秸稈還田配施氮肥對稻田增產及田面水氮動態變化的影響*

張世潔，張 剛，王德建?，劉 勤，王書偉

秸稈還田配施氮肥對稻田增產及田面水氮動態變化的影響*

張世潔1，2，張 剛1，3，王德建1?，劉 勤1，王書偉1，4

（1. 中國科學院南京土壤研究所，南京 210008；2. 中國科學院大學資源與環境學院，北京 100049；3. 南京林業大學生物與環境學院，南京 210037；4. 中國科學院常熟農業生態試驗站，江蘇常熟 215555）

針對我國南方稻田氮素流失污染嚴重問題，為明確高產稻田秸稈還田下氮肥施用效應，采用田間試驗，研究秸稈全量還田下不同氮肥用量對水稻產量及稻田田面水氮素動態變化的影響，以期為長江下游徑流易發地區探尋兼顧產量與環境效益的秸稈還田配施氮肥措施。結果表明：（1）秸稈還田下配施氮肥可顯著提高水稻產量，但當氮肥用量過高則增產效應降低，連續秸稈還田4年以上可以發揮秸稈部分替代氮肥的增產效應；（2）稻田田面水總氮TN、NH4+-N在每次施肥后1～2 d達到峰值，之后迅速下降至相對低濃度水平，施肥后一周內是氮素徑流損失的風險期，秸稈還田可有效降低水稻生育前期稻田田面水TN濃度，但同時一定程度增大了可溶性有機氮（DON）的流失潛力；（3）秸稈還田下搭配減氮施肥（SN1）較推薦氮肥（SN2）與常規施肥（SN3）可分別減少25%、40%氮肥用量，同時可分別降低田面水中9.6%、20.8% TN含量（<0.05），是兼顧產量與環境效益的最佳措施。因此，推薦長江中下游徑流易發的水稻種植區，對秸稈長期全量還田，配施氮肥用量180～225 kg?hm–2。

秸稈還田；氮肥；田面水氮素；水稻產量

氮素是作物生長和產量形成最重要的營養元素，氮肥施用對世界發達國家和發展中國家糧食貢獻率分別高達40%和55%以上[1-2]。迫于人口持續增長對糧食需求的壓力，農田氮素投入越來越多，施入農田的肥料除被作物吸收和土壤固定外，其余則以田面徑流、滲漏、氨揮發、反硝化等途徑損失進入周圍環境[3]，其中農田地表徑流所流失的氮、磷已成為我國南方農業面源污染和河湖水質富營養物質污染的主要來源[4]。我國湖泊富營養化的水體已占 63.6%[3]，徑流排水是農田養分流失的主要途徑之一，而氮素的流失是引起水體富營養化的關鍵因子[5]。

基于文獻計量學對1957年以來世界各國對農田氮流失研究綜合分析發現，源頭控制是農田氮流失防控措施中最有效的措施[6]。水稻作為我國主要的糧食作物之一,其氮素利用率僅為17.0%～45.7%[7]。研究表明：通過改變肥料種類或優化施肥量，可以有效減少稻田氮素徑流損失[8-9]，從源頭減少氮流失引發的水體污染問題。秸稈還田作為一項重要有機培肥措施，在蓄水保墑、減少污染等方面具有優勢[10]，同時還能避免有機糞肥還田造成的土壤重金屬積累風險[11-12]，是一種不可替代的保護性耕作措施。與常規措施相比，秸稈還田或者秸稈還田搭配減量施肥均可有效降低地表氮流失量甚至降低氮流失率[13-15]，但不同研究間差異較大。

