南方稻作区不同水肥调控方案对稻田水分利用、水稻生长与污染物排放的影响研究

发布时间：2020-07-30 02:50

【摘要】：不同水肥管理模式下的稻田污染物排放变化规律的研究已成为本学科的热点问题。本文以南方稻作区作为研究对象,以不同水肥调控方案作为研究载体,采用田间试验、室内分析和数学模型相结合的研究手段,研究不同地区(平原区、沿海平原区、丘陵区)不同水肥调控下,水稻需水规律、水分利用效率、水稻群体生长指标变化规律(包括分蘖、叶面积指数、株高、根系活力、干物质累积量)和稻田污染物总氮(TN)、总磷(TP)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)排放规律(包括稻田地表水径流、地下水渗漏等)。此外,通过熵权TOPSIS多目标决策模型对不同水肥调控方案进行优化,为优选合理的水肥调控方案提供一定的科学依据。主要结论如下:1.水稻需水规律主要反映植物及不同品种的生物学特性,同时受气候,土壤等因素的影响,而受水肥处理影响较小。节水灌溉模式通过有效地控制田间水层,不仅保证水稻生理需水和田间生态需水,而且降低水面蒸发,显著减少稻田水量消耗;相比传统节水灌溉,平原区提高蓄雨上限的改性型节水灌溉由于生育期内田面建立水层的时间较长,故其需水量也大;丘陵区改进型节水灌溉与传统节水灌溉相比,需水量差异不显著;不同施肥方式对水稻需水量没有显著影响。2.相比常规灌溉模式,“节水灌溉模式+3次施肥”能够显著提高产量与水分利用效率。本文试验研究表明节水灌溉模式能够起到增产的作用,部分试验站达到显著水平;施肥方式对比以3次施肥产量最优。节水模式灌溉水分生产率显著高于常规,2次施肥处理灌溉水分生产率显著小于其他处理,3次施肥灌溉水利用效率最高。灌溉水分生产率受产量和灌溉水量双重影响,是两者效应的累加。3.“节水灌溉模式+3次施肥”对水稻生理生长有一定的促进作用。节水灌溉模式有利于水稻分蘖和成穗、叶面积的合理分布、以及水稻生长后期根系活力的保持,同时对水稻干物质的累计有一定的平衡作用,但是对水稻株高增长影响较小;提高蓄雨上限的改性型节水灌溉模式与传统节水灌溉模式对水稻生长特性的影响差异显著;不同施肥方式比较,3次施肥处理的水稻分蘖、根系、干物质累积量表现最佳。4.稻田面源污染主要来自地表排水和地下渗漏所带出的氮、磷等物质,其中地表排水是稻田污染的主要来源,NH_4~+-N、NO_3~--N、TN、TP、COD排放量占比23%-90%。相比常规灌溉,“节水灌溉模式+3次施肥”可以有效降低稻田地下水和地表水污染物的排放。其中提高蓄雨上限的改进型节水灌溉减排效果优于传统节水灌溉模式。不同施肥方式比较,2次施肥污染物排放量最大,3次施肥减排效果最佳。5.利用熵权TOPSIS多目标决策模型建立了基于资源、生态和效益相统一的灌排评价指标体系。以此为依据,确定了平原区、丘陵区水稻合理的节水灌溉水肥调控方案。结果表明:对于平原区,“W1F3”(传统节水灌溉模式+3次施肥)/“W3F3”(提高蓄雨上限改进型节水灌溉模式)最有利于水稻高产、节水、减污、保肥综合效益的发挥,对于丘陵区,“W2F3”(改进型节水灌溉模式+3次施肥)最有利于水稻高产、节水、减污、保肥综合效益的发挥。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S511;X503.231
【图文】：

试验站,位置,试验区,容重

平原地区）位于东经 121°10′，北纬 30°430.2～0.4 m。土质为粉粘土，容重 1.3～1.4 g/cm3为 6m，长为 22m。试验区全部采用管道灌溉、沿海平原地区）位于东经 121°30′，北纬 28下 0.2～0.4 m。土壤属淡涂粘土，容重 1.1～1 个，宽为 6m，长为 22m。试验区采用管道灌溉丘陵地区）位于东经 119°58′，北纬 28°561.5 g/cm3。地下水位基本维持在田面以下 0.5 m2.5m，宽为 8m。试验区全部采用管道灌溉、水

腾发量,渗漏量,试验站,水稻

图 3.1 不同水肥调控水稻腾发量与渗漏量变化（试验站 A） The variation of rice evapotranspiration and seepage under different water and fertilizer r（experimental stationA）2）沿海平原区水稻需水规律据实验设计，沿海平原区试验站 B 设计了 8 个不同的水肥组合，生育结果如图 3.2。比较发现：对照处理 W0（常规灌溉）的需水量明显高于 W2（传统节水灌溉蓄雨上限的改进型节水灌溉）处理，分别高出 2.5%和 2.0%；渗漏量分和 63.0%；耗水量分别高出 6.4%和 7.7%。可见，节水灌溉（W2，W3比，可以有效降低地下渗漏量，节水效益显著。两种节水灌溉模式相比，W2 比 W3 略差，相比 W3 模式，W2 模式、腾发量高出 18.5%、0.3%、-1.1%。说明 W3 可以有效降低田间渗漏量与腾发量与 W2 之间差异不大。

腾发量,试验站,渗漏量,水稻

图 3.2 不同水肥调控水稻腾发量与渗漏量变化（试验站 B）2 The variation of rice evapotranspiration and seepage under different water and fertilizer re（experimental station B）3）丘陵区水稻需水规律据试验设计，丘陵区试验站 C 设置了 7 个水肥组合处理，生育期需水图 3.3 所示。比较分析：不同灌溉模式水稻生育期需水量总体表现为节水灌溉模式 W1（丘陵、W2（提高蓄雨上限的改进型节水灌溉）水稻需水量小于常规灌溉模式对照处理（W0）灌溉模式的需水量明显高于节水灌溉模式 W1 和 W220.8%和 21.3%；三种灌溉模式需水量关系为 W0>W1>W2，两种节水灌需水量没有显著差异。施肥方式比较，3 次施肥水稻生育期需水量最高。

【参考文献】