专利名称：水稻水肥生态耦合管理的氮磷减排方法
技术领域：
本发明涉及一种水稻灌溉和施肥的优化管理来降低面源污染，具体来说是一种水稻干湿交替生态灌溉与适时适地生态施肥耦合的水肥管理氮磷减排技术，属于环境友好型农业面源污染控制环保领域。
背景技术：
我国水稻种植面积达3100万公顷，占我国粮食作物总面积的27%，是我国灌溉用水量最大、化肥使施用量最多的作物。一方面，农田灌溉用水浪费相当严重，灌溉水的利用效率仅为0. 45左右；另一方面，肥料的大量投入尽管提高了农作物的产量，但由于施肥不平衡、过度施氮及施氮方式不合理等，氮肥利用率仅为30% 35%。不合理的水肥管理造成农田氮磷的大量流失，导致水体富营养化，威胁着农业生态稳定和水环境安全。目前，农民常规水肥管理中普遍存在着“大水大肥”的现象稻田灌溉采用大水漫灌，稻田处于长期淹水状态，灌溉水分投入过量，而田间施肥则往往凭经验施肥，为追求高产盲目增加肥料投入，肥料利用率低、氮磷流失量大，二者导致了农业面源污染。为应对水资源短缺和肥料过量投入，水稻节水灌溉技术和适配施肥逐渐研究深入，湿润灌溉、间歇灌溉、干湿交替灌溉、覆膜旱作等这些节水灌溉技术的应用对于降低稻田灌溉水量、提高水分利用效率起到了明显的促进作用，而测土配方施肥、适地养分管理等施肥技术的推广也对稻田肥料减量、肥料利用率提高和水稻增产发挥了显著的积极效应。但是这些水分管理和养分管理没有综合考虑水稻产量、肥料投入、和环境污染等因素而进行合理的协调配合， 水肥的供应与水稻各生育期水肥需求仍然缺乏较好的匹配，农业面源污染减排压力依然严峻。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种水稻水肥生态耦合管理的氮磷减排方法，本发明针对农民常规水肥管理中“大水大肥”过量灌溉与施肥的不合理现象，所提出的新的水稻干湿交替生态灌溉与适时适地生态施肥耦合的水肥管理技术。该水肥管理技术中稻田的水分管理采用干湿交替灌溉管理，肥料管理主要是氮肥管理采用适时适地生态施肥。将干湿交替生态灌溉与生态施肥管理相结合，来优化水稻水肥管理，发挥水肥的协同作用，使得灌溉施肥与水稻对水肥吸收利用相匹配，从而降低稻田灌溉用水和肥料投入，促进水稻高产、提高水分和肥料利用效率、降低稻田排水并减少氮磷通过地表径流和地下淋溶渗漏等途径损失，为农业面源污染控制提供技术支持。为了解决上述技术问题，本发明提供一种水稻水肥生态耦合管理的氮磷减排方法，包含稻田的水分管理和稻田的养分管理这两大部分，稻田的水分管理采用择时干湿交替节水生态灌溉模式，包括以下步骤①、水稻移植10 14天开始间歇性的灌溉，先将稻田灌溉至初始田面水深为 60 80mm,
②、待田面自然水落干至表土以下50 IOOmm时，灌溉至初始田面水深；③、反复进行步骤②；在反复进行步骤②的过程中，当遇到水稻孕穗期及开花期时，停止进行步骤②，保持田面水深为10 80mm ；④、开花期结束后，继续反复进行步骤②，直至水稻黄熟；待田面自然水落干至表土以下0 IOmm时，收割水稻；说明，在上述稻田的水分管理中田面水深是指田间水面距离稻田表土的深度，因水分蒸发、土壤渗漏和植物蒸腾等原因，田面水位会自然下降；待田面自然水落干至表土以下50 IOOmm时，是指水分下降至稻田表土以下50 IOOmm时。