不同灌溉方式下稻田氮磷排放特征

伯彥萍，張春雷，孫一迪，付 杰，蔡長舉，李長江，安美運

（1.貴州省水利科學(xué)研究院，貴陽 550002；2.揚州大學(xué)，江蘇 揚州 225009）

0 引 言

水稻是世界近一半人口的主食，未來世界糧食安全和貧困人口的生活穩(wěn)定很大程度上取決于水稻的生產(chǎn)[1]。同時，水稻是化肥消耗量最多的農(nóng)作物。在實際生產(chǎn)中，肥料（尤其是氮磷肥）的大量投入盡管一定程度提高了作物產(chǎn)量，但由于肥料管理和田間水分管理方式不當(dāng)?shù)纫蛩?，使得我國大部分肥料通過揮發(fā)，滲漏，徑流等各種途徑損失于環(huán)境之中[2]。大量的肥料損失不僅是一種資源浪費，由此對空氣，土壤，水體等造成了一系列的環(huán)境問題，如空氣質(zhì)量惡化，溫室效應(yīng)，土壤酸化，地下水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，水體富營養(yǎng)化等，這嚴(yán)重危害了人類身體健康，制約著我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[3]。而在我國貴州地區(qū)，當(dāng)?shù)刎S富的降雨量加劇了氮磷等田面徑流和滲漏損失引起的面源污染現(xiàn)象。因此，在確保水稻產(chǎn)量安全的同時，降低水稻生產(chǎn)系統(tǒng)的稻田面源污染尤為重要。多年來，研究者開展了大量節(jié)水灌溉試驗研究，并總結(jié)出了許多水稻節(jié)水灌溉技術(shù)，如淺濕灌溉技術(shù)，干濕交替灌溉，淺濕灌溉，科學(xué)蓄雨型灌溉等[4-8]。然而，節(jié)水灌溉模式條件下，稻田土壤水分發(fā)生變化，引起土壤理化性質(zhì)的改變，很可能改變稻田系統(tǒng)的氮磷環(huán)境，進(jìn)而對稻田的肥料損失情況產(chǎn)生影響。陳德軍[9]等在貴州山區(qū)開展了水稻科學(xué)蓄雨灌溉與“淺、薄、濕、曬”模式、常規(guī)灌溉多組對比試驗，結(jié)果表明科學(xué)蓄雨灌溉較后兩者增產(chǎn)率20%、17%，節(jié)水率54%、59%，減少灌溉次數(shù)為3 次、5 次，是貴州主推廣的節(jié)水灌溉模式。趙宏偉等[12]研究表明傳統(tǒng)淹灌溉較大的水分滲漏速度和排放量，加劇了化肥的滲漏和徑流流失，加重了地表水和地下水污染。Liang et al[13]的研究發(fā)現(xiàn)與淹灌相比，節(jié)水灌溉處理的徑流次數(shù)和徑流量均顯著降低，進(jìn)而氮和磷的徑流排放量分別減少23.3%～30.4%和26.9%～31.7%。余金鳳等的研究顯示節(jié)水灌溉徑流液中氮磷濃度是淹灌處理的1.3 和1.1 倍，相對氮素濃度的提高，排水量的減少占主導(dǎo)因素，節(jié)灌處理氮素流失量仍然少于淹灌。Peng et al[14,15]研究結(jié)果顯示節(jié)水灌溉通過同時降低滲漏水體積和滲漏液中氮磷濃度，進(jìn)而降低氮磷滲漏損失。然而，Tan et al[16]發(fā)現(xiàn)與淹灌處理相比，即使節(jié)水灌溉的滲漏液體積較小，但其更顯著地增加了滲漏液中無機氮的濃度，尤其是硝態(tài)氮濃度的增加，進(jìn)而增加了氮素滲漏損失。以上不同地區(qū)關(guān)于灌溉方式對稻田氮磷滲漏和徑流損失損失的影響結(jié)果還存在差異，主要歸因于稻田水位大小和控水程度管理的差異，當(dāng)然也與當(dāng)?shù)氐臍夂虿町惡推渌镩g管理方式有關(guān)。因此，不同地區(qū)采用節(jié)水灌溉模式時，應(yīng)明確其對稻田氮磷滲漏和徑流損失特征的影響。貴州是全國降雨量比較豐富的地區(qū)，科學(xué)蓄雨灌溉充分結(jié)合貴州省自然氣候條件，極大的提高了貴州地區(qū)的水稻水分利用效率。而在此節(jié)水灌溉模式條件下，稻田的氮、磷等污染物排放特征還未探明。因此，為實現(xiàn)水稻節(jié)水控污減排的目的，本次試驗研究貴州不同灌溉方式下稻田的氮磷排放特征。

