化肥氮磷優(yōu)化減施對(duì)水稻產(chǎn)量和田面水氮磷流失的影響①

田 昌，周 旋，楊俊彥，石敦杰，榮湘民，謝桂先，彭建偉

(1 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，土壤肥料資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410128； 2 湖南省土壤肥料研究所，長(zhǎng)沙 410125；3 湖南華綠生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，湖南湘潭 411100)

水稻生產(chǎn)需持續(xù)供肥，而降雨和稻田排水等自然和人為因素會(huì)造成地表徑流，從而導(dǎo)致稻田養(yǎng)分流失，使稻田N、P 面源流失總量處于較高水平[1]，加劇環(huán)境水體富營(yíng)養(yǎng)化[2-4]。因此，如何實(shí)現(xiàn)稻田養(yǎng)分優(yōu)化減投、水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)與環(huán)境友好的協(xié)調(diào)發(fā)展備受關(guān)注[5]。

農(nóng)田N、P 通過地表徑流流失受降雨、土壤、耕作和施肥等多種因素的影響[6]。施肥總量控制是防止農(nóng)田N、P 流失的最有效方法之一[7]。大量研究表明：減少肥料用量、改進(jìn)施肥方式、調(diào)整施肥時(shí)間及肥料種類等可減少稻田N、P 養(yǎng)分的流失，并取得了一定效果[8]。其中，改進(jìn)施肥方式和優(yōu)化施肥量能有效減少稻田N、P 流失[9]。

控釋氮肥可通過控制N 素釋放來協(xié)調(diào)作物養(yǎng)分的供給，既可減少N素?fù)p失，又可提高氮肥利用率[10]；控釋氮肥減N 10% ～ 30% 施用能保障水稻產(chǎn)量，且明顯提高氮肥利用率，顯著減少N 素養(yǎng)分損失[11]。磷肥減P 10% ～ 20% 施用水稻不減產(chǎn)，且明顯提高磷肥利用率[12]。有機(jī)肥施用能提高氮肥利用效率，減少農(nóng)田N 素?fù)p失，增加土壤P 庫(kù)穩(wěn)態(tài)有機(jī)磷和高穩(wěn)態(tài)有機(jī)磷含量[13-15]。前人研究側(cè)重于單一的優(yōu)化施肥技術(shù)，而組合以上施肥技術(shù)并研究其應(yīng)用效果鮮有報(bào)道。為此，筆者在本課題組前期研究基礎(chǔ)上[11-12,15]，以湘北常德市毛里湖稻區(qū)為研究對(duì)象，對(duì)比研究化肥氮磷減量的不同優(yōu)化施肥技術(shù)及其組合對(duì)水稻產(chǎn)量，稻田田面水N、P 動(dòng)態(tài)變化及徑流損失的影響，為優(yōu)選稻田肥料施用技術(shù)，控制稻田N、P 徑流流失提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試地點(diǎn)

試驗(yàn)于2016—2017年5—9月在湖南省常德市津市市毛里湖農(nóng)區(qū)稻田(111°46′ ～ 112°40′E，29°11′30′′～29°39′40′′ N)進(jìn)行，該區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫16.7 ℃，年降水量1 200 ～ 1 900 mm，無霜期272 d。供試土壤為河潮土發(fā)育的河潮泥，2016 年和2017 年0 ～ 20 cm 土壤基本理化性狀分別為：pH 6.74 和6.51，有機(jī)質(zhì)26.87 和25.17 g/kg，全氮 1.78和1.97 g/kg，全磷 0.60 和0.69 g/kg，全鉀26.74 和32.17 g/kg，堿解氮 84.08 和104.08 mg/kg，有效磷12.74 和10.54 mg/kg，速效鉀217.72 和217.72 mg/kg。

