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科学世界杂志/2014/文章
特刊

植物非生物胁迫与可持续发展的生物资源利用

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研究文章|开放获取

体积 2014 |物品ID 239279 | https://doi.org/10.1155/2014/239279

张爱平，刘汝良，高骥，杨士奇，陈哲那 “黄河上游水稻产量调控与生态农业可持续发展",科学世界杂志那 卷。2014那 物品ID239279那 11 页面那 2014． https://doi.org/10.1155/2014/239279

黄河上游水稻产量调控与生态农业可持续发展

航张那1 Ruliang刘那2 吉高那1 石漆杨那1 和 哲陈1

1农业部农业农业部农业环境与可持续发展研究所，农业部农业部和气候变化重点实验室，北京100081

22 .宁夏农林科学院，宁夏75000

学术编辑器:洪博邵
收到了 2014年4月13日
公认 2014年4月18日
出版 2014年6月17日

抽象的

高氮肥和洪水灌溉应用于大米anthropogenic-alluvial土壤经常导致氮浸出和低应用从稻田肥料N复苏的宁夏灌溉地区黄河的上游,它威胁着生态环境、食品安全和农业可持续发展。本文报道了黄河上游水稻调氮对水稻产量和生态农业可持续发展的影响。结果表明，减少和延迟施氮可维持作物产量，同时可大幅度减少氮对环境的淋失，提高氮的利用效率。考虑到该地区粮食产量高、环境威胁小、劳动力投入低的特点，调控施氮是促进该地区农业可持续发展的重要措施。

1.介绍

庞大的世界人口造成了对食物的巨大需求。为了应对这一挑战，必须生产更多的谷物，这就需要更多的化肥氮。从1960年到2000年，氮肥的使用量增加了800%，小麦、水稻和玉米几乎占目前化肥使用量的一半[1］．化肥氮(N)约为8170万吨，约占目前全球农田氮总量的一半，为至少40%的人口提供基本食物需求[2］．中国是世界上化学氮的最大消费国，占世界总消费量的32%，约18%的化学氮用于稻田[3.］．然而，这些作物的氮利用率通常低于40%，这表明大多数施用的肥料要么被冲出根区，这将导致氮损失增加，作为渗滤液进入淡水和海洋系统[4.-7.］．

位于黄河的上游，宁夏灌区灌区，灌溉面积9697公里2是中国西北最古老和最大的灌区之一，供养着宁夏60%以上的人口。1980 - 2011年，粮食总产量从1.2亿公斤增加到35.9亿公斤，增长2.99倍;化肥用量从17.1万吨增加到103.3万吨，增长6.04倍;其中化肥用量53.3万吨[8.(宁夏统计年鉴，2012)。宁夏灌区地处干旱半干旱地带，年平均降水量180-220 mm，与1000-1550 mm蒸发量相比极低。黄河输运泥沙淤积形成了肥沃的冲积土，越界水丰富，约325亿m3.每年在宁夏段。这个地区的农业基本上依靠灌溉水。约70亿3.黄河的水被绘制和25亿米3.每年归还一次[9.(宁夏水源地通报，2008)。超过93-95%的水用于农业。水稻是在人为冲积土壤中种植的一种主要作物，通常被认为是流域中最大的水和肥料消耗者。在稻田中，肥料的施用量高达300公斤公顷-1由于洪水灌溉。大量氮肥流入土地，必然会将氮淋溶到水体中，成为黄河的非点源污染之一。

Cui等[10]在2005-2006年对宁夏界内黄河上游站和宁夏界外黄河下游站之间的水质进行了调查。他估计，从农田冲进黄河的氮量为4.11万吨，是同期点源污染的1.52倍。de Data and Buresh [11[分析了河水N肥施用率和总N含量之间的相关性，发现下游在下游的外界中的N内容与灌溉区域中的N施加速率恰到好西增加。夹具和西部[12发现，随着施肥率的增加，尤其是自20世纪90年代的黄河宁夏片段以来，总N和铵N含量均显着增加。从外界站采取的水样中的N和N个含量明显高于上游站的水样。这清楚地表明肥料应用在灌溉区对黄河水质的影响。Zhang等[13地下水中主要的非点源污染物为化肥和农药。

