肖其亮，朱堅，彭華，簡燕，紀(jì)雄輝，*

（1.湖南大學(xué)研究生院隆平分院，長沙 410125；2.湖南省農(nóng)業(yè)環(huán)境生態(tài)研究所，長沙 410125；3.農(nóng)業(yè)部長江中游平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室，長沙 410125；4.農(nóng)田土壤重金屬污染防控與修復(fù)湖南省重點實驗室，長沙 410125；5.湖南省洞庭湖流域農(nóng)業(yè)面源污染防治工程技術(shù)研究中心，長沙 410125）

我國是主要的水稻生產(chǎn)國，其種植面積約占世界水稻總種植面積的19%，但水稻產(chǎn)量占比高達(dá)28%[1]。水稻是南方地區(qū)主要種植作物，為了追求高產(chǎn)，該地區(qū)耕地長期處于高復(fù)種指數(shù)和高肥料施用量的生產(chǎn)狀態(tài)，氮素?fù)p失較為嚴(yán)重[2]。氨（NH3）揮發(fā)作為稻田氮素?fù)p失的主要途徑，約占稻田總反應(yīng)性氮素?fù)p失的70%[3]。研究指出，南方雙季稻種植模式下，NH3揮發(fā)損失可高達(dá)施肥量的40%[4?5]，這不僅導(dǎo)致了較低的氮肥利用率和作物產(chǎn)量，還給生態(tài)環(huán)境造成了巨大危害[3，6]。因此，優(yōu)化氮肥施用對于降低稻田氮素?fù)p失、提高糧食產(chǎn)量以及緩解環(huán)境壓力具有重要的現(xiàn)實意義。

NH3揮發(fā)主要來源于氮肥施入土壤后所引發(fā)的一系列物理化學(xué)過程，這一過程受諸多因素的影響，因而通過調(diào)控這些因素以降低NH3揮發(fā)的各種措施被提出，例如氮肥減量深施與緩控釋肥的使用等[7-9]。氮肥減量深施是目前降低稻田NH3揮發(fā)損失的一種有效施肥方式，利用土壤膠體表面的負(fù)電荷特性，可使水解的銨根離子（）被周圍土壤顆粒迅速吸附[10-13]。相關(guān)研究指出，深施能實現(xiàn)氮素的緩慢釋放，為水稻生長提供充足和均衡的養(yǎng)分，減氮20%～25%處理可在穩(wěn)定產(chǎn)量的同時，大幅減少NH3揮發(fā)的產(chǎn)生[10，14]。緩控釋肥作為一種調(diào)控氮素釋放的新型肥料，可協(xié)調(diào)土壤氮素養(yǎng)分供應(yīng)與水稻氮素需求，有效降低NH3揮發(fā)并提高氮素利用率和作物產(chǎn)量[8，15]。研究表明，不同類型緩控釋肥的釋放速率等特性差異較大，但大多密度較低，如果采取稻田表施則易漂浮于水面，進(jìn)而產(chǎn)生富營養(yǎng)化的威脅[16]。因此，采取緩控釋肥與氮肥減量深施結(jié)合的施肥模式，可有效解決以上問題，充分減少稻田氮素養(yǎng)分流失和NH3揮發(fā)[7，16-18]。

秸稈還田作為一項合理利用生物質(zhì)資源的重要途徑，不僅能夠減少因秸稈焚燒帶來的環(huán)境污染問題，還可以提高土壤有機(jī)質(zhì)、氮素庫容并改善土壤質(zhì)地結(jié)構(gòu)。目前，關(guān)于秸稈還田對稻田NH3揮發(fā)的影響研究仍存在較大差異。有研究指出，秸稈還田可促進(jìn)微生物活性、提高有機(jī)質(zhì)含量和陽離子交換量，有利于土壤硝化反應(yīng)、有機(jī)氮固持和吸附等一系列降低田面水濃度的機(jī)制進(jìn)行[19-21]。也有研究認(rèn)為，微生物活性的提高會加快氮肥的水解，同時秸稈降解產(chǎn)生的有機(jī)基團(tuán)會中和酸根離子，最終提高田面水濃度和pH，促進(jìn)NH3的揮發(fā)[22-25]。研究結(jié)果的差異可能與氣候、施肥方法和秸稈類型及性質(zhì)有關(guān)[19，23，26]。因此，進(jìn)一步研究秸稈還田對南方雙季稻田NH3揮發(fā)的影響具有重要意義。