目前對農田徑流氮損失控制效果的評價主要依靠收集徑流池或徑流收集管的徑流樣，通過測定分析，比較隨機徑流的氮素損失強度[16-17]。一方面，由于徑流發生的隨機性，每季樣品收集次數有限（有時收集不到），難以確切地反映當季農田徑流控制措施的真實效應；此外，現有研究對于稻田田面水的監測，存在樣品采集頻度低以及樣品測定不及時的問題，可能導致缺少重要波動點以及誤判氮素形態而無法真實反映氮素的流失特征。另一方面，秸稈還田下的增產效應已有頗多研究，然而結合秸稈還田及配施不同氮肥用量對產量與農田氮徑流的綜合影響的研究較少，也存在試驗布設時間短（1～2季的秸稈還田試驗），不能反應長期秸稈還田下的產量效應。鑒于此，本研究基于在江蘇常熟的秸稈還田配施氮肥的6年田間定位試驗，通過測定稻田田面水氮濃度變化來反映氮素徑流流失風險，探討秸稈全量還田下氮肥用量對水稻產量及稻田田面水氮動態變化的影響，以期為長江下游地區合理施肥與秸稈資源化利用、提高農作物經濟效益和減少農業面源污染提供指導。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗位于江蘇常熟農田生態系統國家野外科學觀測研究站（31°33'N，123°38'E）。站區海拔3.12 m，屬于亞熱帶北部濕潤季風氣候區，2017年水稻生育期日平均氣溫與降雨量如圖1，生育期降雨量773.6 mm，與近五年2012—2016年稻季平均降雨量相近，平均氣溫23.7 ℃，≥10 ℃有效積溫 4 281 ℃。稻-麥輪作為主要種植制度，供試土壤為烏柵土（普通簡育水耕人為土），試驗前0～15 cm耕層土壤基本理化性質如下：有機質40.24 g?kg–1、全氮 2.35 g?kg–1、有效磷29.9 mg?kg–1、速效鉀156.2 mg?kg–1，pH 7.19。

圖1 水稻生育期降雨量與溫度變化

1.2 試驗設計

試驗基于秸稈還田配施氮肥的田間定位試驗（始于2012年稻季），水稻每年在6月15日—6月20日插秧、10月28日—11月5日收獲，每年對于同一處理的管理方式一致。本研究于2017年稻季(6月—11月)進行田面水采樣測定，試驗選擇5個處理（表1），每個處理均設3次重復，共15個小區，隨機區組排列。各試驗小區面積為 43.7 m2，無坡度，小區之間均以寬 20 cm 的田埂分隔, 防止各小區間肥水發生側滲和串灌，各小區均設有單獨的進水口和排水口。

供試的氮磷鉀肥分別為尿素（46% N）、過磷酸鈣（5.24% P）和氯化鉀（49.8% K），氮肥按基肥︰分蘗肥︰孕穗肥=4︰2︰4施用，磷肥作為基肥于插秧前一次施入，鉀肥50%作為基肥、50%作為穗肥施入。秸稈還田方式為：收集上一季小麥秸稈，并切斷（長5～10 cm）后旋耕還田。供試水稻品種為南粳46號，于2017年6月18日移栽，11月3日收獲，水稻移栽后定期灌溉，灌溉用水為附近河水，除水稻分蘗后期烤田一周，以及收獲前10～14 d小區不進水，其余時間保持田面水深為 3～5 cm（低于徑流排水管口高度）。

1.3 樣品采集與分析

2017年稻季基肥與兩次追肥時間分別為6月18日、7月9日和8月15日，以每次施肥后10 d內每2 d一次（施肥后第1、3、5、7、9 天），平常每10 d一次的頻率采集田面水，直至水稻收獲。每個小區通過五點取樣法采集約100 mL田面水水樣至聚乙烯瓶中，所采水樣立即帶回實驗室進行測定，少量不能立即測定的，則滴加約3 mL 6 mol?L–1稀硫酸并冰凍保存，5 d內測定完畢。測定方法為：總氮（TN）采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法，溶解性總氮（DTN）、銨態氮（NH4+-N）、硝態氮（NO3–-N）經定性濾紙過濾，DTN測定方法與TN相同，NH4+-N采用靛酚藍比色法，NO3–則直接采用紫外分光光度法測定[18]。

水稻成熟后，各小區均單獨收割測產，按照14%的含水量標準折算產量。各處理中，對其中一組重復選取5穴代表性水稻植株，從中隨機選擇25株進行考種，對水稻產量及構成要素分析。