1.2 供試材料

供試中稻品種均為c 兩優(yōu)198。供試氮肥為普通尿素(含N 46%)、控釋氮肥(含N 42%，樹脂包膜尿素，金正大生態(tài)股份有限公司生產(chǎn))，磷肥為過磷酸鈣(含P2O512%)，鉀肥為氯化鉀(含K2O 60%)，有機(jī)肥為“強(qiáng)湘牌”精制有機(jī)肥(含有機(jī)質(zhì)47%、N 2.827%、P2O52.237%、K2O 0.802%)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用田間小區(qū)試驗(yàn)，2016 年設(shè)置3 個(gè)處理：①常規(guī)施肥處理(CF)，N、P2O5用量分別為180、40 kg/hm2；②控釋氮肥減量20% 處理(0.8N)，N、P2O5用量分別為144、40 kg/hm2；③控釋氮肥與過磷酸鈣均減量20%處理(0.8NP)，N、P2O5用量分別為144、32 kg/hm2。各處理K2O 用量為120 kg/hm2。

2017 年設(shè)置5 個(gè)處理：①不施N、P 處理(CK)；②常規(guī)施肥處理(CF)，N、P2O5用量分別為180、40 kg/hm2；③控釋氮肥減量20% 處理(0.8N)，N、P2O5用量分別為144、40 kg/hm2；④控釋氮肥與過磷酸鈣均減量20% 處理(0.8NP)，N、P2O5用量分別為144、32 kg/hm2；⑤有機(jī)肥替代20% 化肥N 處理(0.8FN+0.2ON)：N、P2O5用量為180、40 kg/hm2。各處理K2O 用量為120 kg/hm2。

小區(qū)面積30 m2(4.0 m × 7.5 m)，重復(fù)3 次，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)用田埂隔開，用塑料薄膜包覆，防止串水串肥。所有處理氮、鉀肥60% 做基肥(土層混施)，40% 做分蘗肥(表層撒施)；磷肥作基肥(土層混施)一次性施用。2016 年和2017 年中稻均于5 月31日施基肥并移栽，6 月10 日施追肥，9 月20 日收割。整個(gè)生育期的水肥管理、病蟲草害防治及其他管理與當(dāng)?shù)厣a(chǎn)一致。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與分析方法

1.4.1 田面水樣品采集 分別于施基肥后第1、2、3、5、7、9 天和施追肥后第1、2、3、5、7、9、11、13、15、17 天取田面水水樣，采樣時(shí)間為每天8：00—10：00。各小區(qū)用100 ml 醫(yī)用注射器按照對(duì)角線取樣法(不擾動(dòng)水層)，抽取5 個(gè)點(diǎn)混合樣共300 ml于塑料瓶中，待測(cè)。

每個(gè)小區(qū)排水口處用收集桶收集徑流，當(dāng)降雨或灌溉產(chǎn)生徑流水時(shí)，收集徑流收集桶中水樣。

1.4.2 水樣測(cè)定方法 水樣中總氮(TN)濃度采用堿性過硫酸鉀-紫外分光光度法測(cè)定；水樣中總磷(TP)濃度采用堿性過硫酸鉀-可見光分光度法測(cè)定；水樣中NH4+-N、NO–3-N 濃度采用SmartChemTM200 全自動(dòng)間斷化學(xué)分析儀測(cè)定。

1.4.3 產(chǎn)量測(cè)定及植株樣品的采集和分析 水稻收獲期按小區(qū)單打單曬計(jì)產(chǎn)。分別計(jì)稻谷和秸稈產(chǎn)量，取樣測(cè)定稻谷和秸稈N 和P 含量。

1.5 計(jì)算公式

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2013 和SPSS 17.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，處理間差異顯著性分析采用LSD檢驗(yàn)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻產(chǎn)量

由圖1 可知，2016 年水稻籽粒產(chǎn)量以0.8N 處理最高，0.8NP 處理次之，0.8N 處理顯著高于CF 處理。與CF 處理相比，0.8N 和0.8NP 處理水稻籽粒產(chǎn)量分別增加8.29% 和5.35%，而0.8NP 處理較0.8N 處理減產(chǎn)3.01%，差異不顯著。2017 年水稻籽粒產(chǎn)量以0.8N 處理最高，顯著高于0.8FN+0.2ON 處理。施氮、磷肥處理籽粒產(chǎn)量較CK 增幅為14.97% ～ 21.62%。0.8N、0.8NP 處理水稻籽粒產(chǎn)量較CF 處理增產(chǎn)2.80%和1.08%，0.8FN+0.2ON 處理減產(chǎn)2.82%，處理間差異不顯著。

