CN108848839A - 一种减少稻田氮磷流失的施肥方法及其应用 - Google Patents

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刘佳
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徐昌旭
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Abstract

本发明属于农业环境保护技术领域，公开了一种减少稻田氮磷流失的施肥方法及其应用，所述方法利用紫云英还田部分替代化肥，并结合特定的化肥施用方式，在降低化肥投入量的同时，通过化肥的有机替代减缓了稻田投入氮磷的养分释放速率，进而降低了水稻生育期稻田田面水的氮磷含量，从源头上大大降低了稻田氮磷的流失的风险，减少了因稻田氮磷流失带来的一系列环境问题，具有显著的环境效益。本发明采用的有机、无机肥配施的施肥方法还可以较大限度提高化肥养分利用效率，保障粮食产量，具有显著的经济效益和生态效益。本发明利用稻田生长的有机资源来部分替代化肥，不额外增加人工、经济投入，在现实中可操作性强，生产成本低，便于大规模推广应用。

Description

一种减少稻田氮磷流失的施肥方法及其应用
技术领域
本发明属于农业环境保护技术领域，涉及一种农业面源污染的控制方法，更具体地，涉及一种低成本、高效益且能从源头上减少稻田氮磷流失的施肥方法及其应用。
背景技术
水稻是我国主要粮食作物，种植面积达3100万公顷，总产量高达20422万吨，占我国粮食总产量的1/3以上。在水稻生产所需的各种营养元素中，氮素是影响水稻生产发育和产量最敏感的因素，并与磷、钾素的吸收存在密切关系。在一定的施氮范围内，提高施氮水平可以显著增加水稻产量，但超过这一范围，增施氮肥不仅不能使产量继续增加，而且还会造成环境污染。然而，为追求高产，我国农田系统普遍存在化肥过量施用的现象，部分地区年氮肥使用量甚至高达500kg/hm2，这不仅导致肥料利用效率低，而且造成土壤质量退化、水体富营养化、地下水体硝酸盐含量超标等一系列环境问题，严重威胁人类健康。如何兼顾化肥施用的经济效益和环境效益，减少稻田氮磷流失降低其对环境的污染风险是一项重要而紧迫的任务。
目前对稻田氮磷流失的防控技术主要有三种类型：一是源头控污法，如通过施用缓控释肥品种，结合作物的养分需求规律，降低肥料的养分释放速率，但成本普遍较高，在普通大田作物中难以推广；二是中间过程截留法，如通过生态沟渠控制水体中氮磷的排放，但该法对磷素的去除效果较差，而且日常需要对沟渠进行清理和疏通，维护较为复杂，成本较高；三是末端净化法，如利用人工湿地控制农业面源污染，但占地面积大，在我国土地资源有限的情况下难以进一步推广。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有的源头控污法中防控稻田氮磷流失存在成本高、难以大面积推广的缺陷，从而提供一种减少稻田化学氮磷肥的投入以及通过化肥的有机肥替代实现氮磷养分的逐步释放来降低稻田田面水的养分浓度；同时，通过化肥的有机肥替代实现化肥中氮素在土壤中的固定，进而从源头上减少稻田氮磷流失的低成本、高效益的施肥方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种减少稻田氮磷流失的施肥方法，包括如下步骤：
(1)确定区域常规施肥量；
(2)施用有机肥：利用春耕翻压还田的紫云英作为有机肥，根据所述区域内紫云英质量确定有机肥中N、P含量，所述紫云英中N、P含量分别按占紫云英质量的0.25～0.35％、0.1～0.2％计算；
(3)施用无机肥：将步骤(1)中所述平均施肥量减去步骤(2)中所述N、P含量即得无机肥的施用量，所述无机肥包括氮肥和磷肥，所述氮肥按基肥、分蘖肥及穗肥施用；所述磷肥作为基肥一次性施用。