农业土壤的氮淋失可以代表肥料氮的大量损失，并对周围环境造成压力。已有研究表明，宁夏灌区排入黄河的氮约占化肥氮素损失总量的20-65% [11]，该地区稻田氮素年损失量为28865吨[14］．挑战是继续帮助满足食物需求，同时通过改进的N使用效率降低消极环境影响的风险[15-19］．

宁夏单季水稻施氮模式以基肥50~70%和绿蘖肥50~30%为主。传统上，农民认为，在孕穗期追施氮肥可以使水稻在黄熟时保持绿色。过度基本的事实是,应用N肥不仅很难满足需求当前盛行的高产品种的水稻氮浸出也导致更多的氮损失因为大米需要少N-nutrition拔节期之前的增长(20.-23］．

因此，有必要寻找最佳施氮量和施氮时间，在保持水稻产量的同时提高氮效率，减少氮淋失。本研究的目的是:(1)量化水稻不同生育期无机氮的淋溶量，并(2)估算氮淋溶量对氮肥利用效率和水稻产量的影响(见表2)3.). 我们希望推荐替代施氮技术，在保持作物产量的同时减少氮素损失。

2.材料和方法

2．1.研究区域

本试验于2010 - 2011年在黄河上游陵武农场(106°17′43 E, 38°07′14 N)进行。在大力提倡节水的同时，农民们还沿循着传统的老路，盲目增加化肥的用量，特别是化肥N的用量。氮肥的施用量高达300公斤/公顷-1是在对超过113公顷稻田的200名农民进行调查后发现的。高施氮导致土壤N、P、k比例失调，残留的N可以硝酸盐的形式储存在土壤中，流入黄河或随灌溉水渗入地下水。土壤类型为人为冲积土，是宁夏灌区的主要土壤类型，土壤质地为18.25%的粘粒，53.76%的粉粒，27.99%的砂(表)1）.土壤肥力在高产水平中，具有高肥料施用率。土壤有机物和耕作层（0-30厘米）的土壤曲线中的N总浓度为13.97g kg-10.98克/公斤-1引自黄河的灌溉耕作层土壤容重为1.39 g cm-3．宁夏灌区主要有水稻-小麦、夏玉米-小麦和水稻-水稻三种轮作方式。其中，大量氮肥已施用于水稻-水稻系统，浸入水体[16]，因此是本研究的重点。
土壤深度(厘米) 体积密度(g·公斤-1） 有机质(g·公斤-1） 总N (g·公斤-1） 孔隙度(%) 土壤粒径(%)
粘土 淤泥 沙粒
0-15 1.35 15.21 0.98 44.25 18.25 53.76 27.99
15 - 30 1.43 13.07 0.99 42.04 17.33 51.07 26.59
30 - 45 1.55 10.12 0.86 40.71 17.70 52.15 25.74
45-60 1.59 8.30 0．73 42.07 28.04 67.71 4.26
60-90 １．５０ 5.56 0.34 44.82 12.11 31.96 55.93
90 - 100 １．５２ 4.48 0．31 43.72 15.96 42.05 42.00
100 - 120 1.48 3.55 ０．２５ 45.28 6.41 26.93 66.67
表1
研究区人为冲积土的性质。

从6月11日开始，稻田继续淹水，8月28日开始灌水，淹水1365米3.2010年每公顷降水量为130.9毫米(图)1）.2011年5月20日开始灌溉，8月12日停止灌溉，此后与2010年相同，稻田每公顷浇水，水稻生育期降水量171.1 mm。灌水主要在复绿至分蘖期和拔节孕穗期的生殖前期进行。水稻抽穗期前灌水量约占灌溉水总量的80%。花期、孕穗期和成熟期的用量不足20%。

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(一)
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(b)
图1
稻米生长期的沉淀和灌溉量。
２.２.现场实验