圖1 不同施肥處理對(duì)水稻產(chǎn)量的影響Fig. 1 Rice yield under different fertilization treatments

2.2 水稻氮磷吸收利用

由表1 可知，2016 年0.8N 和0.8NP 處理N 素累積量分別顯著高于CF 處理30.74%、18.99%；0.8NP 處理P 素累積量低于CF 和0.8N 處理，但差異不顯著。0.8N 處理和0.8NP 處理的氮肥偏生產(chǎn)力高于CF 處理，分別顯著提高35.37% 和31.31%；0.8NP 處理磷肥偏生產(chǎn)力最高，顯著高于CF 和0.8N處理；0.8N 和0.8NP 處理磷肥偏生產(chǎn)力較CF 分別提高8.29% 和31.30%，且0.8N 處理磷肥偏生產(chǎn)力顯著高于CF 處理。

表1 不同施肥處理下水稻氮磷養(yǎng)分吸收及利用率Table 1 Uptake and utilization efficiencies of N and P by rice under different fertilization treatments

2017 年各施氮磷肥處理N 素累積量顯著高于CK 處理，其中0.8N 處理和0.8NP 處理N 素累積量顯著高于其他處理，CF、0.8 N、0.8NP 與0.8FN+0.2ON處理較CK 處理分別提高了44.79%、48.75%、46.83%、34.37%。CF、0.8N、0.8NP 與0.8FN+0.2ON 處理磷素累積量較CK 處理分別提高44.79%、43.46%、35.24%、28.67%，而0.8FN+0.2ON 顯著低于其他施氮磷肥處理。減量施肥處理肥料偏生產(chǎn)力顯著高于常量施肥處理。0.8N、0.8NP 處理的氮肥偏生產(chǎn)力顯著高于CF 處理和0.8FN+0.2ON 處理，CF 處理與0.8FN+0.2ON 處理無差異；0.8NP 處理的磷肥偏生產(chǎn)力顯著高于其他處理。0.8N 處理氮肥農(nóng)學(xué)利用率最高，其次為0.8NP，0.8FN+0.2ON 最低。0.8N 處理與0.8NP 處理顯著高于0.8FN+0.2ON 處理，與CF 處理無顯著差異；0.8NP 處理磷肥農(nóng)學(xué)利用率最高，顯著高于0.8FN+0.2ON 處理，其他處理之間無顯著差異。0.8N 與0.8NP 處理氮肥吸收利用率較CF 處理顯著提高71.41%、64.65%，較0.8FN+0.2ON 處理顯著提高77.27%、70.28%。0.8FN+0.2ON 處理磷肥吸收利用率最低，施氮磷肥處理間差異不顯著。

2.3 稻田田面水N、P 濃度

2.3.1 田面水TN 濃度 如圖2 所示，2016 年基肥施用后CF 處理稻田田面水TN 濃度迅速增高，于第1 天達(dá)到峰值(70.34 mg/L)后下降，追肥后又達(dá)到峰值(62.14 mg/L)?？梢?，施肥后的幾天是控制N 素徑流損失的關(guān)鍵時(shí)期。0.8N 和0.8NP 處理施肥后，田面水中TN濃度緩慢上升，監(jiān)測(cè)期內(nèi)處于較低水平。0.8N 和0.8NP 處理施用基肥后田面水TN 平均濃度較CF 處理分別降低93.69% 和93.83%，追肥后分別降低84.09% 和84.49%。說明控釋氮肥減量施用能顯著降低稻田田面水TN濃度，降低N素徑流流失風(fēng)險(xiǎn)。0.8N 和0.8NP 處理間TN 濃度差異不大。說明磷肥減量施用對(duì)稻田田面水TN 濃度影響較小。

2017 年CK 處理稻田田面水TN 濃度整體處于較低水平(1.82 ～ 2.56 mg/L)。CF 和0.8FN+0.2ON 處理施肥后TN 濃度變化規(guī)律一致，均于基肥施用后第1天達(dá)到峰值(60.96 和48.81 mg/L)，追肥后又達(dá)到峰值(58.61 和67.59 mg/L)。0.8N 和0.8NP 處理施用基肥后TN 平均濃度較CF 處理分別降低89.76% 和89.04%，追肥后分別降低 79.64% 和 78.94%。0.8FN+0.2ON 處理施用基肥后和追肥后TN 平均濃度分別為33.07 mg/L 和36.48 mg/L，變化規(guī)律與CF 處理相似。