當(dāng)前，有關(guān)秸稈還田與緩控釋肥對稻田NH3揮發(fā)的影響多為單因素分析，而將兩者相結(jié)合的研究較少[27]。因此，本研究在南方典型雙季稻模式下，探討了緩控釋肥減量與秸稈配施對雙季稻田田面水氮素濃度和NH3揮發(fā)損失的影響，以期明確該地區(qū)不同緩控釋肥和秸稈配施與NH3揮發(fā)損失量的關(guān)系，為合理控制南方雙季稻田NH3揮發(fā)損失提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2019 年在湖南省汨羅市屈原管理區(qū)（28°55′45″N，112°56′39″E）進(jìn)行。研究區(qū)位于長江中游地區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，氣候溫和，四季分明，雨量充沛。春夏冷暖氣流交替頻繁，夏秋晴熱少雨，年平均氣溫為17 ℃，年降水量約1 300 mm，無霜期約270 d。試驗區(qū)供試土壤為潛育型水稻土，雙季稻是其主要種植模式。試驗前土壤基本理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)39.54 g·kg?1，全氮2.63 g·kg?1，全磷0.54 g·kg?1，全鉀14.15 g·kg?1，堿解氮164.35 mg·kg?1，有效磷3.38 mg·kg?1，速效鉀171.28 mg·kg?1，pH 4.89。NH3揮發(fā)采集期間日最高、最低氣溫與降雨量從中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)獲得（圖1）。

1.2 試驗設(shè)計

采用田間小區(qū)試驗，以當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施肥尿素表施為對照（CF），在氮肥深施基礎(chǔ)上，采用裂區(qū)設(shè)計，主處理為秸稈利用方式，設(shè)秸稈還田（R1）、秸稈移除（R0）2種；次處理為不同施肥模式，設(shè)尿素深施（CU）、包膜尿素減量深施（PU）、控釋尿素減量深施（LU）3種。試驗共7個處理，每個處理3次重復(fù)，小區(qū)面積為32 m2（4 m×8 m），隨機(jī)區(qū)組排列。包膜尿素來自山東金正大生態(tài)工程股份有限公司，養(yǎng)分釋放期為3 個月，包膜材料為樹脂包膜，含氮量為42%；控釋尿素為單位自研產(chǎn)品，含氮量42%；磷鉀肥分別為鈣鎂磷肥（12%P2O5）和氯化鉀（60%K2O）。

早、晚稻施肥量保持一致，常規(guī)施氮量和減氮優(yōu)化施肥處理氮肥用量分別為180 kg·hm?2和150 kg·hm?2（折合成純氮計）；磷肥用量（P2O5）為120 kg·hm?2；鉀肥用量（K2O）為120 kg·hm?2；秸稈用量為3 t·hm?2，早、晚稻均采用上一季水稻秸稈。所有肥料在插秧前1 d 全部作基肥一次性施入，不再進(jìn)行追肥。秸稈剪碎成5～10 cm 還田。CF 處理采用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥方式，在插秧前1 d全部作基肥一次性表面撒施；其余深施處理則在施氮肥后立即用鋤頭翻入約10 cm深的土層。早稻于2019 年4 月24 日插秧，晚稻于2019年7月31日插秧，每穴3～5株秧苗，插秧密度、灌水和病蟲害防治等田間管理均與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣保持一致。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 水樣采集與測定

于早稻基肥施用后的第1、3、5、7、9、15、25 d，晚稻基肥施用后的第1、3、5、7、9、15 d，在不擾動土層的情況下，用100 mL醫(yī)用注射器抽取5處田面水于潔凈的250 mL 聚乙烯塑料瓶中制成混合水樣，將水樣置于4 ℃冰箱保存，一周內(nèi)測樣完畢。原位測定田面水pH，田面水樣品過濾后用SKALAR 流動分析儀測定水樣的總氮、銨態(tài)氮（）和硝態(tài)氮（）含量。

