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借助自行设计制作的稻田渗漏计,在杭州余杭对高肥力稻田不同施用尿素氮肥情况下,稻田地表水和渗漏水中铵态氮、硝态氮和总氮(简称三氮)的动态变化规律进行了研究分析,以利于发现氮素在地表水体变化和淋失规律,尽量减少氮素淋失对地下水体所造成的影响。对于合理施肥、控制稻田氮素流失、保护地表水体生态环境具有极其重要的现实意义。 通过2002年的单季稻的试验,研究表明: 1.尿素施用后,田面水中以铵态氮为主,硝态氮比例较少。这不同于“地表水体中硝态氮的浓度远远大于铵态氮浓度”的看法。铵态氮和总氮浓度的变化规律是在施氮1天后达到最大值,随后逐渐削减;而硝态氮在施氮1天后,N1~N4和CK的硝态氮浓度差异不大,在第3天时,达到最大,随后下降。NH4+/TN、NO3-/TN和(NH4++NO3-)/TN的情况与硝态氮的变化情况类似。 2.施氮能够明显地提高稻田表面水体中铵态氮和全氮的含量,而对于提高硝态氮浓度的能力较弱,硝态氮的最大浓度达到15mgL-1,而铵态氮最大值达到120mgL-1,全氮最大含量更达到210mgL-1。并且施氮能够提高铵态氮在全氮中所占的比重,而降低硝态氮所占的比重。所以可以把铵态氮和全氮作为稻田水体污染监测的主要氮素指标,硝态氮作为辅助指标。 3.施氮后第1天进入田面水中的全氮含量占当次施氮量的比值,基本上都在16.99~44.21%之间,并且随着施氮量的增加而增加。说明施氮能够增加氮肥进入水体的比重。而田表水层中铵态氮浓度在施肥后第7—10天左右均降至很低水平。表明在淹水条件下表施氮肥或将氮肥翻入土壤,在施肥后头7—10天之内氨挥发相当强烈。这说明采用田面有水,表施和翻施的方式,均有大量的氮肥进入地表水体。显然,这两种施肥方式难以达到氮肥充分利用的目的,并会对水环境带来严重的危害。 4.田表水体中三氮的动态变化表明,施氮后9天内三氮的含量较高,并且田表水层较深,如果发生暴雨,很容易产生地表径流。所以这9天是防止氮素流失的关键时期,有必要采取措施防止氮素流失。施氮只是提供了氮素流失的可能,而大雨则使氮素随径流流失成为现实。 5.田表水中三氮浓度的动态变化情况表明田表水体中氮素的浓度与施氮量有极其明显的正相关。分次施氮有利于从源头上降低甚至解决氮肥流失,是降低农田氮流失量的关键措施。 6.定义和计算水氮平均产生力、水氮边际产生力和水氮产生力弹性系数,表明水氮平均产生力和水氮产生力弹性系数是随着施氮量的增加而增加的,而水氮边际产生力随施氮量的增加并没有表现出明显的增加趋势。 7.适合于表征按态氮和总氮浓度随着时间变化特征的拟合模式都是非直线型,具体表现为指数、对数、乘幂或二次多项式。但是最佳拟合模式均没有什么规律。而硝态氮没有合适的拟合公式。 对浓度变化Z、时间Y和施氮量X三者运用DPS进行拟合表明N叮和TN均可以用统一的表达式z=(Ax一B)ecy表示。这表明按态氮和总氮在田表水中的动态变化是一致的。运用该公式拟合分析第1次施氮对第2次施氮的作用,表明:第1次施氮对于第2次施氮期间钱态氮的贡献是可以忽略的!而对全氮的贡献不能忽略。要消除施氮的影响,各次施氮的最小时间间隔不应小于12天。 8.按态氮可以发生渗漏,但是浓度较低,一般不超过1 mg‘L一,。浓度变化总体上是先上升,过了一定时间后才达到峰值,出峰时间滞后于施氮时间约几天;然后下降。出现了3一4个波峰,与施肥次数是一致的。施氮量越大,最大值出现的时间越早;反之亦反。 9.渗漏水中硝态氮浓度变化的特征是总体上是先升后降。都出现了3一5个波峰,基本和施过4次肥吻合,并且出峰的时间随着施氮量减少间隔时间逐渐增加,从7—n—14—15天。从整个过程来看,硝态氮浓度并没有随着施氮量的增加而增加,而是CK<N4<N2<Nl<N3;施肥量越大,最大值出现的时间越晚;反之越早;渗漏水中硝态氮的浓度不高,最大浓度只有1.65mg’少,而CK为0.79mg’L一,。总氮情况与之类似。 10.定义氮素净增渗漏量。 对按态氮净增渗漏量的动态变化研究,表明施氮量越大,氮素淋失越早。出现了4个波峰,和施氮次数是一致的。但是波峰出现的时间与施氮时间相比,有滞后现象。随着施氮量的增加,施氮量对增加渗漏水中按态氮的贡献越来越大。施氮量越大,最大值出现的时间越晚,而最小值出现的时间比较一致。在前两次施氮后,按态氮的净增渗漏量变化很快;而后两次施氮时期,变化平和。 施氮量对于硝态氮净增渗漏量变化有明显的影响,证实硝态氮比按态氮更容易淋失。总体趋势是先升后降。出现了4个波峰,这是与施氮次数是一致的。但是波峰出现的时间与施氮时间相比,有滞后现象。这说明施氮能增加硝态氮渗漏量,并有随着施氮量的增加而增加的趋势。随着施氮量的减少,波峰与施 2氮的间隔时间间隔时间越长。 第1次施氮后全氮净增渗漏量表现为逐步升高,在第14天才形成一个极大值。这表明渗漏?