2.3.2 田面水NH4+-N 濃度 如圖3 所示，2016 年CF 處理施基肥后田面水NH4+-N 濃度于第1 天達(dá)到峰值(57.52 mg/L)后下降，追肥后又達(dá)到峰值(53.04 mg/L)。0.8N 和0.8NP 處理施基肥后田面水NH4+-N 濃度逐漸升高；追肥后NH4+-N 濃度躍升后緩慢下降，0.8N、0.8NP 處理NH4+-N 濃度均在施追肥后第 9 天達(dá)到峰值(4.98、5.08 mg/L)。0.8N、0.8NP 處理施基肥后NH4+-N 濃度較CF 處理分別降低94.08%、94.08%，追肥后分別降低86.36%、85.94%。說明控釋氮肥減量施用顯著降低稻田田面水NH4+-N濃度。

圖2 不同處理下稻田田面水TN 濃度變化Fig. 2 Changes of TN concentrations in surface water of paddy fields under different fertilization treatments

2017 年CK 處理NH4+-N 濃度一直處于較低水平(1.17 ～ 1.68 mg/L)。CF 與0.8FN+0.2ON 處理施肥后NH4+-N 變化規(guī)律表現(xiàn)一致，均于施基肥后第1 天達(dá)到峰值(45.79、37.56 mg/L)。追肥后第1 天又達(dá)到峰值(44.20、50.75 mg/L)。0.8N 和0.8NP 處理施基肥后，田面水中NH4+-N 濃度逐漸升高，追肥后NH4+-N 濃度躍升后緩慢下降。0.8N、0.8NP 處理施基肥后NH4+-N平均濃度較CF 處理分別降低91.02%、90.20%，追肥后分別降低82.04%、81.57%。

2.3.3 田面水NO–3-N 濃度 如圖4 所示，2016 年CF 處理NO–3-N 在施基肥后第1 天最低(1.21 mg/L)，隨后緩慢上升，追肥7 d后介于1.84 ～ 1.92 mg/L。0.8N和0.8NP 處理NO-N 濃度施基肥后緩慢上升，追肥后躍升，之后分別為0.70 ～ 0.81 mg/L 和0.71 ～ 0.90 mg/L。0.8N、0.8NP 處理施基肥后較 CF 處理分別降低70.07%、68.67%，追肥后分別降低57.91%、54.52%。淹水條件下硝化作用較弱，導(dǎo)致田面水中的NO-N濃度顯著低于NH-N 濃度[16]。

圖3 不同處理下稻田田面水NH-N 濃度變化Fig. 3 Changes of NH-N concentrations in surface water of paddy fields under different fertilization treatments

圖4 不同處理下稻田田面水NO– 3-N 濃度變化Fig. 4 Changes of NO– 3-N concentrations in surface water of paddy fields under different fertilization treatments

2.3.4 田面水TP 濃度 如圖5 所示，2016 年基肥施用后CF、0.8N 和0.8NP 處理稻田田面水TP 濃度同時(shí)第1 天出現(xiàn)峰值(0.16、0.16、0.12 mg/L)。由于土壤對(duì)P 素的固定和水稻的吸收，隨著時(shí)間的推移田面水TP 濃度逐漸下降，在施用基肥后第9 天達(dá)到穩(wěn)定。監(jiān)測(cè)期內(nèi)CF 處理田面水TP 濃度為0.05 ～0.16 mg/L。0.8NP 處理較CF、0.8N 處理田面水TP濃度分別降低23.91%、28.72%。追肥后第1 天，田面水TP 濃度有所升高。這是由于施肥擾動(dòng)表面土壤，使部分P 素脫離土壤吸附而進(jìn)入田面水，田面水P濃度升高。

