稻田總磷遷移規(guī)律與最佳灌排模式研究

郝樹(shù)榮 王子欣 潘永春 吳蘊(yùn)玉 鄭成鑫 陳文猛

(1.河海大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院， 南京 210098； 2.江蘇省水利科學(xué)研究院， 南京 210017)

0 引言

水體富營(yíng)養(yǎng)化是當(dāng)今世界水環(huán)境污染的治理難題，我國(guó)不少水體均面臨富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，其與農(nóng)田氮磷養(yǎng)分流失有密切關(guān)系[1-4]，磷是內(nèi)陸水體富營(yíng)養(yǎng)化的限制因素[5-6]。稻田是水網(wǎng)地區(qū)一種范圍較大的土地利用方式，其管理方式直接影響著周?chē)w的環(huán)境狀況，過(guò)量施用化肥和不合理灌排加劇了農(nóng)田磷素流失[7-8]，目前我國(guó)磷肥當(dāng)季利用效率僅為20%左右[9-10]，造成農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題日益嚴(yán)重[11-16]。因此，稻田灌排模式下磷素的流失規(guī)律研究一直是關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

磷肥是植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中不可或缺的肥料，其重要性不亞于氮。磷是植物中核酸和蛋白質(zhì)的主要組成部分，在物質(zhì)的形成、代謝及運(yùn)轉(zhuǎn)等方面都起著非常重要的作用。同時(shí)，磷還可以促進(jìn)作物根系發(fā)育，加強(qiáng)土壤水分利用，提高水分利用效率，其豐缺直接影響光合產(chǎn)物的合成和最終產(chǎn)量的構(gòu)成。水稻是對(duì)缺磷比較敏感的作物之一，缺磷時(shí)水稻生長(zhǎng)受到抑制，磷素含量是影響水稻精米率的重要因素之一[17]。

近年來(lái)的研究表明，除了通過(guò)地表徑流進(jìn)入水體的方式外，滲漏淋失也是磷向水體遷移的重要途徑[18-19]。國(guó)內(nèi)外研究主要集中在不同施肥方式[4,20-22]及施肥量[23]對(duì)土壤磷素淋失的影響方面，而不同灌排模式稻田磷素的遷移流失規(guī)律及環(huán)境效應(yīng)報(bào)道較少。土壤剖面養(yǎng)分遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為采取適當(dāng)措施減緩淋失提供了一定理論依據(jù)，故探討不同灌排模式下土壤滲漏液中磷素遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律尤為重要。

本文在現(xiàn)有節(jié)水灌溉研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)測(cè)桶試驗(yàn)，探究不同灌排模式下稻田各生育期內(nèi)地下水及不同深度土壤滲漏液磷素淋失的遷移變化特征，并選擇最優(yōu)灌排模式，以提高糧食產(chǎn)量、降低環(huán)境污染，為我國(guó)水稻節(jié)水減排、高產(chǎn)控污提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2017、2018年的5—10月在河海大學(xué)江寧校區(qū)節(jié)水園區(qū)(31°86′N(xiāo)，118°60′E)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)屬于亞熱帶濕潤(rùn)氣候，年均降雨量1 021.30 mm，年平均氣溫15.7℃。2017年水稻生育期內(nèi)降雨量為534.25 mm，2018年為470.70 mm。試驗(yàn)土壤取自節(jié)水園區(qū)耕作層黏壤土，土壤容重為1.31 g/cm3，總孔隙率44.90%，田間持水率25.28%，飽和含水率38.70%，pH值7.2，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.40%，全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效鉀含量(質(zhì)量比)分別為0.91 g/kg、0.32 g/kg、47.40 mg/kg、10.37 mg/kg、90.00 mg/kg。