进一步地，所述氮肥的基肥、分蘖肥及穗肥的施用比例为(3～5)：3：3。
更进一步地，所述氮肥的基肥、分蘖肥及穗肥的施用比例为4：3：3。
进一步地，所述紫云英的翻压还田时间为早稻插秧前10～15天。
进一步地，所述紫云英的翻压深度为8～12cm。
进一步地，所述紫云英的播种时间选择在九月中下旬至十月上旬，所述紫云英的播种量为1.5～2.5kg/667m2。
进一步地，所述紫云英的种子选用早中熟品种。
更进一步地，所述种子的纯度不低于94％、净度不低于93％、发芽率不低于80％、含水量不高于10％。
本发明还提供了一种上述的施肥方法在控制农业面源污染中的应用。
本发明的技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的减少稻田氮磷流失的施肥方法，所述方法利用紫云英还田部分替代化肥，并结合特定的化肥施用方式，在降低了化肥的投入量的同时，通过化肥的有机替代减缓了稻田投入氮磷的养分释放速率，进而降低了水稻生育期稻田田面水的氮磷含量，从源头上大大降低了稻田氮磷的流失的风险，减少了因稻田氮磷流失带来的一系列环境问题，具有显著的环境效益。本发明采用有机、无机肥配施的施肥方法还可以较大限度提高化肥养分利用效率，保障粮食产量，具有显著的经济效益和生态效益。本发明利用稻田生长的有机资源来部分替代化肥，不额外增加人工、经济投入，在现实中可操作性强，生产成本低，便于大规模推广应用。
2.本发明提供的减少稻田氮磷流失的施肥方法，所述氮肥的基肥、分蘖肥及穗肥采用特定的配比，降低了基肥的使用比例，增加了穗肥期的追肥，一方面减少了基肥期过量施肥带来的养分流失污染环境的风险，另一方面也不会造成早稻生长后期因施肥不足而导致水稻早衰甚至减产。
3.本发明提供的减少稻田氮磷流失的施肥方法，所述紫云英的翻压还田时间选择在早稻插秧前10～15天，还田后的紫云英不仅可及时给作物提供营养，还可以避免紫云英分解过程中产生的有害物质危害秧苗。
4.本发明提供的减少稻田氮磷流失的施肥方法，通过选用早中熟品种的紫云英种子，以及对播种量、播种时间、田间管理等条件进行限定，提高了紫云英的产量，充分挥发紫云英作为有机肥的功效。同时，紫云英鲜草还田后给土壤带入大量的有机碳，这些有机碳在分解和再固定过程中可以将土壤中的无机氮进行转化，形成不易流失的有机氮固定在土壤中，减少了氮素的流失，同时还可提高土壤养分供应能力。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本试验在高安市江西省农科院实验基地进行，紫云英的还田量为22500kg/hm2，紫云英中N、P含量分别按占紫云英质量的0.267％、0.133％计算。按照当地早稻的推荐施肥量确定该实验基地的施肥量，分别为：纯氮肥150kg/hm2，纯磷肥75kg/hm2，纯钾肥120kg/hm2，采用紫云英还田替代部分化肥后，减产后的化肥施用量为：纯氮肥90kg/hm2，纯磷肥45kg/hm2，纯钾肥120kg/hm2。
3月25日早稻集中育秧，4月13日紫云英翻压还田，4月26日移栽早稻秧苗至紫云英翻压还田后的实验基地，一次性施入基肥，基肥中含纯氮肥36kg/hm2，纯磷肥45kg/hm2，纯钾肥120kg/hm2，移栽后12天施纯氮肥27kg/hm2作为分蘖肥，孕穗初期施入纯氮肥27kg/hm2作为穗肥。本实施例中，以尿素为氮源，以过磷酸钙为磷源，以氯化钾为钾源，根据纯氮肥、纯磷肥及纯钾肥的量，结合尿素中氮的质量分数、过磷酸钙中磷的质量分数及氯化钾中钾的质量分数即可对应得出尿素、过磷酸钙及氯化钾的施用量。
本实施例中，紫云英还田的具体做法为：
(1)选择合适的品种：为保证紫云英产量，推荐配置早中熟紫云英品种。紫云英种子必须符合国家标准《绿肥种子》(GB8080-1987)中规定的三级良种，即纯度不低于94％、净度不低于93％、发芽率不低于80％、含水量不高于10％。