2017 年CK 處理TP 濃度維持在較低水平(0.04 ～0.06 mg/L)，CF、0.8N、0.8NP 與0.8FN+0.2ON 處理田面水TP 濃度變化規(guī)律一致，在施基肥后到達(dá)峰值(0.17、0.17、0.13 和0.18 mg/L)后，緩慢降低。追肥后第1 天，部分處理田面水P 濃度有所升高。減P處理施肥后，田面水TP 濃度明顯下降，0.8NP 處理田面水TP 濃度較CF、0.8N 與0.8FN+0.2ON 處理分別下降24.55%、20.79%、24.73%。

2.3.5 養(yǎng)分損失量 由圖6 可知，與CF 處理相比，2016 年0.8N 處理稻田田面水TN、NH-N、NO-N徑流損失分別降低69.08%、70.61%、60.23%，0.8NP處理分別降低70.14%、71.80%、54.94%。0.8NP 處理TP 徑流損失較CF 處理降低18.40%，與0.8N 處理差異不顯著。

與CK 處理相比，2017 年施氮磷肥處理稻田田面水TN、NH-N、NO-N、TP 徑流損失分別增加2.37 ～12.20、1.28 ～ 8.10、0.40 ～ 1.18、0.009 ～ 0.016 kg/hm2。與CF 處理相比，0.8N 處理稻田田面水徑流損失TN、NH-N、NO-N、分別降低70.19%、74.34%、52.08%，0.8NP 處理分別降低69.83%、73.55%、48.29%，0.8FN+0.2ON 處理分別降低47.22%、47.43%、38.61%；0.8N 和0.8FN+0.2ON 處理稻田田面水TP徑流損失分別增加2.73% 和8.43%，0.8NP 處理降低5.14%。說明控釋肥減量能有效降低稻田N 素流失，磷肥減量施用能有效降低稻田P 素流失，而等N 條件下，有機(jī)肥替代化肥施用，減少稻田N 素流失率，但增加P 素流失率。

圖5 不同施肥處理下稻田田面水TP 濃度變化Fig. 5 Changes of TP concentrations in surface water of paddy fields under different fertilization treatments

圖6 不同施肥處理下稻田地表徑流N、P 流失量Fig. 6 N and P runoff losses from paddy fields during rice season under different fertilization treatments

3 討論

3.1 化肥減量施用對(duì)水稻產(chǎn)量、肥料利用率及田面水N、P 流失的影響

施N 量是影響稻田田面水NH4+-N 和TN 濃度的主要因子[18]。施N 顯著增加田面水的N 素濃度，且隨著施N 量的減少而降低[8]。夏小江等[19]發(fā)現(xiàn)，兩試驗(yàn)點(diǎn)稻田田面水TN 濃度均在施肥當(dāng)日達(dá)最高，后迅速下降，基肥在施肥7 d 后逐漸趨于穩(wěn)定，追肥則在施肥5 d 后逐漸趨于穩(wěn)定。施N 后1 周或15 d 是防止稻田田面水N 素大量流失的關(guān)鍵時(shí)期[8,19]，本研究結(jié)果與此一致。

前期研究表明：氮肥減量施用能有效降低稻田田面水N、P 流失[11]。趙冬等[8]發(fā)現(xiàn)，隨著施N 量的增加，氮肥農(nóng)學(xué)效率不斷下降，N 素徑流損失不斷增大。吳俊等[20]認(rèn)為，雙季稻田減量施肥處理年累計(jì)流失負(fù)荷較對(duì)照處理下降6% ～ 53%，當(dāng)季稻田N 素流失率在1.4% ～ 2.6%。減量施肥雖然能明顯降低N 素流失負(fù)荷，但N 素表觀流失率卻隨施肥量減小而上升。本研究中，控釋氮肥減施(0.8N 和0.8NP)處理基肥后田面水兩年TN 平均濃度較CF 處理降低89.04% 以上，追肥后降低78.94% 以上；TN 徑流流失量降低69.83%以上。控釋氮肥適量減施能基于滿足水稻生長(zhǎng)需求，獲得較高養(yǎng)分效率，得到與高投入相當(dāng)?shù)淖魑锂a(chǎn)量。

