專利名稱：水稻水肥生態耦合管理的氮磷減排方法
技術領域：
本發明涉及一種水稻灌溉和施肥的優化管理來降低面源污染，具體來說是一種水稻干濕交替生態灌溉與適時適地生態施肥耦合的水肥管理氮磷減排技術，屬于環境友好型農業面源污染控制環保領域。
背景技術：
我國水稻種植面積達3100萬公頃，占我國糧食作物總面積的27%，是我國灌溉用水量最大、化肥使施用量最多的作物。一方面，農田灌溉用水浪費相當嚴重，灌溉水的利用效率僅為0. 45左右；另一方面，肥料的大量投入盡管提高了農作物的產量，但由于施肥不平衡、過度施氮及施氮方式不合理等，氮肥利用率僅為30% 35%。不合理的水肥管理造成農田氮磷的大量流失，導致水體富營養化，威脅著農業生態穩定和水環境安全。目前，農民常規水肥管理中普遍存在著“大水大肥”的現象稻田灌溉采用大水漫灌，稻田處于長期淹水狀態，灌溉水分投入過量，而田間施肥則往往憑經驗施肥，為追求高產盲目增加肥料投入，肥料利用率低、氮磷流失量大，二者導致了農業面源污染。為應對水資源短缺和肥料過量投入，水稻節水灌溉技術和適配施肥逐漸研究深入，濕潤灌溉、間歇灌溉、干濕交替灌溉、覆膜旱作等這些節水灌溉技術的應用對于降低稻田灌溉水量、提高水分利用效率起到了明顯的促進作用，而測土配方施肥、適地養分管理等施肥技術的推廣也對稻田肥料減量、肥料利用率提高和水稻增產發揮了顯著的積極效應。但是這些水分管理和養分管理沒有綜合考慮水稻產量、肥料投入、和環境污染等因素而進行合理的協調配合， 水肥的供應與水稻各生育期水肥需求仍然缺乏較好的匹配，農業面源污染減排壓力依然嚴峻。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種水稻水肥生態耦合管理的氮磷減排方法，本發明針對農民常規水肥管理中“大水大肥”過量灌溉與施肥的不合理現象，所提出的新的水稻干濕交替生態灌溉與適時適地生態施肥耦合的水肥管理技術。該水肥管理技術中稻田的水分管理采用干濕交替灌溉管理，肥料管理主要是氮肥管理采用適時適地生態施肥。將干濕交替生態灌溉與生態施肥管理相結合，來優化水稻水肥管理，發揮水肥的協同作用，使得灌溉施肥與水稻對水肥吸收利用相匹配，從而降低稻田灌溉用水和肥料投入，促進水稻高產、提高水分和肥料利用效率、降低稻田排水并減少氮磷通過地表徑流和地下淋溶滲漏等途徑損失，為農業面源污染控制提供技術支持。為了解決上述技術問題，本發明提供一種水稻水肥生態耦合管理的氮磷減排方法，包含稻田的水分管理和稻田的養分管理這兩大部分，稻田的水分管理采用擇時干濕交替節水生態灌溉模式，包括以下步驟①、水稻移植10 14天開始間歇性的灌溉，先將稻田灌溉至初始田面水深為 60 80mm,
②、待田面自然水落干至表土以下50 IOOmm時，灌溉至初始田面水深；③、反復進行步驟②；在反復進行步驟②的過程中，當遇到水稻孕穗期及開花期時，停止進行步驟②，保持田面水深為10 80mm ；④、開花期結束后，繼續反復進行步驟②，直至水稻黃熟；待田面自然水落干至表土以下0 IOmm時，收割水稻；說明，在上述稻田的水分管理中田面水深是指田間水面距離稻田表土的深度，因水分蒸發、土壤滲漏和植物蒸騰等原因，田面水位會自然下降；待田面自然水落干至表土以下50 IOOmm時，是指水分下降至稻田表土以下50 IOOmm時。在整個稻田的水分管理期間，無論自然情況是下雨還是晴天，均需要滿足相應條件才進行下一步驟；稻田的養分管理采用適時適地生態施肥模式，包括如下步驟①、確定水稻目標產量Y(kg hm_2)水稻目標產量為當地(指該種植區域)稻谷往年最大產量的70 80%或當地稻谷往年平均產量的113 118% ；稻谷是指含水率13. 5 14. 5%的稻谷；往年一股是指前3 前10年度內，即，為了保證數據的相對正確性和獲取原始數據的便捷性，最低選用3組數據，最高可選用10組數據。②、獲得土壤潛在氮素養分供應能力INS(kg hm_2)事先設置缺N肥施肥區和常規施肥區；缺N肥施肥的水稻地上部分氮素積累量=INS ；③、測算水稻目標產量下的N素養分需求量RNR(kg hm_2)