1.3.2 NH3揮發(fā)的田間原位測定

稻田NH3揮發(fā)采用封閉式酸吸收法測定[28]，裝置由內(nèi)徑18 cm、高28 cm 的硬質(zhì)PVC 管底座和管蓋制成（圖2）。在施肥后24 h 內(nèi)將裝置固定于水稻植株的間隙中，插入土壤8 cm 深處，并在整個生育期內(nèi)保持位置不變。測定時，在裝置內(nèi)放入20 cm 高的鐵支架，將裝有30 mL 2%硼酸（H3BO3）溶液的蒸發(fā)皿放在支架上，管口用保鮮膜密封并擰緊PVC 管蓋，形成一個完全密閉的環(huán)境，用以吸收揮發(fā)的氨（NH3）。收集24 h 后打開管蓋，提取硼酸吸收液，利用標(biāo)準(zhǔn)液c（1/2H2SO4）=0.01 mol·L?1滴定。已有研究表明，無機(jī)氮肥施用具有集中釋放的特征，稻田NH3揮發(fā)的排放主要集中于施肥后一周內(nèi)，因此無機(jī)氮肥施用后9 d 內(nèi)每日采樣一次，之后在第15 d 采集一次，以后延長至10 d采集一次，直至監(jiān)測不到NH3揮發(fā)，緩控釋肥NH3揮發(fā)采集時間與無機(jī)氮肥處理采集時間同步[16]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

土壤NH3揮發(fā)速率計算公式為：式中：VNH3?N為NH3揮發(fā)速率，kg·hm?2·d?1；C為H+濃度，mol·L?1；V為滴定用去標(biāo)準(zhǔn)酸的體積，mL；14 為摩爾質(zhì)量，mol·g?1；S為捕獲裝置的橫切面積，m2。

土壤NH3揮發(fā)總量=測定時期內(nèi)每次收集的NH3揮發(fā)通量之和+未監(jiān)測天數(shù)的NH3揮發(fā)量之和（通過相鄰2次測定的NH3揮發(fā)量均值估算）

土壤NH3揮發(fā)損失率=NH3揮發(fā)累積損失量/施氮量×100%

采用Microsoft Excel 2019 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS 26.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，Origin 2021 作圖。采用SPSS 中Duncan 法在0.05 水平上比較不同處理間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 田面水氮素濃度及pH

2.1.1 總氮

由圖3a 可知，施肥后各處理田面水總氮濃度變化趨勢基本相似，早、晚稻田面水總氮峰值分別發(fā)生在施肥后第2～4 d 和第1 d，為48.26～131.75 mg·L?1和28.20～103.42 mg·L?1，均以CF處理最高。之后總氮濃度迅速下降，各處理早、晚稻平均濃度于第5 d分別降至平均峰值的32.70%和21.22%后趨于穩(wěn)定。施肥后一周，與CF 處理相比，CU、PU 和LU 3 種施肥模式早、晚稻總氮濃度峰值分別降低9.50%～12.29%、60.89%～67.29% 和30.59%～48.26%（P＜0.05）。這說明3 種施肥模式均有利于降低田面水總氮濃度峰值，延緩施肥后田面水總氮濃度過快升高。不同緩控釋肥處理之間，PU 處理田面水總氮濃度明顯低于LU 處理。施肥后一周內(nèi)，PU 處理早、晚稻田面水總氮平均濃度比LU 處理分別顯著降低43.66%、36.77%（P＜0.05）。秸稈還田對控制田面水總氮濃度效果有限，R1處理較R0處理早、晚稻總氮濃度分別降低6.22%～16.23%、2.63%～11.05%，其中僅LU 處理之間達(dá)到顯著差異（P＜0.05）。