一般而言，高水平磷肥投入會(huì)促進(jìn)土壤富P 化，增加土壤P 的流失風(fēng)險(xiǎn)[21-22]。夏小江等[19]發(fā)現(xiàn)，稻田田面水TP 濃度在施肥后迅速增加，于第1 天達(dá)峰值，且隨時(shí)間推移田面水TP 濃度逐漸下降，8 ～ 9 d后基本穩(wěn)定。本研究中，磷肥施用后稻田田面水TP濃度迅速達(dá)到最大值，后快速下降。0.8NP 處理田面水TP 平均濃度基肥和追肥施用后分別較常規(guī)施肥降低23.91%、24.55%，TP 徑流損失降低5.14%。適當(dāng)減少磷肥施用量能有效降低稻田田面水TP 濃度，從而降低P 素流失風(fēng)險(xiǎn)，與前期研究結(jié)果基本一致[23]。因此，從源頭上減少氮、磷肥施入，阻止過剩養(yǎng)分進(jìn)入水體，是控制農(nóng)業(yè)面源污染的關(guān)鍵。

磷肥適當(dāng)減量可維持水稻的正常產(chǎn)量[24]。胡潤(rùn)等[25]發(fā)現(xiàn)，土壤有效磷中等水平下，將控釋磷肥用量降至當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣用量50% 左右對(duì)水稻產(chǎn)量的影響較小。易均等[12]發(fā)現(xiàn)，磷肥減施20% 以內(nèi)對(duì)雙季稻產(chǎn)量無影響。付立東等[26]發(fā)現(xiàn)，適量施用磷肥可提高磷肥利用率、磷肥偏生產(chǎn)力，但磷肥用量過多時(shí)反而會(huì)影響水稻的生長(zhǎng)發(fā)育，從而降低水稻產(chǎn)量。龔海青等[24]發(fā)現(xiàn)，磷肥減量后，P 素供應(yīng)不足，不利于水稻生育后期生長(zhǎng)發(fā)育和籽粒形成有關(guān)。本研究中，0.8N 和0.8NP 處理兩年平均增產(chǎn)分別為5.55%、3.22%。說明適當(dāng)降低磷肥用量對(duì)水稻產(chǎn)量影響不顯著。0.8NP 處理較0.8N 處理顯著提高水稻磷肥偏生產(chǎn)力22.08%，對(duì)地上部P 素累積、磷肥農(nóng)學(xué)利用率及磷肥利用率無影響。說明減P 20% 處理磷肥農(nóng)學(xué)利用率、磷肥利用率較常規(guī)施肥和控釋氮肥減量20%無明顯差異。因此，適當(dāng)降低磷肥用量對(duì)水稻產(chǎn)量影響不大，可提高磷肥農(nóng)學(xué)效率和磷肥偏生產(chǎn)力。

3.2 有機(jī)肥替代化肥對(duì)水稻產(chǎn)量、肥料利用率及田面水N、P 流失的影響

合適的有機(jī)無機(jī)配比可保證水稻穩(wěn)產(chǎn)，而有機(jī)肥占比過高或過低導(dǎo)致水稻生長(zhǎng)前期或后期營(yíng)養(yǎng)不足都有可能造成水稻減產(chǎn)[27]。陳貴等[28]發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥的條件下，減少25% 化肥對(duì)水稻產(chǎn)量，干物質(zhì)累積，N、P 累積和生理利用效率以及土壤養(yǎng)分含量均無明顯影響。替代20% 化肥N 處理中稻產(chǎn)量、氮磷肥農(nóng)學(xué)利用率及利用率較常規(guī)施肥無顯著差異，本研究結(jié)果與此一致，。有機(jī)無機(jī)肥配合施用對(duì)水稻產(chǎn)量的促進(jìn)作用主要是通過提高功能葉的凈光合速率、有效穗、每穗實(shí)粒數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

徐明崗等[29]發(fā)現(xiàn)，化肥有機(jī)肥配施有利于水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，產(chǎn)量最高，比不施氮肥產(chǎn)量增加68%；提高單位面積總穗數(shù)和穗粒數(shù)。孟琳等[30]發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥與化肥配施處理能獲得與單施化肥處理持平或者更高的產(chǎn)量；與單施化肥處理相比，施N 量在240 kg/hm2內(nèi)時(shí)，有機(jī)氮肥替代無機(jī)氮肥的最佳比例為10% ～20%，此時(shí)水稻的產(chǎn)量、氮肥利用率以及經(jīng)濟(jì)效益均達(dá)到最高水平。