RNR = YXCGN+ (TB-Y) XMCNS式中RNR為水稻目標產量下的N素養分需求量(也即是水稻目標產量的氮素需求量)，Y為步驟①所得的水稻目標產量；CGN為常規施肥區稻谷中N營養元素的含量 (kgkg—1) ；TB為常規施肥區水稻目標產量下的總生物量(秸稈干物質量+稻谷產量，kg hm_2) ；MCNS為常規施肥區水稻秸稈(干物質)中N營養元素的含量(kg kg^^CGN.TB.MCNS 均可以在水稻收獲后實測獲得；說明式中的稻谷是指含水率13. 5 14. 5%的稻谷；④、估算氮肥施用量(FR，kg hm_2)FR = (RNR-INS) / (RENXNC) ；REN為水稻對氮肥吸收利用率，設定為0. 4 0.55(根據經驗而得)；NC為肥料含氮量(可根據肥料的說明書而得知或者按照常規方法檢測而得)；⑤、動態調整氮肥施用量對于人工插植水稻或機插水稻，插秧前1 2天田間需要施用基肥，基肥施用量為預測氮肥施用量FR的20% 30%，而后在水稻的分蘗期、拔節期、孕穗期這3個關鍵生育期通過葉片比色卡在水稻葉片的LCC讀數來調整氮肥施用量；對于直播水稻，無需施基肥，直接在水稻的分蘗期、拔節期、孕穗期這3個關鍵生育期通過葉片比色卡在水稻葉片的LCC讀數來調整氮肥施用量；調整規則為當LCC彡3時，目標產量Y彡5t hnT2，氮肥施用量為75kg hnT2 ；5t hnT2 <目標產量Y彡6t hnT2，氮肥施用量為100kg hnT2 ；6t hnT2 <目標產量Y彡7t hnT2，氮肥施用量為 125kg hnT2 ；7t hnT2 <目標產量Y，氮肥施用量為150kg hnT2 ；當LCC = 3. 5時，目標產量Y彡5t hm_2，氮肥施用量為50kg hm_2 ；5t hm_2〈目標產量Y彡6t hm_2，氮肥施用量為75kg hm_2 ；6t hm_2 <目標產量Y彡7t hm_2，氮肥施用量為 100kg hnT2 ；7t hnT2 <目標產量Y，氮肥施用量為hnT2 ；當LCC彡4時，目標產量Y彡5t hnT2，氮肥施用量為Okg hnT2 ；5t hnT2 <目標產量 Y，氮肥施用量為45kg hnT2。說明稻田的養分管理中的步驟②和③是在本稻田種植區域內前一次水稻種植時間時進行相應的設置，從而獲得步驟④的估算氮肥施用量，從而為如步驟⑤所述的本次水稻種植的“動態調整氮肥施用量”作好準備。作為本發明的水稻水肥生態耦合管理的氮磷減排方法的改進稻田的養分管理的步驟②中，水稻地上部分氮素積累量(kg hnT2)=秸稈干物質量 (kg hm_2) X禾吉稈中含氮量(kg kg—1) +稻谷產量(kg hm_2) X稻谷中含氮量(kg kg-1)；稻谷為含水率13. 5 14. 5%的稻谷。