在整个稻田的水分管理期间，无论自然情况是下雨还是晴天，均需要满足相应条件才进行下一步骤；稻田的养分管理采用适时适地生态施肥模式，包括如下步骤①、确定水稻目标产量Y(kg hm_2)水稻目标产量为当地(指该种植区域)稻谷往年最大产量的70 80%或当地稻谷往年平均产量的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年度内，即，为了保证数据的相对正确性和获取原始数据的便捷性，最低选用3组数据，最高可选用10组数据。②、获得土壤潜在氮素养分供应能力INS(kg hm_2)事先设置缺N肥施肥区和常规施肥区；缺N肥施肥的水稻地上部分氮素积累量=INS ；③、测算水稻目标产量下的N素养分需求量RNR(kg hm_2)
RNR = YXCGN+ (TB-Y) XMCNS式中RNR为水稻目标产量下的N素养分需求量(也即是水稻目标产量的氮素需求量)，Y为步骤①所得的水稻目标产量；CGN为常规施肥区稻谷中N营养元素的含量 (kgkg—1) ；TB为常规施肥区水稻目标产量下的总生物量(秸秆干物质量+稻谷产量，kg hm_2) ；MCNS为常规施肥区水稻秸秆(干物质)中N营养元素的含量(kg kg^^CGN.TB.MCNS 均可以在水稻收获后实测获得；说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为水稻对氮肥吸收利用率，设定为0. 4 0.55(根据经验而得)；NC为肥料含氮量(可根据肥料的说明书而得知或者按照常规方法检测而得)；⑤、动态调整氮肥施用量对于人工插植水稻或机插水稻，插秧前1 2天田间需要施用基肥，基肥施用量为预测氮肥施用量FR的20% 30%，而后在水稻的分蘖期、拔节期、孕穗期这3个关键生育期通过叶片比色卡在水稻叶片的LCC读数来调整氮肥施用量；对于直播水稻，无需施基肥，直接在水稻的分蘖期、拔节期、孕穗期这3个关键生育期通过叶片比色卡在水稻叶片的LCC读数来调整氮肥施用量；调整规则为当LCC彡3时，目标产量Y彡5t hnT2，氮肥施用量为75kg hnT2 ；5t hnT2 <目标产量Y彡6t hnT2，氮肥施用量为100kg hnT2 ；6t hnT2 <目标产量Y彡7t hnT2，氮肥施用量为 125kg hnT2 ；7t hnT2 <目标产量Y，氮肥施用量为150kg hnT2 ；当LCC = 3. 5时，目标产量Y彡5t hm_2，氮肥施用量为50kg hm_2 ；5t hm_2〈目标产量Y彡6t hm_2，氮肥施用量为75kg hm_2 ；6t hm_2 <目标产量Y彡7t hm_2，氮肥施用量为 100kg hnT2 ；7t hnT2 <目标产量Y，氮肥施用量为hnT2 ；当LCC彡4时，目标产量Y彡5t hnT2，氮肥施用量为Okg hnT2 ；5t hnT2 <目标产量 Y，氮肥施用量为45kg hnT2。说明稻田的养分管理中的步骤②和③是在本稻田种植区域内前一次水稻种植时间时进行相应的设置，从而获得步骤④的估算氮肥施用量，从而为如步骤⑤所述的本次水稻种植的“动态调整氮肥施用量”作好准备。作为本发明的水稻水肥生态耦合管理的氮磷减排方法的改进稻田的养分管理的步骤②中，水稻地上部分氮素积累量(kg hnT2)=秸秆干物质量 (kg hm_2) X禾吉秆中含氮量(kg kg—1) +稻谷产量(kg hm_2) X稻谷中含氮量(kg kg-1)；稻谷为含水率13. 5 14. 5%的稻谷。