获指数表现出,水稻施氮区的收获指数2003年平均比无氮区低约10%,2004年低约13%,并随氮肥用量的增加而递减。但小麦生产中施氮区比无氮区约高10%,且优化施肥方式下较高。 ~(15)N微区试验表明,2003年稻季有21.68%～31.92%的肥料氮被水稻吸收,小麦为17.78%～34.78%。同时,表现出随施肥量的增加而降低。2004稻季氮肥利用率为22.48%～26.25%,略低于2003年的优化施肥方式下的氮肥利用率,没有2003年随施肥量增