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水稻是我国第一大粮食作物,常年播种面积约4.5亿亩,在我国粮食安全中扮演着极为重要的角色。同时,水稻也是肥、水资源消耗大户;水稻生长过程中由施肥带来的氮、磷养分在降雨及人为排水的作用下通过地表径流、地下渗漏等形式进入周边水体,是造成水体富营养化的重要原因之一。由稻田、沟渠和水塘组成的灌排单元是长江中游典型的农业生产单元。当前稻田面源污染的研究多将稻田与周边的沟渠和水塘割裂开来,分别研究氮、磷养分流失规律与截留效应。目前相关研究多集中在水生植物、底泥微生物、气候条件、水文水力、理化环境因子等因素对沟塘的氮磷去除效果上;围绕灌排单元沟塘调蓄能力探讨氮磷减排的研究较少。为此,本研究以长江中游稻田灌排单元田-沟-塘为研究对象,通过野外原位监测、实验室理化分析、情景模拟相结合的方法,揭示灌排单元内氮磷梯级变化特征以及沟塘对氮磷的截留潜能,为稻田氮磷流失的监测、管理和防控提供方法支持。研究的主要结论如下:（1）2019年稻田灌排单元水量监测期间,降雨量259.5mm,稻田总灌溉水量21960.6m3,单位面积稻田灌溉量为784.9mm;排水总量2988.3m3。其间共发生三次排水事件,第一次为泡田排水,田块的排水总量为644.18m3,灌排单元出口的排水总量为1.79m3,田块排水几乎被沟塘全部截留;第二次为降雨排水,田块的排水总量为2048.08m3,灌排单元出口的排水总量为2336.20m3,沟塘对田块排水的截留量为-288.12m3,该次降雨为大暴雨（104.3mm）,多排了一部分沟塘原有存水;第三次也为降雨排水,其中田块的排水总量为296.02m3,灌排单元出口的排水总量为93.80m3,该次降雨量为56.9mm,沟塘截留了 202.22m3的田块出口排水,占田块排水总量的68.3%。三次排水事件下田块尺度的排水总量为2988.3m3,灌排单元尺度排水总量为2431.8m3,灌排单元沟塘对田块排水量的截留总量为556.5m3,截留率为18.6%。田块排水并不直接排放于周边水体,其中一部分会被沟渠和水塘截留,沟塘对田块排水有较强的蓄存能力,尤其是对于泡田排水和暴雨以下的降雨产流。（2）对灌排单元水质现场连续观测发现,沟塘的水质随田面水呈规律性变化。施肥后的5天内,沟渠和水塘存水的氮磷浓度显著低于田面水,且稻田、沟渠和水塘养分浓度峰值出现的时间依次滞后。根据灌排单元水量平衡,2019年水稻生育期三次排水事件下田块和灌排单元的氮磷流失及沟塘对氮磷的截留情况如下:第一次泡田排水中田块总氮（TN）流失量为2.02kg、总磷（TP）流失量为0.11kg,灌排单元的TN流失量为0kg、TP流失量为0kg,沟塘对田块排水中TN和TP的截留率为100%;第二次降雨排水中田块TN流失量为5.14kg、TP流失量为0.53kg,灌排单元TN流失量为5.44kg、TP流失量为0.72kg,沟塘对田块排水中TN和TP的截留率分别为-5.8%和-35.8%;第三次降雨排水中田块TN流失量为0.96kg、TP流失量为0.04kg,灌排单元TN流失量为0.22kg、TP流失量为0.02kg,沟塘对田块排水中TN和TP的截留率分别为77.1%和50%。三次排水事件中田块的TN流失总量为8.12kg、TP流失总量为0.68kg,灌排单元的TN流失总量为5.66kg、TP流失总量为0.74kg,灌排单元对田块排水的TN截留量为2.46kg、TP截留量为-0.06kg,截留率分别为30.3%和-8.8%。沟塘具有截留田块排水中的氮磷的能力;在一些极端降雨情况下,会排放沟塘原有存水防止内涝,从而无法保障沟塘的氮磷截留能力。总体而言,沟塘的截留作用降低了稻田排水的氮磷流失风险。（3）田面水是整个灌排单元稻田氮磷流失的源头,对不同种植方式和不同施肥方式下稻田田面水中氮磷浓度动态变化进行分析,结果表明,人工栽和机插秧两种不同种植方式下稻田田面水的氮磷浓度变化规律基本一致,其波动主要受灌溉和排水事件的影响。常规施肥和有机肥部分替代复合肥施用这两种施肥方式下稻田田面水的氮磷浓度变化规律具有一定的差异性,主要表现在常规施肥的稻田田面水氮素浓度整体上略高于有机肥部分替代复合肥施用的稻田。（4）为判断施肥后稻田排水的水环境风险,以总氮为例,探讨了稻田田面水质快速检测方法。以溶解氧、电导率、pH、氧化还原电位等能快速、实时获取的因子为自变量,TN为因变量得到了多元线性回归模型,为服务于稻田田面水营养盐流失风险的监测和管理,依据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）中TN的限值15 mg·L-1（一级A标准）和《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中TN的限值2mg·L-1（V类）对TN浓度进行了分级,得到了模型预测的准确率为80%。利用该方法快速判断田面水对周边水体的环境风险,基本满足水环境管理的需求。（5）利用稻田灌排单元水量水质响应模型软件进行情景分析,探讨了“前氮后移”的施肥措施以及塘占比（调控区域/灌排单元的水塘表面积和田块总面积的比值）、沟渠深和水塘深等结构参数变化对氮磷流失削减的影响。灌排单元的结构参数直接影响了沟塘对田块排水的蓄存能力,当稻田氮磷流失风险较大时,可提前腾出沟塘库容以承接田块的高氮磷浓度排水,并用于后续的循环灌溉,以强化灌排单元的氮磷减排效果。根据对灌排单元的结构参数、施肥措施进行情景模拟,结果表明,灌排单元氮磷减排潜能随沟塘库容扩大而增加,采取循环灌溉的强化措施相较于常规措施可对TN和TP流失负荷分别减排30.3%和42.1%。