试验采用完全随机区组设计。(1) CK(不施氮肥处理:0 kg N ha-1)， (2) N300 (300 kg N·ha .-1(3) N240 (240 kg N·ha)-1(4) RPN I (240 kg N·ha)-1(5) RPN II (240 kg N·ha)-1将肥料分成4等量，每等量约60公斤，作基肥、分蘖肥、孕穗肥、穗肥)。氮肥为尿素，氮含量为46%2O.5.哈-1)和钾(90公斤钾)2哦，-1)化肥在淹田前一次性翻入土壤耕作层，作为基肥。实验设计见表2．
治疗 总氮输入(kg/hm)2） N输入/(公斤/嗯2）
基础肥料 分蘖肥 孕穗肥 穗肥
CK. 0. 0. 0. 0. 0.
N300 300 150 75 75 0.
N240 240 120 60 60 0.
我项 240 80 80 80 0.
第二项 240 60 60 60 60
注:基肥在整地时埋于地下，追肥在地表水中施用。
表2
减少和延迟施氮试验设计。
年 治疗 圆锥花序长度(厘米) 穗数 每穗粒数(×104.·哈-1） 千粒重(克) 平均收率（kg / hm2） 增加产量(千克/嗯2） 比率(%)
2010 CK. 16.2 b 112 C. 76.7 c 25.7 3990 b - -
N300 16.5 b 169 A. 109.3 21.9 b 9634年,一个 5644 141.5
N240 19.0 141 b 98.6 b 22.0 b 9631年,一个 5641 141.4
我项 19.5 152 ab 105.7 22.8 AB. 10326年,一个 6336 158.8
第二项 19.0 148 b 92.5 b 23.4 10727年,一个 6737 168.8
2011 CK. 12.1 b 105 b 71.8摄氏度 26.1 3366 B. - -
N300 15.4 147 A. 111.8 23.7 b 8676年,一个 5310 157.8
N240 15.0 138年,一个 106.4 23.9 b 8498年,一个 5132 152.5
我项 15.1 145年,一个 109.7 二十四点八一 8778年,一个 5412 160.8
第二项 14.8 138年,一个 99.4 b 24.1 ab 8612年,一个 5246 155.9
不同处理同一列内字母后面的图在显著性水平上没有显著差异 基于单因素方差分析(ANOVA)。
表3
稻瘟病菌对水稻产量及其组成的影响。

2年试验的水稻品种为96D10。2010年6月14日插秧，10月10日收获。2011年5月21日插秧，9月21日收割。每个处理有三个重复。每个地块面积为60 m2并且总共有15个地块。在实验图之间挖出130厘米的沟槽。该领域用塑料薄膜覆盖，双层安装在内侧，以防止水交换。沟渠和山脊也被挖了。整个实验由2米宽的保护行分开。分别灌溉每个治疗图，但施加相同量的水用于所有图。

２.３.样品采集和实验室分析

在2010年和2011年的季节，用于淋滤计算的土壤水样是从蒸渗仪中收集的[24那25］．四个PPR(聚丙烯无规)平衡张力蒸渗仪(ETLs) (0.19 m2)安装在1.2 在每次处理中，土壤表面以下m。调节真空系统每周手动调节几次，以提供比周围散体土壤中记录的基质电位略负的吸力。目的是避免上方积水，绕过蒸渗仪多孔板周围的水流，以尽可能重建自然的排水模式[25］．

在移栽和追肥后1、3、5、7和9天收集浸出样品。随后每隔7天进行一次采样。我们在2010年和2011年分别采集了21次和22次水样。水样被转移到塑料管中，并在4°C下储存，直到在实验室进行分析。成熟时，将植株从田间移开，以计算氮利用效率（NUE）和部分因子生产率（PFP）。

氮肥利用率定义为作物氮素吸收与氮肥总投入的比值[26］．PFP是籽粒产量与施氮量之比[27］．它们分别计算如下: 在哪里 粮食产量，公斤·公顷-1和N应用为 施用，千克公顷-1．

水稻生长期的氮淋失量采用以下公式计算[25]： 在这里, 是 浓度(TN, , )，从蒸渗仪收集的不同生育期的淋溶水中，kg N m-3； 对应阶段的浸出水量是否由蒸渗仪采集，m3.·哈-1；和 N的淋失量，kg hm-1．

