不同水肥耦合下双季稻氮磷吸收、利用与流失差异

doi:10.13287/j.1001-9332.202204.016

应用生态学报 ›› 2022, Vol. 33 ›› Issue (4): 1037-1044.doi: 10.13287/j.1001-9332.202204.016

不同水肥耦合下双季稻氮磷吸收、利用与流失差异

王利民^1,2, 黄东风^1*, 张秉涯³, 潘住财⁴

¹福建省农业科学院土壤肥料研究所, 福州 350012;
²福建省农产品质量安全重点实验室, 福州 350013;
³尤溪县农业农村局土肥站, 福建三明 365199;
⁴南安市农业农村局土肥站, 福建南安 362300

收稿日期:2021-07-21 接受日期:2022-02-15 出版日期:2022-04-15 发布日期:2022-10-15
通讯作者: * E-mail: hdf_2169395@126.com
作者简介:王利民, 男, 1979年生, 助理研究员。主要从事水土保持与土壤改良研究。E-mail: gb898@126.com
基金资助:
福建省公益项目(2020R1025007)、福建省英才项目(YC2019006)和福建省自然科学基金项目(2020J011358)资助。

Differences in uptake, utilization and loss of nitrogen and phosphorus in a Chinese double rice cropping system under different irrigation and fertilization managements

WANG Li-min^1,2, HUANG Dong-feng^1*, ZHANG Bing-ya³, PAN Zhu-cai⁴

¹Soil and Fertilizer Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350012, China;
²Fujian Key Laboratory of Agro-products Quality & Safety, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350013, China;
³Soil and Fertilizer Station, Youxi Agricultural and Rural Bureau, Sanming 365199, Fujian, China;
⁴Soil and Fertilizer Station, Nan'an Agricultural and Rural Bureau, Nan'an 362300, Fujian, China

Received:2021-07-21 Accepted:2022-02-15 Online:2022-04-15 Published:2022-10-15

摘要/Abstract

摘要： 为优化双季稻水肥管理措施,在福建省东部双季稻区设置田间径流小区试验,研究了T₀(对照,未施肥+常规灌溉)、T₁[习惯施肥(273 kg N·hm^-2, 59 kg P·hm^-2, 112 kg K·hm^-2)+常规灌溉]、T₂[优化施肥(240 kg N·hm^-2, 52 kg P·hm^-2, 198 kg K·hm^-2)+常规灌溉]和T₃(优化施肥+节水灌溉)4种水肥耦合处理下双季稻产量、养分吸收利用及田面水氮、磷流失变化。结果表明: 与T₀相比,T₁、T₂和T₃处理早稻稻谷产量显著提高了0.7、1.0和1.1倍,晚稻稻谷产量显著提高了0.9、1.1和1.0倍;T₁、T₂和T₃处理早、晚稻植株地上部分,尤其稻谷氮、磷吸收量增加显著,早稻稻谷氮吸收量分别增加1.1、1.2和1.2倍,磷吸收量增加0.9、1.4和1.6倍,晚稻稻谷氮吸收量增加0.8、1.0和1.0倍,磷吸收量增加0.7、0.9和0.9倍。T₃比T₁处理早稻氮、磷肥农学利用率分别显著增加71.1%和69.2%,晚稻分别显著增加26.4%和25.0%,但田面水可溶性总氮流失量减少了16.0%,并以硝态氮流失为主;T₂与T₃处理早晚稻氮、磷肥农学利用率差异均不显著。本试验中的优化水肥管理措施(T₃)既能促进水稻氮、磷吸收利用,提高双季稻产量,又能降低早稻田面水氮素尤其是硝态氮的流失。本研究可为福建省东部双季稻区水肥利用管理和氮、磷面源污染防治提供理论支持。

关键词: 水肥管理, 双季稻, 肥料利用, 地表径流, 氮磷流失

Abstract: In order to optimize water and fertilizer use in the double-cropping rice in eastern Fujian Province, a field runoff plot experiment was conducted to investigate rice yield, nutrient uptake, and runoff losses of N (nitrogen) and P (phosphorus) in the T₀(no chemical fertilization with traditional flooding irrigation), T₁(common chemical fertilizer of 273 kg N·hm^-2, 59 kg P·hm^-2, and 112 kg K·hm^-2 combined with traditional flooding irrigation), T₂(chemical fertilizer of 240 kg N·hm^-2, 52 kg P·hm^-2, and 198 kg K·hm^-2 combined with traditional flooding irrigation) and T₃(chemical fertilizer combined with shallow intermittent irrigation) treatments. Results showed that early rice grain yield in the T₁, T₂ and T₃ treatments significantly increased by 0.7, 1.0, 1.1 times, late rice grain yield significantly increased by 0.9, 1.1, 1.0 times compared to that in the T₀ treatment, respectively. The T₁, T₂ and T₃ treatments significantly increased the uptake of N and P in aboveground parts of the plants, especially in grains. The T₁, T₂ and T₃ treatments significantly increased N uptake by 1.1, 1.2, 1.2 times, increased P uptake by 0.9, 1.4, 1.6 times in early-season grains, and significantly increased N uptake by 0.8, 1.0, 1.0 times, increased P uptake by 0.7, 0.9, 0.9 times in late-season grains, compared to T₀, respectively. Furthermore, T₃ increased agronomic N use efficiency (AEN) and agronomic P use efficiency (AEP) by 71.1% and 69.2% in early rice plants, increased AEN and AEP by 26.4% and 25.0% in late rice plants, whereas T₃ decreased total dissolved N (DN) by 16.0% in comparison with T₁. Dissolved inorganic N loss in surface runoff occurred mainly in the form of NO₃^--N (nitrate N) under different water and fertilizer regimes. However, there were no significant differences in AEN and AEP between T₂ and T₃ treatments. These findings suggested that optimal applications of water and fertilizers (T₃) might increase N and P uptake in rice plants, maintain yield, and reduce N loss, especially in the form of NO₃^--N in surface water from early rice field. In general, this study could provide theoretical support for the optimization of irrigation and fertilization and for the control of N and P non-point source pollution from the double cropping rice paddy fields in eastern Fujian Province.

Key words: irrigation and fertilization management, double rice, fertilizer utilization, surface runoff, nitrogen and phosphorus loss

王利民, 黄东风, 张秉涯, 潘住财. 不同水肥耦合下双季稻氮磷吸收、利用与流失差异[J]. 应用生态学报, 2022, 33(4): 1037-1044.

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不同水肥耦合下双季稻氮磷吸收、利用与流失差异

Differences in uptake, utilization and loss of nitrogen and phosphorus in a Chinese double rice cropping system under different irrigation and fertilization managements

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