1 材料與方法

1.1 試驗場地概況

試驗于2019年4-9月在貴州省黔東南州天柱縣開展。天柱縣位于貴州省東部，地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，降水豐沛，屬典型的中亞熱帶季風(fēng)性曖濕氣候。天柱縣年平均氣溫為16.1 °C，1月平均氣溫為4.7 °C，7月平均氣溫為26.7 °C，無霜期281 d。天柱縣日照較長，積溫較高，農(nóng)作物一年兩熟或混作二三熟，但降水的時間和空間分布不均，春、夏兩季多，秋、冬兩季少；西北、西南部偏多，東部偏少。

根據(jù)《2019年黔東南州水資源公報》，2019年黔東南州平均降水量1 388.3 mm，比多年平均值偏多12.5%，比上年偏多9.9%，降雨時空分布不均，其中天柱縣平均降水量1 444.5 mm，比多年平均值偏多13.7%，比上年偏多19.0%。全州水資源總量2 100 億m3，比多年平均值偏多9.3%，比上年偏多31.9%，屬平水年。

1.2 試驗材料

水稻供試品種為宜香1979，該品種屬秈型三系雜交水稻。當(dāng)?shù)剞r(nóng)事習(xí)慣主要采用肥料的種類為氮肥（尿素）180 kg/hm2、磷肥（過磷酸鈣）90 kg/hm2、鉀肥（氯化鉀）120 kg/hm2，根據(jù)試驗箱的面積計算出每盆的基肥-追肥的用量，每箱施用氮肥總量266 g、磷肥總量189 g、鉀肥總量177.3 g，并定期除草噴灑農(nóng)藥防治病蟲害。

試驗箱采用長方形塑料箱改裝而成，塑料箱尺寸為102 cm×69 cm×61 cm。為了分別收集田面徑流液和滲漏液，在箱體側(cè)面上下位置分別設(shè)置兩個出水口，并設(shè)置閥門控制開合。箱體上側(cè)出水口1箱體內(nèi)部用土工布和海綿包裹避免堵塞，利用閘閥1控制田面水深。箱體下側(cè)共有兩根集水管，匯合后連接到出水口2。集水管下方每隔6 cm 開一個直徑2 cm 的排水孔，并用土工布和海綿將集水管包裹起來。箱體底部鋪碎石至集水管底部位置，然后覆土至距試驗箱口14 cm 處，水稻種植間隔15 cm×25 cm。試驗箱布置如圖1所示。

圖1 試驗箱布置圖（單位：cm）Fig.1 Layout of the test chamber

1.3 試驗設(shè)計

本次試驗設(shè)3 個處理，分別為傳統(tǒng)淹灌、淺濕灌溉、科學(xué)蓄雨灌溉，每個處理水平重復(fù)3 次，分別為Y1、Y2、Y3；X1、X2、X3；K1、K2、K3。貴州省年降雨豐沛，5-9月的降雨約占全年降雨量的70%左右，與水稻生育期基本同步，基于此提出水稻科學(xué)蓄雨灌溉模式。科學(xué)蓄雨灌溉是遇有降雨，則視為一次灌水，對于雨水形成的水層，采取超過灌溉水層上限的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行攔蓄利用，這種灌溉模式充分利用了降雨，減少人工灌溉次數(shù)和水量。淺濕灌溉是指秧苗栽插后，田面保持2～3 cm 淺水層返青，在返青以后的各個生育階段，田面不再建立灌溉水層，一般保持濕潤或半飽和狀態(tài)。傳統(tǒng)淹灌是指按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣采用的灌溉方式進(jìn)行灌溉。