土壤和水稻全氮含量采用凯氏定氮法，全磷含量采用钼锑比色法，全钾含量采用火焰光度法。采用过硫酸盐-紫外分光光度法测定土壤水样总氮浓度[28的浓度 和 通过在法国制造的流动注射分析（FIA）测量。方差单向分析（ANOVA）α进行了0.05以测试不同治疗中的意义。使用Statistin300L分析系统（SAS）一般线性模型程序进行所有Statistin300L分析[29］．

3.结果

3.1. 减量和延迟施氮对水稻产量及其构成因素的影响

与对照相比，各施氮处理均能显著提高水稻产量2). 2010年，RPN II的产量最高，为6737 千克/公顷22011年，RPNⅰ处理产量最高，为5412 kg/hm2高于CK。2010年和2011年各氮处理间无显著差异。这说明氮肥施用水平为N240 kg N·ha-1可以使目前的施氮量减少20%，同时仍保持作物产量。由于连续降雨超过10天中在宁夏灌区2011年9月下旬,天气凉爽比平时和水稻产量减少20%在整个灌溉面积比正常年份,因此所有治疗的水稻产量低于2010年。

水稻产量由每单位面积的尖峰数，每穗粒度和千粒重量组成。2010年和2010年，所有N治疗的碱度高于CK，但除了2010年N300之外的其他N治疗中没有显着差异。每穗的谷物数表现出越来越大的趋势 级别如下：N300> RPN I> N240> RPN II> CK。N300治疗和RPN I处理的每疙瘩的晶粒数显着高于CK和RPN II治疗。关于治疗的差异，CK和RPN具有千粒体重较高，而N300和N240具有较低的。

3.2. 减少和推迟施氮对氮素淋失的影响

在人为冲积土上施用高氮肥和灌水量的水稻常因淋滤而造成严重的氮损失。氮淋失量与施氮量呈显著相关。在整个水稻生育期，各处理TN淋失量随施氮量的增加而增加4.）.总氮淋失量为13.60 kg/hm2和9.19公斤/嗯2在2010年和2011年，CK处理分别为44.51和39.8 kg·ha-1分别在N300处理下。两年试验结果表明，N300处理的总氮淋失量最高，N240处理次之。RPN I处理的总氮淋失量显著低于N300和N240处理，但与RPN II处理无显著差异。2010年，RPN I和RPN II处理的总氮淋失量分别为30.78和31.32 公斤·公顷-1比N300处理低30.85%和29.63%。2011年，RPN I和RPN II处理的总氮淋失量分别为25.53和27.71 公斤·公顷-1分别比N300处理低36.31%和30.38%。结果表明，RPN处理可显著降低TN的淋失量。N300、N240、RPN I和RPN II处理下的净总氮淋失量分别为30.91、20.59、16.18和17.72 kg/hm22010年和30.61,21.39,16.16和18.52千克/小时22011年。两年平均浸出损失总计为10.3％，8.75％，6.74％和7.48％的施肥。
年 治疗 成长阶段
苗期 分蘖阶段 孕穗期 开花舞台 抽穗期 收获阶段 总和
2010 CK. 1.58 d 5.11 d 2.76 B. 2.42 c 1.22 c 0.50摄氏度 13.60 d
N300 11.24 A. 19.31 8.45 A. 3.15 b 1.47摄氏度 0.89公元前 四十四点五一一
N240 8.24 b 13.98 b 7.42 2.98公元前 1.12 c 0.45摄氏度 34.19 b
我项 5.14摄氏度 10.34 C. 8.16 3.35 b 2.47 b 1.32 B. 30.78摄氏度
第二项 5.22摄氏度 7.96摄氏度 8.24 四点一四一 3.72 A. 2.04 31.32公元前
2011 CK. 1.07 d 3.45 e 1.87 d 1.64 d 0.82 E. 0.34 d 9.19 d
N300 8.96 17.45 6.86 3.25 B. 1.97摄氏度 1.31 b 39.8
N240 6.03 B. 14.47 b 5.56 b 2.47摄氏度 1.43 D. 0.62摄氏度 30.58 b
我项 3.42摄氏度 8.91摄氏度 4.67摄氏度 3.87 3.12 B. 1.36 b 25.35摄氏度
第二项 3.08 C. 6.74 d 六点五二一 4.07 4.94 2.36 27.71公元前
表4
水稻生育期全氮累积淋溶量(kg·ha)-1）.