1.4 數據處理

不同形態氮素計算公式如下：

式中，PN為顆粒態氮，DTN為溶解性總氮，DON為溶解性有機氮，IN為無機氮。

氮肥偏生產力（Partial factor productivity，PFPN，kg?kg–1）=單位面積作物產量/單位面積氮肥施用量（以純氮投入量計算）[19]。利用Origin 8和SPSS18.0，Excel 2016軟件進行繪圖和數據分析，處理之間的差異應用Duncan法進行多重比較。

2 結 果

2.1 不同處理水稻產量

本試驗近3年的水稻產量如表2所示，2015年以前的產量變化趨勢是：SN3、SN2>SN1>N2>N0,從2016年開始（秸稈還田第5年）SN2與SN1處理產量沒有顯著差異，2017年與SN2與SN1處理產量仍沒有顯著差異，但SN3處理產量顯著下降，產量依次為SN2> SN1> SN3>N2> SN0。秸稈還田處理下，總體上水稻產量隨施氮量的增加而增加，但到2017年SN3處理較SN2顯著下降，說明秸稈還田下高量施氮可能降低氮肥的利用率，反而不利于水稻的生長。2017年秸稈還田下施氮處理（SN1、SN2、SN3）較不施氮處理（SN0）均顯著增加水稻產量（<0.05），增產分別達到50.1%、60.1%、40.8%。而同一施氮水平下秸稈還田SN2處理較不還田N2處理增產22.6%（<0.05）。此外，與SN2、SN3相比，SN1在分別減少25%、40%氮肥用量的情況下保證水稻產量不會顯著降低。

從水稻產量構成因素來看，不施氮處理（SN0）籽粒千粒重最低，秸稈全量還田下，施氮處理（SN1、SN2、SN3）較SN0千粒重分別高出2.1%、9.1%、7.1%，一定程度說明氮素是限制作物生長發育的關鍵因子。此外，同等氮肥用量下，SN2較N2處理有效穗數更多、癟率更低，并且前者較后者氮肥偏生產力高出22.6%（<0.05），說明秸稈還田處理主要通過提高單位面積水稻有效穗數與結實率，從而提高水稻產量。

表2 不同處理的水稻產量及產量構成因素

注：同一列無相同字母代表處理間差異性顯著（<0.05）。下同。“—”表示數據缺失或不能計算。Note：Values followed by different letters within the same column are significantly different at the 5% level. The same blow. “—” represents the missing or incalculable data.

圖2 2017年水稻生育期不同施肥處理田面水TN（A）、NH4+-N（B）、NO3–-N（C）濃度變化

2.2 秸稈還田配施氮肥對田面水不同形態氮素動態變化的影響

稻田田面水TN動態監測表明（圖2A），每次施肥后田面水TN濃度都急劇升高，在1 d內達到峰值，然后迅速下降，由于降雨和灌溉以及秸稈本身對氮素吸附與釋放等因素的綜合作用，每次施肥后期TN濃度均出現小幅波動。每次施肥后8～9 d，TN仍在0.32～7.15 mg?L–1范圍內波動。秸稈還田處理下（SN1、SN2、SN3），田面水TN濃度隨著施氮量的增加而顯著增加。表3結果顯示，在同一施氮水平下，與N2處理相比，SN2處理可降低水稻生育前期（基、蘗肥期）田面水TN含量，尤其是蘗肥期的降幅達6.1%（<0.05），說明秸稈還田可有效減少生育前期氮素流失風險。此外，秸稈全量還田下減氮施肥處理（SN1）和推薦氮肥處理（SN2）較常規氮肥處理（SN3）田面水TN濃度分別降低20.8%和12.4%（<0.05）。