作为本发明的水稻水肥生态耦合管理的氮磷减排方法的进一步改进稻田的水分管理中，田间水位监测采用测量管，该测量管为直径200mm、长400mm 的PVC塑料管材，沿管材底部在管壁四周均勻钻一圈渗水孔，然后每隔20mm的高度在管壁四周均勻钻一圈渗水孔(即，相邻的上下两排渗水孔的孔间距为25mm)，渗水孔直径为5mm， 共计11 12排孔，且同一水平面上一圈打30孔；将测量管的底部朝下笔直埋入稻田土壤中，使最上排的渗水孔位于表土以下0 5mm ；刨去测量管内的泥土，从而使测量管内泥土的高度< 50mm。作为本发明的水稻水肥生态耦合管理的氮磷减排方法的进一步改进稻田的养分管理的步骤⑤中，叶片比色卡使用方法为在一块田间选取均勻分布的10 15穴水稻；每穴选择最长的叶片比色，将叶片正面贴在叶色卡上，观察叶片颜色是否与叶色卡上的级数相同，相同为该级数，介于色彩中间等级的可取平均值。本发明的水稻水肥生态耦合管理的氮磷减排方法，是指将择时干湿交替的节水生态灌溉与适时适地的生态施肥相配合来进行水肥耦合管理而形成的一种对稻田氮磷流失的具有强化减排效应的方法。在本发明的稻田的水分管理中，干湿交替灌溉作为一种稻田的节水灌溉方式，与常规连续淹水灌溉相比，其最大的特点在于允许稻田周期性的灌溉与落干，在农户实际操作中可以通过简单的测量管(为耐湿性管材)和刻度标尺来监测田间水位。在本发明的稻田的养分管理稻田的养分管理采用适时适地生态施肥方式。适时适地生态施肥是一种以氮肥管理为中心，多元素配合的水稻优质高产高效的施肥技术， 与农户常规施肥管理相比，最大的特点在于综合考虑了水稻品种的潜在产量，当地水稻生产的目标产量，水稻土壤本底养分供应能力，水稻目标产量下养分的需求量及水稻养分吸收利用率等因素来预测氮肥的施肥量，从水稻氮素平衡供应出发，调节氮肥分次施用时期， 并在水稻主要生育期利用叶色卡来监测水稻植株氮素营养状况，从而调整氮肥施用量，以期获得施氮时间和施氮量与水稻对氮素吸收的协调一致，从而最大限度地提高肥料利用效率。
本发明的水稻水肥生态耦合管理的氮磷减排技术，通过水稻的水肥优化管理来发挥水肥的协同作用，使得灌溉施肥与水稻对水肥吸收利用相匹配，从而促进水稻高产、提高水分和肥料利用效率、降低稻田排水并减少稻田氮磷通过地表径流和地下淋溶渗漏等途径损失。其环境意义是通过合理的生态灌溉与生态施肥，降低稻田灌溉用水和肥料施用，减少稻田径流排水与氮磷流失，从而控制稻田农业面源污染，减轻河流湖泊水体富营养化和地下水硝酸盐污染的风险。本发明的水稻水肥生态耦合管理的氮磷减排技术的具有以下显著优点1)、水肥耦合管理氮磷减排技术操作方便只需要通过埋设耐湿性管材(测量管) 即可方便观察田间水位，并判断是否需要进行灌溉，而通过“测土配肥”后利用简单的叶片比色卡在水稻关键生育期叶片上比对读数即可适时适地施用氮肥；2)、水肥耦合管理氮磷减排技术应用成本低水肥耦合管理中田间水分管理通过耐湿性管材来实现，养分管理具体是追肥管理通过叶片比色卡实现。一个耐湿性管材和一支叶片比色卡成本仅25元，且均可以反复使用，成本低。3)、水肥耦合管理氮磷减排技术氮磷减排潜力大通过生态灌溉，稻田径流排水量和渗漏淋溶量可减少20 30%，而生态施肥降低了肥料投入，稻田田面水和渗漏水中氮磷浓度可降低15 25%，因而水肥耦合管理稻田田间氮磷流失负荷能够削减30 45%，稻田氮磷减排潜力巨大。综上所述，本发明将生态灌溉与生态施肥技术有机地结合起来，根据水稻不同生育期的水肥需求规律，确定水肥因子的最佳施用量及水、肥协同作用的最佳时期，充分发挥水肥耦合的效应，提高水肥分利用率，增加水稻产量，从而建立区域性高产、高效、节水的经济适用与环境友好的水肥管理模式，防止不合理的灌溉与施肥造成的氮磷流失，对节约水资源和农业面源污染氮磷减排具有重要的意义。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。