2017年水稻供試品種為“南粳5055”，6月17日移栽，10月27日收獲。2018年水稻試驗(yàn)品種為“南粳9108”，6月22日移栽，10月21日收獲。兩年施肥量一致，純氮總施入量為244 kg/hm2，N、P2O5、K2O比例為1∶0.45∶0.8。肥料采用尿素(含N質(zhì)量分?jǐn)?shù)46%)，過(guò)磷酸鈣(含P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%)，氯化鉀(含K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)63%)。氮肥分3次施用(基肥、分蘗肥、穗肥比例為4∶2∶4)，磷肥作基肥一次性施入，鉀肥分兩次施入(基肥、分蘗肥比例為6∶4)。2017年6月16日施基肥，6月27日施分蘗肥，8月16日施穗肥。2018年6月21日施基肥，6月28日施分蘗肥，8月10日施穂肥。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)淺水勤灌(Frequent and shallow irrigation, FSI)、淺濕調(diào)控(Wet-shallow irrigation, WSI)、控制灌溉(Controlled irrigation, CI)和覆秸稈旱作(Drought planting with straw mulching, DPS)4個(gè)處理，5個(gè)重復(fù)，灌排指標(biāo)見(jiàn)表1，表中數(shù)據(jù)為田面水深或30 cm處土壤含水率所占飽和含水率θs的百分比。土壤水分達(dá)到下限時(shí)，灌水至上限，田面水深超過(guò)蓄雨上限時(shí)，排水至蓄雨上限。除灌排措施外，其他農(nóng)技措施均相同。試驗(yàn)前將生稻草剪碎至每根長(zhǎng)度為5 cm，浸泡3 d撈起并用塑料薄膜覆蓋，堆制10 d取出，覆蓋在DPS處理土壤表面，用草量為6 000 kg/hm2(折干物質(zhì)質(zhì)量)。

采用測(cè)桶試驗(yàn)，測(cè)桶尺寸40 cm×40 cm×100 cm(長(zhǎng)×寬×高)，底部鋪設(shè)20 cm砂石反濾層，土表距桶頂20 cm，土層深60 cm，土樣經(jīng)曬干、打碎、過(guò)篩后分層壓實(shí)裝入桶中，土壤容重1.31 g/cm3。每桶4穴，每穴3株。測(cè)桶底部安裝排水閥，可進(jìn)行地下排水和采集水樣。距桶頂50 cm處設(shè)土壤水分監(jiān)測(cè)孔，用TDR探頭測(cè)定距土表30 cm處土壤含水率。距土表20、40、60 cm處設(shè)置3層水樣取水口。測(cè)桶外壁安裝地下水位觀測(cè)管，用于讀取地下水位。

1.3 測(cè)定內(nèi)容及方法

自分蘗期每3 d進(jìn)行一次地下排水，將砂石反濾層中的重力水全部排空，記錄排水量。地下排水水樣于施基肥后1、3、5 d，分蘗肥和穗肥前1 d，施肥后1、3、5、7 d采集，之后每6 d采集一次，遇降雨和灌水增加取樣；20、40、60 cm深土壤滲漏液于水稻分蘗前期、分蘗后期、拔節(jié)孕穗期和抽穗開(kāi)花期取樣。水樣采集后立即放入冰箱冷藏(4℃)，24 h內(nèi)完成水質(zhì)分析。主要觀測(cè)稻田地下排水及不同深度土壤滲漏液中總磷(Total phosphorus，TP)的濃度。

表1 不同灌排模式的灌排控制指標(biāo)Tab.1 Control indicators of irrigation and drainage of different irrigation and drainage modes

采用鉬銻抗分光光度法分析水中TP濃度。灌溉水和降雨帶入的磷可以忽略不計(jì)。

總磷流失負(fù)荷計(jì)算公式為

P=ma/100

式中P——總磷流失負(fù)荷，kg/hm2

m——排水量，mm

a——總磷質(zhì)量濃度，mg/L

考種與測(cè)產(chǎn)：于收獲日測(cè)定每桶有效穗數(shù)，各處理選擇有代表性的5穴植株測(cè)定每穗粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)并計(jì)算結(jié)實(shí)率，各處理選擇5個(gè)1 000實(shí)粒測(cè)定千粒質(zhì)量，測(cè)定每桶單打單收實(shí)際產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行分析，采用Origin 2017繪制圖表，用SPSS 18.0進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析。差異顯著性檢驗(yàn)方法為Duncan新復(fù)極差法(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌排模式地下排水量變化特征

