巢湖流域优化施肥与大气氮磷沉降对稻田氮磷平衡的影响

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农田生态系统氮磷平衡是氮磷养分管理及其环境效应评价的重要参考。施肥是农田氮磷输入的主要途径,而大气氮磷沉降对农田氮磷输入的影响同样不可忽视。本文于2019年在巢湖流域开展水稻优化施肥以及大气氮磷沉降试验,定量分析优化施肥与大气氮磷沉降对稻田氮磷平衡的贡献,以期为巢湖流域稻田养分综合管理以及地表水环境保护提供科学参考。主要研究结果如下:1.利用最大经济效益法建立巢湖流域水稻施肥量与产量关系数据库,获得基于总量控制的区域优化水稻施肥配方。其中巢湖流域水稻产量效益优化氮磷钾施用量分别为246、112、158 kg/hm~2;水稻经济效益优化氮磷钾施用量分别为223、95、140kg/hm~2;水稻环境效益优化氮磷钾施用量分别为207、95、140 kg/hm~2;水稻社会效益优化氮磷钾施用量分别为188、95、140 kg/hm~2。田间试验结果表明,水稻产量呈现产量效益优化>经济效益优化>配方施肥>常规施肥处理的规律,各处理间均未达到显著性差异水平(p>0.05)。经济上呈现经济效益优化>产量效益优化>配方施肥>常规施肥处理的规律。从环境氮损失与氮肥利用效率角度考虑,环境与社会效益优化配方同常规施肥相比,估算活性氮损失量可降低10.3%和18.4%,而配方施肥与经济效益优化处理同农户常规施肥相比,氮肥利用效率则分别提高了12.2%和8.8%。2.稻田氮盈余的范围在189.2~221.2 kg/hm~2之间,呈现产量效益优化>常规施肥>经济效益优化>配方施肥处理的规律,其中产量效益优化处理氮盈余最高为221.2kg/hm~2,配方施肥处理氮盈余最低为189.2 kg/hm~2。稻田磷盈余的范围在48~85 kg/hm~2之间,呈现产量效益优化>经济效益优化>常规施肥>配方施肥处理的规律,其中产量效益优化处理磷盈余最高为85 kg/hm~2,配方施肥处理磷盈余最低为48 kg/hm~2。化肥氮、氮沉降、秸秆还田氮分别占稻田氮素输入的72.1%~75.2%,14.7%~16.5%,10.2~11.4%。化肥氮是稻田氮素输入的最主要来源,其次是氮沉降以及秸秆还田氮输入。化肥磷、秸秆还田磷、磷沉降分别占稻田磷素输入的92.3%~94.9%,3.9%~6%,1.1%~1.7%。化肥磷是稻田磷素输入的最主要来源,其次是秸秆还田磷和磷沉降输入,与氮沉降不同,磷沉降对稻田磷素输入贡献相对较小。3.监测期内大气总氮(TN)、总磷(TP)年沉降通量分别为98.23、3.26 kg/hm~2,其中TN沉降以可溶性有机氮(DON)为主,占TN沉降总量的49.5%,而可溶性无机氮(DIN)则以NH4+-N(14.48 kg/hm~2)为主,NO3--N相对较低(5.85 kg/hm~2)。TP沉降以可溶性无机磷(DIP)(2.36 kg/hm~2)为主,可溶性有机磷(DOP)含量较低。水稻季(6-10月)大气TN沉降通量为45.8 kg/hm~2,相当于农户当季氮肥施用量的20%。估算巢湖湖面大气TN和TP年沉降量分别7661.94 t和254.28 t,分别占巢湖主要河流入湖负荷的48.4%和32.5%。综上,巢湖流域大气氮磷沉降是稻田生态系统和巢湖水体氮磷输入的重要来源。
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