RPN处理延缓了全氮的主要淋溶期。CK、N300和N240处理的全氮淋失主要发生在分蘖期，而RPN I和RPN II处理的全氮淋失主要发生在分蘖期至孕穗期。分蘖期是全氮淋失的主要时期，这可能有两个原因:一是该时期灌水量较大，有利于促进分蘖[30.]. 此外，在这一时期，基肥和追肥氮投入占整个生育期的50%–75%，这导致了全氮的巨大淋失。

淋滤失氮是稻田氮素流失的主要问题。正常情况下，土壤氮主要以硝态氮( -N)，形成地下水的主要污染物。的 2010 - 2011年，N300处理水稻生育期-N淋失量高于其他处理。的 -N浸出损失不同治疗的丧失与总N，N300> N240> RPN II> RPN I> CK（表5.）.大部分浸出损失为 N300和N240处理的-N发生在苗期、分蘖期和孕穗期，RPN处理的-N发生在分蘖期、孕穗期和苗期。的 各施氮处理的-N淋失量均在分蘖期达到峰值，分别占2010年和2011年水稻生育期总淋失量的33.6-43.4%和35.1-47.3%。的 -N CK的浸出损失也主要发生在分蘖期，2010年占25.4％，总计24.3％ - n损失。2010年分别为35.49公斤和22.08公斤 - n哈-1(约占TN淋失量的79.7%和71.7%)，N300和RPN I的淋失量分别在根区以下。因此，RPN I减少了 -与N300相比，N的浸出损失约为37.8%。2011年，分别为30.02和19.63 公斤 - n哈-1（代表约75.4％和70.84％的TN浸出损失）分别从N300和RPN I中的根区浸出。在今年，RPN我减少了 - 与N300相比，浸出损失约34.6％。
年 治疗 成长阶段
苗期 分蘖阶段 孕穗期 开花舞台 抽穗期 收获阶段 总和
2010 CK. 1.52 d 5.31 D. 1.34 C. 0.56 d 0.22 d 0.09 E. 9.04 d
N300 9.03 十五点七四一 6.37 2.82 b 1.07摄氏度 0.53摄氏度 35.49
N240 6.02 b 10.97 b 5.48 b 2.21摄氏度 0.84摄氏度 0.29 D. 25.81 b
我项 3.92 C. 8.12 C. 5.21 b 1.94摄氏度 1.87 b 1.02 B. 22.08摄氏度
第二项 3.62摄氏度 6.12 d 6.35 3.41 2.54 1.21 A. 公元前23.25年
2011 CK. 0.81 d 2.12 e 1.45 D. 1.28 e 0.52 d 0.17 d 6.35 d
N300 7.02 十二点八四一 5.21 2.52 C. 1.45 C. 0.98 b 30.02
N240 4.83 b 10.84 b 4.76 ab 1.83 d 1.12 c 0.35摄氏度 23.73 b
我项 2.73摄氏度 7.08摄氏度 3.61摄氏度 3.23 b 2.14 b 0.84 b 19.63 C.
第二项 2.47摄氏度 5.21 d 4.38 b 4.98 3.67 一点六九一 22.4 b
表5
-水稻生育期氮素累积淋失量（kg·ha）-1）.

