黃家怡，榮湘民，侯 坤，黃卓江，顏 娟，韓永亮，田 昌

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，湖南 長沙 410128)

水稻是我國主要的糧食作物，其產(chǎn)量占全國谷物總產(chǎn)量的40%以上。因此，提高水稻產(chǎn)量對保障國家糧食安全和社會穩(wěn)定有著重大的意義。然而種植者為了提高水稻產(chǎn)量，往往會在一定程度上增加肥料施用量[1-3]。我國的耕地面積只占世界耕地總面積的7%左右，但是化肥施用量卻達到了世界化肥施用總量的25%[4]。目前，不同地區(qū)主要糧食作物的氮肥利用率在10.8%～40.5%，磷肥利用率在7.3%～20.1%[5]。氮、磷雖是作物生長必需營養(yǎng)元素，但也是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的主要污染元素，減少氮、磷的使用是防止周邊水體富營養(yǎng)化的重要途徑之一。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況及試驗材料

試驗于2019年4—11月在湖南省汨羅市鳳凰鄉(xiāng)蕎麥湖村進行，該區(qū)(28°55′N、112°56′E)屬亞熱帶大陸性季風(fēng)濕潤氣候,境內(nèi)陽光充足,雨量充沛,氣候溫和，年日平均氣溫16.9 ℃,年均總?cè)照諘r數(shù)1 665 h,無霜期263 d，年均降雨量1 353 mm，年均蒸發(fā)量1 330 mm。該區(qū)供試土壤為河潮泥，是由近現(xiàn)代河流沖積物發(fā)育而來的水稻土，該土壤含有機質(zhì)27.56 g/kg、全氮3.51 g/kg、全磷0.42 g/kg、全鉀20.43 g/kg、堿解氮241.72 mg/kg、速效磷13.42 mg/kg、速效鉀251.52 mg/kg，pH 值為 5.12。

供試水稻品種為早稻陵兩優(yōu)268和晚稻桃優(yōu)香占。供試氮肥為普通尿素(含N 46%)；磷肥為過磷酸鈣(含P2O512%)；鉀肥為氯化鉀(含K2O 60%)；生物炭(江蘇艾格尼絲環(huán)境科技有限公司生產(chǎn))為粉末狀，含N 0.49%、P2O50.54%；腐植酸為粉末狀，腐植酸含量>40%，含N 0.35%、P2O50.34%。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置6個施肥處理，分別為單施鉀肥(T1)，常規(guī)施肥(T2)，氮、磷各減量20%(T3)，氮、磷各減量20%+腐植酸(T4)，氮、磷各減量20%+生物炭(T5)，氮、磷各減量20%+腐植酸+生物炭(T6)。氮肥和鉀肥均按基追比3∶2施用，腐植酸按基追比1∶1施用，移栽后10 d追肥，其余肥料做基肥施用，由于生物炭和腐植酸的氮、磷、鉀含量較低，故施用氮、磷、鉀肥時沒有扣除生物炭和腐植酸含有的氮、磷、鉀量，早、晚稻不同施肥處理及施肥方案見表1。每個處理3個重復(fù)，共18個小區(qū)，小區(qū)面積為20 m2(4 m×5 m)。各小區(qū)隨機排列，小區(qū)間有高20 cm、寬20 cm的田埂,田埂用塑料薄膜包覆，防止水、肥互滲；每個小區(qū)設(shè)有單獨的進、排水口，排水口低于田埂5 cm 左右，用于灌水及暴雨天小區(qū)排水。6個不同處理小區(qū)組成1個區(qū)組，區(qū)組中間有寬50 cm 的溝渠，用于統(tǒng)一進水或排水。取水樣時間是每天10：00—11：00，每次取水樣的前1 d下午準時開始灌水，保證在取水樣時各小區(qū)田面水總體積相對一致，施基肥當(dāng)天下午灌水，次日上午開始取水樣，小區(qū)病蟲草害管理方式同當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶常規(guī)管理。

表1 雙季稻不同施肥處理施肥量

1.3 樣品采集及分析測定方法

施基肥后1、2、3、5、7、9、10、11、12、14、16、18、20、24、30 d取田面水，施基肥后10 d追肥，取樣時間是每天10：00—11：00 ，取樣時使用100 mL醫(yī)用注射器，在不擾動水層的情況下，按照對角線取樣法，隨機取5個點田面水混合樣250 mL，用于測定田面水中總氮、可溶性氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、總磷、可溶性磷、顆粒態(tài)磷質(zhì)量濃度。