作為本發明的水稻水肥生態耦合管理的氮磷減排方法的進一步改進稻田的水分管理中，田間水位監測采用測量管，該測量管為直徑200mm、長400mm 的PVC塑料管材，沿管材底部在管壁四周均勻鉆一圈滲水孔，然后每隔20mm的高度在管壁四周均勻鉆一圈滲水孔(即，相鄰的上下兩排滲水孔的孔間距為25mm)，滲水孔直徑為5mm， 共計11 12排孔，且同一水平面上一圈打30孔；將測量管的底部朝下筆直埋入稻田土壤中，使最上排的滲水孔位于表土以下0 5mm ；刨去測量管內的泥土，從而使測量管內泥土的高度< 50mm。作為本發明的水稻水肥生態耦合管理的氮磷減排方法的進一步改進稻田的養分管理的步驟⑤中，葉片比色卡使用方法為在一塊田間選取均勻分布的10 15穴水稻；每穴選擇最長的葉片比色，將葉片正面貼在葉色卡上，觀察葉片顏色是否與葉色卡上的級數相同，相同為該級數，介于色彩中間等級的可取平均值。本發明的水稻水肥生態耦合管理的氮磷減排方法，是指將擇時干濕交替的節水生態灌溉與適時適地的生態施肥相配合來進行水肥耦合管理而形成的一種對稻田氮磷流失的具有強化減排效應的方法。在本發明的稻田的水分管理中，干濕交替灌溉作為一種稻田的節水灌溉方式，與常規連續淹水灌溉相比，其最大的特點在于允許稻田周期性的灌溉與落干，在農戶實際操作中可以通過簡單的測量管(為耐濕性管材)和刻度標尺來監測田間水位。在本發明的稻田的養分管理稻田的養分管理采用適時適地生態施肥方式。適時適地生態施肥是一種以氮肥管理為中心，多元素配合的水稻優質高產高效的施肥技術， 與農戶常規施肥管理相比，最大的特點在于綜合考慮了水稻品種的潛在產量，當地水稻生產的目標產量，水稻土壤本底養分供應能力，水稻目標產量下養分的需求量及水稻養分吸收利用率等因素來預測氮肥的施肥量，從水稻氮素平衡供應出發，調節氮肥分次施用時期， 并在水稻主要生育期利用葉色卡來監測水稻植株氮素營養狀況，從而調整氮肥施用量，以期獲得施氮時間和施氮量與水稻對氮素吸收的協調一致，從而最大限度地提高肥料利用效率。
本發明的水稻水肥生態耦合管理的氮磷減排技術，通過水稻的水肥優化管理來發揮水肥的協同作用，使得灌溉施肥與水稻對水肥吸收利用相匹配，從而促進水稻高產、提高水分和肥料利用效率、降低稻田排水并減少稻田氮磷通過地表徑流和地下淋溶滲漏等途徑損失。其環境意義是通過合理的生態灌溉與生態施肥，降低稻田灌溉用水和肥料施用，減少稻田徑流排水與氮磷流失，從而控制稻田農業面源污染，減輕河流湖泊水體富營養化和地下水硝酸鹽污染的風險。本發明的水稻水肥生態耦合管理的氮磷減排技術的具有以下顯著優點1)、水肥耦合管理氮磷減排技術操作方便只需要通過埋設耐濕性管材(測量管) 即可方便觀察田間水位，并判斷是否需要進行灌溉，而通過“測土配肥”后利用簡單的葉片比色卡在水稻關鍵生育期葉片上比對讀數即可適時適地施用氮肥；2)、水肥耦合管理氮磷減排技術應用成本低水肥耦合管理中田間水分管理通過耐濕性管材來實現，養分管理具體是追肥管理通過葉片比色卡實現。一個耐濕性管材和一支葉片比色卡成本僅25元，且均可以反復使用，成本低。3)、水肥耦合管理氮磷減排技術氮磷減排潛力大通過生態灌溉，稻田徑流排水量和滲漏淋溶量可減少20 30%，而生態施肥降低了肥料投入，稻田田面水和滲漏水中氮磷濃度可降低15 25%，因而水肥耦合管理稻田田間氮磷流失負荷能夠削減30 45%，稻田氮磷減排潛力巨大。綜上所述，本發明將生態灌溉與生態施肥技術有機地結合起來，根據水稻不同生育期的水肥需求規律，確定水肥因子的最佳施用量及水、肥協同作用的最佳時期，充分發揮水肥耦合的效應，提高水肥分利用率，增加水稻產量，從而建立區域性高產、高效、節水的經濟適用與環境友好的水肥管理模式，防止不合理的灌溉與施肥造成的氮磷流失，對節約水資源和農業面源污染氮磷減排具有重要的意義。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細說明。