稻田排水量與降雨量、灌排控制指標(biāo)有直接關(guān)系，不同灌排模式各生育期地下排水量見(jiàn)表2。全生育期地下排水量由大到小依次為FSI處理、WSI處理、CI處理、DPS處理，各處理差異顯著。2017年全生育期DPS處理的地下排水總量為110.19 mm，比FSI、WSI和CI處理顯著減少65.93%、58.48%和43.43%；CI處理的地下排水總量為194.80 mm，較FSI處理和WSI處理顯著減少39.77%和26.61%。2018年全生育期DPS處理的地下排水總量為125.35 mm，比FSI、WSI和CI處理顯著減少55.22%、44.82%和29.05%；CI處理的地下排水總量為176.66 mm，較FSI處理和WSI處理顯著減少36.89%和22.23%。其原因是返青期后DPS處理和CI處理除降雨后保留小于80 mm水層外，其余時(shí)間田面均保持無(wú)水層狀態(tài)，有效減少了田間入滲量和地下排水量，合理調(diào)控了土壤水分，這與羅紈等[24]、彭世彰等[25]研究一致。

表2 不同灌排模式各生育期地下排水量Tab.2 Underground drainage at different growth stages of different irrigation and drainage modes mm

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05),下同。

由表2可知，各處理在水稻不同生育期的排水量不同，分蘗期和拔節(jié)孕穗期排水量較大，兩個(gè)生育期排水量和占全生育期排水量的50%以上，原因是降雨主要集中在水稻生育前期，桶內(nèi)蓄雨后水層深度較大，排水量增大，生育后期降雨減少，地下排水量隨之減少。2017年分蘗期CI處理、DPS處理排水量分別較FSI處理減少40.89%、61.76%，2018年分蘗期CI處理、DPS處理排水量分別較FSI處理減少45.34%、69.35%，原因是CI處理、DPS處理分蘗期除降雨后保留60 mm水層外田面不保留水層，灌水上限、下限和雨后蓄水深度均低于FSI處理，CI處理和DPS處理的土壤含水率低，增加了土壤水庫(kù)蓄水能力，減少了降雨后稻田排水量。

2.2 不同生育期地下排水TP濃度動(dòng)態(tài)變化

2017、2018年各生育期地下排水TP濃度變化見(jiàn)圖1、2。兩年地下排水中TP質(zhì)量濃度變化一致。施入基肥后移栽水稻，第2天測(cè)得各處理地下水TP質(zhì)量濃度達(dá)到0.400 mg/L以上，這可能是水稻移栽前，進(jìn)行表土疏松，產(chǎn)生一定的土壤孔隙，田面水易沿這些大孔隙(優(yōu)先流)迅速向土壤下層淋溶，10 d后降到0.200 mg/L。施分蘗肥和穂肥后，稻田地下排水中TP濃度逐漸增加，各處理TP濃度第1次峰值出現(xiàn)在分蘗肥施入后第10天， WSI、FSI、CI、DPS處理2017年峰值為0.169、0.166、0.137、0.120 mg/L，CI處理較FSI、WSI處理顯著降低16.97%、18.93%，DPS處理較FSI、WSI處理顯著減小27.27%、28.99%；FSI、WSI、CI、DPS處理2018年峰值分別為0.176、0.149、0.132、0.115 mg/L，CI處理較FSI處理顯著降低25.00%、較WSI處理降低11.41%，DPS處理較FSI、WSI處理顯著減小34.66%、22.82%。第2次峰值出現(xiàn)在穂肥施入后第5天，WSI、FSI、CI、DPS處理2017年峰值分別為0.188、0.170、0.164、0.120 mg/L，CI處理的峰值較FSI處理減少3.53%、較WSI處理顯著減少12.77%，DPS處理較FSI、WSI處理顯著減少29.41%、36.17%；FSI、WSI、CI、DPS處理2018年峰值分別為0.178、0.155、0.135、0.129 mg/L，CI處理較FSI、WSI處理顯著降低24.24%、12.90%，DPS處理較FSI、WSI處理顯著減小27.61%、16.77%。由此可見(jiàn)，DPS、CI處理降污減排效果明顯。