水稻成熟期,每小區(qū)取5穴有代表性植株進行考種，測量株高、穗長、每穴有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實率;每小區(qū)單打單收，分別測量籽粒和秸稈產(chǎn)量，并測定籽粒和秸稈氮、磷、鉀含量。

采用堿性過硫酸鉀消解法，用SmartChem 200測定總氮和可溶性氮含量；水樣經(jīng)0.45 μm濾膜抽濾，用SmartChem 200測定硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量；采用過硫酸鉀消解—鉬銻抗比色法測定總磷和可溶性磷含量，并計算顆粒態(tài)磷含量，顆粒態(tài)磷含量=總磷含量-可溶性磷含量；采用火焰分光光度計法測定鉀含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用WPS 2019進行數(shù)據(jù)處理和作圖，采用DPS軟件進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對雙季稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2可知，雙季稻T2、T3、T4、T5、T6處理的穗長、每穴有效穗數(shù)、千粒質(zhì)量均無顯著差異，T2、T3、T4、T5處理間株高、每穗實粒數(shù)、結(jié)實率、產(chǎn)量均無顯著差異，T2、T4、T5、T6處理間株高、每穗實粒數(shù)、結(jié)實率、產(chǎn)量亦均無顯著差異；但與T3處理相比，T6處理株高、每穗實粒數(shù)、結(jié)實率、產(chǎn)量均顯著提高，說明相對于氮、磷各減量20%處理，在氮、磷各減量20%的基礎(chǔ)上增施生物炭和腐植酸能顯著提高雙季稻的株高、每穗實粒數(shù)、結(jié)實率，進而提高產(chǎn)量。與T3處理相比，T4、T5、T6處理早稻產(chǎn)量分別提高了2.88%、5.44%、6.23%，晚稻產(chǎn)量分別提高了1.22%、0.73%、2.13%。

表2 不同施肥處理對雙季稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

續(xù)表2 不同施肥處理對雙季稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.2 不同施肥處理對雙季稻秸稈和籽粒養(yǎng)分含量的影響

由表3可知，雙季稻秸稈和籽粒的氮、磷、鉀含量均差異不顯著，即氮、磷各減量20%基礎(chǔ)上配施生物炭和腐植酸對水稻品質(zhì)沒有影響，雙季稻籽粒中的平均氮、磷含量分別為秸稈中平均氮、磷含量的2.04、1.77倍，秸稈中的平均鉀含量為籽粒中平均鉀含量的9.48倍。

表3 不同施肥處理對雙季稻秸稈和籽粒養(yǎng)分含量的影響Tab.3 Effects of different fertilization treatments on nutrient content of straw and grain of double cropping rice g/kg

2.3 不同施肥處理對雙季稻田面水中氮質(zhì)量濃度的影響

2.3.1 總氮質(zhì)量濃度 由圖1可知，各處理早稻田面水中總氮質(zhì)量濃度在施基肥后1 d達到最大值，隨后迅速下降。早稻在施基肥后10 d追肥，因此，總氮質(zhì)量濃度又達峰值；隨后馬上回落；施基肥后16 d出現(xiàn)小幅度升高，其原因可能是，未按指定水量灌水導(dǎo)致田面水量有一定程度減少，從而導(dǎo)致田面水中氮質(zhì)量濃度整體上升，整體來看，T2處理田面水中總氮質(zhì)量濃度一直高于其他5個處理；田面水中總氮質(zhì)量濃度在施基肥后3 d及追肥后 2 d明顯高于平均水平。從平均總氮質(zhì)量濃度來看，T2處理最高，達到了28.67 mg/L；T6處理最低，為19.55 mg/L;T3、T4、T5、T6處理顯著低于T2處理，說明氮、磷各減量20%能顯著降低田面水中總氮質(zhì)量濃度；T5、T6處理分別較T3處理顯著降低10.44%、16.35%，說明在氮、磷各減量20%的基礎(chǔ)上增施生物炭或者同時增施生物炭和腐植酸能顯著降低田面水中總氮質(zhì)量濃度；T3、T4處理間差異不顯著，T4處理較T3處理降低3.55%，說明氮、磷各減量20%的基礎(chǔ)上增施腐植酸能降低田面水中總氮質(zhì)量濃度，但是效果不顯著；T6處理顯著低于T5處理，說明在氮、磷各減量20%以及施加生物炭的情況下增施腐植酸能顯著降低田面水中總氮質(zhì)量濃度，也說明腐殖酸與生物炭結(jié)合施用效果更佳；T4處理顯著高于T6處理，說明在氮、磷各減量20%且施加腐植酸的情況下增施生物炭能顯著降低田面水中總氮質(zhì)量濃度。綜上，與常規(guī)施肥處理相比，氮、磷各減量20%處理能顯著降低早稻田面水中總氮質(zhì)量濃度，其中，氮、磷各減量20%配施生物炭處理效果較好，氮、磷各減量20%同時配施生物炭和腐植酸處理效果最佳。