图1是干湿交替生态灌溉水位监测管及其田间应用；图2是稻田不同灌溉模式下的降雨量与田面水深变化过程；图3是稻田暴雨径流产生量与发生次数；图4是稻田不同水肥管理模式下暴雨径流TN浓度；图5是稻田不同水肥管理模式下暴雨径流TP浓度。
具体实施例方式实施例1、一种水稻水肥生态耦合管理的氮磷减排方法，主要通过干湿交替节水生态灌溉与适时适地的生态施肥(即稻田的水分管理和稻田的养分管理)这2大内容配合实施；1)、稻田的水分管理稻田的水分管理采用择时干湿交替节水生态灌溉模式，包括以下步骤前期准备工作A、对于人工插植水稻或机插水稻稻谷播种后，经过2 3周的育秧期，将秧苗人
7工或机插于平整的田块，此时维持稻田的田面水深(田间水面距离稻田表土的深度)30 50mm 12天，从而保证水稻能够顺利的存活和返青；对于直播水稻在水稻种子出芽早期田面无需灌溉，保持湿润即可，待水稻发芽出苗后适当浅水层灌溉(保持田面水深10 30mm，时间为12天)；B、在稻田中埋置测量管(即耐湿性管材，一种PVC塑料管，直径(内径)200mm，长 400mm)，沿管材底部在管壁四周均勻钻一圈渗水孔(即最下排的渗水孔的底部与管材底部相齐平)，然后每隔20mm的高度在管壁四周均勻钻一圈渗水孔，渗水孔直径为5mm，即，相邻的上下两排渗水孔的孔间距为25mm。在上下方向上共计11排孔，且同一水平面上一圈打 30孔。测量管用于监测田间水位(见图1)。C、稻田的排水口设置在高于稻田表土 80mm的位置处，从而确保田面水深最多为 80mmo埋置测量管时，将测量管底部朝下笔直埋入稻田土壤(此稻田土壤是指距田边 500mm处的土壤，从而既能保证测量田间水位高度的方便，也能确保数据的准确性，S卩，避免了在稻田的四周边缘所可能存在的数据偏差)中，使最上排的渗水孔的顶端位于稻田表土以下0 5mm ；刨去测量管内的泥土，从而使测量管内泥土的高度< 50mm(例如为IOmm)，此高度能保证刨去管内泥土至犁底层，从而可保证淹水时测量管内外水位一致。①、水稻移植12天(即将秧苗人工或机插于平整的田块之日起12天，或者待水稻发芽出苗之日起12天)开始间歇性的灌溉，先将稻田灌溉至初始田面水深为60 80mm。②、待田面自然水落干至表土以下80 90mm时，灌溉至初始田面水深(即，灌溉至田面水深为60 80mm)。③、反复进行步骤②；在进行反复进行步骤②的过程中，当遇到水稻孕穗期及开花期时，停止进行步骤②，保持田面水深为10 20mm ；其余水稻的生长期间，仍然按照步骤② 的规律要求进行。④、等到水稻的开花期结束后，继续反复进行步骤②，直至水稻黄熟；待田面自然水落干至表土以下5 IOmm时，收割水稻；2)、稻田的养分管理采用适时适地生态施肥模式，包括如下步骤①、确定水稻目标产量Y(kg hm_2)水稻目标产量为当地(该种植区域)稻谷前5年内最大产量的75%或当地稻谷前 5年内平均产量的115% ；稻谷为含水率14%的稻谷。②、获得土壤潜在氮素养分供应能力INS (kg hm_2)我们定义土壤某种养分的潜在供应能力(Indigenous nutrient supply)为在不施用该种肥料养分，而其它养分元素充分供应的情况下，作物生长期间其地上部累积的该种养分的总量。