2.1.2 銨態(tài)氮

2.1.4 pH

由于早、晚稻施肥后各處理田面水pH 均無顯著差異，因此僅對每日各處理田面水平均pH 進(jìn)行動態(tài)比較。從圖5 可以看出，各施肥處理之間田面水pH差異較小，均表現(xiàn)為施肥后田面水pH迅速升高，隨后早稻至施肥9 d（晚稻5 d）后pH 趨于穩(wěn)定。與田面水?N 濃度變化趨勢表現(xiàn)不同，監(jiān)測期內(nèi)早、晚稻田面水pH 并未出現(xiàn)回落，早稻至施肥后25 d（晚稻15 d）田面水仍處于較高的pH水平，而早、晚稻田面水中的?N 平均濃度已降至平均峰值的8.59%、10.67%。從整個試驗監(jiān)測期內(nèi)可以發(fā)現(xiàn)，田面水pH變化幅度較小，早、晚稻田面水pH 分別介于6.50～7.63和6.19～7.00。其中早稻田面水pH較晚稻更高且變化幅度更大，早稻田面水平均最大pH 為7.60，晚稻為6.93，比施肥第1 d時分別提高了0.97和0.59。

2.2 稻田NH3揮發(fā)損失特征

2.2.1 NH3揮發(fā)速率

由圖6 可知，早、晚稻各處理NH3揮發(fā)速率動態(tài)變化趨勢與田面水總氮及?N 濃度的動態(tài)變化趨勢總體一致。早、晚稻各處理NH3揮發(fā)速率均分別在施肥后第2 d 和第1 d 達(dá)到峰值，為1.27～7.82 kg·hm?2和1.09～7.94 kg·hm?2。早稻NH3揮發(fā)速率于第3 d 開始迅速下降，各處理平均降至平均峰值的48.4%，之后緩慢下降，而晚稻下降一直較緩慢，第2 d平均NH3揮發(fā)速率仍有平均峰值的88.0%，于第7 d 才降至平均峰值的50.9%。最終早、晚稻各處理均于施肥后第15 d NH3揮發(fā)速率無明顯差異，為0～0.55 kg·hm?2。CF 處理NH3揮發(fā)速率峰值最高，早、晚稻分別為7.82 kg·hm?2和7.94 kg·hm?2，各施肥處理NH3揮發(fā)速率峰值順序早、晚稻一致，均為CF＞CUR0＞CUR1＞LUR0＞LUR1＞PUR0＞PUR1。不同施肥模式之間，CU、PU和LU處理較CF 處理早、晚稻NH3揮發(fā)速率峰值分別降低18.44%～24.56%、83.50%～83.99% 和63.35%～51.72%（P＜0.05）。而不同秸稈利用之間，R1處理較R0處理早、晚稻則分別降低7.00%和16.09%（P＜0.05），其中早、晚稻分別以LUR1和PUR1處理效果最佳，較LUR0和PUR0處理分別降低13.88%和25.00%。

2.2.2 NH3揮發(fā)損失總量

由表1可知，早、晚稻施肥后，CF處理NH3揮發(fā)損失總量（率）均最高，早稻為39.87 kg·hm?2（22.15%），晚稻為63.31 kg·hm?2（35.17%），遠(yuǎn)高于早稻。早、晚稻CUR0、CUR1、PUR0、PUR1、LUR0和LUR1處理NH3揮發(fā)量較CF 處理分別顯著降低13.16%～18.61%、18.53%～26.59%、76.50%～79.85%、78.95%～83.57%、47.99%～48.54%和52.58%～52.31%。秸稈利用方式與施肥模式顯著影響早、晚稻NH3揮發(fā)（表1）。與R0處理相比，早、晚稻R1處理NH3揮發(fā)量顯著降低了8.12%～9.57%（P＜0.05），其中早、晚稻CUR1、PUR1和LUR1處理較對應(yīng)R0處理分別降低6.18%～9.80%、10.41%～18.49%和8.82%～7.32%，早稻除PU 處理外均達(dá)到顯著差異水平，晚稻僅PU 處理達(dá)到顯著差異水平。與CU處理相比，早、晚稻PU和LU處理分別顯著降低71.22%～78.27%和35.77%～41.09%（P＜0.05），PU 處理減排效果遠(yuǎn)優(yōu)于LU 處理。秸稈利用方式與施肥模式的交互作用顯著影響早稻和早、晚稻總量NH3揮發(fā)，其中以PU和R1組合效果最優(yōu)。