試驗中各生育期水層深度控制是關(guān)鍵，在試驗過程中主要參照表1對不同灌溉方式下水稻各生育期水層深度進(jìn)行控制，即水位達(dá)到灌水下限后進(jìn)行灌溉，達(dá)到灌水上限后停止灌溉，降雨時達(dá)到灌水上限后排水，未達(dá)到灌水上限則存蓄雨水。水稻于2019年4月22日插秧，2019年5月7日移栽，2019年9月21日收割，全生育期153 d。參照當(dāng)?shù)剞r(nóng)事習(xí)慣進(jìn)行施肥，試驗于2019年5月6日施入基肥，2019年7月4日施入追肥，且不同灌溉方式下每箱的施肥標(biāo)準(zhǔn)、施肥時間、施肥方法均相同。

表1 不同灌溉方式下水稻各生育期水層深度控制表Tab.1 Water depth control table for each growth period of rice under different irrigation methods

1.4 數(shù)據(jù)采集與測定

（1）灌水量。當(dāng)田面有水層時，用標(biāo)尺測定并記錄灌水前后水深，用測量前后水深差乘以面積得到灌水量；若無水層時，直接記錄灌溉水量。相同灌溉條件下不同重復(fù)組灌水量基本保持一致。

（2）田面徑流液。根據(jù)表1控制稻田水層深度，當(dāng)產(chǎn)生田面徑流時從出水口1接入到計量桶中，記錄水量并取水樣，測定每10 d內(nèi)混合水樣的氮磷濃度。

（3）滲漏液。根據(jù)現(xiàn)場測定的土壤滲透系數(shù)K通過出水閘閥開啟程度來調(diào)節(jié)試驗箱出水口2的出流大小，當(dāng)有滲漏液產(chǎn)生時，從出水口2接入到計量桶中，記錄水量并取水樣，測定每10 d 內(nèi)混合水樣的氮磷濃度，當(dāng)有降雨時適當(dāng)增加觀測頻率。

（4）土樣。試驗前取基礎(chǔ)土樣，試驗結(jié)束后取監(jiān)測土樣。取土?xí)r采用對角線采樣法，在試驗箱中對角線各等分中央點采樣。

水樣主要測定總氮、總磷、銨態(tài)氮、磷酸，土樣主要測定全氮、全磷。其中，水樣總氮采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定，總磷采用鉬酸銨分光光度法測定，銨態(tài)氮采用納氏試劑分光光度法測定，磷酸采用磷鉬藍(lán)分光光度法測定；土樣全氮采用半微量開氏法測定，全磷采用NaOH 熔融-鉬銻抗比色法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分管理方式對稻田排水量及灌水量的影響

不同灌溉方式下稻田灌、排水量統(tǒng)計見表2。由表2可知降雨產(chǎn)生徑流次數(shù)和徑流液水量分別為：傳統(tǒng)淹灌降雨產(chǎn)生徑流12 次，共產(chǎn)生徑流液277.1 mm，淺濕灌溉降雨產(chǎn)生徑流4 次，共產(chǎn)生徑流液85.1 mm，科學(xué)蓄雨灌溉降雨產(chǎn)生徑流2次，共產(chǎn)生徑流液14.9 mm。由此可以看出降雨不可避免的造成了田面水溢流產(chǎn)生田面徑流，但科學(xué)蓄雨灌溉較傳統(tǒng)淹灌和淺濕灌溉均明顯降低了徑流次數(shù)與徑流量，其相對于傳統(tǒng)淹灌降低94.6%的徑流量，相對于淺濕灌溉降低82.5%的徑流量。然而不同灌溉方式的滲漏量排序為傳統(tǒng)淹灌＞科學(xué)蓄雨灌溉＞淺濕灌溉，這主要是由于淺濕灌溉模式的控水歷較長和控水程度較大，滲漏量最低。灌水結(jié)果表現(xiàn)為傳統(tǒng)淹灌的灌水次數(shù)最多，其次為科學(xué)蓄雨灌溉，淺濕灌溉的灌水次數(shù)最少?？茖W(xué)蓄雨灌溉的灌水次數(shù)雖然不是最少，但是其灌水量最少，相對于淹灌灌水量減少24.7%，相對淺濕灌溉減少18.7%。