不同小寫字母表示不同處理間的差異達到顯著(P<0.05)水平,下同

由圖2可知，晚稻各處理田面水中總氮質(zhì)量濃度變化趨勢同早稻，在施基肥后1 d最大，隨后逐漸下降，施基肥后10 d上升，而后總體下降；田面水中總氮質(zhì)量濃度在施基肥后 5 d及追肥后2 d明顯高于平均水平。T2處理田面水中平均總氮質(zhì)量濃度最高，達到49.16 mg/L；T6處理最低，為36.86 mg/L。T3、T4、T5、T6處理顯著低于T2處理，其中T5、T6處理顯著低于T3、T4處理，但T3、T4處理間差異不顯著，T5、T6處理間差異不顯著；T4、T5、T6處理相對于T3處理分別下降了3.18%、8.16%、10.51%。綜上，與常規(guī)施肥處理相比，氮、磷各減量20%處理能顯著降低晚稻田面水中總氮質(zhì)量濃度，其中,氮、磷各減量20%配施生物炭處理效果較好，氮、磷各減量20%同時配施生物炭和腐植酸處理效果最佳。

圖2 晚稻田面水中總氮質(zhì)量濃度變化

2.3.2 可溶性氮質(zhì)量濃度 由圖3可知，早稻田面水中可溶性氮質(zhì)量濃度的變化趨勢與總氮質(zhì)量濃度大體一致，總體上在施基肥后1 d最大，隨后逐漸下降，施基肥后10 d上升，而后總體下降；田面水中可溶性氮質(zhì)量濃度在施基肥后3 d及追肥后 2 d明顯高于平均水平。從平均質(zhì)量濃度來看，T2處理最高，達到了22.19 mg/L；T6處理最低，為16.34 mg/L；T3、T4、T5、T6處理顯著低于T2處理，說明氮、磷各減量20%能顯著降低田面水中可溶性氮質(zhì)量濃度；T4、T5、T6處理顯著低于T3處理，降幅分別為4.66%、8.90%、13.45%，說明在氮、磷各減量20%的基礎(chǔ)上增施生物炭和腐植酸能顯著降低田面水中可溶性氮質(zhì)量濃度；而T6處理顯著低于T4和T5處理，但T4、T5處理間差異不顯著，說明施加腐植酸和生物炭降低田面水中可溶性氮質(zhì)量濃度效果相近，但二者結(jié)合效果更顯著。綜上，與常規(guī)施肥處理相比，氮、磷各減量20%處理能顯著降低早稻田面水中可溶性氮質(zhì)量濃度，其中氮、磷各減量20%分別配施生物炭、腐植酸處理效果相當(dāng)，氮、磷各減量20%同時配施生物炭和腐植酸處理效果最佳。

圖3 早稻田面水中可溶性氮質(zhì)量濃度變化

由圖4可知，晚稻田面水中可溶性氮質(zhì)量濃度的變化趨勢與早稻相似?？傮w上在施基肥后1 d最大，隨后逐漸下降，施基肥后10 d上升，而后下降；田面水中可溶性氮質(zhì)量濃度在施基肥后5 d及追肥后2 d明顯高于平均水平。從平均質(zhì)量濃度來看，T2處理最高，達到了40.11 mg/L；T6處理最低，為30.04 mg/L；T3、T4、T5、T6處理顯著低于T2處理，其中，T5、T6處理顯著低于T3處理，但T5、T6處理間差異不顯著，而T6處理顯著低于T4處理，另外T3、T4處理間差異不顯著，T4、T5、T6處理相對于T3處理分別下降了3.36%、7.60%、10.78%。綜上，與常規(guī)施肥處理相比，氮、磷各減量20%處理能顯著降低晚稻田面水中可溶性氮質(zhì)量濃度，其中,氮、磷各減量20%配施生物炭處理效果較好，氮、磷各減量20%同時配施生物炭和腐植酸處理效果最佳。