由圖1、2可知，稻田排水中TP濃度在生育前期多次漲落，這與磷肥的特性有關(guān)，磷肥雖在基肥中一次性施入，但施入土壤中的磷大部分轉(zhuǎn)化為難溶性磷酸鹽，少部分轉(zhuǎn)化成可為水稻利用的速效磷，只有極少數(shù)進(jìn)入土壤滲漏液，在后期灌水和降雨的沖刷下，磷以顆粒態(tài)形式進(jìn)入地下排水中，引起地下排水磷素濃度升高，因此控制灌溉水量和雨后排水是減少農(nóng)田磷素流失的重要途徑[26]。生育后期地下水中TP濃度變化幅度不大，且較前期濃度明顯降低，水稻生長(zhǎng)對(duì)磷的吸收和土壤對(duì)磷的吸附固定是磷濃度降低的主要原因。8月施入穂肥，雖然穂肥中不含有磷素，但施入穂肥時(shí)會(huì)擾動(dòng)水層，且氮肥的施入促進(jìn)土壤中磷的釋放，因而增大了地下排水中TP的流失，加大水體富營(yíng)養(yǎng)化的可能。對(duì)比不同灌排模式下TP濃度可知：地下排水中的TP濃度在施肥后第20天左右降為正常值，因此，施肥后20 d內(nèi)是磷素流失的高風(fēng)險(xiǎn)期。

圖1 不同生育期地下排水TP濃度變化(2017年)Fig.1 Changes of TP concentration in underground drainage at different growth stages(2017)

圖2 不同生育期地下排水TP濃度變化(2018年)Fig.2 Changes of TP concentration in underground drainage at different growth stages (2018)

2.3 不同灌排模式地下排水TP流失負(fù)荷

不同灌排模式各生育期地下排水TP流失負(fù)荷見(jiàn)表3。不同灌排模式各生育期TP淋失量保持在0.002～0.130 kg/hm2范圍內(nèi)。全生育期FSI處理稻田TP流失負(fù)荷最大，原因是FSI處理稻田地下排水量最大、地下排水中TP濃度也比較大。2017、2018年WSI處理較FSI處理TP流失負(fù)荷減少18.06%、26.37%。CI處理2017年稻田全生育期TP流失負(fù)荷為0.199 kg/hm2，較FSI處理顯著減少44.80%，較WSI處理顯著減少32.30%，排放峰值0.011 kg/hm2，較FSI處理減少51. 56%，較WSI處理減少37.42%；2018年全生育期TP流失負(fù)荷為0.164 kg/hm2，較FSI處理顯著減少48.53%，較WSI處理顯著減少30.04%，排放峰值為0.013 kg/hm2，較FSI處理減少48.00%，較WSI處理減少35.00%。CI處理在節(jié)水減排和降污方面有顯著效果。2017年DPS處理下水稻全生育期TP流失負(fù)荷為0.078 kg/hm2，較FSI處理顯著減少78.33%，較WSI處理顯著減少73.56%，較CI處理顯著減少60.80%；排放峰值為0.006 kg/hm2，較FSI處理減少72.23%，較WSI處理減少62.52%，較CI處理減少45.57%。2018年DPS處理下水稻全生育期TP流失負(fù)荷為0.089 kg/hm2，較FSI處理顯著減少71.98%，較WSI處理顯著減少61.92%，較CI處理顯著減少45.51%；排放峰值為0.008 kg/hm2，較FSI處理減少68.00%，較WSI處理減少60.00%，較CI處理減少38.46%。DPS處理有減少排水、減少TP淋失的作用，減排控污效果最好。由表3可見(jiàn)，分蘗期和拔節(jié)孕穗期磷素淋失量是全生育期的60%左右，分蘗期和拔節(jié)孕穗期是稻田施肥量和降雨量最多的時(shí)期，因而稻田磷素淋失量較大。

表3 不同灌排模式各生育期地下排水TP流失負(fù)荷Tab.3 TP losses load during growth period of different irrigation and drainage modes kg/hm2

2.4 不同深度土壤滲漏液TP濃度動(dòng)態(tài)變化

圖3 各生育期不同深度土壤滲漏液TP濃度(2017年)Fig.3 TP concentration of soil leachate at different growth stages and depths (2017)

2017年各生育期不同深度土壤滲漏液TP濃度動(dòng)態(tài)變化見(jiàn)圖3。土壤滲漏液TP質(zhì)量濃度與灌排模式、土層深度有密切關(guān)系。分蘗后期根系主要分布在20 cm處，由于根對(duì)磷素的吸收，所以20 cm處TP濃度最低，隨著水稻生長(zhǎng)發(fā)育，拔節(jié)孕穗期和抽穗開(kāi)花期根長(zhǎng)較分蘗期增加，40 cm處土壤滲漏液TP濃度減小。60 cm處土壤滲漏液TP質(zhì)量濃度分蘗前期最大，各處理在0.097～0.145 mg/L之間，分蘗后期減少，拔節(jié)孕穗期及抽穗開(kāi)花期60 cm處土壤滲漏液TP質(zhì)量濃度小于0.060 mg/L，可能是分蘗前期水稻植株小，需肥量不大，根吸收磷肥少，表施的磷肥會(huì)隨優(yōu)先流向下遷移，導(dǎo)致該時(shí)期土壤滲漏液TP質(zhì)量濃度較高，隨著土壤對(duì)磷的固定及水稻對(duì)磷的吸收，分蘗后期、拔節(jié)孕穗期、抽穗開(kāi)花期各深度土壤滲漏液TP濃度大大降低[23]。

