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1、施肥条件对水稻生长和稻田水质的影响施肥条件对水稻生长和稻田水质的影响 赵芳1，董德明1，刘文祥2，于传骥3，李鱼1，孙文田1 (1. 吉林大学环境与资源学院，长春 130023；2. 中国环境科学研究院，北京 100021；3. 九江市环境保护局，九江 332000) 摘摘 要要： 在江西九江实验基地进行大田实验， 研究了不同施肥条件下农作物生长情况及对稻田内表水和下渗水的影响。分析表明，农家肥与化肥混施不仅能促进水稻植株的生长，在产量上也能得到较好效果；施肥后田面水中磷素浓度衰减不明显；氮素衰减较显著，尤其表现在氨氮；下渗水中硝酸盐氮有一定量的积累。 关键词关键词：农肥与化肥；磷素；氮素；水
2、稻生长；稻田水质 农业面源污染又称农村农业污染， 在工业点源污染得到有效控制的同时， 农业面源污染成为河、湖水质恶化的主要因素1，2。面源污染种类繁多、产生量大、分布广泛，包括含化肥、农药的农田径流，以及未经处理随雨水进入河、湖的村镇生活垃圾、固体废物等。化肥是促进农业生产的主要途径之一。1997 年我国化肥的消费量已达到 3.98107t。但是进入农田的化肥仅有一部分被农作物所吸收，一般各种作物对肥料的利用率氮为 4050%，磷为1020%，其余大部分被农田排水和地表径流携至地下水与地表水系统，这是造成河、湖富营养化污染的主要因子3-6。 九江位于鄱阳湖边， 农业较发达， 化肥的大量施用对鄱
3、阳湖的生态系统构成极大的威胁。本文选择九江的星子县进行农田施肥田间管理的实验研究， 旨在通过大田实验了解污染物在农田系统中迁移转化的规律， 为科学农田施肥及田间管理提供理论及实践的指导， 以便制订最佳农业开发体系的管理方式来控制乡村地区的面源污染。 1 研究方法研究方法 1.1 试验田条件试验田条件 试验地点选择在江西九江星子县农业科学研究所的农田示范基地。 星子县西倚庐山， 地势西北高，东南低。气候温和湿润，雨量充沛，四季分明，属亚热带季风区。年平均降水量为 1437.1mm，试验基地面积约 4 公顷，区域内农家住户 76 人，地形地势条件独特，三面临低洼地带，紧靠鄱阳湖，土壤属麻沙乌黄田土
4、，土壤氮、磷、钾、有机质含量较低，土壤肥力不高。农业种植以油菜、水稻为主。 在试验基地选择给排水便利， 易于田间管理的样田两块， 每块田采用梅花星字法采集混合土壤样品测定其肥力状况，见表 1。 1_表表 1 试验田土壤肥力表试验田土壤肥力表 样田号 有机质 （g/kg） 碱解氮 （mg/kg） 有效磷 （mg/kg） 速效钾 （mg/kg） 1# 35.3 97.5 53.1 100.0 2# 40.2 102.6 55.5 106.0 1.2 大田实验方案设计大田实验方案设计 两块样田分设五个独立的小区，平行排列，各小区以田埂相隔，埂高 10cm，防止区内水外溢，并设立相互独立的单排单灌的排
5、灌系统，两试验田块周围设非试验隔离带。由于农业生产保肥的需要，稻田基本上不过水，只有大暴雨时，稻田水外排，非大暴雨期稻田的进水和水蒸发、 渗透保持动态平衡。 按照农户实际生产施用肥料包括农家肥 （鸡粪） 、 化肥 （BB肥和尿素） 。 两田块各试验小区按不同的施肥量处理： A 区， 施 100%农家肥； B 区， 施 100%化肥；C 区，施 75%农家肥，25%化肥；D 区，施农家肥 150%；E 区，不施肥。所用肥料肥份含量及各小区施肥状况见表 2、3。 在各小区内相同位置埋设地下水采样管，埋深分别为 30cm、60cm 和 90cm。采样管下部为陶土头，上部与塑料软管相连，地下水可自行流
