有机肥替代化肥氮对稻田田面水氮素浓度变化及产量的影响_叶鑫.pdf
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1、吉林农业大学学报 2023,45(2):137-142http:/Email:jlndxb Journal of Jilin Agricultural University有机肥替代化肥氮对稻田田面水氮素浓度变化及产量的影响*叶鑫,张鑫*,隋世江辽宁省农业科学院植物营养与环境资源研究所,沈阳 110161摘 要:在等氮量投入条件下,通过田间试验,探讨有机肥替代化肥氮比例对稻田田面水氮浓度变化及产量的影响。结果表明:各施肥处理水稻田面水氮素浓度变化趋势基本一致,均在12 d达到峰值,然后逐渐下降,施肥后1周内是防控氮素流失的关键时期;稻季3次施肥后,与单施化肥处理相比,有机肥替代化肥氮处理田面水
2、全氮(TN)平均浓度分别降低了46.14%71.01%、19.54%50.53%和60.34%80.12%,NH4+-N平均浓度分别降低了 52.98%73.37%、17.58%54.53%和38.16%86.15%;单季稻有机肥替代化肥氮比例为 20%40%,可维持水稻的增产稳产,同时可有效降低农业面源污染风险,减少环境污染负荷。关键词:有机肥;化肥;田面水;氮素;水稻;产量中图分类号:S511;S143.1 文献标志码:A 文章编号:1000-5684(2023)02-0137-06DOI:10.13327/j.jjlau.2020.5538引用格式:叶鑫,张鑫,隋世江.有机肥替代化肥氮对
3、稻田田面水氮素浓度变化及产量的影响 J.吉林农业大学学报,2023,45(2):137-142.Effects of Replacing Chemical Fertilizer Nitrogen with Organic Fertilizer on Changes of Nitrogen Concentration in Paddy Field Surface Water and Rice Yield*YE Xin,ZHANG Xin*,SUI ShijiangInstitute of Plant Nutrient and Environmental Resources,Liaoning Ac
4、ademy of Agricultural Sciences,Shenyang 110161,ChinaAbstract:A field experiment was conducted to investigate the effects of different proportions of replacement of chemical nitrogen fertilizer with organic manure on nitrogen dynamics in surface water and rice yield under the same amount of total nit
5、rogen input.The results showed that the concentrations of TN,NH4+-N and NO3-N in surface water reached the peak in 1-2 days after fertilization for each treatment and then decreased to a low level gradually.The critical period to control nitrogen loss was within a week after fertilization.After thre
6、e times of fertilization in the rice season,the average concentration of TN decreased by 46.14%-71.01%,19.54%-50.53%and 60.34%-80.12%in surface water of the organic fertilizer replacing chemical nitrogen treatment;However,NH4+-N decreased by 52.98%-73.37%,17.58%-54.53%and 38.16%-86.15%,respectively.
7、Partial replacement(20%-40%)of chemical N with organic fertilizer could serve as an effective solution to the problem of agricultural non-point source pollution and the risk of food security.*基金项目:“北方水稻化肥农药减施技术集成研究与示范”专项(2018YFD0200200)作者简介:叶鑫,男,助理研究员,主要从事农业面源污染研究。收稿日期:2019-12-17*通信作者:张鑫,E-mail:吉林农业
8、大学学报 2023 年 4 月Journal of Jilin Agricultural University 2023,AprilKey words:organic fertilizer;chemical fertilizer;surface water of paddy field;nitrogen;rice;yield中国是世界上最大的稻米生产国和消费国,水稻常年种植面积3 000万hm2,总产量2亿t,约占粮食总产量的1/31。中国60%以上的居民以稻米为主食,水稻的高产、稳产对保障国家粮食安全具有重要意义2。在农业生产中,为了追求高收益,化学肥料施用量不断增加,有机肥施用比重逐渐减少
