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太湖流域稻田不同氮肥管理模式下的氮素平衡特征及环境效应评价

张畅 | -> | 1028| 0| 0.278908MB |按需施肥,缓控释肥,产量,氮肥利用效率,氮环境排放量

张畅 张畅 | 文档量 |浏览量37360

摘要:研究了不同氮肥管理模式下的稻田氮素平衡特征和环境效应. 在太湖主要入湖河流直湖港下游开展了农户常规施肥处理、缓控释肥处理、有机无机肥配施处理、按需施肥处理以及化肥减量优化处理5 种氮肥管理模式的田间小区试验,实测了稻季的径流和淋洗氮损失,估算了氨挥发和N2O 等气体损失,分析了不同氮肥处理下的环境排放量和氮素平衡特征. 与农户常规施肥处理相比,其他处理在减少氮肥总投入量20% ~ 40% 的情况下产量与农户对照基本持平,氮肥利用率提高了14. 5% ~44% . 不同氮肥管理模式下,缓控释肥处理和按需施肥处理的氮环境排放量最低,比农户施肥处理分别降低了52. 8% 和45. 4% . 在等氮量投入下,有机无机配施处理比纯化肥处理减少了环境氮排放量. 农户施肥处理存在着明显的氮盈余,增加了麦季氮流失的风险,按需施肥处理略微出现氮亏缺,在一定程度上减少了麦季氮流失风险. 新型缓控释肥处理和按需施肥处理能在不降低产量和效益的情况下,提高氮肥利用率,减少环境排放量,是值得在太湖流域推广的经济环保氮肥管理模式.
    农业面源污染正成为世界发达国家和发展中国家共同关心的一个重大问题,农田氮肥面源污染作为其中的重要组成部分备受关注. 太湖地区是我国农业高产、稳产地区之一,为追求高产,往往施入大量氮肥. 对太湖流域3 个行政村62 户的调查研究表明,太湖流域稻季施氮量平均在352 kg·hm - 2 ,其中270 ~ 360 kg·hm - 2 的占43. 3% ,过量施肥( 360 ~450 kg·hm - 2 ) 和极端过量施肥( 超过450 kg·hm - 2 )的分别占26. 6% 和13. 3%[1]. 过度施肥现象导致氮肥利用率低下,只有30% ~ 35% ,而国外发达国家氮肥利用率在50% 以上[2]. 大量的氮肥通过径流、淋洗、氨挥发、N2O 排放等途径排放到大气和水环境中,引发一系列如大气温室效应、水体富营养化等环境问题[3 ~ 6]. 研究表明,太湖典型稻麦轮作区稻季通过径流损失的氮在19. 4 kg·hm - 2 [3,4],稻田氮素淋洗量在3. 2 ~ 5. 6 kg·hm - 2[4],向水体排放的总氮占施氮量的11. 4% 左右[5]. 马立珊等[6]曾利用小区和大田试验估算了研究区内水田和旱地系统的氮排放量,得出在降水量接近正常年份的1987 年,太湖流域农田氮的总排放量为3. 37 × 104 t. 可见农业面源污染是造成太湖氮污染和富营养化的主要原因之一[7 ~ 9]. 因此,减控农田氮素流失是治理面源污染的重要措施. 西方发达国家多采用化肥减量、农田休闲等环境保护为主的途径应对农业面源污染[10],而我国的国情要求必须在保障区域粮食安全的前提下寻求突破口与适宜的方法.
    氮素损失除了径流和渗漏外,气态损失如氨挥发和N2O 排放也是一个重要途径. 研究表明,太湖流域稻田氨挥发约占总施氮量的29% ~35%[9,11,12],其比例远大于径流和渗漏损失. 以往研究多侧重稻季氮素损失对周围水环境的影响[2 ~ 8],而同时考虑氨挥发等气体排放的研究较少. 氮素损失受氮肥用量、氮肥品种以及氮肥施用时间等氮肥管理方式的显著影响,有机无机配施、施用缓控释肥、按需施肥能有效减少氮素损失[11 ~ 15]. 为此,本研究系统比较了不同氮肥管理方式对稻田氮素径流、渗漏损失以及气体排放的影响,综合考虑环境效应、经济效应以及稻田肥力的可持续发展,以期为太湖流域稻田寻找一种适宜的氮肥管理模式,从而达到
农业和环境双赢的结果.
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