表2 不同灌溉方式下稻田灌、排水量統(tǒng)計表Tab.2 Statistics of paddy field irrigation and drainage under different irrigation methods

綜上可知，科學(xué)蓄雨灌溉可顯著降低灌水量。這主要是由于科學(xué)蓄雨灌溉能有效利用降雨，顯著降低了降雨產(chǎn)生的徑流次數(shù)和徑流量。因此，從節(jié)水角度考慮，針對貴州的氣候情況建議枯水年時可采用淺濕灌溉技術(shù)灌溉，平水年和風(fēng)水年時采用科學(xué)蓄雨灌溉，不僅可以減少灌水，又能減少排水負(fù)擔(dān)，對提高稻田的灌溉水利用率有很好的效果。

2.2 不同灌溉方式對稻田氮素徑流和滲漏損失的影響

（1）田面徑流液中氮素濃度的動態(tài)變化。圖2是水稻移栽后不同灌溉方式下的稻田田面徑流液中氮素濃度的動態(tài)變化，檢測結(jié)果中硝態(tài)氮濃度較低，本研究僅針對總氮和銨態(tài)氮濃度進(jìn)行分析。整個生育期內(nèi)傳統(tǒng)淹灌處理田面徑流液中總氮濃度介于0.75～53.10 mg/L，銨態(tài)氮濃度年介于0.22～50.35 mg/L，且在此灌溉方式下，總氮和銨態(tài)氮呈相似的變化趨勢，即氮素濃度在水稻移栽一個月內(nèi)呈逐漸上升趨勢，隨后近一個月氮素濃度逐漸下降，之后由于再次追施氮肥呈上升趨勢并達(dá)到峰值，隨后在10 d 內(nèi)氮素濃度下降至最低值并趨于穩(wěn)定。淺濕灌溉處理田面徑流液中總氮濃度介于0.79～20.27 mg/L，銨態(tài)氮濃度年介于0.23～17.62 mg/L，由于淺濕灌溉處理只發(fā)生4 次徑流，徑流液中總氮和銨態(tài)氮濃度峰值均出現(xiàn)在追肥后，隨后迅速下降至最低值趨于穩(wěn)定。科學(xué)蓄雨灌溉方式田面徑流液中總氮濃度介于1.14～62.67 mg/L，銨態(tài)氮濃度介于0.23～51 mg/L，科學(xué)蓄雨灌溉由于有效的利用了自然降雨，只發(fā)生兩次徑流，徑流液中總氮和銨態(tài)氮濃度波動較大，這主要是因為一次徑流發(fā)生在剛剛追肥后，另一次徑流發(fā)生在生育末期，而此時田面水中氮濃度已處于低值穩(wěn)定狀態(tài)。由圖2還可看出，3種灌溉方式下徑流液中氮素濃度峰值均出現(xiàn)在移栽后60 d，且科學(xué)蓄雨灌溉的峰值最大，這可能與此灌溉方式利用降雨量較多，且此次降雨中氮濃度較高有關(guān)，這與張洪睿[18]、石敏[19]研究結(jié)論基本一致。由此可知，降低徑流損失的關(guān)鍵之一要避免施肥后一周內(nèi)出現(xiàn)較大的徑流量。