表1 不同秸稈利用方式與施肥模式下稻田NH3揮發(fā)損失總量之間的比較（kg·hm?2）Table 1 Changes in cumulative NH3 volatilization from paddy fields under different straw utilization and fertilization methods（kg·hm?2）

早、晚稻各處理NH3揮發(fā)均集中于施肥前期，施肥后7 d內(nèi)NH3揮發(fā)累積量分別為5.35～26.80 kg·hm?2和5.42～40.62 kg·hm?2，占NH3揮發(fā)總量的60.08%～67.24%和52.08%～64.16%（圖7）。同時，統(tǒng)計早、晚稻NH3揮發(fā)總量可知，與CF 處理的103.18 kg·hm?2相比，CUR0、CUR1、PUR0、PUR1、LUR0和LUR1處理NH3揮發(fā)量分別顯著降低了15.27%、21.64%、78.55%、81.78%、48.33%和52.41%（P＜0.05）。與R0處理相比，R1處理NH3揮發(fā)總量顯著降低8.67%（P＜0.05）。與CU 處理相比，PU 和LU 處理分別顯著降低了75.68%和39.14%，其中PU 處理減少NH3揮發(fā)排放效果顯著優(yōu)于LU 處理，較LU 處理顯著降低了60.04%（P＜0.05）。

2.2.3 田面水不同形態(tài)氮素及pH相關(guān)性

如圖9 所示，早、晚稻季施肥后15 d 內(nèi)的田面水pH 與對應(yīng)NH3揮發(fā)日通量均呈顯著負(fù)相關(guān)性。這是由于施肥后，早、晚稻田面水總氮和?N 濃度均迅速增加，達(dá)到峰值后又迅速降低，稻田NH3揮發(fā)通量呈現(xiàn)出同樣的動態(tài)規(guī)律，而田面水pH 迅速上升后一直處于較高值并保持穩(wěn)定，且監(jiān)測期未產(chǎn)生回落。比較田面水中不同形態(tài)氮素之間的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，早、晚稻田面水中每日?N 與總氮濃度呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，說明施肥后田面水中總氮的主要形態(tài)是?N。而田面水中?N 含量表現(xiàn)不一致，早稻田面水中?N 含量與總氮和?N 含量均為負(fù)相關(guān)，而晚稻均為極顯著正相關(guān)。田面水中?N 通過硝化作用轉(zhuǎn)變?yōu)?N，?N 為硝化作用的主要氮素產(chǎn)物，因此與?N 呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，而晚稻呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，可能是由于晚稻前期的高溫改變了土壤中氮素向水體的運輸和水體中?N 向NH3轉(zhuǎn)變的復(fù)雜過程，或者解釋為田面水?N 濃度越高，硝化作用越強(qiáng)烈，因此相應(yīng)轉(zhuǎn)化為?N的濃度也越高。

3 討論

3.1 稻田NH3揮發(fā)的季節(jié)性差異

NH3揮發(fā)受施氮方式、氮肥種類和土壤理化性狀等多種因素影 響[9，28?29]。ZHONG 等[30]、CAO 等[20]和 田昌等[7]的研究指出，氮肥深施、秸稈還田和緩控釋肥可降低NH3揮發(fā)速率，同時推遲NH3揮發(fā)速率峰值的出現(xiàn)，從而降低NH3排放。本研究發(fā)現(xiàn)，早、晚稻不同處理之間NH3揮發(fā)速率差異較大，深施、秸稈還田和緩控釋肥均可顯著降低NH3揮發(fā)的產(chǎn)生，但NH3揮發(fā)速率峰值出現(xiàn)的時間與常規(guī)處理一致，與上述研究結(jié)果存在差異，可能是氣溫、風(fēng)速及降雨等因素的干擾，導(dǎo)致其推遲NH3揮發(fā)峰值作用受限[7，31]。從圖6 可以看出，早、晚稻分別于4月29日、5月1日和8月4日、8月8 日出現(xiàn)波動，再次出現(xiàn)峰值，其中晚稻較早稻更為明顯。早稻峰值的出現(xiàn)主要是由于4 月28 日伴隨強(qiáng)降雨氣溫驟減，抑制了NH3揮發(fā)的產(chǎn)生，而5月1日溫度的迅速抬升，加劇了NH3揮發(fā)的產(chǎn)生。晚稻峰值的出現(xiàn)可能歸結(jié)于田間灌溉，晚稻溫度較高，蒸發(fā)量較大，試驗期間8 月4 日和8 月8 日水層較淺，且均在NH3揮發(fā)監(jiān)測完畢后給每個小區(qū)進(jìn)行了灌水，較淺的水層可能提高了田面水NH4+的濃度，在高溫下其迅速以NH3的形式揮發(fā)。相關(guān)研究表明，降雨和灌溉可通過下滲作用將氮素帶入土壤深處，這不僅能加強(qiáng)土壤膠體對的吸附，還能增加田面水深度、土壤含水量，從而降低土壤溶液/田面水中NH+4濃度，同時較高的含水量造成土壤通透性和氣體擴(kuò)散性較差，阻礙土壤中NH3的擴(kuò)散，進(jìn)一步抑制了NH3的揮發(fā)[12，32-34]。