因此，水稻土壤潜在氮素养分供应能力(INS，kg hm_2)即指水稻在生育季节从土壤溶液中吸收的所有非当季肥料养分数量，具体包括从土壤固相释放的养分，以及除了肥料之外的来自灌溉、大气干湿沉降、生物固N、以及偶发洪水等带入的养分，这是一个综合性指标。土壤潜在氮素养分供应能力可通过在该区域代表性田块设立缺N肥施肥区来估算，即水稻地上部分在缺N肥施肥区(P、K和其它养分充足供应)累积的总N量为土壤潜在氮素养分供应量。在测定土壤潜在N素养分供应具体实施中，常规施肥区(FFP)区和缺N肥施肥区(NO)各占田块的一半，面积分别为500 1000m2。常规施肥区按氮、磷、钾配施，一股每公顷施肥折合纯N180 300kg,P2O5 45 60kg,K2O 90 150kg ；缺N肥施肥区不施氮肥，磷肥、钾肥与常规施用量一致。水稻的收割后，缺N肥施肥区(P、K和其它养分充足供应)水稻地上部分累积的总N量为土壤潜在氮素养分供应量INS。即，前一年度需要在该水稻田内事先按照上述要求设置缺N肥施肥区和常规施肥区；缺N肥施肥区的水稻地上部分氮素积累量=INS ；水稻地上部分氮素积累量(kg hm_2)=秸秆干物质量(kg hm_2) X秸秆(干物质) 中含氮量(kg kg—1) +稻谷产量(kg hm_2) X稻谷中含氮量(kg kg-1)；稻谷为含水率14%的稻谷。按照此公式可得出缺N肥施肥区的水稻地上部分氮素积累量，即土壤潜在氮素养分供应能力INS。③、测算水稻目标产量下的N素养分需求量RNR(kg hm_2)RNR = YXCGN+ (TB-Y) XMCNS式中RNR为水稻目标产量下的N素养分需求量，Y为步骤①所得的水稻目标产量； CGN为常规施肥区稻谷中N营养元素的含量(kg kg—1) ；TB为常规施肥区水稻目标产量下的总生物量(秸秆干物质量+稻谷产量，kg hm_2) ；MCNS为常规施肥区水稻秸秆(干物质)中 N营养元素的含量(kg kg—1)，CGN、TB, MCNS均可以在水稻收获后实测获得；稻谷为含水率14%的稻谷。④、估算氮肥施用量(FR，kg hm_2)FR= (RNR-INS)/(RENXNC) ；REN为水稻对氮肥吸收利用率，设定为0. 4 0. 5 ；NC 为肥料含氮量；⑤、动态调整氮肥施用量对于人工插植水稻或机插水稻，插秧前1 2天田间需要施用基肥，基肥施用量为预测氮肥施用量FR的20% 30%，而后在水稻的分蘖期、拔节期、孕穗期这3个关键生育期通过叶片比色卡在水稻叶片的LCC读数来调整氮肥施用量；对于直播水稻，无需施基肥，直接在水稻的分蘖期、拔节期、孕穗期这3个关键生育期通过叶片比色卡在水稻叶片的LCC读数来调整氮肥施用量；调整规则为当LCC彡3时，目标产量Y彡5t hnT2，氮肥施用量为75kg hnT2 ；5t hnT2 <目标产量Y彡6t hnT2，氮肥施用量为100kg hnT2 ；6t hnT2 <目标产量Y彡7t hnT2，氮肥施用量为 125kg hnT2 ；7t hnT2 <目标产量Y，氮肥施用量为150kg hnT2 ；当LCC = 3. 5时，目标产量Y彡5t hnT2，氮肥施用量为50kg hnT2 ；5t hnT2〈目标产量Y彡6t hm_2，氮肥施用量为75kg hm_2 ；6t hm_2 <目标产量Y彡7t hm_2，氮肥施用量为 100kg hnT2 ；7t hnT2 <目标产量Y，氮肥施用量为hnT2 ；当LCC彡4时，目标产量Y彡5t hnT2，氮肥施用量为Okg hnT2 ；5t hnT2 <目标产量 Y，氮肥施用量为45kg hnT2。具体如表1所示。