施肥后稻田田面水NH4+-N濃度變化如圖2B所示，3個施肥期內NH4+-N濃度峰值表現為基肥期<蘗肥期<穗肥期，追肥期NH4+-N濃度均在施肥后也在1d內達到高峰，之后迅速下降。與TN不同的是，NH4+-N濃度在第7～9天開始趨于穩定，且濃度接近為0（0.04～1.86 mg?L–1）。統計分析表明（表3），秸稈還田下（SN1、SN2、SN3），各處理NH4+-N濃度均隨施氮量的增加而顯著增加，同一施氮水平下，施秸稈處理（SN2）濃度略高于不施秸稈處理（N2）濃度，但兩者之間無顯著差異。減氮施肥處理（SN1）和推薦氮肥處理（SN2）較常規氮肥處理（SN3）田面水NH4+-N濃度分別降低45.8%和23.3%（<0.05）。

表3 水稻生育期田面水不同形態氮素平均濃度

圖2C結果顯示，田面水中NO3–-N的濃度遠低于NH4+-N，其峰值滯后于NH4+-N，出現在每次施肥后第3～5天，之后NO3–-N濃度隨時間緩慢降低，稻季3次施肥期峰值表現為基肥期>蘗肥期>穗肥期，分別為2.81、1.78和1.51 mg?L–1。水稻整個生育期內（表3），各處理間田面水硝態氮平均濃度水平相差不大，但同一氮肥水平下SN2處理的NO3–-N濃度較N2處理高11.5%（<0.05）。

2.3 稻田田面水各形態氮素比例

由表4可知，水稻生育期內可溶性總氮是田面水氮素的主要部分，DTN/TN高達75%～91%。比較各處理發現，隨著無機氮肥含量的提高，DTN/TN越高，單施秸稈處理SN0的DTN占比顯著低于其它施氮處理（N2、SN1、SN2、SN3）。在溶解性總氮（DTN）中，施氮處理（N2、SN1、SN2、SN3）的無機氮（IN）總體占比更高，而單施秸稈處理（SN0）DON/DTN達53.7%，顯著高于其他處理，說明單施秸稈下可溶性有機氮素的釋放占更重要地位。雖然同一施氮水平下秸稈還田處理（SN2）與不還田處理（N2）的DON/DTN差異不顯著，但前者DON濃度較后者高出12%（SN2、N2處理分別為2.01、1.80 mg?L–1），并且從秸稈還田下隨著氮肥施用減少而DON/DTN增高也可得出，秸稈還田一定程度增加了DON流失風險。此外，田面水無機氮（IN）中以NH4+-N為主，除單施秸稈外，其余處理NH4+-N/IN達到68.4%～78.7%，而單施秸稈的SN0處理則以NO3–-N為主，NO3–-N/IN高達71.4%。

表4 稻季田面水各形態氮素比例

3 討論

3.1 秸稈還田對水稻產量的影響

秸稈由于高C/N及難分解成分物質的存在，單一施用不能像無機肥一樣能迅速為作物提供充足的速效養分，二者的配施是發揮彼此作用的最佳方式[20]。已有研究表明秸稈還田配施氮肥可以促進土壤有機質積累，改良土壤結構，改善土壤供氮狀況[21-23]，從而促進水稻增產。本研究中，秸稈全量還田下水稻產量隨著施氮量的增加而增加，SN2處理達到峰值，之后出現下降。這與李勇等[24]的研究一致，當施氮量超過某一閾值，產量就不再增加甚至減少，這也說明秸稈與氮肥配比是影響土壤養分動態平衡與作物產量的關鍵。有研究表明：秸稈全量還田配施氮肥（360 kg?hm–2）水稻產量最高，而減少10%的氮肥施用量并不會顯著降低水稻產量[25]；王海候等[26]研究表明：氮肥用量為225 kg?hm–2時，6 000 kg?hm–2稻秸還田以及（6 000+4 000）kg?hm–2稻麥秸（雙季）還田產量顯著高于4 000 kg?hm–2麥秸還田處理。而本研究中，麥秸全量還田（5 500 kg?hm–2）配施推薦氮肥（240 kg?hm–2）的SN2處理產量最高,比N2處理顯著增產22.6%，兩個處理的氮肥運籌均為基肥︰蘗肥︰穗肥=4︰2︰4。太湖流域其他高產稻田的研究表明，在氮肥運籌6︰4（基蘗肥︰穗肥）、4︰3︰3（基肥︰蘗肥︰穗肥）下，秸稈還田比不還田處理水稻分別增產3.0%[27]和7.7%[28]（<0.05）。當然產量差異還與秸稈還田方式、土壤質量以及當地水熱狀況也密切相關。本研究中，雖然SN2處理產量最高，但其與減氮施肥處理SN1（180 kg?hm–2）的產量沒有顯著差異，并且SN1處理可減少25%氮肥用量。有趣的是，此結果與該試驗前4年的結果有所不同，在2015年及之前SN2水稻產量均顯著高于SN1，而從2016年開始兩處理變得無顯著差異。此外，同一施氮水平下，2012—2015年SN2處理較N2處理高出12.9%～16.7%，而2016、2017則分別高達19.7%、22.6%。這說明長期秸稈還田（本試驗中≥4年）不僅可以提高水稻產量，還能減少氮肥使用，達到部分替代無機氮肥的效果。從另一角度而言，秸稈長期連續還田對土壤綜合肥力的提高效應大于秸稈腐解對土壤及作物根系的毒害作用[29]。

