2015, Vol. 35
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2. 浙江省水体污染控制与环境安全技术重点实验室, 杭州 310058;
3. 浙江省环境监测中心, 杭州 310015
2. Key Laboratory for Water Pollution Control and Environmental Safety of Zhejiang Province, Hangzhou 310058;
3. Zhejiang Province Environmental Monitoring Station, Hangzhou 310015
水稻是我国的主要粮食作物，年种植面积达3000万hm2，也是我国灌溉用水量最大、化肥消费量最多的农作物. 据统计，全国农业用水量占总用水量70%以上，而水稻用水量就占农业用水量65%(姜萍等，2013). 水稻传统的淹灌栽培方式耗水量大，水分利用效率低，不仅与当前不断紧缺的农业用水资源相矛盾(茆智，2002；朱成立和张展羽，2003)，而且淹灌加重了稻田养分通过径流和渗漏损失，加剧了地表水和地下水环境污染(Tan et al., 2013). 为保障我国粮食安全，缓解水资源供需矛盾以及降低水环境污染，发展节水灌溉成为农业可持续发展的必然选择(朱成立和张展羽，2003；Yang et al., 2013). 目前，水稻节水灌溉已有浅湿晒灌溉、湿润灌溉、薄露灌溉、干湿交替灌溉、半旱栽培和覆膜旱作等多种模式(茆智，2002；姜萍等，2013；Yang et al., 2013). 另一方面，肥料作为作物增产的主要因子，我国化肥产量及用量均居世界首位(Ju et al., 2009). 化肥的大量投入一定程度提高了作物产量，但由于过量施肥、施肥方式不当以及肥料施用与灌溉管理不协调等因素造成氮素大量流失(Ju et al., 2009；Zhao et al., 2012；许晓光等，2013)，使得我国农田氮肥利用率仅为30%~35%，由此引发了严重的农业面源污染和水体富营养化问题(庞桂斌和彭世彰，2010；Qiao et al., 2013；Yang et al., 2013).
作为农田土壤氮素损失的重要途径之一，氮素的渗漏淋失日益受到关注(庞桂斌和彭世彰，2010；祝惠和阎百兴，2011；Peng et al., 2011；尹海峰等，2013). 研究表明，水分和养分管理是影响农田氮素淋失的重要因素. 稻田不同灌溉模式会改变田间的微气候(茆智，2002)，影响有机质矿化、氮素硝化-反硝化、水稻氮素吸收(Bouman et al., 2007；Ye et al., 2013)，还会改变田间径流量和渗漏量，从而影响土壤的氮素淋失(朱成立和张展羽，2003；姜萍等，2013；Tan et al., 2013). 因此，有必要对节水灌溉下氮素淋溶规律进行研究. 近年来，控释肥因具有一次性施用满足作物全生育期对氮素的需求，增产潜力大，以及挥发、淋溶与硝化-反硝化损失少等优点成为提高氮肥利用效率和减轻环境污染的有效途径之一(左海军等，2008；Chien et al., 2009；牛新湘和马兴旺，2011；丁维军等，2013). 然而，国内以往的研究中多使用常规速效肥料为氮素供给源，施用控释肥对稻田氮素渗漏影响的研究还少见报道，对控释肥施用后土壤氮素的渗漏过程、淋失的定量研究仍是农田氮素循环研究中的薄弱环节. 基于上述分析，本研究选择太湖流域集约化水稻种植区，探索节水灌溉与控释肥施用下稻田渗漏水氮素的动态变化及淋溶损失特征，为制定合理的水肥管理方式、评估稻田氮素渗漏流失风险和控制农业面源污染提供科学依据.