圖4 各生育期不同深度土壤滲漏液TP濃度(2018年)Fig.4 TP concentration of soil leachate at different growth stages and depths (2018)

2018年各生育期不同深度土壤滲漏液TP濃度動(dòng)態(tài)變化見(jiàn)圖4。分蘗期不同深度土壤滲漏液的TP質(zhì)量濃度最大值為0.143 mg/L，分蘗前期由淺到深土壤滲漏液TP濃度減少，分蘗后期60 cm處TP濃度與分蘗前期相差不大，20 cm和40 cm處TP濃度降低，以20 cm處TP質(zhì)量濃度降低最大，可能是分蘗后期水稻進(jìn)入生長(zhǎng)旺季，對(duì)磷素需求量增加，根系對(duì)表層土壤的總磷吸收比較快，利用率比較高。值得注意的是，分蘗后期DPS處理20 cm處土壤滲漏液TP濃度降低不明顯，可能是水分脅迫抑制根系活力，影響根系對(duì)磷素的吸收。拔節(jié)孕穗期和抽穗開(kāi)花期各處理除DPS處理由淺到深TP濃度逐漸減小，不同深度土壤TP質(zhì)量濃度最大不超過(guò)0.06 mg/L，WSI、CI、FSI處理的質(zhì)量濃度在0.010～0.050 mg/L內(nèi)變化，DPS處理顯著高于其他處理。DPS處理灌水較少，自移栽后田面不留水層，施肥后磷素富集于上層土壤，所以20 cm處TP濃度一直高于其他處理。抽穗開(kāi)花期不同深度滲漏液總磷濃度均高于拔節(jié)孕穗期，原因可能是拔節(jié)孕穗期取樣前一天有較大降雨，降雨引起磷素的淋失，從而使得TP濃度較抽穗開(kāi)花期降低。

同一生育期內(nèi)，2017年與2018年不同灌排模式下沿剖面TP濃度變化趨勢(shì)大體一致，2017年由大到小依次為WSI處理、DPS處理、FSI處理、CI處理，2018年由大到小依次為DPS處理、WSI處理、CI處理、FSI處理，但總體是WSI處理和DPS處理的TP濃度高于FSI處理和CI處理。DPS處理土壤滲漏液TP濃度較大可能是因?yàn)槭┓逝c秸稈配合施用可以促進(jìn)0.5～5 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體的形成和提高土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，并且能夠降低土壤容重和土粒密度[27-28]，提高孔隙度，更加有利于土壤中優(yōu)勢(shì)流的形成，促進(jìn)磷素流失，再加上由于水分控制，DPS處理土壤含水率較其他處理小，在施入等量肥的情況下，土壤滲漏液TP濃度較高；WSI處理土壤滲漏液TP濃度較CI處理、FSI處理大的原因可能是WSI處理灌水量、排水量較CI處理大，吸附在土壤顆粒表面的難溶于水的磷酸鹽比CI處理少，故土壤滲漏液TP濃度較CI處理大，F(xiàn)SI處理由于灌水下限、蓄雨上限比WSI處理大，土壤含水率高，TP濃度較WSI處理低。

2.5 不同灌排模式對(duì)水稻灌水和產(chǎn)量指標(biāo)的影響

表4為兩年試驗(yàn)稻田灌水次數(shù)、灌水量、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素。由表4可知，不同灌排模式下水稻全生育期灌水量差異較大。與WSI處理和FSI處理相比，CI處理和DPS處理的灌水量和灌水次數(shù)明顯減少，CI處理兩年平均灌水量比FSI處理和WSI處理分別減少24.36%、11.88%，灌水次數(shù)減少3～4次、1～2次；DPS處理兩年平均灌水量比FSI、WSI、CI處理減少44.47%、35.31%、26.59%，灌水次數(shù)減少9、7、5次。DPS處理和CI處理達(dá)到了節(jié)水省工的效果。