6、出。稻田表水采用注射器在不搅动田表水条件下采集水样。 1.3 分析项目及方法分析项目及方法 耕田土壤肥份中，碱解氮采用间接扩散法测定，有效磷采用钼-锑抗分光光度法测定；水样pH、总氮（T-N） 、总磷（T-P） 、氨氮（NH4+-N） 、硝酸盐氮（NO3-N）分别采用玻璃电极法、碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法、钼酸铵分光光度法、纳氏试剂比色法及酚二磺酸分光光度法测定7。 表表 2 所施用肥料肥份含量表所施用肥料肥份含量表 肥料种类 总氮%（N） 有效磷%（P2O5）氧化钾%（K2O）总养分含量% 农家肥（鸡粪） 1.66 1.08 1.50 4.24 化肥（BB 肥） 26 12 18 55
7、化肥（尿素） 46 2中国科技论文在线_表表 3 试验田各小区施肥状况表试验田各小区施肥状况表 样田 小区 面积 施肥方案 实际施肥量（kg） 施肥时间 A 186 100%农家肥 （鸡粪）238 5 月 3 日 B 186 100%化肥 （尿素）3.6 （BB 肥）4.9 5 月 3 日 5 月 15 日 C 186 75%农家肥 25%化肥 （鸡粪）179 （尿素）0.9 （BB 肥）1.2 5 月 3 日 5 月 3 日 5 月 15 日 D 186 150%农家肥 （鸡粪）357 5 月 3 日 1# E 186 空白不施肥 A 234 100%农家肥 （鸡粪）245 4 月 30 日
8、 B 234 100%化肥 （尿素）4.4 （BB 肥）6.5 4 月 30 日 5 月 18 日 C 234 75%农家肥 25%化肥 （鸡粪）192 （尿素）2.2 （BB 肥）3.3 4 月 30 日 4 月 30 日 5 月 18 日 D 234 150%农家肥 （鸡粪）368 5 月 3 日 2# E 234 空白不施肥 2 结果与讨论结果与讨论 2.1 化肥施用状况与早稻产量化肥施用状况与早稻产量 按照农户一般耕作习惯进行早稻的播种，两块样田的耕作时间少有差别：1#样田在 5月 3 日耕田施底肥，4 日插秧，16 日进行追肥；2#样田 4 月 30 日耕田施底肥，4 日插秧，18
9、日进行追肥。两样田早稻生长情况及产量调查见表 4。 不同施肥量及肥料种类造成样田各试验小区早稻生长性状和产量有明显差异详见表 3。从表 3 可以看到两样田早稻生育性状都以 C 区和 D 区较好，株高和平均穗长都有优势，说明氧分的施用可促进水稻植株前期生长；以未施肥的 E 区产量为基准，A 区施农家肥增产25-29%，B 区施化肥增产 24-32%，C 区施用 75%农家肥，25%化肥增产 23-43%，D 区施用150%农家肥增产 19-20%，合理搭配施用农家肥和化肥，农作物的生物性状较好，增产效果明显。过量施入肥料，并不一定能达到高投入高产出的目的。 3中国科技论文在线_表表 4 早稻生长
10、性状及产量调查表早稻生长性状及产量调查表 样田 小区 平均株高（cm） 平均穗长（cm） 每穗总粒数（粒）结实率 （%） 千粒重 （g） 实际产量 （kg） 折合亩产（kg） A 82.2 22.6 114.3 84.7 22.9 391 1396.4B 78.4 20.3 107.9 85.5 22 366.4 1308.8C 83.2 22.7 115.2 88.8 22.4 395.6 1412.8D 86.6 22.7 112.6 69.6 21.7 329.4 1176.41# E 75.4 20 94.9 92.3 23.2 277 989.2A 80.6 20.6 87.3 84