通過比較水稻不同種植季節(jié)的NH3揮發(fā)損失占比可以發(fā)現(xiàn)，晚稻各處理平均NH3揮發(fā)損失占雙季稻總量的63.54%，遠(yuǎn)高于早稻的36.46%（表1），這主要是由于晚稻施肥期溫度較高且降雨較少，有利于尿素水解，導(dǎo)致田面水濃度和pH 上升較快，同時高溫又進(jìn)一步加劇NH3揮發(fā)[35-37]。NH3揮發(fā)消耗和OH?，使pH 趨于下降，這也可以解釋晚稻田面水和pH 上升較快，回落也較快的原因。比較稻田NH3揮發(fā)產(chǎn)生的主要時期可以發(fā)現(xiàn)，早、晚稻各處理NH3揮發(fā)均集中于水稻生長前期，施肥后7 d 內(nèi)NH3揮發(fā)量占總量的64.52%和61.79%（圖4）。這可能是由于施肥后一周水稻植株較小，吸收氮素能力有限[26?27]，同時稀疏的水稻冠層透光、透風(fēng)的環(huán)境有利于NH3揮發(fā)[28?29]。

3.2 影響稻田氮素?fù)]發(fā)損失的關(guān)鍵因子

NH3揮發(fā)是稻田氮素?fù)p失的主要途徑，約占施氮量的9%～40%[6，38]。本研究發(fā)現(xiàn)，不同處理之間早、晚稻NH3揮發(fā)損失總量差異較大，氨揮發(fā)損失量占施肥量的6.26%～28.66%，其中常規(guī)施肥模式下早、晚稻NH3發(fā)量最大，分別為39.87 和63.31 kg·hm?2，損失率分別為22.15%和35.17%，與朱堅等[35]和田昌等[7]的研究結(jié)果相近。較常規(guī)施肥，深施、秸稈還田和緩控釋肥均顯著降低了稻田NH3揮發(fā)（表1）。究其原因均是從某些方面實現(xiàn)了氮素的緩釋化，阻礙尿素水解、增強(qiáng)土壤對吸附或轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌螒B(tài)氮素，降低了土壤溶液/田面水中NH+4濃度，從而減少了NH3的揮發(fā)。本試驗表明無論在何種施肥模式下，雙季稻田面水中平均總氮、以及濃度均與NH3揮發(fā)累積量之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與前人的研究結(jié)果相似[38?39]。此外，相關(guān)研究表明，尿素水解導(dǎo)致初期田面水pH 迅速升高，NH3揮發(fā)和硝化作用使pH 逐漸下降[12，40]，氮肥深施和緩控釋肥雖降低了氮肥水解速率，有效緩解了田面水pH 的劇烈上升，但整體pH動態(tài)規(guī)律與常規(guī)尿素保持一致，呈現(xiàn)先增后降的趨勢。與上述研究結(jié)果不同，本試驗在監(jiān)測期內(nèi)，各施肥處理田面水pH 上升后趨于穩(wěn)定，并始終未出現(xiàn)回落，且各施肥管理措施與常規(guī)處理之間pH 無顯著差異。究其原因主要分為兩個方面：一方面，本試驗各處理均采用一次性基施的施肥方式，pH 上升均較快，常規(guī)尿素處理雖水解較快，但NH3揮發(fā)劇烈消耗了大量OH?，因此各處理pH 差異不顯著，同時后期由于大量仍被土壤膠體所吸附，OH?保留在田面水中，因此使田面水pH 持續(xù)上升[41]；另一方面，本試驗監(jiān)測期內(nèi)觀察到水層漂浮著大量藻類生物，田面水豐富的營養(yǎng)物質(zhì)有利于藻類光合作用的進(jìn)行，引起田面水pH持續(xù)上升，同時減少了各處理之間pH 的差異[42?43]?？傊?，田面水pH受多種因素的綜合影響，溫度、降雨、灌溉以及土壤理化性狀均可以改變田面水pH[44?45]。