9、,过量的化学氮肥通过氨挥发、氧化亚氮释放、硝态氮淋失等途径进入环境,引起大气温室效应、水体硝酸盐污染等生态环境问题3-4。有机肥部分替代化肥的施肥方式有利于减少化学氮肥的投入,提高水稻产量,降低农业环境压力,对保证中国粮食安全、改善农业生态环境具有重要意义。有机无机肥配施能够改善土壤理化性状,有效恢复和提高土壤肥力,改善和提高农田生产力5-7,有机肥替代化肥有利于培肥土壤,提高作物产量,减少环境污染,保证农业生产的可持续性8-10。吕真真等11通过长期定位试验,证明土壤容重、土壤有机质、氮、磷等养分,随着有机肥与NPK化肥配施比例的增加而提高。徐明岗等12通过6年田间定位试验评价南方双季稻地区
10、化肥有机肥配合施用下水稻产量及土壤肥力效应,结果表明,与化肥处理相比有机肥化肥配施年平均产量增加4.27%,氮肥利用率提高了10.1%,土壤有机质含量提高了 18.5%。周江明9研究表明,有机肥所占比例为20%40%时,稻米精米率高,品质较佳,过高比例则稻米易碎、垩白上升和蛋白质含量下降。前人在有机无机肥配合施用对土壤理化性状、养分吸收利用、稻米品质等方面做了诸多研究13-15,而针对单季稻生产中有机肥替代化肥氮对水稻产量、田面水氮素动态变化的研究较少。本研究通过田间定位试验,在等氮条件下,以常规施肥为对照,设计了3个不同有机肥替代化肥氮比例,研究其对稻田田面水氮素变化特征、水稻产量的影响,为
11、有机肥替代部分化肥在单季稻生产中的合理应用提供理论依据。1材料与方法1.1试验地概况试验于 2018 年 510 月在辽宁省灯塔市张台子镇苍三家子村进行,该地区属于北温带大陆 性 气 候,年 均 气 温 8.8 ,年 平 均 无 霜 期171 d,年均降水量 686 mm。供试土壤类型为水 稻 土,耕 层 土 壤 含 有机质 18.7 g/kg、全氮1.13 g/kg、全磷 1.11 g/kg、全钾 24.9 g/kg,碱解氮93 mg/kg、速效磷 42.2 mg/kg、速效钾 170 mg/kg、pH 7.2。1.2试验设计试验采用随机区组设计,在等氮条件下,共设4个处理:单施化肥(F),
12、氮肥施用量为当地农民习惯施用量 262.5 kg/hm2(以纯氮计);有机肥替代 20%化肥氮(M1);有机肥替代 40%化肥氮(M2);有机肥替代 60%化肥氮(M3)。每个处理3 次重复,小区面积为30 m2(5 m6 m),小区间田埂高0.2 m,用塑料薄膜包埂,以减少小区间侧渗和串流。各小区采用单排单灌的灌排系统。所有处理磷、钾肥用量为P2O5 90 kg/hm2,K2O 135 kg/hm2,磷、钾肥不足时分别用过磷酸钙和氯化钾补齐,有机肥、磷、钾肥全部基施,F、M1、M2 处理氮肥施用比例为基肥蘖肥穗肥=4 4 2;M3处理氮肥施用比例为基肥蘖肥=64。供试肥料为尿素(含氮 46.
13、3%),过磷酸钙(含 P2O5 12%),氯化钾(含 K2O 60%),有机肥为抚顺宏业牧业有限公司生产(N 2.13%,P2O5 1.15%,K2O 1.71%)。试验于 2018 年 5 月 15 进行水稻移栽,插秧密度为30 cm16.5 cm,10 月 11 日收获,水稻品种选用“浑粳218”。1.3样品的采集及测定每次施肥后第1,2,3,5,7,9天08:0010:00采集田面水。选用100 mL医用注射器,在不扰动水层情况下,每小区取5点田面水混合样500 mL,注入聚乙烯塑料瓶中,迅速带回实验室分析测定铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3-N)、全氮(TN)。未能当日分析的水样
14、冷冻保存,并于次日测定。水样中硝态氮测定采用紫外分光光度计比色法,铵态氮测定采用靛酚蓝比色法,全氮测定采用碱性过硫酸钾紫外分光光度计比色法。水稻成熟后,各小区单收单打,统计小区产量,并折算成单产。1.4数据处理与分析用 Excel 进行试验数据整理分析并作图,用138叶鑫,等:有机肥替代化肥氮对稻田田面水氮素浓度变化及产量的影响吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural UniversitySPSS13.0软件进行数据统计分析,采用Duncan法多重比较,显著水平为0.05。2结果与分析2.1不同施肥稻田田面水氮浓度变化2.1.1TN 浓度变化不同施肥处理对稻
15、田田面水TN浓度的影响见图1。各处理田面水TN浓度在施入基肥后的第1天达到峰值,F处理TN浓度最高,为 179.54 mg/L,随着时间的推移 TN 浓度迅速降低,且在 7 d 后趋于平稳,此时田面水TN 浓度下降至峰值的 2.37%6.90%。不同施肥处理的田面水 TN 浓度存在差异,基肥施入后第 1 天,M1、M2、M3 处理与 F 处理相比,田面水TN 浓度降低了 33.24%63.59%,说明有机肥替代化肥氮处理能有效降低田面水中 TN 浓度,降低 TN 流失的风险。蘖肥与穗肥施入后,田面水 TN 浓度变化与基肥变化趋势相似,施肥后第 7 天,田面水 TN 浓度降至峰值的 15.38%
16、19.03%和 8.64%71.08%。稻季 3 次 施 肥 后,与 单 施 化 肥 处 理 相 比,有 机 肥 替 代 化 肥 氮20%60%处 理 田 面 水 TN 平 均 浓度分别降低了 46.14%71.01%、19.54%50.53%和 60.34%80.12%。2.1.2NH4+-N浓度变化不同施肥处理稻田田面水 NH4+-N 浓度的变化见图 2。不同施肥处理基肥施入后第12天田面水NH4+-N浓度达到峰值,且NH4+-N浓度维持在较高水平,随着时间的推移 NH4+-N 浓度逐渐降低,7 d 后趋于平稳,此时 田 面 水 NH4+-N 浓 度 降 低 至 峰 值 的 2.95%17
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