圖1是干濕交替生態灌溉水位監測管及其田間應用；圖2是稻田不同灌溉模式下的降雨量與田面水深變化過程；圖3是稻田暴雨徑流產生量與發生次數；圖4是稻田不同水肥管理模式下暴雨徑流TN濃度；圖5是稻田不同水肥管理模式下暴雨徑流TP濃度。
具體實施例方式實施例1、一種水稻水肥生態耦合管理的氮磷減排方法，主要通過干濕交替節水生態灌溉與適時適地的生態施肥(即稻田的水分管理和稻田的養分管理)這2大內容配合實施；1)、稻田的水分管理稻田的水分管理采用擇時干濕交替節水生態灌溉模式，包括以下步驟前期準備工作A、對于人工插植水稻或機插水稻稻谷播種后，經過2 3周的育秧期，將秧苗人
7工或機插于平整的田塊，此時維持稻田的田面水深(田間水面距離稻田表土的深度)30 50mm 12天，從而保證水稻能夠順利的存活和返青；對于直播水稻在水稻種子出芽早期田面無需灌溉，保持濕潤即可，待水稻發芽出苗后適當淺水層灌溉(保持田面水深10 30mm，時間為12天)；B、在稻田中埋置測量管(即耐濕性管材，一種PVC塑料管，直徑(內徑)200mm，長 400mm)，沿管材底部在管壁四周均勻鉆一圈滲水孔(即最下排的滲水孔的底部與管材底部相齊平)，然后每隔20mm的高度在管壁四周均勻鉆一圈滲水孔，滲水孔直徑為5mm，即，相鄰的上下兩排滲水孔的孔間距為25mm。在上下方向上共計11排孔，且同一水平面上一圈打 30孔。測量管用于監測田間水位(見圖1)。C、稻田的排水口設置在高于稻田表土 80mm的位置處，從而確保田面水深最多為 80mmo埋置測量管時，將測量管底部朝下筆直埋入稻田土壤(此稻田土壤是指距田邊 500mm處的土壤，從而既能保證測量田間水位高度的方便，也能確保數據的準確性，S卩，避免了在稻田的四周邊緣所可能存在的數據偏差)中，使最上排的滲水孔的頂端位于稻田表土以下0 5mm ；刨去測量管內的泥土，從而使測量管內泥土的高度< 50mm(例如為IOmm)，此高度能保證刨去管內泥土至犁底層，從而可保證淹水時測量管內外水位一致。①、水稻移植12天(即將秧苗人工或機插于平整的田塊之日起12天，或者待水稻發芽出苗之日起12天)開始間歇性的灌溉，先將稻田灌溉至初始田面水深為60 80mm。②、待田面自然水落干至表土以下80 90mm時，灌溉至初始田面水深(即，灌溉至田面水深為60 80mm)。③、反復進行步驟②；在進行反復進行步驟②的過程中，當遇到水稻孕穗期及開花期時，停止進行步驟②，保持田面水深為10 20mm ；其余水稻的生長期間，仍然按照步驟② 的規律要求進行。④、等到水稻的開花期結束后，繼續反復進行步驟②，直至水稻黃熟；待田面自然水落干至表土以下5 IOmm時，收割水稻；2)、稻田的養分管理采用適時適地生態施肥模式，包括如下步驟①、確定水稻目標產量Y(kg hm_2)水稻目標產量為當地(該種植區域)稻谷前5年內最大產量的75%或當地稻谷前 5年內平均產量的115% ；稻谷為含水率14%的稻谷。②、獲得土壤潛在氮素養分供應能力INS (kg hm_2)我們定義土壤某種養分的潛在供應能力(Indigenous nutrient supply)為在不施用該種肥料養分，而其它養分元素充分供應的情況下，作物生長期間其地上部累積的該種養分的總量。因此，水稻土壤潛在氮素養分供應能力(INS，kg hm_2)即指水稻在生育季節從土壤溶液中吸收的所有非當季肥料養分數量，具體包括從土壤固相釋放的養分，以及除了肥料之外的來自灌溉、大氣干濕沉降、生物固N、以及偶發洪水等帶入的養分，這是一個綜合性指標。