研究表明，氮肥深施增加氮肥顆粒與土壤的接觸，降低氮肥水解速率，使土壤吸附更多的，延長氮素有效期實現(xiàn)氮肥的緩釋化，進(jìn)而降低田面水中濃度和pH。本研究指出，深施一定程度降低了田面水NH+4濃度，早、晚稻NH3揮發(fā)損失率分別降低了18.61%和15.30%，對田面水pH的降低無明顯作用，這與周平遙等[47]和ZHONG 等[30]的研究結(jié)果相似，但與YAO[10]和PAN 等[11]有減排效果的結(jié)果差異較大。其原因在于深施的方式及深度的不同，從而對土壤/田面水濃度及pH 影響不同，施肥深度越深，NH3揮發(fā)控制效果越好，大顆粒球肥深施較條施效果更好，而機(jī)械側(cè)深施可能又有所差異[46?47]。此外，深施還可以解決當(dāng)前緩控釋肥密度較低，表施易漂浮在水面產(chǎn)生富營養(yǎng)化的問題[16，48]。研究發(fā)現(xiàn)，緩控釋肥側(cè)深施可顯著降低稻田土壤NH3揮發(fā)，以樹脂包膜一次性基施效果最佳，較常規(guī)化肥分次施肥處理可減排84.77%[16]。周麗平等[49]的研究發(fā)現(xiàn)，4 種緩控釋肥一次性基施與常規(guī)尿素相比第1年和第2年可分別減少21.7%～64.6%和17.3%～57.2%的NH3揮發(fā)，其中樹脂包膜尿素與控釋尿素之間差異不顯著。本研究結(jié)果表明，早、晚稻整個生長季樹脂包膜尿素減量和控釋尿素減量處理較尿素處理的氨揮發(fā)損失量降低75.68%和39.14%，降幅顯著，其中包膜尿素減排效果遠(yuǎn)優(yōu)于控釋尿素。通常NH3揮發(fā)損失量與施氮量呈顯著指數(shù)相關(guān)性[4，50]，但本試驗緩控釋肥僅減氮20%卻使NH3揮發(fā)受到大幅抑制，顯然不僅是減肥措施造成的，其主要原因是兩種緩控釋肥的添加。包膜尿素表面的包膜材料可有效阻止土壤水分、脲酶與膜內(nèi)尿素直接接觸，延長尿素的水解速率，進(jìn)而減少了參與NH3揮發(fā)的底物（尿素態(tài)氨）含量[39，51?52]；控釋尿素中的控釋材料為復(fù)雜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可與土壤顆粒形成微團(tuán)聚體，產(chǎn)生豐富的吸附位點，減緩氮素向土壤溶液的釋放，從而抑制NH3的揮發(fā)[53-56]。本試驗樹脂包膜尿素和控釋尿素田面水濃度差異較大，減排效果差異較大，與周麗平等[49]的研究結(jié)果不同。分析其原因可能與不同地區(qū)的氣候、降雨、施肥量及施肥方法不同有關(guān)，研究認(rèn)為緩控釋肥的緩釋效果極易受土壤水分和溫度的影響[16，57?58]。