圖4 晚稻田面水中可溶性氮質(zhì)量濃度變化

2.3.3 銨態(tài)氮質(zhì)量濃度 由圖5可知，早稻田面水中銨態(tài)氮質(zhì)量濃度的變化趨勢與總氮質(zhì)量濃度大體一致，總體上在施基肥后1 d最大，隨后逐漸下降，施基肥后10 d上升，而后下降；田面水中銨態(tài)氮質(zhì)量濃度在施基肥后3 d及追肥后2 d明顯高于平均水平。從平均質(zhì)量濃度來看，T2處理最高，達到了18.27 mg/L；T6處理最低，為12.45 mg/L；T3、T4、T5、T6處理顯著低于T2處理，說明氮、磷各減量20%能顯著降低田面水中銨態(tài)氮質(zhì)量濃度；T5、T6處理顯著低于T3處理，說明在氮、磷各減量20%的基礎(chǔ)上增施生物炭或者同時增施生物炭和腐植酸均能顯著降低田面水中銨態(tài)氮質(zhì)量濃度，但T5、T6處理間差異不顯著；T3處理高于T4處理，但是差異不顯著，說明在氮、磷各減量20%的基礎(chǔ)上增施腐植酸能降低田面水中銨態(tài)氮質(zhì)量濃度，但是效果不顯著；T4處理顯著高于T5處理，說明生物炭降低田面水中銨態(tài)氮質(zhì)量濃度的效果要顯著優(yōu)于腐植酸；T4處理顯著高于T6處理，說明在氮、磷各減量20%以及施加腐植酸的情況下增施生物炭能顯著降低田面水中銨態(tài)氮質(zhì)量濃度；T4、T5、T6處理較T3處理分別下降了4.51%、13.60%、17.39%。綜上，與常規(guī)施肥處理相比，氮、磷各減量20%處理能顯著降低早稻田面水中銨態(tài)氮質(zhì)量濃度，其中,氮、磷各減量20%配施生物炭處理及同時配施生物炭和腐植酸處理效果較好。

圖5 早稻田面水中銨態(tài)氮質(zhì)量濃度變化

由圖6可知，晚稻田面水中銨態(tài)氮質(zhì)量濃度的變化趨勢與總氮質(zhì)量濃度類似，在施基肥后1 d最大，隨后逐漸下降，施基肥后10 d上升，而后下降；田面水中銨態(tài)氮質(zhì)量濃度在施基肥后5 d以及施追肥后2 d明顯高于平均水平。從平均質(zhì)量濃度來看，T2處理最高，達到了35.61 mg/L；T6處理最低，為26.59 mg/L；T3、T4、T5、T6處理顯著低于T2處理；T5、T6處理顯著低于T3、T4處理，但T5、T6處理間差異不顯著，T3、T4處理間差異不顯著；T4、T5、T6處理較T3處理分別下降了2.25%、7.97%、9.43%。綜上，與常規(guī)施肥處理相比，氮、磷各減量20%處理能顯著降低晚稻田面水中銨態(tài)氮質(zhì)量濃度，其中，氮、磷各減量20%配施生物炭處理及同時配施生物炭和腐植酸處理效果較好。

2.3.4 硝態(tài)氮質(zhì)量濃度 圖7表明，早稻田面水中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度變化趨勢與總氮質(zhì)量濃度變化趨勢相似，在施基肥后1 d最大，隨后總體上逐漸下降，施基肥后10 d上升，而后總體下降；田面水中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度在施基肥后3 d及追肥后2 d明顯高于平均水平。從平均質(zhì)量濃度來看，T2處理最高，達到了0.077 mg/L；T6處理最低，為0.055 mg/L；T3、T4、T5、T6處理顯著低于T2處理，說明氮、磷各減量20%能顯著降低田面水中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度；T5、T6處理顯著低于T3處理，說明在氮、磷各減量20%的基礎(chǔ)上增施生物炭或者同時增施生物炭和腐植酸均能顯著降低田面水中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度，但T5、T6處理間差異不顯著；T3處理高于T4處理，但是差異不顯著，說明氮、磷各減量20%的基礎(chǔ)上增施腐植酸能降低田面水中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度，但是效果不顯著；T4處理顯著高于T5處理，說明生物炭降低田面水中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度的效果要顯著優(yōu)于腐植酸；T4、T5、T6處理較T3處理分別下降了3.13%、12.50%、14.06%。綜上，與常規(guī)施肥處理相比，氮、磷各減量20%處理能顯著降低早稻田面水中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度，其中，氮、磷各減量20%配施生物炭處理及同時配施生物炭和腐植酸處理效果較好。