11、.0 22.3 486.6 1390.2B 80.6 20.7 83.4 83 22.1 483 1380C 81.8 20.3 84.2 83.3 22.5 479.6 1370.2D 81.2 20.9 87.4 77.9 21.9 467 13542# E 71.2 17.6 83 89.9 22.7 389.2 11122.2 不同施肥条件对稻田表水不同施肥条件对稻田表水 T-P 的影响的影响 不同施肥条件下各小区稻田田面水中磷素变化情况见图 1。从图 1 可看出，施肥后磷素缓慢释放进入田表水中，经过 10d 后田表水中的磷素有所增加。施肥后 30d 时进行耕田，使表层土受到扰动在一定
12、程度上会释放土壤中的磷， 田表水中的磷素会有明显的提高。 虽然施肥量不同，B 区完全施入无机肥含磷量最少，但在田面水中该小区磷素水平最高。C 区有机肥与无机肥配施较 B 区施入磷素的量多，但因施入磷素的结构不同，田面水中磷素浓度差异也很明显。A 区单施入有机肥含磷量最高，但在水稻生长后期，田面水中磷素下降最为显著，说明有机态磷素更容易被植物吸收。 图图1 水稻田表水中T-P的变化情况水稻田表水中T-P的变化情况00.10.20.30.40.50.60.7112193035Time (d)磷浓度（mg/L）a:有机肥（含 磷134kg/ha）b:无机肥（含 磷32kg/ha）c:有机肥+无 机肥
13、（含磷 108kg/ha）2.3 稻田表水氮素变化特征稻田表水氮素变化特征 由稻田表水中不同形态氮素的变化（见图 2、图 3）可看出，各小区在施肥灌水 1d 后，4中国科技论文在线_田面水中氨氮及总氮浓度都迅速提高， 随着时间的推移田面水中氮素浓度逐渐降低。 氨态氮的变化更为明显， 施肥后 30d 氨态氮浓度与未施肥料田内氮素水平相当。 B 区完全施入化肥， 图2 田表水中图2 田表水中NH4+-N变化变化02468101214112193035Time (d)NH4+-N（mg/L）A B C D E较农家肥相比氮素不易被吸收。10d 后天面水中氮素仍保持较高水平。施入肥料后虽可较大提高水稻
14、田面水氮素水平， 增加过水氮素流失的可能， 但是施入氮肥后如不在短时间内发生田面径流，经过 20d 后，田面水中氮素会大幅度减少，可避免稻田水中氮素的流失。 .4 渗漏水中渗漏水中NO3-N变化变化 度地下水中NO3-N随时间变化情况如图 4。可以看出，随深度的增加图图3 田表水中T-N变化田表水中T-N变化0510152025112193035Time (d)T-N（mg/L）A B C D E2在施用化肥后，不同深NO3-N浓度变化不同，60cm处NO3-N浓度较 30cm、90cm处高。由于NO3-N不易被土壤固相所吸持，很快随渗漏水下移。且随时间的推移，NO3-N浓度有所降低，但降低的幅5中国科技论文在线_度不显著。30cm处NO3-N浓度变化呈波浪状，首先进入土壤中的氮素一部分被植物根系吸收消耗，且由于水田中厌氧条件下，微生物作用进行的反硝化作用，消耗一定量氮素以气态形式返回到大气中。施肥后 30d，进行耕田，扰动表层土增加土壤层的含氧量，使部分氮素在好氧微生物的作用下转化为NO3-N。90cm处地下水中NO3-N浓度变化幅度不明显，并保持一定的浓度水平， 说明施入的氮肥在地下水层中会造成积累。 成为影响地下水质的限制因素。 3 结论结论 肥与化肥混施可有效促进植株生长， 对水稻增加产量有明显效果。 与无机肥料相比，有机农家肥料更容易被植物吸收利用； 田面水中磷素随时间