表1、基于叶片比色卡读数(LCC)及目标产量(Y)下的生态施肥方案叶片比色卡读数LCC (每次施肥前对比)氮肥施用量(kghm_2)目标产量K < 5 t hm"2目标产量F < 6 t hm"2目标产量F < 71 hm"2目标产量Γ >7 t hm"2LCC<375100125150LCC=3.55075100125LCC>40454545说明表1中目标产量Y彡6t hm—2，是指5t hnT2 <目标产量Y彡6t hm—2，目标产量Y彡7t hnT2，是指6t hnT2 <目标产量Y彡7t hnT2。叶片比色卡使用方法为在一块田间选取均勻分布的10 15穴水稻；每穴选择最长的叶片比色，将叶片正面贴在叶色卡上，观察叶片颜色是否与叶色卡上的级数相同，相同为该级数，介于色彩中间等级的可取平均值。实际操作中可以根据叶色偏向的色级取相邻近的级数，记录各次测定结果，然后计算出一个田块所有测定的平均值，根据表1中提供的施肥方案施肥可获得较高的产量和提高施肥效益。下面结合具体实验对本发明作进一步描述。实验1 水肥生态耦合管理对稻田径流氮磷减排效果实验于2010年在杭州市余杭区径山镇前溪村(30° 21' N, 119° 53' E)选取了代表性的稻田进行水肥生态耦合管理(ASM，如实施例1所示)和农民常规水肥管理(FCP)对稻田径流排水中氮磷流失减排效果的对比试验研究。在稻田灌溉方面，水肥生态耦合管理实验区(ASM)采用干湿交替的节水生态灌溉方式，农民常规水肥管理(FCP)采用连续淹水灌溉方式；在生态施肥实施前课题组在径山镇农业生产调查得到该区域的水稻多年(5年)平均产量约为6600kg hm_2，因而确定实验区的田块目标产量为Y = (1+15% ) X6600 = 7600kg hm_2。在该地前一年度事先设立缺氮肥施肥区和常规施肥区进行比对，测定的土壤潜在氮素养分供应能力(1赂)平均为85kghm_2 ； 而常规施肥区稻谷中N营养元素的浓度含量为CGN = 0. Ollkg kg—1，常规施肥区水稻目标产量下的总生物量TB= 15000kg hm_2，常规施肥区水稻秸秆(干物质)中N营养元素的浓度为MCNS = 0. 005kg kg-1,因此水稻目标产量下的养分需求RNR = YXCGN+ (TB-Y) XMCNS =7600X0. 011+(15000-7600) X0. 005 = 120. 6kg hnT2 ；氮肥使用尿素，尿素的含氮量为 0. 46kg kg—1，氮肥吸收利用率REN为0. 45，因而估测ASM处理的田块氮肥施用量为FR = (RNR-INS)/(NCXREN) = (120. 6-85)/(0. 46X0. 45) = 172kg hnT2。稻田适时适地生态施肥具体操作过程中，按25%估测的氮肥施用量03kg hm_2) 作基肥，同时根据水稻关键生育期(如分蘖期、拔节期、孕穗期)叶片比色卡读数LCC值进行了三次追肥，3次的LCC均为4，因此共计追肥45*3 = 135kg hnT2。整个水稻季ASM处理实际氮肥施用量核算为hnT2。研究发现(1)通过田间水位监测及灌溉计量装表统计表明整个水稻季水肥生态耦合管理(ASM)稻田总水分用量为9170t hm_2(其中灌溉水量核定为4200t hm_2，其余为天然水)，农民常规水肥管理(FCP)稻田总水分用量为11850t hm_2(其中灌溉水量核定为 6880t hm_2，其余为天然水)，水肥生态耦合管理每公倾节省灌溉水量沈80吨，显著降低了稻田灌溉水量。