土壤潛在氮素養分供應能力可通過在該區域代表性田塊設立缺N肥施肥區來估算，即水稻地上部分在缺N肥施肥區(P、K和其它養分充足供應)累積的總N量為土壤潛在氮素養分供應量。在測定土壤潛在N素養分供應具體實施中，常規施肥區(FFP)區和缺N肥施肥區(NO)各占田塊的一半，面積分別為500 1000m2。常規施肥區按氮、磷、鉀配施，一股每公頃施肥折合純N180 300kg,P2O5 45 60kg,K2O 90 150kg ；缺N肥施肥區不施氮肥，磷肥、鉀肥與常規施用量一致。水稻的收割后，缺N肥施肥區(P、K和其它養分充足供應)水稻地上部分累積的總N量為土壤潛在氮素養分供應量INS。即，前一年度需要在該水稻田內事先按照上述要求設置缺N肥施肥區和常規施肥區；缺N肥施肥區的水稻地上部分氮素積累量=INS ；水稻地上部分氮素積累量(kg hm_2)=秸稈干物質量(kg hm_2) X秸稈(干物質) 中含氮量(kg kg—1) +稻谷產量(kg hm_2) X稻谷中含氮量(kg kg-1)；稻谷為含水率14%的稻谷。按照此公式可得出缺N肥施肥區的水稻地上部分氮素積累量，即土壤潛在氮素養分供應能力INS。③、測算水稻目標產量下的N素養分需求量RNR(kg hm_2)RNR = YXCGN+ (TB-Y) XMCNS式中RNR為水稻目標產量下的N素養分需求量，Y為步驟①所得的水稻目標產量； CGN為常規施肥區稻谷中N營養元素的含量(kg kg—1) ；TB為常規施肥區水稻目標產量下的總生物量(秸稈干物質量+稻谷產量，kg hm_2) ；MCNS為常規施肥區水稻秸稈(干物質)中 N營養元素的含量(kg kg—1)，CGN、TB, MCNS均可以在水稻收獲后實測獲得；稻谷為含水率14%的稻谷。④、估算氮肥施用量(FR，kg hm_2)FR= (RNR-INS)/(RENXNC) ；REN為水稻對氮肥吸收利用率，設定為0. 4 0. 5 ；NC 為肥料含氮量；⑤、動態調整氮肥施用量對于人工插植水稻或機插水稻，插秧前1 2天田間需要施用基肥，基肥施用量為預測氮肥施用量FR的20% 30%，而后在水稻的分蘗期、拔節期、孕穗期這3個關鍵生育期通過葉片比色卡在水稻葉片的LCC讀數來調整氮肥施用量；對于直播水稻，無需施基肥，直接在水稻的分蘗期、拔節期、孕穗期這3個關鍵生育期通過葉片比色卡在水稻葉片的LCC讀數來調整氮肥施用量；調整規則為當LCC彡3時，目標產量Y彡5t hnT2，氮肥施用量為75kg hnT2 ；5t hnT2 <目標產量Y彡6t hnT2，氮肥施用量為100kg hnT2 ；6t hnT2 <目標產量Y彡7t hnT2，氮肥施用量為 125kg hnT2 ；7t hnT2 <目標產量Y，氮肥施用量為150kg hnT2 ；當LCC = 3. 5時，目標產量Y彡5t hnT2，氮肥施用量為50kg hnT2 ；5t hnT2〈目標產量Y彡6t hm_2，氮肥施用量為75kg hm_2 ；6t hm_2 <目標產量Y彡7t hm_2，氮肥施用量為 100kg hnT2 ；7t hnT2 <目標產量Y，氮肥施用量為hnT2 ；當LCC彡4時，目標產量Y彡5t hnT2，氮肥施用量為Okg hnT2 ；5t hnT2 <目標產量 Y，氮肥施用量為45kg hnT2。具體如表1所示。