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施用单质混合肥后稻田氮磷流失减控方法与流程

来源：花匠小妙招时间：2025-06-26 10:27

本发明涉及稻田施肥后氮磷流失的控制方法，具体涉及一种施用单质混合肥后稻田氮磷流失减控方法。

背景技术：

我国湖泊富营养化的水体已占63.6％，农业主产区的太湖、巢湖、滇池等地，其水质的总氮、总磷浓含量相比20世纪80年代大幅增长。农田地表径流所流失的氮磷，成为我国南方农业面源污染和河湖水质富营养物质污染的主要来源。

氮、磷肥施入土壤后，由于施肥、排灌水方式不当等被作物吸收利用的分别占其施肥量的30～35％和15～25％。目前水稻田的养分流失现象相当普遍，已经对水体环境质量产生了巨大的威胁。陆地生态系统的氮、磷大量输入是最终导致湖泊富营养化的重要因素，而降雨地表径流及地下排水径流，这是农业非点源面源污染的主要排放形式。随着社会持续发展，粮食需求巨增，水体富营养化还有进一步恶化趋势，水体富营养化易导致生态系统崩溃和物种灭绝，这已成为建设生态良好型社会中亟待解决的核心水污染问题。地表径流氮主要包括颗粒氮和溶解性氮，其中溶解性氮以铵态氮、硝态氮为主。

控制排水是降低地表径流损失的重要方式，主要措施包括2方面，其一为控制排水时间，对于雨量大且持续时间长，应延缓降雨期间稻田直接向田沟排水时间，有利于增加稻田面水深度，降低因降雨击溅侵蚀和化学侵蚀而进入地表水中颗粒和可溶性氮磷的数量，对于刚施肥的稻田效果尤其明显。其二为增加雨后涝水在排水沟中的滞留时间，有利于发挥排水沟湿地功能，促使水中悬移质或颗粒态的氮磷沉淀下渗，降低氮磷的排放浓度，减轻氮、磷污染附近水体。

“零排放”水分管理模式，即在水稻的整个生育期内只灌水不排水的稻田水分管理技术。张志剑等(张志剑,朱荫泥,王兆德.受水浆管理措施影响的水田磷素流失特征与规律[c].中国环境科学学会,全国土壤污染控制修复与盐土改良技术交流会,中国环境科学学会,2006:288-292.)采用的“零排放”水分管理模式，其试验中一季水稻田的、溶解态磷(dp)、净排放负荷分别降到了负值，稻田由输出磷素的“源”转而成为截流磷素的“汇”。“零排放”水分管理模式为减少稻田氮、磷流失提供了新的思路。

目前，国内外对农田土壤氮、磷形态与转化过程研究较多，而在水分管理方面的研究报道相对较少见。因此，开展施肥及水分管理对稻田氮磷养分流失特征的影响，对控制氮、磷流失，保护环境具有较好的科学意义。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种施用单质混合肥后稻田氮磷流失减控方法。按本发明所述方法进行操作，可有效减少田面水中硝氮(no3－-n)、铵氮(nh4+-n)、总氮(tn)和/或总磷(tp)的排放。

本发明提供的第一种施用单质混合肥后稻田氮磷流失减控方法为：在施用液体复合肥后，保持田面水深度为9cm，滞水至第5～7d排水。综合考虑tn和tp的流失，优选是滞水至第5d排水。

本发明提供的第二种施用单质混合肥后稻田氮磷流失减控方法为：在施用液体复合肥后，保持田面水深度为6cm，滞水至第5d排水。

本发明提供的第三种施用单质混合肥后稻田氮磷流失减控方法为：在施用液体复合肥后，保持田面水深度为3cm，滞水至第5d排水。

与现有技术相比，本发明的特点在于：

1、采用保持田面水深度为9cm，滞水至第5～7d排水的处理方式，可有效降低田面水nh4+-n、tp、tn的排放；

2、采用保持田面水深度为9cm，滞水至第3d或第7d排水的处理方式，可有效降低田面水no3－-n的排放；

3、采用保持田面水深度为6cm，滞水至第5d排水的处理方式，可有效降低田面水tp的排放；

4、采用保持田面水深度为3cm，滞水至第5d排水的处理方式，可有效降低田面水tn的排放。

附图说明

图1为实施例1中施用单质混合肥后不同蓄水深度处理下稻田田面水中no3－-n的相对流失潜力动态曲线；

图2为实施例1中施用施单质混合肥后不同蓄水深度处理下稻田田面水中nh4+-n的相对流失潜力动态曲线；

图3为实施例1中施用施单质混合肥后不同蓄水深度处理下稻田田面水中tp的相对流失潜力动态曲线；

图4为实施例1中施用施单质混合肥后不同蓄水深度处理下稻田田面水中tn的相对流失潜力动态曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述,以更好地理解本发明的内容,但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