氮也会随着温度的升高而流失 -N，但数量非常小 -N。这个 -N从最大到最小排名的损失是N300> N240> RPN II> RPN I> CK。主要阶段 -N淋溶损失6.）类似于阶段 - n。N300处理分别为3.58和3.21 kg - n哈-1(约占总氮淋失量的8.04%和8.07%)。RPN I分别为2.76和2.94公斤 - n哈-1(约占TN淋失量的12.5%和14.9%)分别在2010年和2011年从根区淋失。从两年的平均结果来看，RPN I降低了 与N300相比，-N浸出损失约为16.1%。两组间无显著性差异 在240 kg/hm施氮水平下，-N淋失量显著增加2．我们的结果表明 氮素淋失对水稻生育期氮素淋失的贡献率很小。
年 治疗 成长阶段
苗期 分蘖阶段 拔节期 开花舞台 抽穗期 收获阶段 总和
2010 CK. 0.15 0.35摄氏度 0.15 d 0.11摄氏度 0.26 b 0.06 d 1.09摄氏度
N300 0.18 A. 1.09 0.77 0.53 0.67 0.34 b 3.58 A.
N240 0．14 一点二三一 0.71 ab 0.27 b 0.23 b 0.28摄氏度 2.86 b
我项 0.14 A. 0.82 B. 0.62 b 0.25 B. 0.62 0.31公元前 2.76 B.
第二项 零点一三一 0.84 b 0.41摄氏度 0.43 0.57 0.43 2.81 b
2011 CK. 0.08摄氏度 0.23 d 0.17摄氏度 0.12 d 0.16 d 0.08天 0.84 b
N300 0.18 A. 1.27 0.65 ab 0.44 b 0.48摄氏度 0.19 b 3.21
N240 0.17 1.12 0.68 ab 0.32摄氏度 0.72 b 0.14 C. 三点一五一
我项 0.15 ab. 0.89 b 0.71 A. 0.34公元前 0.64 B. 0.21 b 2.94 A.
第二项 0.10摄氏度 0.64℃ 0.51 b 0.62 0.81 0.36 A. 3.04
表6
-水稻生育期氮素累积淋失量（kg·ha）-1）.
３．３．减少和延迟施氮对氮利用效率的影响

在本试验条件下，施氮量越多，上层土壤吸收的氮越多，但氮肥利用效率随着施氮量的增加而下降，两年试验结果与此一致(表2)7.）.与CK相比，施氮有利于水稻籽粒和茎秆吸收更多的氮，但氮肥利用率随施氮量的增加而下降。为期两年的平均氮肥利用效率处理N300仅仅是32.0%,N肥N240对待,我项和第二项是36.8%,40.0%,和39.6%,分别,其中的N肥处理的RPN我和二项高于N300 8.0和7.6百分比,RPN I的利用效率最高，比N300处理高8%。
年 治疗 秸秆氮吸收量(kg/hm2） 粮食氮素吸收量(kg/hm2） 总N个摄取（kg / hm2） 努埃（%） 公斤谷物公斤-1N)
2010 CK. 37.0 43.5 80.5 b - -
N300 62.2 113.3 175.5 31.7 b 32.11 b
N240 61.8 108.3 170.1 37.3 40.13
我项 63.2 114.6 177.8 40.5 43.03
第二项 68.7 110.4 179.1 41.1 44.7
2011 CK. 16.2 37.4 53.6 b - -
N300 54.3 95.8 150.1 32.2 b 28.92 b
N240 50.4 90.2 一百四十点六一 36.3 35.41
我项 53.6 94.8 148.4 A. 39.5 36.58
第二项 49.5 95.3 144.8 38.0 A. 35.88
表7
RPN对NUE和PFP的影响。

随着施氮量的增加，PFP呈下降趋势。各施氮水平下，2010年PFP绝对值均高于2011年。2010年和2011年，RPN I治疗的PFP最高，而N300治疗的PFP最低。PFP在N240、RPN I、RPN II之间差异无统计学意义。2010年和2011年RPN I的PFP分别比N300高20.94%和25.38%。

4.讨论

淋滤失氮是稻田氮素流失的主要问题。在正常条件下，土壤氮的淋溶主要为 -N形成地下水的主要污染物。氮也会随着温度的升高而流失 -N，但数量与前者相比非常小。Yun等人的一项研究[31结果表明，在干旱和半干旱土壤中，氮的淋失不明显，但可达到20 ~ 30 kg ha-1在潮湿的温带地区或高达50公斤公顷-1在欧洲和美国中部各州。氮进入了一个独特的人为冲积土环境，其中肥料氮的损失和损失机制与旱地有很大的不同。研究表明，氮素损失为152至155公斤公顷-1其中淋失氮78 kg ha-1常规施肥量为300 kg hm2-1[32］．这比我们两年来42.16公斤公顷的平均结果要高-1. 在漫灌过程中，由于氮肥的过量施用， -N浸出在研究区域提交的米中最普遍。我们的结果表明，2年平均水平 -N施肥率下的浸出损失300公斤-1占总氮损失的77.54%。As SAS Institute [33，两者之间存在着密切的关系 -N浸出量和大多数情况下化肥N的使用量。N240的处理范围从134到202公斤公顷，这仍然高于美国目前种植的水稻品种-1[29-31那34-38]，将维持作物产量，同时大幅减少氮对环境的损失[39-42］．