同时，尽管连续强降雨造成了田面水的溢流，但水稻整个生育期内水肥生态耦合管理(ASM)稻田的田面水位显著低于常规水肥管理(FCP)稻田(见图幻，且FCP处理暴雨径流发生11次，稻田径流排水总量1980t hm_2，ASM处理暴雨径流发生8次，稻田径流排水总量1310t hm_2，水肥生态耦合管理每公倾减少径流排水670吨，表明采用干湿交替节水生态灌溉方式的水肥生态耦合管理可显著降低暴雨径流发生次数与发生量(见图幻；(2) ASM处理氮肥施用量为17 hm_2，而当地常规水肥管理农民氮肥施肥量为MOkg hm_2，其纯氮投入削减比例达25. 8%，表明采用适时适地生态施肥的水肥生态耦合管理每公倾节省氮肥施用量62kg(折合尿素13^g)，显著降低了稻田氮肥施用量。此外，由于氮肥的合理使用促进了水稻生长，ASM处理中磷肥用量也从FCP处理的55kg P ha—1削减至45kg P ha"1, 纯磷削减比例达18.2% ;C3)水肥生态耦合较常规水肥管理有效降低了暴雨径流氮磷的流失量(见图4、图幻。统计结果显示，相对于FCP处理，ASM处理稻田总氮、总磷流失削减率分别达47. 6 %、44. 4%，表明干湿交替节水生态灌溉与适时适地生态施肥耦合的氮磷减排技术对稻田氮、磷流失的减排作用显著。最终测产表明，ASM处理水稻产量为7478kg hm_2， 而FCP处理水稻产量为7125kg hm_2。 最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1.水稻水肥生态耦合管理的氮磷减排方法，其特征是包含稻田的水分管理和稻田的养分管理；所述稻田的水分管理采用择时干湿交替节水生态灌溉模式，包括以下步骤①、水稻移植10 14天开始间歇性的灌溉，先将稻田灌溉至初始田面水深为60 80mm ；②、待田面自然水落干至表土以下50 IOOmm时，灌溉至初始田面水深；③、反复进行步骤②；在所述反复进行步骤②的过程中，当水稻孕穗期及开花期时，停止进行步骤②，保持田面水深为10 80mm ；④、开花期结束后，继续反复进行步骤②，直至水稻黄熟；待田面自然水落干至表土以下0 IOmm时，收割水稻；所述稻田的养分管理采用适时适地生态施肥模式，包括如下步骤①、确定水稻目标产量Y(kghm_2)所述水稻目标产量为当地稻谷往年最大产量的70 80%或当地稻谷往年平均产量的 113 118% ；所述稻谷为含水率13. 5 14. 5%的稻谷；②、获得土壤潜在氮素养分供应能力INS(kg hm_2)事先设置缺N肥施肥区和常规施肥区；缺N肥施肥区的水稻地上部分氮素积累量=INS ；③、测算水稻目标产量下的N素养分需求量RNR(kghm_2)RNR = yXCGN+ (TB-Y) XMCNS式中RNR为水稻目标产量下的N素养分需求量，Y为步骤①所得的水稻目标产量；CGN 为常规施肥区稻谷中N营养元素的含量(kg kg"1) ；TB为常规施肥区水稻目标产量下的总生物量(秸秆干物质量+稻谷产量，kg hm_2) ；MCNS为常规施肥区水稻秸秆中N营养元素的含量(kg kg—1)，所述CGN、TB、MCNS均可以在水稻收获后实测获得；所述稻谷为含水率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为水稻对氮肥吸收利用率，设定为0. 4 0. 