圖2 不同灌溉方式下田面徑流液中氮素濃度動態(tài)變化Fig.2 Dynamic changes of nitrogen concentration in field runoff under different irrigation methods

（2）滲漏液中氮素濃度的動態(tài)變化。圖3是整個生育期內(nèi)不同灌溉方式下稻田滲漏水中氮素（總氮和銨態(tài)氮）濃度的動態(tài)變化。3 種灌溉方式的總氮和銨態(tài)氮呈相似的變化趨勢，滲漏水中氮素濃度在施入基肥第二天出現(xiàn)峰值，隨后逐漸下降，并在一個月內(nèi)趨于平穩(wěn)，之后又迅速下降。水稻再次追肥3～5 d 后氮素濃度出現(xiàn)峰值，隨后迅速下降至最低值并趨于穩(wěn)定。滲漏水中的總氮和銨態(tài)氮的最大值均出現(xiàn)在基肥后，這與基肥期氮肥施入量較大有關(guān)。水稻生育期內(nèi)傳統(tǒng)淹灌方式下滲漏水中總氮濃度介于0.80～85.65 mg/L，銨態(tài)氮濃度年介于0.36～78.25 mg/L；淺濕灌溉方式下滲漏水中總氮濃度介于1.16～101.9 mg/L，銨態(tài)氮濃度年介于0.24～99.07 mg/L；科學(xué)蓄雨灌溉方式下滲漏水中總氮濃度介于1.16～92.3 mg/L，銨態(tài)氮濃度介于0.27～87.6 mg/L。追肥后20 d 時段內(nèi)，傳統(tǒng)淹灌的氮濃度高于淺濕灌溉和科學(xué)蓄雨灌溉，這與此階段主要為分蘗末期，淺濕灌溉和科學(xué)蓄雨灌溉處于曬田或薄水層期，大部分氮素很可能通過揮發(fā)和硝化反硝化反應(yīng)損失，導(dǎo)致此階段淋溶液氮濃度較低。整個生育期的大部分時段淺濕灌溉處理的總氮及銨態(tài)氮濃度高于傳統(tǒng)淹灌和科學(xué)蓄雨灌溉，科學(xué)蓄雨灌溉的濃度高于淹灌。以上不同灌溉方式間氮濃度的變化可能與科學(xué)蓄雨灌溉和淺濕灌溉田間儲水量較低引起土壤溶液中基質(zhì)濃度增大有關(guān)；此外淺濕灌溉更高的氮濃度可能與其水分脅迫程度大引起土壤裂縫的增大，加速了氮素的深層滲漏有關(guān)。此結(jié)果與Tan等[16]的研究相同，他們也發(fā)現(xiàn)節(jié)水灌溉相對于傳統(tǒng)淹灌，滲漏液中氮素濃度顯著增加。因此，稻田采用節(jié)水灌溉時，應(yīng)關(guān)注到如何減少滲漏液中的氮濃度。

（3）稻田氮素徑流和滲漏損失量。不同灌溉方式下氮素田面徑流和滲漏損失量見圖4。從圖4看出整個生長季氮素田面徑流和滲漏損失量受灌溉方式影響顯著，尤其是對氮素徑流損失的影響更顯著。與傳統(tǒng)淹灌相比，淺濕灌溉和科學(xué)蓄雨灌溉極顯著降低了氮素的徑流損失，分別降低氮素徑流損失93.2%和89.0%。氮素徑流損失主要與徑流中氮濃度和徑流量有關(guān)，本研究中淺濕灌溉和科學(xué)蓄雨灌溉能減少徑流損失主要是減少了徑流次數(shù)和徑流量，尤其是科學(xué)蓄雨灌溉只發(fā)生兩次徑流，總的徑流量也最低。對于氮素滲漏損失，淺濕灌溉的滲漏損失最大，這主要與淺濕灌溉稻田中滲漏液中較高的氮濃度較高有關(guān)。淺濕灌溉雖然降低了滲漏量，但是相對于滲漏量的降低，本研究中較高的氮濃度更占據(jù)主導(dǎo)因素。石敏[18]通過試驗得出相對常規(guī)灌溉而言，控制灌溉可以減少滲漏水中總氮濃度，大約可以減少滲漏水中總氮濃度5.08%，而淺濕灌溉則增加5.72%，這與本試驗結(jié)論基本一致。因此，更進(jìn)一步說明了應(yīng)用淺濕灌溉時降低滲漏液中氮濃度的重要性。雖然科學(xué)蓄雨灌溉處理大部分時段內(nèi)滲漏液中氮濃度高于傳統(tǒng)淹灌（圖3），但科學(xué)蓄雨灌溉和傳統(tǒng)淹灌的氮素滲漏損失量無顯著差異，這主要與科學(xué)蓄雨灌溉較低的滲漏量有關(guān)（表2）。