宁夏灌区由于过量施氮、追肥时机不当和早期灌水力度大，水稻生长初期出现大量氮淋失。生育期前期主要进行灌溉，水稻育苗后10 d左右施用的基肥和分蘖肥占整个生育期总氮的80%;大水灌施大量氮肥导致大量氮淋失[43那44］．在RPN I和RPN II治疗中，N肥分成三个和四个相等的部分，并在三次或四次施用;然而，所得水稻产量与农民使用的传统N肥料应用和N300治疗类似的水稻产量，而在水稻生长的早期阶段施加少量的氮肥量，避免了浸出的峰值。这不仅可以增加肥料使用效率，而且还可以降低氮浸出损失。刘等。[22)从他的研究发现,与项技术,甚至条件下使用的氮肥量与传统耕作相比,减少了30%的玉米产量,表面干物质积累,和N累积率没有下降,而氮肥利用效率大幅提高(20.］．这样，无机氮的供给与作物吸收保持同步，无机氮在深度达100 cm的土壤中积累量在一定程度上减少，从而减轻了田间氮素的表观损失。李等人[20.]在她的调查中发现，即使在氮肥用量比传统耕作少30%的情况下，RPN也不会导致小麦减产，但提高了氮肥的利用效率，氮素表观损失极低，增加了0~20 cm土层硝态氮的积累，降低了20~80 cm土层硝态氮的积累[21］．许多研究表明，氮肥量过多，需求和供应不同步，施肥模式不当是低N肥利用效率的主要原因[30.那34那35]. 在本研究中，在RPN I和RPN II处理下，部分氮肥施用被推迟，从而在水稻生长后期维持了充足的氮素需求供应，因此，在少施20%氮肥的情况下，水稻产量基本保持不变。这表明，RPN能使营养供应和作物吸收同步，提高产量和氮肥利用效率。这一结果与易的研究结果一致[36］．

在场上的N次施用过多是N浸出的主要因素之一。使用的N浸出量和使用的肥料N的量显示了密切的关系[33］．N浸出量与施肥率的线性关系（ )(图2）.土壤质地和灌溉方式也是影响氮淋溶的主要因素，特别是在淹水灌区。随着洪水灌溉过程中化肥N的过量施用，大量的氮肥进入土地，必然会将N淋溶到水体中，成为黄河的非点源污染之一。大约有28500吨 -N、 5500吨 由于宁夏灌溉区浸出，每年损失41,100吨TN。在该实验的条件下，氮气浸出损失的总氮损失为6.7％〜10.3％，施用的总肥料和用各种方法处理，浸出主要是以含量的形式 -N占TN损失的80%以上，与前人研究结果一致[14那37］．比较而言，长江以南水稻田的优势土壤类型为黄泥土、红壤土和红紫色土。施氮量为300 kg hm2时-1，不浸出 -在水稻生长季节在稻田中发现氮[38］．而在宁夏灌区，共18-23次，约1400-1600 m3.每公顷水在水稻生长季灌入稻田，研究场地土壤粉砂率高达53.76%。 -N淋溶在重度灌溉的沙质土壤中最为普遍。已经证明 -N可能与重力水一起移动，重力水在大洪水期间迅速沿这些孔向下移动[33］．Zhang等[45]在他们的文献综述中报道，硝酸盐浸出在接受重灌溉的沙质土壤上最普遍普遍。赵等人。[46]在他们的文献综述中报道，灌溉实践可能会压倒任何推荐的施肥量。