由表4可知，兩年試驗(yàn)不同灌排模式下每桶實(shí)際產(chǎn)量均為CI處理最大，WSI處理和FSI處理居中，DPS處理產(chǎn)量最小。與WSI處理相比，CI處理2017年顯著增產(chǎn)5.89%、2018年增產(chǎn)1.03%，DPS處理2017年顯著減產(chǎn)23.19%、2018年減產(chǎn)17.62%。與FSI處理相比，CI處理2017年顯著增產(chǎn)12.91%、2018年顯著增產(chǎn)8.29%，DPS處理2017年顯著減產(chǎn)18.10%、2018年減產(chǎn)11.69%。2017年各個(gè)處理的每穗實(shí)粒數(shù)無(wú)顯著差異，2018年CI處理顯著高于FSI、DPS處理；兩年4個(gè)處理的結(jié)實(shí)率差異均不顯著。CI處理兩年的每桶有效穗數(shù)相較其他處理最大。DPS處理、CI處理兩年灌溉水分生產(chǎn)率均顯著高于WSI、FSI處理；DPS處理高于CI處理，但差異性不顯著，雖然DPS處理灌溉水量最低，但因?yàn)槠渌值墓?jié)省幅度高于產(chǎn)量下降的幅度，所以其灌溉水分生產(chǎn)率較高?？梢?jiàn)CI、DPS處理顯著提高了灌溉水的利用率。

表4 不同灌排模式下水稻灌水及產(chǎn)量指標(biāo)Tab.4 Rice irrigation and yield components under different irrigation and drainage modes

3 討論

本研究通過(guò)兩年的測(cè)桶試驗(yàn)，揭示不同灌排模式下稻田磷素流失規(guī)律及水稻產(chǎn)量的差異，旨在探索超級(jí)稻對(duì)不同灌排模式及磷素流失負(fù)荷的響應(yīng)，評(píng)價(jià)灌排模式的環(huán)境效應(yīng)，為水稻生產(chǎn)的節(jié)水減排提供有益的技術(shù)依據(jù)。

試驗(yàn)結(jié)果表明，不同灌排模式稻田全生育期地下排水量由大到小依次為淺水勤灌、淺濕調(diào)控、控制灌溉、覆秸稈旱作，各處理間差異顯著，且生育前期較大，后期逐漸減小，這同喬欣等[29]研究結(jié)果相近。與淺水勤灌和淺濕調(diào)控相比，控制灌溉和覆秸稈旱作有效調(diào)控了土壤含水率，減少深層滲漏，降低了灌水次數(shù)，節(jié)約灌水量。

各處理施入基肥后地下排水中總磷質(zhì)量濃度達(dá)到0.400 mg/L以上，然后迅速降低。施入分蘗肥和穂肥，各處理地下水總磷濃度逐漸升高，在施入分蘗肥后10 d、穂肥后5 d出現(xiàn)峰值，20 d左右降為正常值，這同文獻(xiàn)[19,30-31]的研究結(jié)果不一致，如陸欣欣等[30]研究表明，施肥后30 d內(nèi)是磷素滲漏流失的主要階段，主要原因可能是由于土壤類(lèi)型、施肥種類(lèi)及用量、田間水分管理以及監(jiān)測(cè)深度等方面的差異所致?？刂乒喔群透步斩捄底鞯膬赡昶骄偭琢魇ж?fù)荷分別為0.182、0.084 kg/hm2，均顯著低于淺水勤灌(0.339 kg/hm2)和淺濕調(diào)控(0.265 kg/hm2)，可有效減少環(huán)境污染。總磷的流失量隨排水量的減少而減少，控制排水對(duì)減少稻田磷素流失具有明顯效果。