表1、基于葉片比色卡讀數(LCC)及目標產量(Y)下的生態施肥方案葉片比色卡讀數LCC (每次施肥前對比)氮肥施用量(kghm_2)目標產量K < 5 t hm"2目標產量F < 6 t hm"2目標產量F < 71 hm"2目標產量Γ >7 t hm"2LCC<375100125150LCC=3.55075100125LCC>40454545說明表1中目標產量Y彡6t hm—2，是指5t hnT2 <目標產量Y彡6t hm—2，目標產量Y彡7t hnT2，是指6t hnT2 <目標產量Y彡7t hnT2。葉片比色卡使用方法為在一塊田間選取均勻分布的10 15穴水稻；每穴選擇最長的葉片比色，將葉片正面貼在葉色卡上，觀察葉片顏色是否與葉色卡上的級數相同，相同為該級數，介于色彩中間等級的可取平均值。實際操作中可以根據葉色偏向的色級取相鄰近的級數，記錄各次測定結果，然后計算出一個田塊所有測定的平均值，根據表1中提供的施肥方案施肥可獲得較高的產量和提高施肥效益。下面結合具體實驗對本發明作進一步描述。實驗1 水肥生態耦合管理對稻田徑流氮磷減排效果實驗于2010年在杭州市余杭區徑山鎮前溪村(30° 21' N, 119° 53' E)選取了代表性的稻田進行水肥生態耦合管理(ASM，如實施例1所示)和農民常規水肥管理(FCP)對稻田徑流排水中氮磷流失減排效果的對比試驗研究。在稻田灌溉方面，水肥生態耦合管理實驗區(ASM)采用干濕交替的節水生態灌溉方式，農民常規水肥管理(FCP)采用連續淹水灌溉方式；在生態施肥實施前課題組在徑山鎮農業生產調查得到該區域的水稻多年(5年)平均產量約為6600kg hm_2，因而確定實驗區的田塊目標產量為Y = (1+15% ) X6600 = 7600kg hm_2。在該地前一年度事先設立缺氮肥施肥區和常規施肥區進行比對，測定的土壤潛在氮素養分供應能力(1賂)平均為85kghm_2 ； 而常規施肥區稻谷中N營養元素的濃度含量為CGN = 0. Ollkg kg—1，常規施肥區水稻目標產量下的總生物量TB= 15000kg hm_2，常規施肥區水稻秸稈(干物質)中N營養元素的濃度為MCNS = 0. 005kg kg-1,因此水稻目標產量下的養分需求RNR = YXCGN+ (TB-Y) XMCNS =7600X0. 011+(15000-7600) X0. 005 = 120. 6kg hnT2 ；氮肥使用尿素，尿素的含氮量為 0. 46kg kg—1，氮肥吸收利用率REN為0. 45，因而估測ASM處理的田塊氮肥施用量為FR = (RNR-INS)/(NCXREN) = (120. 6-85)/(0. 46X0. 45) = 172kg hnT2。稻田適時適地生態施肥具體操作過程中，按25%估測的氮肥施用量03kg hm_2) 作基肥，同時根據水稻關鍵生育期(如分蘗期、拔節期、孕穗期)葉片比色卡讀數LCC值進行了三次追肥，3次的LCC均為4，因此共計追肥45*3 = 135kg hnT2。整個水稻季ASM處理實際氮肥施用量核算為hnT2。研究發現(1)通過田間水位監測及灌溉計量裝表統計表明整個水稻季水肥生態耦合管理(ASM)稻田總水分用量為9170t hm_2(其中灌溉水量核定為4200t hm_2，其余為天然水)，農民常規水肥管理(FCP)稻田總水分用量為11850t hm_2(其中灌溉水量核定為 6880t hm_2，其余為天然水)，水肥生態耦合管理每公傾節省灌溉水量沈80噸，顯著降低了稻田灌溉水量。