(2)种子处理：播种前1～2天将种子在阳光下暴晒半天至一天，促进种子发芽，然后将种子和细沙按照2：1的比例拌匀，装在编织袋中不断搓揉，纸质擦破种皮；或将紫云英种子倒入比重为1.05～1.09的盐水中搅拌，除去盐水上层漂浮的菌核、杂草和杂志，然后清水洗净盐分。
(3)播种：紫云英的播种量为1.5～2.5kg/667hm2，播种时间应因地区气候和茬口不同而异，本实施例中紫云英的播种时间选择在九月中下旬至十月上旬。
(4)紫云英翻压还田：紫云英一般在插秧前10～15天进行翻压，翻压可采用干耕或水耕两种。在机械化程度较高的地区，宜采用干耕；其它情况下一般采用水耕，翻耕深度控制在8～12厘米，优选10厘米。
实施例2
本试验在高安市江西省农科院实验基地进行，紫云英的还田量为22500kg/hm2，紫云英中N、P含量分别按占紫云英质量的0.35％、0.2％计算。按照当地早稻的推荐施肥量确定该实验基地平均施肥量，分别为：纯氮肥150kg/hm2，纯磷肥75kg/hm2，纯钾肥120kg/hm2，采用紫云英还田替代部分化肥后，减产后的化肥施用量为：纯氮肥71.25kg/hm2，纯磷肥30kg/hm2，纯钾肥120kg/hm2。
3月25日早稻集中育秧，4月13日紫云英翻压还田，4月26日移栽早稻秧苗至紫云英翻压还田后的实验基地，一次性施入基肥，基肥中含纯氮肥23.75kg/hm2，纯磷肥30kg/hm2，纯钾肥120kg/hm2，移栽后10天施纯氮肥23.75kg/hm2作为分蘖肥，孕穗初期施入纯氮肥23.75kg/hm2作为穗肥。本实施例中，以尿素为氮源，以过磷酸钙为磷源，以氯化钾为钾源，根据纯氮肥、纯磷肥及纯钾肥的量，结合尿素中氮的质量分数、过磷酸钙中磷的质量分数及氯化钾中钾的质量分数即可对应得出尿素、过磷酸钙及氯化钾的施用量。
本实施例中，紫云英的田间管理方式同实施例1。
实施例3
本试验在高安市江西省农科院实验基地进行，紫云英的还田量为22500kg/hm2，紫云英中N、P含量分别按占紫云英质量的0.25％、0.1％计算。按照当地早稻的推荐施肥量确定该实验基地平均施肥量，分别为：纯氮肥150kg/hm2，纯磷肥75kg/hm2，纯钾肥120kg/hm2，采用紫云英还田替代部分化肥后，减产后的化肥施用量为：纯氮肥93.8kg/hm2，纯磷肥52.5kg/hm2，纯钾肥120kg/hm2。
3月25日早稻集中育秧，4月13日紫云英翻压还田，4月26日移栽早稻秧苗至紫云英翻压还田后的实验基地，一次性施入基肥，基肥中含纯氮肥42.6kg/hm2，纯磷肥52.5kg/hm2，纯钾肥120kg/hm2，移栽后15天施纯氮肥25.6kg/hm2作为分蘖肥，孕穗初期施入纯氮肥25.6kg/hm2作为穗肥。本实施例中，以尿素为氮源，以过磷酸钙为磷源，以氯化钾为钾源，根据纯氮肥、纯磷肥及纯钾肥的量，结合尿素中氮的质量分数、过磷酸钙中磷的质量分数及氯化钾中钾的质量分数即可对应得出尿素、过磷酸钙及氯化钾的施用量。
本实施例中，紫云英的田间管理方式同实施例1。
对比例1
本对比例与实施例1不同之处在于，没有采用紫云英还田的方式，而是直接施用化肥，化肥施用量分别为：纯氮肥150kg/hm2，纯磷肥75kg/hm2，纯钾肥120kg/hm2。
3月25日早稻集中育秧，4月26日移栽早稻秧苗至实验基地，一次性施入基肥，基肥中含纯氮肥60kg/hm2，纯磷肥75kg/hm2，纯钾肥120kg/hm2，移栽后10天施纯氮肥45kg/hm2作为分蘖肥，孕穗初期施入纯氮肥45kg/hm2作为穗肥。本对比中，以尿素为氮源，以过磷酸钙为磷源，以氯化钾为钾源，根据纯氮肥、纯磷肥及纯钾肥的量，结合尿素中氮的质量分数、过磷酸钙中磷的质量分数及氯化钾中钾的质量分数即可对应得出尿素、过磷酸钙及氯化钾的施用量。
实验例1