本研究SN2處理氮肥偏生產力較N2處理顯著提高22.6%，從產量構成上來看，秸稈還田下有效穗數增加12.6%、而癟率下降1.6個百分點，說明秸稈還田提高產量主要是增加了水稻的有效穗數，提高了水稻結實率。這與李勇[30]和張傳輝[31]等的研究一致，究其原因：一方面，秸稈還田后激發了土壤氮素礦化，增加了土壤對作物的供氮潛能；另一方面，秸稈還田改善了土壤的物理性質，增加了土壤通透性和飽和導水率，氮素更易于通過水體遷移至水稻根系[32-33]，進而促使氮素由莖稈向籽粒遷移[23，31]，氮肥充足時，水稻籽粒得到更多的氮素輸送，同時有效穗數比例也得到提升[26]。另外，秸稈還田下合理配施氮肥能有效地降低秸稈還田后的抑制效應，從而增加穗粒數，提高群體總穎花量，實現高增產[34]。

3.2 秸稈還田配施氮肥對田面水氮流失風險及其調控

本研究顯示，稻季不同氮素動態變化中，各施肥處理田面水NH4+-N濃度均在一周后降至穩定低濃度水平，TN濃度在每次施肥后期仍出現不同趨勢的波動，這可能與降雨、水稻生長及農田灌水有關[35]。有研究表明，這種波動在一定程度上導致了氮素流失關鍵期的增長[36-38]，因此不能單純地將TN由峰值降至低水平濃度判定為稻田氮素流失的關鍵時期。而本研究中農田灌溉水（附近河水）TN濃度為2.36～5.24 mg?L–1，與施肥后期田面水TN濃度波動水平相差不大，因此本研究中TN的波動不會使氮素流失風險期延長。另外，本研究中TN、NH4+-N在氮肥運籌基肥︰蘗肥︰穗肥為4︰2︰4下表現為基肥期濃度最低，主要原因是：基肥是耙施入土的，土壤對肥料N有強烈的吸附作用；加之還田初期秸稈吸附及微生物分解秸稈吸收氮素的因素，減少了水稻由于苗期對養分吸收能力弱而引起的氮素流失[24]。秸稈還田下，不同氮肥運籌對于氮素流失風險也會造成差異。太湖流域高產稻田的研究表明，在氮肥運籌6︰4、4︰3︰3下，秸稈還田比不還田處理可分別降低稻季TN徑流流失率9.08%～13.16%[27,39]和22.63%[28]，對于秸稈還田在水稻不同生育期發揮的減少氮素流失作用還有待進一步研究。NO3–-N濃度則在施肥后3～5d出現微弱峰值，這與大多研究一致[35]。原因一方面是NO3–-N主要依賴尿素水解產生NH4+-N然后再經過硝化作用而生成，而尿素水解的NH4+-N還需要供給水稻生長吸收、微生物利用以及其他途徑的損失；另一方面，淹水條件下硝化作用較弱且存在反硝化作用，這與旱作下銨固定作用及硝化作用驅動下導致的硝態氮占徑流氮素損失主導地位相反[40]。