當(dāng)前，秸稈施用對稻田NH3揮發(fā)的影響存在較大差異，有的結(jié)果甚至截然相反。有研究表明秸稈還田可以提高有機(jī)質(zhì)含量和陽離子交換量，增加土壤膠體對的吸附[19?20]。同時，秸稈通過調(diào)節(jié)土壤碳氮比，促進(jìn)水稻生長和微生物活性，進(jìn)而有利于硝化作用和有機(jī)氮固持的發(fā)生[19-21]，減少土壤濃度，抑制NH3的揮發(fā)。但也有研究認(rèn)為，秸稈降解過程中產(chǎn)生的有機(jī)基團(tuán)會中和酸根離子，提高土壤/田面水pH[22?23]，同時微生物活性的提高可能會迅速加快氮肥水解，大幅提高田面水濃度和pH，從而促進(jìn)NH3的 揮發(fā)[24?25]。本研究結(jié)果表明，秸稈還田在一定程度上降低田面水濃度，減少7.52%～15.07%的NH3揮發(fā)，對田面水pH 則無明顯影響，與前人研究結(jié)果相似[20]?？傊?，秸稈具有改善土壤氮素供給和水稻養(yǎng)分需求關(guān)系的作用，是氮素緩釋化的一種體現(xiàn)，不同研究結(jié)果造成的差異可能與氣候、降雨、施肥方法和秸稈自身性質(zhì)及還田方式的不同有關(guān)，而其關(guān)鍵可能在于是否增加了田面水pH[19，23，26]。此外，本研究秸稈利用方式與施肥模式對早稻NH3揮發(fā)有顯著的互作效應(yīng)（表1），而對晚稻無顯著的互作效應(yīng)。研究認(rèn)為，微生物在秸稈腐解的過程中起主導(dǎo)作用[59]。早稻土壤溫度較為適宜，蒸發(fā)量較低，降水量較大，導(dǎo)致土壤含水量較高，有利于微生物對秸稈的腐解，從而促進(jìn)秸稈調(diào)節(jié)土壤氮素供給和水稻養(yǎng)分需求關(guān)系[60]。晚稻前期溫度較高，降雨較少，NH3揮發(fā)量大，水稻與微生物氮素競爭較為激烈，微生物的活力受到水分和氮素的限制，秸稈腐解較慢，減弱了秸稈還田對NH3揮發(fā)的控制效果，從而導(dǎo)致了晚稻秸稈還田與施肥模式互作效應(yīng)降低[59，61]?？傊狙芯拷Y(jié)果表明，秸稈利用方式與施肥模式對早、晚稻NH3揮發(fā)總量有顯著的互作效應(yīng)，說明合理的秸稈利用方式與施肥模式配合使用對于降低NH3揮發(fā)有一定效果，其中秸稈與包膜尿素或控釋尿素減量深施是一個有效降低NH3揮發(fā)的施肥管理措施，均顯著降低了早、晚稻田的NH3揮發(fā)損失。

4 結(jié)論

在南方雙季稻種植模式下，深施和秸稈利用方式顯著影響NH3揮發(fā)，但對田面水氮素濃度影響較小。與常規(guī)尿素撒施處理相比，尿素深施NH3揮發(fā)顯著降低了15.3%；與秸稈移除處理相比，秸稈還田處理NH3揮發(fā)顯著降低了8.67%。施肥模式顯著影響NH3揮發(fā)和田面水氮素濃度，兩種緩控釋肥減量深施處理均具有相對較低的NH3揮發(fā)和氮素濃度水平，其中包膜尿素效果遠(yuǎn)優(yōu)于控釋尿素。秸稈利用方式與施肥管理交互作用顯著，秸稈還田可以提高包膜尿素的減排能力。與秸稈移除+包膜尿素減量深施處理相比，添加秸稈可相應(yīng)減少15.07%的NH3揮發(fā)損失。本研究結(jié)果表明，減量深施+包膜尿素與秸稈配施是一項有效降低NH3揮發(fā)、緩解水質(zhì)富營養(yǎng)化威脅的可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)措施，但未能有效控制田面水pH 迅速上升的原因仍有待進(jìn)一步研究。