1材料与方法

1.1供试材料

试验在广西钦州市农业科学研究所进行，地处于北纬20°53′至22°42′，东经107°27′至109°56′之间，年平均气温为22℃，年平均降水量1600mm。供试土壤为水稻土，其基本理化形状为：有机质18.5g/kg，全氮(n)0.95g/kg，全磷(p)0.87g/kg，全钾(k)0.34％，水解性氮(n)195mg/kg，有效磷(p)50.1mg/kg，速效钾(k)97mg/kg，ph值6.34。供试肥料为单质混合肥，具体为由尿素、过磷酸钙和氯化钾按1：1：1的重量比组成的混合物。

1.2试验设计

本研究2015年的4月中旬进行春耕试验。试验设三个不同深度水分管理处理，即稻田水层深度分别为3cm、6cm和9cm，用符号h3、h6和h9表示，设三个重复。单质混合肥的施肥量为750kg/hm2，其中尿素250kg，过磷酸钙250kg，氯化钾250kg。各处理小区面积为18m2，小区随机区组排列，小区间土埂用塑料薄膜包裹(入土0.45m)，单排单罐。其他管理措施一致。

1.3样品采集

模拟春耕时将肥料施入大田与土壤耕作层混合均匀以提高肥效的方法，于施肥处理完成后的第0、1、3、5、7、9d，分别从模拟小区稻田中采水样带回实验室立即测定各项指标的含量。

1.4数据分析与处理

水样各指标测定方法：总氮(tn)采用硫酸钾氧化-紫外分光光度法；铵氮(nh4+-n)采用纳氏试剂光度法(gb7479-87)；硝氮(no3－-n)采用酚二磺酸光度法测定(gb7480-87)；总磷(tp)采用钼锑抗分光光度法(gbll893-89)。

采用瞬时绝对流失量δqi＝a×ci×xi进行数据处理，式中a为小区稻田面积，ci为各采样时间(d)各指标的浓度,xi为蓄水高度。由于小区面积a一样，h6和h9的蓄水深度分别是h3的2和3倍。假定在各采样时间点小区稻田田面水中短时内迅速全部排干，h3的相对流失量为δqi＝ci×xi，而h6的相对流失量为δqi＝2ci×xi，h9的相对流失量则为δqi＝3ci×xi，以此来分析田面水中的各指标的相对流失潜力。各指标的相对流失量数据为三个重复数据的平均值。

2结果与分析

2.1no3－-n相对流失量动态分析

施用单质混合肥后不同蓄水深度处理下稻田田面水中no3－-n的相对流失潜力动态如图1所示。

由图1可见，施用单质混合肥后，h3、h6和h9这三个处理的no3--n的相对失量，在施肥后的第1d后呈整体上升趋势，于第5d达峰值，分别为2.14mg、4.08mg和4.26mg。之后随时间序列有下降趋势，仍处于较高的流失量水平。

本试验稻田蓄水过程通过淋洗土壤氮素和改变土壤氧化还原环境控制着氮素的转换和淋失，田面水中硝态氮的相对流失量在第1d至第3d内有所减少。但随着时间的延长，h6和h9处理田面水，由于处于厌氧环境，单质混合肥中的尿素，一部分发生硝化作用，至第5d或第7d时，其no3－-n的相对流失量有所增加。因此，从减少田面水中硝态氮的流失潜力看，滞水至第3d或第7d排水，可有效减少田面水中no3--n的排放。

2.2nh4+-n相对流失量动态分析

施用单质混合肥后不同蓄水深度处理下稻田田面水中nh4+-n的相对流失潜力动态如图2所示。

由图2可见，h6在施肥处理的第1d即达89.34mg的峰值。h3和h9在处理后第1d，其田面水中的nh4+-n的相对流失量达较高的流失水平，即达27.16mg、25.02mg；三个处理的nh4+-n的相对流失量于第1d后均呈下降趋势，至第5d后下降到相对流失量的较低水平，但整体上呈h6>h3>h9的态势。土壤脲酶活性对稻田田面水氮素转化的影响较大。本试验田面水中nh4+-n的浓度达到峰值后，又呈现快速下降的过程，这首先是由于试验时的钦州地区4月中旬气温较高(温度维持在24-25℃)，加快了氨的挥发速率[11]和硝化过程。

从本试验nh4+-n的相对流失量变化动态可见，田面水中nh4+-n的浓度在第5天均下降到并维持在较低的水平，说明nh4+-n的流失主要发生在施肥后的5天内，这与张志剑等人[12]的研究中施肥后一周之内是氮素流失主要时期的结果基本一致。