圖6 晚稻田面水中銨態(tài)氮質(zhì)量濃度變化

圖7 早稻田面水中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度變化

由圖8可知，晚稻田面水中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度的變化趨勢和總氮質(zhì)量濃度類似，在施基肥后1 d最大，隨后逐漸下降，施基肥后10 d上升，而后總體下降；田面水中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度在施基肥后3 d及追肥后2 d明顯高于平均水平。從平均質(zhì)量濃度來看，T2處理最高，達到了0.084 mg/L；T6處理最低，為0.059 mg/L；T3、T4、T5、T6處理顯著低于T2處理；T5、T6處理顯著低于T3、T4處理，但T5、T6處理間及T3、T4處理間差異均不顯著；T4、T5、T6處理較T3處理分別下降了5.63%、15.49%、16.90%。綜上，與常規(guī)施肥處理相比，氮、磷各減量20%處理能顯著降低晚稻田面水中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度，其中，氮、磷各減量20%配施生物炭處理及同時配施生物炭和腐植酸處理效果較好。

圖8 晚稻田面水中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度變化

2.4 不同施肥處理對雙季稻田面水中磷質(zhì)量濃度的影響

2.4.1 總磷質(zhì)量濃度 由圖9可知，早稻各處理的田面水中總磷質(zhì)量濃度變化趨勢基本一致，在施基肥后1 d最大，隨后逐漸下降，在施基肥后10 d追肥時，雖然沒有施入磷肥，但總磷質(zhì)量濃度出現(xiàn)了一定程度的上升，這可能是因為施肥擾動了表面土層，顆粒態(tài)磷含量上升，同時部分磷素脫離土壤的吸附進入田面水中，從而導(dǎo)致施基肥后10 d的波峰；田面水中總磷質(zhì)量濃度在施基肥后5 d明顯高于平均水平。從平均質(zhì)量濃度來看，T2處理最高，達到了0.128 mg/L；T6處理最低，為0.092 mg/L；T3、T4、T5、T6處理顯著低于T2處理，說明氮、磷各減量20%能顯著降低田面水中總磷質(zhì)量濃度；T5、T6處理顯著低于T3處理，說明在氮、磷各減量20%的基礎(chǔ)上增施生物炭或者同時增施生物炭和腐植酸均能顯著降低田面水中總磷質(zhì)量濃度；T3處理高于T4處理，但是差異不顯著，說明氮、磷各減量20%的基礎(chǔ)上增施腐植酸能降低田面水中總磷質(zhì)量濃度，但是效果不顯著；T5、T6處理顯著低于T4處理，說明生物炭降低田面水中總磷的效果顯著優(yōu)于腐植酸，且在氮、磷各減量20%以及施加腐植酸的情況下增施生物炭能顯著降低田面水中總磷質(zhì)量濃度；T4、T5、T6處理較T3處理分別下降了3.77%、12.26%、13.21%。綜上，與常規(guī)施肥處理相比，氮、磷各減量20%處理能顯著降低早稻田面水中總磷質(zhì)量濃度，其中,氮、磷各減量20%配施生物炭處理及同時配施生物炭和腐植酸處理效果較好。