同時，盡管連續強降雨造成了田面水的溢流，但水稻整個生育期內水肥生態耦合管理(ASM)稻田的田面水位顯著低于常規水肥管理(FCP)稻田(見圖幻，且FCP處理暴雨徑流發生11次，稻田徑流排水總量1980t hm_2，ASM處理暴雨徑流發生8次，稻田徑流排水總量1310t hm_2，水肥生態耦合管理每公傾減少徑流排水670噸，表明采用干濕交替節水生態灌溉方式的水肥生態耦合管理可顯著降低暴雨徑流發生次數與發生量(見圖幻；(2) ASM處理氮肥施用量為17 hm_2，而當地常規水肥管理農民氮肥施肥量為MOkg hm_2，其純氮投入削減比例達25. 8%，表明采用適時適地生態施肥的水肥生態耦合管理每公傾節省氮肥施用量62kg(折合尿素13^g)，顯著降低了稻田氮肥施用量。此外，由于氮肥的合理使用促進了水稻生長，ASM處理中磷肥用量也從FCP處理的55kg P ha—1削減至45kg P ha"1, 純磷削減比例達18.2% ;C3)水肥生態耦合較常規水肥管理有效降低了暴雨徑流氮磷的流失量(見圖4、圖幻。統計結果顯示，相對于FCP處理，ASM處理稻田總氮、總磷流失削減率分別達47. 6 %、44. 4%，表明干濕交替節水生態灌溉與適時適地生態施肥耦合的氮磷減排技術對稻田氮、磷流失的減排作用顯著。最終測產表明，ASM處理水稻產量為7478kg hm_2， 而FCP處理水稻產量為7125kg hm_2。 最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的若干個具體實施例。顯然，本發明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護范圍。
權利要求
1.水稻水肥生態耦合管理的氮磷減排方法，其特征是包含稻田的水分管理和稻田的養分管理；所述稻田的水分管理采用擇時干濕交替節水生態灌溉模式，包括以下步驟①、水稻移植10 14天開始間歇性的灌溉，先將稻田灌溉至初始田面水深為60 80mm ；②、待田面自然水落干至表土以下50 IOOmm時，灌溉至初始田面水深；③、反復進行步驟②；在所述反復進行步驟②的過程中，當水稻孕穗期及開花期時，停止進行步驟②，保持田面水深為10 80mm ；④、開花期結束后，繼續反復進行步驟②，直至水稻黃熟；待田面自然水落干至表土以下0 IOmm時，收割水稻；所述稻田的養分管理采用適時適地生態施肥模式，包括如下步驟①、確定水稻目標產量Y(kghm_2)所述水稻目標產量為當地稻谷往年最大產量的70 80%或當地稻谷往年平均產量的 113 118% ；所述稻谷為含水率13. 5 14. 5%的稻谷；②、獲得土壤潛在氮素養分供應能力INS(kg hm_2)事先設置缺N肥施肥區和常規施肥區；缺N肥施肥區的水稻地上部分氮素積累量=INS ；③、測算水稻目標產量下的N素養分需求量RNR(kghm_2)RNR = yXCGN+ (TB-Y) XMCNS式中RNR為水稻目標產量下的N素養分需求量，Y為步驟①所得的水稻目標產量；CGN 為常規施肥區稻谷中N營養元素的含量(kg kg"1) ；TB為常規施肥區水稻目標產量下的總生物量(秸稈干物質量+稻谷產量，kg hm_2) ；MCNS為常規施肥區水稻秸稈中N營養元素的含量(kg kg—1)，所述CGN、TB、MCNS均可以在水稻收獲后實測獲得；所述稻谷為含水率13. 5 14. 5%的稻谷；④、估算氮肥施用量(FR，kghm_2)FR = (RNR-INS) / (RENXNC)；所述REN為水稻對氮肥吸收利用率，設定為0. 4 0. 