太湖流域稻麦轮作系统不同氮肥管理模式下氮素收支与环境排放研究
农业面源污染己逐步成为水域污染的重要污染源之一.相比于西南与东北的旱地耕作,太湖流域密布的河网、盲目过度施用氮肥的耕作模式,使得由稻田进入水体的氮素量与日俱增,造成了收纳水体的大面积富营养化.因此,如何在保证稻田生态系统产量的同时减少环境污染,是亟待解决的问题.本研究采用野外试验方法,通过对氮肥管理模式的调整,研究太湖流域稻麦轮作系统农田不同氮肥管理模式下氮素的收支及对环境的影响,以期探索适合太湖流域的高产环保的稻田氮肥管理模式.
本研究在太湖流域无锡市胡埭镇龙延村开展了野外田间小区试验,试验设置6个处理:农户施肥处理(FN)、化肥减量处理(RN)、按需施肥处理(麦季同化肥减量处理)(SSNM)、新型肥料处理(CRN)、有机无机配施处理(OCN)、以及无氮处理(NO),3次重复.通过对稻田的径流、渗漏和氨挥发等氮素环境损失途径的原位监测,以及作物生长、产量与土壤肥力动态的测定,系统分析了稻田生态系统不同氮肥管理模式的氮素收支状况及其环境效应.
试验结果表明:本地区无氮处理产量分别为最高产量的80.5%和70.1%,表明当地基础地力较高.在当前地力条件下适当减少氮肥施用量,如稻季施160-210 kg·hm-2,麦季施180 kg·hm-2,不会对产量造成影响.麦季OCN处理(在同一施氮水平下,较纯化肥RCN处理提高了128.2 kg·hm-2产量、38.1 kg·hm-2氮素积累量与21.1%氮素表观利用率.
稻季施氮处理氮素环境总损失量在45-87kg·hm-2之范围内,占施氮量的27%-33%,其中渗漏损失占施氮量的1%-2%,径流占2%-4%,氨挥发占23%-29%;麦季施氮处理氮素环境总损失量在16-90 kg·hm-2范围内,占施氮量的33%-38%,其中渗漏损失占施氮量的1%,径流占8%-11%,氨挥发占18%-25%.
稻季FN处理40-60 cm处渗漏液氮素含量显著高于20-40 cm处,氮素出现向下迁移现象.减氮处理可有效降低20-40 cm处渗漏液氮素含量以及氮素渗漏流失,SSNM处理氮素渗漏损失最低,比农户FN处理减少40%,其次是CRU处理和OCN处理.径流氮素损失麦季明显高于稻季,减少氮肥施用可减少径流损失25-40%(7.0-11.0kg hm-2),具缓控释效果的肥料(CRU处理)在降雨处于非施肥期时有可能造成更高径流氮素损失.DON是稻季渗漏液与径流氮素损失的主要形态,NO3-N为麦季的主要形态.分蘖肥期是氨挥发的关键时期;减氮对氨挥发通量的抑制效果显著,当前农户施氮水平减少22%(下降到210kg·hm-2),氨挥发通量可减少20.2-35.3%;CRU与OCN的缓控释放过程均能较RCN处理减少氨挥发量.不同氮肥管理模式下的氮素收支平衡表明,农户当前施肥水平处理明显氮盈余,SSNM与OCN处理表现为轻微氮亏缺,在土壤本身基础地力较高的情况下减少了下一季度氮素淋洗的风险,又不会对水稻土肥力的可持续性产生影响.稻季施肥的得当,可起到消纳环境中氮磷的作用.
综合以上结果,建议太湖流域水网地区,稻麦轮作系统稻季采用化肥减量或根据作物需求进行精确施肥(SSNM),麦季采用有机无机配施处理较适宜,这样既可兼顾产量和经济效应,又能兼顾环境效应,还能保证稻田生态系统的可持续发展.
- 作者：
- 俞映倞
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院
- 专业名称：
- 生态学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 薛利红
- 关键词：
- 氮肥管理模式；面源污染；稻麦轮作系统；氮素收支；环境排放
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