圖3 不同灌溉方式下滲漏液中氮素濃度動態(tài)變化Fig.3 Dynamic changes of nitrogen concentration in seepage water under different irrigation methods

圖4 不同灌溉方式下氮素田面徑流和滲漏損失量Fig.4 Nitrogen field runoff and leakage loss under different irrigation methods

2.3 不同灌溉方式對稻田磷素徑流和滲漏損失的影響

（1）田面徑流液中磷素濃度的動態(tài)變化。水稻移栽后不同灌溉方式下田面徑流中磷素（總磷和磷酸）濃度的動態(tài)變化見圖5。水稻生育期內(nèi)田面徑流中磷素濃度顯著小于氮素，傳統(tǒng)淹灌田面徑流液中總磷濃度介于0.05～12.00 mg/L，磷酸濃度介于0.02～5.28 mg/L，在此灌溉方式下，總磷和磷酸呈相似的變化趨勢，即拔節(jié)期前總磷和磷酸濃度無明顯波動，直到拔節(jié)期出現(xiàn)峰值，隨后下降至最低值并趨于穩(wěn)定。淺濕灌溉方式下田面徑流中總磷濃度介于0.17～5.72 mg/L，磷酸濃度介于0.12～0.36 mg/L，淺濕灌溉模式下田面徑流中的磷素峰值出現(xiàn)時間和傳統(tǒng)淹灌一致?？茖W(xué)蓄雨灌溉模式下田面徑流中總磷濃度介于1.07～40.97 mg/L，磷酸濃度年介于0.24～14.40 mg/L，同氮素動態(tài)變化趨勢一致?？茖W(xué)蓄雨灌溉只發(fā)生兩次徑流，且徑流液中總磷和磷酸濃度波動較大。整體來看，當(dāng)發(fā)生徑流時，科學(xué)蓄雨灌溉的磷素濃度最大，這也可能與科學(xué)蓄雨灌溉稻田中有效雨水量較多，且雨水中磷酸濃度過大有關(guān)。因此，采用科學(xué)蓄雨灌溉時應(yīng)避免徑流液中總磷和磷酸濃度的過度增加。張一丁[19]研究結(jié)果表明整個生育期田面徑流總磷一直呈衰減態(tài)勢，但仍然是在施磷肥后一周衰減速度最快，總磷濃度的變化趨勢一直在波動。這是由于張一丁進(jìn)行的是大田實驗，本試驗在試驗箱中進(jìn)行，所以在施用磷肥后衰減速度有所不同，且張一丁灌溉采用的是河水灌溉，而本試驗采用自來水灌溉，所以本試驗總磷濃度相對穩(wěn)定。從總體趨勢來看，傳統(tǒng)淹灌田面水的總磷和磷酸濃度均較大，一方面，淹水條件下的嫌氣環(huán)境可以降低稻田土壤對磷素的固定，提高磷的溶解活性。另一方面，灌水過程會誘發(fā)表層土壤磷再懸浮和再釋放，傳統(tǒng)淹灌稻田灌溉次數(shù)多，土壤表層顆粒受到的擾動大，也會引起田面水磷濃度提高[17]。