不同處理中，雖然同等施氮水平下秸稈還田處理與不還田處理田面水TN、NH4+-N濃度總體上沒有顯著差異，但秸稈還田處理在水稻生育前期（基肥、蘗肥期）田面水TN濃度較低，尤其是蘗肥期SN2處理田面水TN濃度顯著低于N2處理，說明秸稈還田能夠降低前期氮素向水體的釋放，這與王靜等[28]的報道一致。其主要原因是秸稈還田后使微生物活性增強，加上秸稈本身C/N較高，使得更多的氮素被土壤及秸稈微生物吸附固定，即不添加秸稈時，土壤微生物代謝受到碳含量的限制，導致有機氮更多地以礦質態形式釋放而增加田面水中無機氮素的含量[41]，這均表明秸稈誘導下的微生物在其中發揮重要作用。此外，對太湖地區60年降雨資料的統計分析表明，基肥期和蘗肥期是稻季徑流易發期[42]，結合本研究中水稻產量對施肥的響應，秸稈全量還田下配施減氮處理（SN1）較推薦氮肥（SN2）與常規氮肥（SN3）相比可分別降低田面水9.6%和20.8%的TN、29.4%和45.8% NH4+-N濃度（<0.05）。因此本研究長期連續秸稈還田試驗表明，秸稈全量還田配施減量氮肥可以保證產量的同時能有效減少水稻生育期尤其是生育前期（徑流易發期）氮素徑流損失風險。

NH4+-N/TN能夠反映出稻田田面水氮轉化與流失潛力的相對水平[7]，本研究中秸稈還田增大了NH4+-N/TN（SN2較N2高2.3%），但差異不顯著。此外，DTN是田面水氮素的主要成分，而無機氮肥的比例越高，DTN/TN就越高（表4），氮素流失風險越大。綜合分析，可能是秸稈還田的激發效應促進更多無機氮素的釋放，單施秸稈的DTN/TN達到最低（顯著低于其他施氮處理），除沒有無機氮肥的貢獻影響外，秸稈腐解過程會產生一部分有機氮素也會產生影響，也說明秸稈還田一定程度增加了DON流失風險[35]。

綜合上述研究結果，在秸稈全量還田條件下，長江下游地區水稻高產（8 700～9 500 kg?hm–2）與環境協調的適宜肥料N用量在180～225 kg?hm2，氮肥的基蘗肥與穗肥的比例為6︰4～7︰3。

4 結 論

秸稈還田可減少水稻由于苗期對養分吸收能力弱而引起的不同形態的氮素流失，同時長期的秸稈還田不僅可以提高作物產量，還能減少氮肥使用，達到部分替代無機氮肥的效果。本試驗在稻麥兩季秸稈全量還田條件下，將當地農民常規施氮量300 kg?hm–2減少至180 kg?hm–2，在保證單季晚粳稻（南粳系列）增產的同時從源頭上減少氮素流失潛力，兼顧了產量與環境效益，是目前理想的秸稈還田配套施肥模式，對本區農業的可持續發展具有重要意義。關于秸稈還田后作物不同生育期內氮素轉化過程和秸稈本身的氮素釋放問題，以及氮肥運籌對于增產和氮流失的影響問題有待于進一步研究。

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Effects of Straw Returning Coupled with Application of Nitrogen Fertilizer on Rice Yield and Dynamics of Nitrogen in Surface Water of Paddy Field

ZHANG Shijie1, 2, ZHANG Gang1, 3, WANG Dejian1?, LIU Qin1, WANG Shuwei1, 4

(1. Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. College of Biology and the Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China; 4. Changshu Agroecological Experimental Station, Chinese Academy of Sciences, Changshu, Jiangsu 215555, China)