由于尿素在施入稻田后主要是分解反应生成nh4+-n，所以nh4+-n是田面水中氮的主体形态。在3种形态氮中nh4+-n的含量最高，其次是硝态氮，亚硝态氮最低。通常，尿素施入土壤后，除少量以分子形态被土壤胶体吸附外，大部分在土壤脲酶的作用下水解为碳酸铵。nh4+-n在稻田有3个转化路径，首先一部分在土壤水的带动下进入土壤还原层，另外一部分由于受热、ph、浓度等影响而挥发。另外，nh4+-n作为尿素施入后转化的关键中间物，不稳定也易在稻田表层(h3)发生硝化反应生成硝态氮[13]；在蓄水深度较深的h9处理，较易发生反硝化作用生成nh3而挥发掉。这也是h6处理田面水中nh4+-n的相对流失量较大的原因所在。因此，从减少田面水铵氮流失潜力看，将h3和h9处理的田面水滞水至第5d后排放，可有效减少铵氮流失。

2.3tp的相对流失量动态分析

施用单质混合肥后不同蓄水深度处理下稻田田面水中tp的相对流失潜力动态如图3所示。

由图3可见，h6和h9的处理在第3d后，其田面水中tp相对流失量达较高的水平，即87.42mg和87.39mg，第3d后下降至第5d的较低相对流失量水平，分别为46.82mg和27.21mg。而h3于第3d后不降反升，上升至第5d的55.45mg的相对流失量水平。本试验的三个蓄水处理田面水中tp相对流失量基本上于第3天即达到峰值，这一方面是因为施入的磷肥向田面水中释放磷素，另一方面是由于土壤受到扰动后，耕层土壤中的磷素释放到田面水中。而后随着时间的推移，其田面水中tp的相对流失量逐渐下降，这主要是因为土壤对磷素的吸附固定作用，使田面水中的磷素被净化[14]。h9处理tp的相对流失量于第5d后呈反弹上升，可能与施用尿素后对土壤所固定的磷释放有促进作用有关。因此，从减少磷素流失潜力看，将h9和h6处理的田面水滞水至第5d后排水，是较为安全的措施。

2.4tn的相对流失量动态分析

施用单质混合肥后不同蓄水深度处理下稻田田面水中tn的相对流失潜力动态如图4所示。

由图4可见，h6、h9、h3组合处理的田面水中tn的相对流失量于第1d达峰值，分别达152.96mg、113mg、95.15mg，之后迅速下降至第5d的较低的相对流失量水平；但总体上呈h6>h9>h3。春耕稻田均匀撒施单质混合肥后进行蓄水处理，氮素在田面水中直接分解，因此，tn的相对流失量在施肥后第1d即达到峰值。其原因可能是，尿素施入稻田后经过脲酶水解成为大量nh4+-n，导致田面水中nh4+-n的相对流失量也迅速增加。tn的相对流失量动态及其影响因素，可参见田面水中nh4+-n相对流失量动态分析及其影响因素。因此，从减少田面水中tn流失潜力看，将h3和h9处理的田面水滞水至第5d后排放，可有效减少田面水中tn的排放。

3结论与讨论

采用室外微区模拟稻田春耕施肥耕整试验，在3cm、6cm和9cm等3个不同蓄水深度处理田面水氮磷浓度变化与土壤中氮磷的流失密切相关。稻田春耕耕整后滞水缓排技术，可以减排春耕稻田随排(退)水迁移流失的氮磷污染物，有效减轻春季农业非点源污染。基肥施入后8d内田面水中的总氮、总磷含量呈现明显衰减，并于施肥后第8d趋于稳定，处于较低水平。春耕稻田撒施固体复合肥，在蓄水5-6cm的前提下，于第5d或第7d排水，减排降污效果显著；第5d排水，相比第3d排水，可减少排放总氮21.22～55.41％、总磷67.67～83.70％[18]。提高排水堰高度，虽然田面水tn、tp的浓度有所降低，但并不能降低其潜在流失量。控水滞排至第5-7d后，田面水中tn和tp的流失量较少。从排水方式看，土壤耕整后先采取控水至9cm或6cm的深度,然后再排水至3cm的控水深度的排水方式，模拟稻田田面水中tn、tp的流失量总体上可分别减少33.33～50.00％、34.48～50.00％。

综上所述，春耕稻田施用单质混合肥后蓄水处理，通过滞水至第3d或第7d后排水，可有效减少田面水中no3--n的排放。对于h3和h9处理而言，滞水至第5-7d后排水，可有效减少nh4+-n的排放。对于h9和h6组合处理而言，滞水至第5d后排水，可有效减少tp排放。对于h3和h9处理而言，滞水至第5d后排水，可有效减少田面水中tn的排放。