圖5 不同灌溉方式下田面徑流液中磷素濃度動態(tài)變化Fig.5 Dynamic changes of phosphorus concentration in field runoff under different irrigation methods

（2）滲漏液中磷素濃度的動態(tài)變化。圖6是水稻移栽后不同灌溉方式下稻田滲漏水中磷素（總磷和磷酸）濃度的動態(tài)變化。3 種不同灌溉方式下總磷和磷酸濃度呈相似的變化趨勢，均表現(xiàn)為在基肥施入后的10～15 d 出現(xiàn)峰值，峰值后受降雨和土壤對磷吸附固定的影響出現(xiàn)波動變化，在拔節(jié)期后呈逐漸下降趨勢并趨于穩(wěn)定。這表明施肥兩周內(nèi)為磷素滲漏損失的高峰期。滲漏水中所有處理的最大值均出現(xiàn)在施入基肥的10～15 d，這主要與基肥的施入有關(guān)。水稻生育期內(nèi)傳統(tǒng)淹灌處理滲漏水中總磷濃度介于0.15～6.61 mg/L，磷酸濃度年介于0.09～0.79 mg/L；淺濕灌溉處理滲漏液中總磷濃度介于0.13～4.57 mg/L，磷酸濃度年介于0.01～0.37 mg/L；科學(xué)蓄雨灌溉處理滲漏水中總磷濃度介于0.11～8.46 mg/L，磷酸濃度介于0.11～0.80 mg/L。拔節(jié)期前的大部分時段，科學(xué)蓄雨灌溉的總磷和磷酸濃度大于傳統(tǒng)淹灌和淺濕灌溉；拔節(jié)期后的大部分時期，科學(xué)蓄雨灌溉的磷素濃度小于傳統(tǒng)淹灌和淺濕灌溉。這與葉玉適[20]在進(jìn)行水稻田間試驗中施肥后總磷濃度7 d 出現(xiàn)峰值，并下降穩(wěn)定在0.12 mg/L 以下的結(jié)論基本一致。因此，稻田采用科學(xué)蓄雨灌溉時應(yīng)注意控制拔節(jié)期前時段的滲漏液中的磷素濃度。

圖6 不同灌溉方式下滲漏液中磷素濃度動態(tài)變化Fig.6 Dynamic changes of phosphorus concentration in seepage water under different irrigation methods

（3）稻田磷素徑流和滲漏損失量。圖7是不同灌溉方式下磷素田面徑流和滲漏損失量。不同灌溉方式對稻田中磷素徑流和滲漏損失量影響顯著。不同灌溉方式的總磷和磷酸損失量表現(xiàn)為傳統(tǒng)淹灌顯著大于科學(xué)蓄雨灌溉，科學(xué)蓄雨灌溉顯著大于淺濕灌溉。相對于傳統(tǒng)淹灌，淺濕灌溉和科學(xué)蓄雨灌溉顯著降低磷素徑流損失84.3%和57.8%，這主要是由于其徑流量顯著低于傳統(tǒng)淹灌。不同灌溉模式間全磷的滲漏損失量變化規(guī)律與徑流損失一致，但科學(xué)蓄雨灌溉和傳統(tǒng)淹灌間的磷酸滲漏損失量無顯著差異，且其磷素滲漏損失量顯著高于淺濕灌溉，因此，在應(yīng)用科學(xué)蓄雨灌溉時仍要注意降低磷素的田面徑流和滲漏損失。

圖7 不同灌溉方式下磷素田面徑流和滲漏損失量Fig.7 Field runoff and leakage loss of phosphorus under different irrigation methods