與施用過磷酸鈣等無機(jī)磷肥相比，施用有機(jī)肥能有效削減水中TP 殘留量，控制稻田P 素流失風(fēng)險(xiǎn)[31]。郭智等[32]發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥替代50% 無機(jī)肥可顯著降低23% 以上的TP 徑流流失率。但隨著有機(jī)肥替代比例的增加，稻田地表徑流TN 和TK 流失率逐漸下降，TP 流失率逐漸增加[27]。孫瑞娟等[33]發(fā)現(xiàn)，田面水中溶解性TP 在整個(gè)生育期內(nèi)與豬糞用量呈顯著正相關(guān)。張志劍等[21]發(fā)現(xiàn)，與單施無機(jī)磷肥相比，有機(jī)無機(jī)磷配施顯著提高田表水P 素水平。朱利群等[34]發(fā)現(xiàn)，全部施用豬糞有機(jī)肥處理和不施肥之間差異不大，全部施用尿素處理稻田田面水TN 最高，施用50%有機(jī)肥田面水TN 濃度明顯低于全部施用有機(jī)肥處理，且明顯高于全部施用有機(jī)肥處理。本研究中，有機(jī)肥替代20% N 處理田面水TN 濃度變化規(guī)律與CF處理一致。劉汝亮等[14]發(fā)現(xiàn)，寧夏引黃灌區(qū)水稻種植中利用羊糞與化肥配施降低田面水TN 濃度。金熠等[3]施用有機(jī)肥顯著提高稻田田面水中TP 的濃度，施肥后第1 天迅速達(dá)到峰值；稻田TP 徑流流失量隨有機(jī)肥施用量的增加而增加，P 素徑流流失率均不超過當(dāng)季施P 總量的2%；稻田淹水期田面水TP 濃度主要受到當(dāng)季降雨、施肥等因素的影響。有機(jī)肥施用后第1天田面水TP 濃度迅速達(dá)到峰值，隨后偶有波動(dòng)但呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)；施肥后第1周是防止稻田P 素徑流流失的關(guān)鍵時(shí)期，應(yīng)避免在強(qiáng)降雨將要來臨的時(shí)間施肥。有機(jī)肥替代20% 化肥氮處理較CF 處理對(duì)N 素地上部累計(jì)量、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥利用率及磷肥偏生產(chǎn)力、磷肥農(nóng)學(xué)利用率無影響，但降低P 素地上部累積量11.14%、磷肥利用率36.04%。

3.3 控釋氮肥減量對(duì)水稻產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收與利用、稻田田面水N、P 流失的影響

N 素徑流損失與氮肥用量呈顯著正相關(guān)，減量化施肥能有效降低農(nóng)田N 素流失量，其中緩釋肥、控釋肥等措施表現(xiàn)突出[20]。紀(jì)雄輝等[35]研究表明，與施用尿素相比，施用控釋肥料能顯著降低稻田表層水TN、NH濃度峰值。施用等N 量控釋氮肥、70% N控釋氮肥的TN 損失量比施用普通尿素的分別減少24.5%和27.2%；控釋氮肥能顯著降低雙季稻施用尿素15 d 內(nèi)表層水和徑流液中的N 素濃度，從而顯著消減整個(gè)水稻生育期TN 的徑流損失。田發(fā)祥等[36]發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)施N(早稻150 kg/hm2，晚稻180 kg/hm2)相比，減N 30% 膜包衣尿素和減N 30% 硫包衣尿素NH-N 徑流損失量分別顯著降低34.1%、26.6%；減N 30% 膜包衣尿素水溶性非無機(jī)N 和TN 徑流損失較尿素分別減少29.0% 和26.3%。楊春蕾等[37]發(fā)現(xiàn)，控釋肥在水稻分蘗期田面水TN 濃度顯著低于普通尿素。本研究表明，稻田施用控釋氮肥后田面水N濃度較低，在緩慢升高到峰值后開始下降，且顯著低于普通尿素處理。由于控釋氮肥緩慢釋放尿素的特性，可將輸入田面水的N 素維持在較低水平，同時(shí)水稻根系也在不斷吸收，從而降低田面水中TN濃度。