在基肥及分蘖肥施肥后的第1、3、5、7、9天以及穗肥施肥后的第3、8、10天分别采集田面水的水样，并测定水样中总氮(TN)、铵态氮(NH4 +-N)、硝态氮(NO3 --N)以及总磷(TP)、可溶性磷(DP)的含量，其中：TN含量采用硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定；NH4 +-N含量采用纳氏试剂光度法(GB7479-87)测定；NO3 --N含量采用酚二磺酸光度法测定(GB7480-87)测定；TP和DP含量采用钼锑抗分光光度法(GBll893-89)测定，测定结果分别如下表1-5所示。
表1不同施肥法对应的水样中TN浓度(mg/L)
表2不同施肥法对应的水样中NH4 +-N浓度(mg/L)
表3不同施肥法对应的水样中NO3 --N浓度(mg/L)
表4不同施肥法对应的水样中TP浓度(mg/L)
表5不同施肥法对应的水样中DP浓度(mg/L)
表1-5中，CMV代表采用本发明实施例1的施肥方式，CF代表对比例1采用常规的化肥施肥方式；字母a、b、c代表5％水平的差异显著性。
由上表1-5中的数据对比可发现，采用本发明的施肥方法，稻田田面水中的总氮(TN)、铵态氮(NH4 +-N)、硝态氮(NO3 --N)以及总磷(TP)、可溶性磷(DP)的含量均有不同程度的下降，本发明的施肥方式能大大减少稻田氮磷的流失。
实验例2
连续5年分别统计采用本发明实施例1的施肥方式、对比例1的施肥方式以及不施肥的方式下对应的早稻产量，测试结果见下表6所示。
表6不同施肥方式分别对应的水稻产量(kg/hm2)
处理 第1年 第2年 第3年 第4年 第5年
实施例1 5134 6460 5706 7219 6888
对比例1 4558 5855 5313 7000 6544
不施肥 2512 3100 2184 2486 2583
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种减少稻田氮磷流失的施肥方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)确定区域常规施肥量；
(2)施用有机肥：利用春耕翻压还田的紫云英作为有机肥，根据所述区域内紫云英质量确定有机肥中N、P含量；其中，紫云英中N、P含量分别按占紫云英质量的0.25～0.35％、0.1～0.2％计算；
(3)施用无机肥：将步骤(1)中所述平均施肥量减去步骤(2)中所述N、P含量即得无机肥的施用量，所述无机肥包括氮肥和磷肥，所述氮肥按基肥、分蘖肥及穗肥施用；所述磷肥作为基肥一次性施用。
2.根据权利要求1所述的施肥方法，其特征在于，所述氮肥的基肥、分蘖肥及穗肥的施用比例为(3～5)：3：3。
3.根据权利要求1或2所述的施肥方法，其特征在于，所述氮肥的基肥、分蘖肥及穗肥的施用比例为4：3：3。
4.根据权利要求1-3任一项所述的施肥方法，其特征在于，所述紫云英的翻压还田时间为早稻插秧前10～15天。
5.根据权利要求1-4任一项所述的施肥方法，其特征在于，所述紫云英的翻压深度为8～12cm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的施肥方法，其特征在于，所述紫云英的播种时间选择在九月中下旬至十月上旬，所述紫云英的播种量为1.5～2.5kg/667m2。
7.根据权利要求1-6任一项所述的施肥方法，其特征在于，所述紫云英的种子选用早中熟品种。
8.根据权利要求7所述的施肥方法，其特征在于，所述种子的纯度不低于94％、净度不低于93％、发芽率不低于80％、含水量不高于10％。
9.权利要求1-8任一项所述的施肥方法在控制农业面源污染中的应用。
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