圖9 早稻田面水中總磷質(zhì)量濃度變化

由圖10可知，晚稻各處理的田面水中總磷質(zhì)量濃度變化趨勢與早稻大致相同，在施基肥后1 d最大，隨后逐漸下降，在施基肥后10 d追肥時，雖然沒有施入磷肥，但總磷質(zhì)量濃度出現(xiàn)了一定程度的上升，原因同早稻；田面水中總磷質(zhì)量濃度在施基肥后5 d明顯高于平均水平。從平均質(zhì)量濃度來看，T2處理最高，達到了0.113 mg/L；T6處理最低，為0.081 mg/L；T3、T4、T5、T6處理顯著低于T2處理；T5、T6處理顯著低于T3、T4處理，但T5、T6處理間及T3、T4處理間差異均不顯著；T4、T5、T6處理較T3處理分別下降了3.23%、10.75%、12.90%。綜上，與常規(guī)施肥處理相比，氮、磷各減量20%處理能顯著降低晚稻田面水中總磷質(zhì)量濃度，其中,氮、磷各減量20%配施生物炭處理及同時配施生物炭和腐植酸處理效果較好。

2.4.2 可溶性磷質(zhì)量濃度 由圖11可知，晚稻田面水中可溶性磷質(zhì)量濃度變化趨勢與總磷質(zhì)量濃度一致，在施肥后1 d最大，隨后逐漸下降，施基肥后10 d上升，而后總體下降；田面水中可溶性磷質(zhì)量濃度在施基肥后5 d明顯高于平均水平。從平均質(zhì)量濃度來看，T2處理最高，達到0.104 mg/L；T6處理最低，為0.074 mg/L;T3、T4、T5、T6處理顯著低于T2處理，說明氮、磷各減量20%能顯著降低田面水中可溶性磷質(zhì)量濃度；T5、T6處理顯著低于T3處理，說明在氮、磷各減量20%的基礎(chǔ)上增施生物炭或者同時增施生物炭和腐植酸均能顯著降低田面水中可溶性磷質(zhì)量濃度；T3處理高于T4處理，但是差異不顯著，說明氮、磷各減量20%的基礎(chǔ)上增施腐植酸能降低田面水中可溶性磷質(zhì)量濃度，但是效果不顯著；T5、T6處理顯著低于T4處理，說明生物炭降低田面水中可溶性磷的效果顯著優(yōu)于腐植酸，且在氮、磷各減量20%并施加腐植酸的情況下增施生物炭能顯著降低田面水中可溶性磷質(zhì)量濃度；T4、T5、T6處理較T3處理分別下降了4.65%、12.79%、13.95%。綜上，與常規(guī)施肥處理相比，氮、磷各減量20%處理能顯著降低早稻田面水中可溶性磷質(zhì)量濃度，其中，氮、磷各減量20%配施生物炭處理及同時配施生物炭和腐植酸處理效果較好。

圖10 晚稻田面水中總磷質(zhì)量濃度變化

圖11 早稻田面水中可溶性磷質(zhì)量濃度

由圖12可知，晚稻田面水中可溶性磷質(zhì)量濃度變化趨勢與總磷質(zhì)量濃度一致，在施基肥后1 d最大，隨后逐漸下降，施基肥后10 d上升，而后下降；田面水中可溶性磷質(zhì)量濃度在施基肥后5 d明顯高于平均水平。從平均質(zhì)量濃度來看，T2處理最高，達到0.091 mg/L；T6處理最低，為0.065 mg/L。T3、T4、T5、T6處理顯著低于T2處理；T5、T6處理顯著低于T3、T4處理，但T5、T6處理間及T3、T4處理間差異均不顯著；T4、T5、T6處理較T3處理分別下降了4.00%、10.67%、13.33%。綜上，與常規(guī)施肥處理相比，氮、磷各減量20%處理能顯著降低晚稻田面水中可溶性磷質(zhì)量濃度，其中，氮、磷各減量20%配施生物炭處理及同時配施生物炭和腐植酸處理效果較好。

2.4.3 顆粒態(tài)磷質(zhì)量濃度 由圖13可知，早稻田面水中顆粒態(tài)磷質(zhì)量濃度變化趨勢與總磷質(zhì)量濃度大致相同，施基肥后10 d相對于9 d有大幅度上升，且隨后急劇下降，這是因為施肥過程擾動了表面土層，使土壤中磷脫離一部分到田面水中，即使沒有加入磷肥也會有所增加[30]；田面水中顆粒態(tài)磷質(zhì)量濃度在施基肥后5 d以及追肥后1 d明顯高于平均水平。從平均質(zhì)量濃度來看，T2處理最高，達到0.024 mg/L；T3、T4處理與T2處理差異不顯著，T5、T6處理顯著低于T2處理，說明氮、磷各減量20%配施生物炭及同時配施生物炭和腐植酸處理均能顯著降低早稻田面水中顆粒態(tài)磷的質(zhì)量濃度，氮、磷各減量20%配施腐植酸對田面水中顆粒態(tài)磷含量無顯著影響；T3、T4、T5、T6處理間差異均不顯著。綜上，與常規(guī)施肥處理相比，氮、磷各減量20%配施生物炭處理及同時配施生物炭和腐植酸處理降低早稻田面水中顆粒態(tài)磷質(zhì)量濃度的效果較好。