控釋氮肥能控制N素釋放，降低水稻生長(zhǎng)前期稻田表面水N素濃度，減少其降雨徑流損失風(fēng)險(xiǎn)[38]。魯艷紅等[38]發(fā)現(xiàn)，施用等N 量控釋氮肥處理比施用尿素處理總氮徑流損失量降低24.5% ～ 27.2%。施用尿素稻田田面水TN 和NH+4-N 的濃度在尿素施用后1 ～3 d 內(nèi)達(dá)到最高值，且顯著高于施用控釋氮肥處理，大大增加N 素?fù)p失的風(fēng)險(xiǎn)；施用控釋氮肥可延緩養(yǎng)分釋放速率，有效減少土壤N 素的揮發(fā)與淋溶損失[35]?？蒯尩示哂芯徛尫臢 素的特性，使水稻田面水的N 素濃度維持較低的水平，從而降低農(nóng)田N素徑流損失風(fēng)險(xiǎn)[39]。

張麗娟等[40]發(fā)現(xiàn)，平均4 次產(chǎn)流中，相對(duì)于傳統(tǒng)施肥，優(yōu)化施肥氮肥分次施用及緩釋肥處理產(chǎn)生的徑流中TN 濃度可降低約22.98% ～ 42.88%。葉玉適等[17]發(fā)現(xiàn)，控釋BB 肥和樹脂包膜尿素較常規(guī)尿素處理田面水TN 平均濃度分別降低24.6% 和78.3%，TN 徑流流失量分別降低29.4% 和32.8%。本研究表明，控釋肥減N 不僅能顯著減少N 素徑流損失，還能減少N 素滲漏損失。本研究中，施用控釋氮肥可明顯降低田面水N 素濃度，兩年0.8N 處理在施基肥后9 d 內(nèi)TN 濃度較CF 處理分別降低93.69%、89.76%，施追肥后17 d 內(nèi)分別平均降低84.09%、79.64%。

控釋氮肥能明顯地降低稻田氨揮發(fā)、淋失和硝化-反硝化的損失，氮肥利用率和農(nóng)學(xué)效率顯著地高于尿素[41]。本研究中，0.8N 處理、0.8NP 處理兩年平均增產(chǎn)5.55% 和3.22%。施用控釋氮肥處理較常規(guī)施肥對(duì)水稻有增產(chǎn)，而增產(chǎn)主要因?yàn)榘l(fā)揮控釋氮肥肥效長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)。

田發(fā)祥等[36]得出，不同減N 比率的緩控釋肥對(duì)中稻產(chǎn)量的影響不明顯，但顯著提高氮肥的利用，早晚稻的氮肥農(nóng)學(xué)效率分別提高12.4% ～ 35.8% 和27.4% ～ 56.6%。與常規(guī)尿素處理相比，減N 30% 的膜包衣尿素處理減少N 素使用量還可提高雙季稻的N 素吸收，從而提高雙季稻氮肥利用率23.5% 和21.1%。本研究中，0.8N 處理、0.8NP 處理較CF 處理N 素累積量?jī)赡攴謩e平均增加19.01%、13.66%，氮肥偏生產(chǎn)力兩年分別平均顯著提高 31.94%、28.83%，氮肥農(nóng)學(xué)利用率提高47.52%、33.75%、氮肥利用率提高95.30%、73.31%。適量降低氮肥用量能夠增強(qiáng)水稻對(duì)N 素的吸收，在保持高產(chǎn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)P 素利用效率的同步提高?？蒯尩示哂锌刂起B(yǎng)分釋放的特點(diǎn)，在N 素釋放的高峰期，農(nóng)田N 素?fù)p失量較大，如果田間條件下N 素釋放高峰期與作物吸肥高峰期相吻合，會(huì)顯著地降低其損失率，從而提高作物產(chǎn)量和肥料利用率[42]。

4 結(jié)論

在湘北常德市毛里湖稻區(qū)，減量施肥處理能有效降低田面水中NH4+-N 濃度，降低N 素徑流流失風(fēng)險(xiǎn)；控釋氮肥或與磷肥減量20% 施用既可以保證高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，又可有效降低稻田N 素徑流損失風(fēng)險(xiǎn)，可在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用推廣。