水是土壤中磷素向下遷移的載體，不同深度土壤滲漏液中磷素的含量可以反映土壤磷素的動(dòng)態(tài)分布與變化。土壤滲漏液總磷濃度除分蘗后期外均為表層最高，且隨剖面深度的增加而減少，說(shuō)明TP的深層富集現(xiàn)象不嚴(yán)重。這與文獻(xiàn)[4,29,32]的研究結(jié)果相近。分蘗后期20 cm處土壤滲漏液總磷濃度最低，可能是由于該階段根系主要分布在此深度，根對(duì)磷素的吸收使得TP濃度較小。2017年土壤滲漏液總磷濃度由大到小依次為淺濕調(diào)控、覆秸稈旱作、淺水勤灌、控制灌溉，2018年為覆秸稈旱作、淺濕調(diào)控、控制灌溉、淺水勤灌，總體是淺濕調(diào)控和覆秸稈旱作的總磷濃度高于淺水勤灌和控制灌溉。就土壤剖面總磷濃度而言，淺水勤灌和控制灌溉對(duì)減少水體污染有一定的效果。

不同灌排模式下每桶實(shí)際產(chǎn)量?jī)赡昃鶠榭刂乒喔茸畲?，平均?48.64 g/桶，淺濕調(diào)控、淺水勤灌居中，分別為240.72、225.12 g/桶，覆秸稈旱作產(chǎn)量最小，為192.06 g/桶。覆秸稈旱作由于水稻長(zhǎng)期處于水分虧缺狀態(tài)，根冠生長(zhǎng)受到抑制，導(dǎo)致千粒質(zhì)量低，是造成產(chǎn)量低的主要原因。覆秸稈旱作和控制灌溉兩年灌溉水分生產(chǎn)率平均為2.91、2.77 kg/m3，均顯著高于淺濕調(diào)控(2.36 kg/m3)和淺水勤灌(1.89 kg/m3)。覆秸稈旱作灌溉水分生產(chǎn)率雖然有所增高，但水稻產(chǎn)量明顯降低。

4 結(jié)論

(1)覆秸稈旱作和控制灌溉較淺水勤灌和淺濕調(diào)控明顯減少了灌水量和灌水次數(shù)，覆秸稈旱作、控制灌溉兩年平均灌水量比淺水勤灌減少44.47%、24.36%，灌水次數(shù)減少9次、3～4次。覆秸稈旱作、控制灌溉全生育期兩年平均地下排水量為117.77、185.73 mm，較淺水勤灌顯著減少60.96%、52.18%。覆秸稈旱作和控制灌溉有效控制了土壤含水率，減少了深層滲漏，有明顯的節(jié)水省工減排作用。

(2)不同灌排模式全生育期稻田地下水中總磷濃度波動(dòng)下降，最大為0.450 mg/L，在施入分蘗肥第10天、穂肥第5天出現(xiàn)峰值，施肥后20 d降為正常值?？刂乒喔饶Ｊ较滤救趦赡昶骄偭琢魇Я繛?.182 kg/hm2，較淺水勤灌、淺濕調(diào)控顯著減少46.48%、31.40%，減少了環(huán)境污染；覆秸稈旱作水稻全生育期總磷流失量為0.084 kg/hm2，較淺水勤灌、淺濕調(diào)控顯著減少75.33%、68.37%。覆秸稈旱作和控制灌溉可有效降低稻田磷素流失風(fēng)險(xiǎn)，減少農(nóng)業(yè)面源污染。土壤滲漏液總磷濃度除分蘗后期外均為表層最高，隨土壤剖面深度的增加而降低。淺水勤灌和控制灌溉的土壤滲漏液總磷濃度低于淺濕調(diào)控和覆秸稈旱作，有減排控污的效果。

(3)控制灌溉產(chǎn)量最高，淺濕調(diào)控和淺水勤灌居中，覆秸稈旱作產(chǎn)量最低。與淺水勤灌相比，控制灌溉顯著增產(chǎn)10.45%，覆秸稈旱作顯著減產(chǎn)14.69%。覆秸稈旱作、控制灌溉的平均灌溉水分生產(chǎn)率分別為2.91、2.77 kg/m3，顯著高于淺濕調(diào)控(2.36 kg/m3)和淺水勤灌(1.89 kg/m3)?？刂乒喔蕊@著提高水稻產(chǎn)量，從而大幅提高水稻水分利用率，達(dá)到高產(chǎn)高效的目的。

(4)綜合灌排水量、磷素流失負(fù)荷、產(chǎn)量及灌溉水分生產(chǎn)率，控制灌溉最佳，是一種可節(jié)約用水、提高水稻產(chǎn)量、減少磷流失的高效灌排模式，適宜大面積推廣。