圖12 晚稻田面水中可溶性磷質(zhì)量濃度變化

圖13 早稻田面水中顆粒態(tài)磷質(zhì)量濃度變化

由圖14可知，晚稻田面水中顆粒態(tài)磷質(zhì)量濃度變化趨勢與早稻大致相同，施基肥后10 d相對于9 d有大幅度上升，且隨后急劇下降，原因同早稻；田面水中顆粒態(tài)磷質(zhì)量濃度在施基肥后5 d及追肥后1 d明顯高于平均水平。從平均質(zhì)量濃度來看，T2處理最高，達到0.021 mg/L；T3、T4、T5、T6處理顯著低于T2處理，T3、T4、T5、T6處理間差異均不顯著，說明氮、磷各減量20%及單獨配施生物炭、腐植酸、同時配施生物炭和腐植酸均能顯著降低晚稻田面水中顆粒態(tài)磷質(zhì)量濃度，但它們的降低效果差異不顯著。

圖14 晚稻田面水中顆粒態(tài)磷質(zhì)量濃度變化

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，施肥處理平均總氮、可溶性氮、銨態(tài)氮質(zhì)量濃度均表現(xiàn)為T2>T3>T4>T5>T6，氮、磷減量配施生物炭、腐植酸能有效降低田面水中氮素的流失風(fēng)險；且同時配施生物炭和腐植酸的處理T6效果最佳。施加生物炭處理硝態(tài)氮質(zhì)量濃度低于不施生物碳處理，這與馮軻等[30]研究結(jié)果一致，這是因為一方面生物炭對田面水中硝態(tài)氮具有較好的吸附作用[31]，生物炭還能夠吸附土壤中可溶性的自由態(tài)酚類化合物，而這些化合物能夠抑制硝化細菌的生長，從而提高土壤中硝化細菌活性，促進氮素硝化過程[32-33]；另一方面，生物炭還可以增加土壤中固氮微生物數(shù)量，減少氮的反硝化作用[34]。根據(jù)施基肥后水稻田面水中氮質(zhì)量濃度的動態(tài)變化趨勢，水稻施基肥后3～5 d以及追肥后2 d田面水中氮質(zhì)量濃度明顯高于平均水平，是控制氮流失的關(guān)鍵時期，應(yīng)嚴格控制田面水的排放，減少對周邊水體環(huán)境的影響。

本研究結(jié)果表明，生物炭可適當(dāng)降低田面水中總磷和可溶性磷質(zhì)量濃度，這是因為，一方面生物炭對總磷有一定的吸附作用[35]，生物炭施入土壤后，生物炭的多孔結(jié)構(gòu)為微生物分解含磷有機物或無機物提供場所，從而加快了土壤中磷素的周轉(zhuǎn)速率[36-37]；另一方面，生物炭表面已吸附的部分有機磷也能與Al3+、Fe3+和Ca2+等離子形成螯合物[38-39]，間接提高土壤磷素的有效性，降低了田面水中磷流失風(fēng)險。根據(jù)施肥后水稻田面水中磷質(zhì)量濃度的動態(tài)變化趨勢，水稻施基肥后5 d內(nèi)田面水中磷質(zhì)量濃度明顯高于平均水平，是控制磷流失的關(guān)鍵，應(yīng)嚴格控制田面水的排放，減少對周邊水體環(huán)境的影響。

綜上，在水稻生產(chǎn)上不能為了提高水稻產(chǎn)量盲目增加施肥量，可以在施肥時減少一定的氮、磷肥用量并配施一定量的生物炭和腐植酸，這樣既能保證產(chǎn)量也能減少田面水中養(yǎng)分流失風(fēng)險，在氮、磷各減量20%基礎(chǔ)上配施腐植酸(900 kg/hm2)和生物炭(2 250 kg/hm2)處理水稻產(chǎn)量高，且氮、磷流失風(fēng)險低，是生態(tài)效益最高的施肥方法。