2.4 不同灌溉方式對稻田氮、磷素總排放量影響

不同灌溉方式下的氮、磷素總排放量見圖8。不同灌溉方式對氮、磷素總排放量影響顯著。氮、磷素總排放量由污染物濃度和排放水量兩個因素共同決定?？茖W(xué)蓄雨灌溉和淺濕灌溉的氮素排放總量和污染物總排放量顯著低于傳統(tǒng)淹灌，且科學(xué)蓄雨灌溉和淺濕灌溉間差異不顯著；不同灌溉方式下磷素排放總量表現(xiàn)為傳統(tǒng)淹灌＞科學(xué)蓄雨灌溉＞淺濕灌溉。相對于傳統(tǒng)淹灌，科學(xué)蓄雨灌溉降低氮素總排放量18.6%，降低磷素總排放量29.0%，降低氮、磷素總排放量達(dá)16.0%。綜上可知，科學(xué)蓄雨灌溉并未能顯著降低污染物濃度，其能降低氮磷總排放量的主要因素為科學(xué)蓄雨灌溉高效地利用了降雨，顯著降低了田面徑流量和滲漏水量。余金鳳等[22]的試驗結(jié)果表明，盡管淺濕灌溉總氮濃度約為傳統(tǒng)淹灌的1.3 倍，總磷濃度約為傳統(tǒng)淹灌的1.1 倍，但考慮到節(jié)灌排水量降低至傳統(tǒng)淹灌的0.7 倍，相對氮磷素濃度的提高，排水量的減少占主導(dǎo)因素，因此，節(jié)灌處理氮磷的徑流流失量仍然少于淹灌。這與本試驗結(jié)論基本一致。

圖8 不同灌溉方式下氮、磷素總排放量Fig.8 Total emissions of nitrogen and phosphorus under different irrigation methods

2.5 不同灌溉方式對稻田土壤氮、磷素的影響

土壤氮、磷素殘余是反映土壤肥力的重要指標(biāo)之一。不同灌溉方式下土壤氮、磷素含量見圖9。水稻收獲后，不同灌溉方式間土壤全氮和全磷含量均無顯著差異，且土壤全氮含量相對于初期無顯著變化，而土壤全磷含量相對于初期顯著增加。傳統(tǒng)淹灌、淺濕灌溉和科學(xué)蓄雨灌溉收獲后土壤磷殘余量相對于初期分別增加27.1%、25.6%和16.1%。葉會財[23]試驗表明傳統(tǒng)淹灌水稻施氮磷鉀肥，土壤年均盈余量為33.30 kg/hm2，全磷含量增加32.1%，這與本研究結(jié)果基本一致。

圖9 不同灌溉方式下土壤氮、磷素含量Fig.9 Soil nitrogen and phosphorus content under different irrigation methods

3 結(jié) 論

（1）科學(xué)蓄雨灌溉可以利用降雨減少灌水量和排水量。本試驗中科學(xué)蓄雨灌溉相對于淹灌灌水量減少24.7%，相對淺濕灌溉灌水量減少18.7%。

（2）科學(xué)蓄雨灌溉具有良好的節(jié)水減少氮磷污染物排放的效果。雖然在水稻整個生育期大部分時段內(nèi)科學(xué)蓄雨灌溉和淺濕灌溉田面徑流液和滲漏水中氮、磷素濃度較傳統(tǒng)淹灌偏高，但由于其高效利用降雨而顯著減少了田面徑流和滲漏水量?？茖W(xué)蓄雨灌溉和淺濕灌溉間的氮素排放量和氮磷污染物排放總量無顯著差異，然而，科學(xué)蓄雨灌溉模式下的磷素排放量顯著大于淺濕灌溉。相對于傳統(tǒng)淹灌，科學(xué)蓄雨灌溉降低氮素總排放量18.6%，降低磷素總排放量29.0%，降低氮、磷素總排放量達(dá)16.0%。

（3）從節(jié)水減排角度考慮，貴州地區(qū)平水年時應(yīng)采用科學(xué)蓄雨灌溉。豐水年時水大量的降雨可能會加劇氮磷的徑流損失，可采用科學(xué)蓄雨灌溉技術(shù)，有效利用降雨減少灌水量和氮磷排放?？菟陼r較少的降雨可能不會產(chǎn)生徑流損失，為避免對水稻生長的影響建議采用淺濕灌溉技術(shù)。