55 ； 所述NC為肥料含氮量；⑤、動態調整氮肥施用量對于人工插植水稻或機插水稻，插秧前1 2天田間需要施用基肥，基肥施用量為預測氮肥施用量FR的20% 30%，而后在水稻的分蘗期、拔節期、孕穗期這3個關鍵生育期通過葉片比色卡在水稻葉片的LCC讀數來調整氮肥施用量；對于直播水稻，無需施基肥，直接在水稻的分蘗期、拔節期、孕穗期這3個關鍵生育期通過葉片比色卡在水稻葉片的LCC讀數來調整氮肥施用量；調整規則為當LCC彡3時，目標產量Y彡5t hm_2，氮肥施用量為75kg hm_2 ;5t hm_2 <目標產量 Y彡6t hnT2，氮肥施用量為100kg hm—2 ；6t hnT2 <目標產量Y彡7t hnT2，氮肥施用量為 hm_2 -Jt hnT2 <目標產量Y，氮肥施用量為150kg hnT2 ；當LCC = 3. 5時，目標產量Y彡5t hm_2，氮肥施用量為50kg hm_2 ；5t hm_2 <目標產量Y彡6t hm_2，氮肥施用量為75kg hm_2 ；6t hm_2 <目標產量Y彡7t hm_2，氮肥施用量為IOOkghnT2 ；7t hm_2 <目標產量Y，氮肥施用量為125kg hm_2 ；當LCC彡4時，目標產量Y彡5t hm_2，氮肥施用量為Okg hm_2 ；5t hm_2 <目標產量Y， 氮肥施用量為45kg hm_2。
2.根據權利要求1所述的水稻水肥生態耦合管理的氮磷減排方法，其特征是所述稻田的養分管理的步驟②中，水稻地上部分氮素積累量(kg hm_2)=秸稈干物質量 (kg hm_2) X禾吉稈中含氮量(kgkg—1) +稻谷產量(kg hm_2) X稻谷中含氮量(kg kg-1)； 所述稻谷為含水率13. 5 14. 5%的稻谷。
3.根據權利要求2所述的水稻水肥生態耦合管理的氮磷減排方法，其特征是所述稻田的水分管理中，田間水位監測采用測量管，所述測量管為直徑200mm、長 400mm的PVC塑料管材，沿管材底部在管壁四周均勻鉆一圈滲水孔，然后每隔20mm的高度在管壁四周均勻鉆一圈滲水孔，滲水孔直徑為5mm，共計11 12排孔，且同一水平面上一圈打 30孔；將測量管底部朝下筆直埋入稻田土壤中，使最上排的滲水孔位于表土以下0 5mm ；刨去測量管內的泥土，從而使測量管內泥土的高度< 50mm。
4.根據權利要求3所述的水稻水肥生態耦合管理的氮磷減排方法，其特征是 所述稻田的養分管理的步驟⑤中，所述葉片比色卡使用方法為在一塊田間選取均勻分布的10 15穴水稻；每穴選擇最長的葉片比色，將葉片正面貼在葉色卡上，觀察葉片顏色是否與葉色卡上的級數相同，相同為該級數，介于色彩中間等級的可取平均值。
全文摘要
本發明公開了一種水稻水肥生態耦合管理的氮磷減排方法，包含稻田的水分管理和稻田的養分管理；稻田的水分管理采用擇時干濕交替節水生態灌溉模式，包括以下步驟①水稻移植10～14天開始間歇性的灌溉，先將稻田灌溉至初始田面水深為60～80mm；②待田面自然水落干至表土以下50～100mm時，灌溉至初始田面水深；③反復進行步驟②；在反復進行步驟②的過程中，當水稻孕穗期及開花期時，停止進行步驟②，保持田面水深為10～80mm；④開花期結束后，繼續反復進行步驟②，直至水稻黃熟；待田面自然水落干至表土以下0～10mm時，收割水稻；稻田的養分管理采用適時適地生態施肥模式。
文檔編號A01C23/04GK102498812SQ20111029943
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月9日 優先權日2011年10月9日
發明者葉玉適, 梁新強, 王光火, 聶澤宇, 陳英旭, 顧佳濤 申請人:浙江大學