图2
施氮量与TN浸出量的线性回归关系和．

在砂土上施加水稻的高N肥料和灌溉量经常导致施用肥料N的N浸出和低使用效率。RPN I处理可以允许电流效率增加。由于土壤 - 洪水系统中的挥发和脱氮，灌溉水稻的肥料N使用效率相对较低，并且土壤 - 洪水系统中的挥发性[47-49］．在这项2年的研究中，N300治疗下的平均N使用效率为31.95％。RPN I处理的平均N利用率达到40.0％，这大大降低了N肥的量并增加了N使用效率。它不仅节省了肥料资源，而且还有效地减少了其他形式的N损失。与N300治疗相比，RPN I可以减少20％N申请和34.61％的TN浸出损失，而产量没有显着减少。de Datta和Buresh [50[报道，N个应用的适当时序和速率至关重要，以最小化N损失[27那28那32那33那39那40］．RPN可以减少氮的淋溶损失，因为在水稻生长初期，氮肥用量较少，从而降低了淋溶液中氮的含量。由于基肥如果一次施用过多，会使氮在土壤中积累，而水稻前期对氮的需要量较少，因此开始大量灌溉，氮淋失的可能性很大[51-53］．在施用氮肥的水稻生长后期，根系已形成吸收更多氮的能力，这将导致淋溶液中氮浓度下降。提高了作物氮素需求与土壤和施肥量速效氮供给的一致性，提高了氮素利用效率[54那55］．结果与卡斯曼的报告一致[56］．一般认为在低氮水平(如150 kg·ha)的种植条件下-1)，可显著提高氮利用效率[57］．Shi et al. [58结果表明，水稻开花后，施氮量高于200 kg·ha-1，氮素转移率和肥料利用率随施氮量的增加而降低。化肥N的高投入低利用效率也导致了部分要素生产率的下降[59那60］．氮肥利用率低，说明氮肥不是该地区唯一的主要限制资源。管理干预措施，特别是那些针对竞争性水的干预措施，可能对这一系统的成功至关重要。需要研究仔细的灌溉和氮管理的组合，以提高氮吸收效率和减少肥料氮损失。

5.结论

在不过量或不足的情况下实现氮肥供给与作物需求的同步，是优化产量与环境保护之间平衡的关键。RPN I可以使目前的施氮量减少20%，并保持作物产量。这将显著提高氮的利用效率，从而大大减少氮的淋失。

优化肥料应用的机会使氮气利用效率提高，同时维持水稻产量。在优化的肥料应用（施用减少20％）的情况下，RPN治疗下的水稻产量与传统肥料应用（N300治疗）相比没有下降，并且RPN I治疗下的水稻的两年平均产量为397千克/ hm.2高于N300以下。N300处理的平均利用效率为32.0%，N240、RPN I和RPN II分别为36.8%、40.0%和39.6%，其中RPN I处理的利用效率最高，比N300处理高8%。

RPN可显著降低灌区稻田氮淋失量。N300、N240、RPN I和RPN II处理的两年平均净TN淋失量分别为施氮总量的10.3%、8.75%、6.74%和7.48%。RPN I处理TN淋失量最小，为16.17 kg/hm214.64公斤/嗯2小于N300处理。两年平均水平 -N的淋失量分别为7.9%、10.15%、11.63%和10.82% -N不是主要的氮淋失损失; -N浸出损失占TN浸出损失的80%以上，无论处理方式如何。RPN I可以提供相同的产量，并减少使用20%的氮肥，同时不增加劳动强度，因此这是一种继续帮助满足粮食需求的方法，同时最大限度地减少对环境的负面影响。考虑到粮食产量高，环境威胁小，劳动强度低，应充分考虑RPN I，减少氮肥投入和氮淋失。由于灌溉制度对肥料吸收有显著影响，灌溉管理与施氮量对碱性人为冲积土氮素利用效率的交互作用有待进一步研究。

利益冲突

关于论文的出版没有冲突。

作者的贡献

张爱平和刘汝良对这本书贡献相当，应该被认为是共同第一作者。

致谢

本文得到了基础科学研究的支持，基本科学研究所（BSRF201306）和农业清洁流域的创新资本。

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