55 ； 所述NC为肥料含氮量；⑤、动态调整氮肥施用量对于人工插植水稻或机插水稻，插秧前1 2天田间需要施用基肥，基肥施用量为预测氮肥施用量FR的20% 30%，而后在水稻的分蘖期、拔节期、孕穗期这3个关键生育期通过叶片比色卡在水稻叶片的LCC读数来调整氮肥施用量；对于直播水稻，无需施基肥，直接在水稻的分蘖期、拔节期、孕穗期这3个关键生育期通过叶片比色卡在水稻叶片的LCC读数来调整氮肥施用量；调整规则为当LCC彡3时，目标产量Y彡5t hm_2，氮肥施用量为75kg hm_2 ;5t hm_2 <目标产量 Y彡6t hnT2，氮肥施用量为100kg hm—2 ；6t hnT2 <目标产量Y彡7t hnT2，氮肥施用量为 hm_2 -Jt hnT2 <目标产量Y，氮肥施用量为150kg hnT2 ；当LCC = 3. 5时，目标产量Y彡5t hm_2，氮肥施用量为50kg hm_2 ；5t hm_2 <目标产量Y彡6t hm_2，氮肥施用量为75kg hm_2 ；6t hm_2 <目标产量Y彡7t hm_2，氮肥施用量为IOOkghnT2 ；7t hm_2 <目标产量Y，氮肥施用量为125kg hm_2 ；当LCC彡4时，目标产量Y彡5t hm_2，氮肥施用量为Okg hm_2 ；5t hm_2 <目标产量Y， 氮肥施用量为45kg hm_2。
2.根据权利要求1所述的水稻水肥生态耦合管理的氮磷减排方法，其特征是所述稻田的养分管理的步骤②中，水稻地上部分氮素积累量(kg hm_2)=秸秆干物质量 (kg hm_2) X禾吉秆中含氮量(kgkg—1) +稻谷产量(kg hm_2) X稻谷中含氮量(kg kg-1)； 所述稻谷为含水率13. 5 14. 5%的稻谷。
3.根据权利要求2所述的水稻水肥生态耦合管理的氮磷减排方法，其特征是所述稻田的水分管理中，田间水位监测采用测量管，所述测量管为直径200mm、长 400mm的PVC塑料管材，沿管材底部在管壁四周均勻钻一圈渗水孔，然后每隔20mm的高度在管壁四周均勻钻一圈渗水孔，渗水孔直径为5mm，共计11 12排孔，且同一水平面上一圈打 30孔；将测量管底部朝下笔直埋入稻田土壤中，使最上排的渗水孔位于表土以下0 5mm ；刨去测量管内的泥土，从而使测量管内泥土的高度< 50mm。
4.根据权利要求3所述的水稻水肥生态耦合管理的氮磷减排方法，其特征是 所述稻田的养分管理的步骤⑤中，所述叶片比色卡使用方法为在一块田间选取均勻分布的10 15穴水稻；每穴选择最长的叶片比色，将叶片正面贴在叶色卡上，观察叶片颜色是否与叶色卡上的级数相同，相同为该级数，介于色彩中间等级的可取平均值。
全文摘要
本发明公开了一种水稻水肥生态耦合管理的氮磷减排方法，包含稻田的水分管理和稻田的养分管理；稻田的水分管理采用择时干湿交替节水生态灌溉模式，包括以下步骤①水稻移植10～14天开始间歇性的灌溉，先将稻田灌溉至初始田面水深为60～80mm；②待田面自然水落干至表土以下50～100mm时，灌溉至初始田面水深；③反复进行步骤②；在反复进行步骤②的过程中，当水稻孕穗期及开花期时，停止进行步骤②，保持田面水深为10～80mm；④开花期结束后，继续反复进行步骤②，直至水稻黄熟；待田面自然水落干至表土以下0～10mm时，收割水稻；稻田的养分管理采用适时适地生态施肥模式。
文档编号A01C23/04GK102498812SQ20111029943
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者叶玉适, 梁新强, 王光火, 聂泽宇, 陈英旭, 顾佳涛 申请人:浙江大学