In view of the fact that hydrosphere pollution caused by nitrogen losses with runoff from paddy fields in South China is increasingly serious, an attempt was made to explore N losing effect and potential risks of straw returning coupled with nitrogen fertilizer application and an optimum synthetic N fertilization rate in addition to full straw return.A field experiment was conducted to explore effects of straw incorporation coupled with N fertilizer application varying in rate on rice yield and dynamics of nitrogen in paddy surface water, and to seek for an optimum fertilizer-N application rate in addition to full straw incorporation contributive to crop yield and the environment.Results show: (1) Compared with Treatment N2 (application of synthetic N only), Treatment SN2 (Straw return plus N application at a recommended rate, N︰P︰K = 240︰15︰60) was significantly or 22.5% higher in rice yield (<0.05). Besides, compared with Treatment SN0 (Straw incorporation with no N applied), Treatment SN1 (Straw return plus N application at a reduced rate, N︰P︰K = 180︰15︰60), SN2 and SN3 (Straw return plus N application at a conventional rate, N︰P︰K = 300︰15:60) was significantly or 50.1%, 60.1% and 40.8%, respectively, higher in rice yield. This study showed that straw return plus N application significantly increased rice yield, but the effect reduced when too much N fertilizer was applied. Full straw return for 4 or more years in a row could replace part of the N fertilizer applied in yield raising effect; (2) TN (total nitrogen) and NH4+-N (ammonia nitrogen) in paddy surface water peaked in concentration in 1～2 days after urea application, then declined rapidly to a relatively low level. So the week after urea application was a period full of risks of nitrogen runoff loss. Moreover, compared with Treatment N2, Treatment SN2 reduced TN concentration in paddy surface water during the period after basal and tillering fertilizer application by 2.0% (>0.05) and 6.1% (<0.05), respectively. Treatment SNO reached 53.7% and was obviously higher than Treatment N2, SN1, SN2 and SN3, in DON/DTN (dissolved organic nitrogen/dissolved total nitrogen) and dominated with DON in N release. Treatment SN2 was 12 higher than Treatment N2 in DON concentration. All in all, straw return could effectively decrease the concentration of TN in surface water during the earlier rice-growing stage, while increasing the potential of DON loss; and (3) Compared with Treatment SN2 and SN3, Treatment SN1could save fertilizer-N consumption by 25% and 40% and reduce TN loss by 9.6% and 20.8%, respectively, so it’s an optimal mode that takes both yield and environmental benefits into consideration.In a word, for the region in the downstreams of the Yangtze River, especially the flood and runoff prone areas, returning straw fully coupled with 180～225 kg?hm–2–N fertilization in paddy fields is recommended as a long-term farming practice. All the findings in this paper may provide a certain scientific basis for future researches on hydrological N losses as affected by straw return.

Straw return; Nitrogen application rate; Surface water nitrogen; Rice yield

S511

A

10.11766/trxb201810310455

張世潔，張剛，王德建，劉勤，王書偉. 秸稈還田配施氮肥對稻田增產及田面水氮動態變化的影響[J]. 土壤學報，2020，57（2）：435–445.

ZHANG Shijie，ZHANG Gang，WANG Dejian，LIU Qin，WANG Shuwei. Effects of Straw Returning Coupled with Application of Nitrogen Fertilizer on Rice Yield and Dynamics of Nitrogen in Surface Water of Paddy Field[J]. Acta Pedologica Sinica，2020，57（2）：435–445.

* 國家重點研發計劃項目（2017YFD0800105）資助Supported by the National Key Research and Development Plan of China（No.2017YFD0800105）

，E-mail：djwang@issas.ac.cn

張世潔（1992—），女，河南鄭州人，博士研究生，主要從事農業面源污染防治研究。E-mail：sjzhang@issas.ac.cn

2018–10–31；

2018–12–18；

優先數字出版日期（www.cnki.net）：2019–03–26

（責任編輯：盧 萍）