2 材料与方法(Materials and methods) 2.1 实验点概况田间实验于2010年和2011年6—11月在太湖苕溪流域杭州余杭区径山镇前溪村(30°21′50″N，119°53′17″ E)进行，由于两年试验结果相似，本研究以具有代表性的2011年结果进行论述. 试验点地处北亚热带季风性气候区，年平均气温为15.3~16.2 ℃，年均降雨量为1150~1550 mm，降雨主要集中在3月至9月，占全年总降雨量的75%左右. 试验点稻田土壤为典型的潴育型水稻土，母质为湖相沉积物. 耕作层(0~20 cm)土壤基本性状为：pH 5.78(土水比1:5)，有机碳 21.75 g · kg-1，全氮 3.46 g · kg-1，全磷0.32 g · kg-1，铵态氮19.40 mg · kg-1，硝态氮 4.60 mg · kg-1，速效磷15.36 mg · kg-1. 据调查，当地水田常种植单季稻或水稻-油菜两熟轮作，其中单季稻农户习惯施肥折纯为每公顷240 kg N、120 kg P2O5和120 kg K2O.
2.2 实验材料供试水稻为嘉兴农科院培育并在当地广泛种植的晚季稻品种秀水134，其具有抗倒伏、抗病虫害和高产的特性. 供试控释肥为山东金正大生态工程有限公司提供的控释BB肥(BBF，24% N-12% P2O5-12% K2O)和树脂包膜尿素(PCU，42% N). PCU是一种广泛应用的粒状包膜控释氮肥，而BBF是一种控释掺混BB肥，其氮源包含70%控释氮和30%速效氮. PCU和BBF的氮素控释期均为90 d. 其他常规肥料为尿素(46% N)、过磷酸钙(12% P2O5)和氯化钾(60% K2O).
2.3 实验设计试验按灌溉模式和氮肥管理二因素设计. 主处理为两种灌溉模式：常规连续淹灌(CF)和干湿交替灌溉(AWD). 水稻移栽后的前10~14 d，所有的实验小区均维持10~40 mm 浅水层淹水状态. 此后，CF和AWD处理分别进行田间水分管理. CF淹灌：水稻秧苗返青后田面保持10~80 mm水层，整个生育期不晒田，收获前10 d自然落干；AWD节灌：秧苗返青后根据雨情预报将稻田一次性灌溉至田面水深40~60 mm，待其自然落干至表土以下100 mm左右(视稻田土壤湿润状况和水稻生长而定)，再次灌溉至40~60 mm，往复进行；水稻扬花期，维持田面水深30~50 mm一周，盛花期后继续干湿交替灌溉至水稻黄熟，收获前10 d自然落干. 副处理为4种氮肥管理：不施氮对照(N0)、常规尿素(UREA)、控释BB肥(BBF)和树脂包膜尿素(PCU)，后3种施氮处理施氮量均为240 kg · hm-2. BBF和PCU均作基肥在移栽前一天(0 d)施入，UREA分3次施入，40%作为基肥(0 d)，40%作为分蘖肥(36 d)，20%作为穗肥(63 d). N0、UERA和PCU处理中所需补足的磷、钾肥也全部作基肥施入，施用量(折纯)每公顷分别为120 kg P2O和120 kg K2O.
试验共8个处理，各处理重复3次，24个实验小区. 实验大田沿东西向分割为南北两行(3 m × 6 m)，节灌和淹灌区组在南北行内随机排布，每行有12个小区，4种氮肥处理在区组内随机排布. 两行中间设有灌水渠，外侧设有排水渠. 各小区四周田埂宽30 cm，高20 cm，并包覆尼龙膜，以减少串流和侧渗. 每个小区单独灌排，进水管接装小型计量水表，排水管末端接径流收集桶. 所有小区排水口高度保持一致，均高于稻田表土8 cm. 2011年于6月8日秧田育秧，6月30日大田施基肥，7月1日移栽大田，11月17日收获，水稻移栽后生育期为140 d.
2.4 测定项目与分析方法 2.4.1 田面水深监测在各实验小区竖直埋置自制的PVC管(直径20 cm，长40 cm)，埋深25 cm，地面以下段每隔2 cm均匀钻有直径5 mm渗水孔，用于观测田间水位. 埋好后将管内的泥土刨空，稻田淹水时管内外水位相同，落干时田面无水而管内有水. 利用刻度尺逐日分别量取管外侧表土、管内侧水面到管顶的距离，以其差值(淹水时差值为正，落干时差值为负)计为田面水深(Bouman et al., 2007).降雨量通过试验点附近安装的小型自动气象站(HOBO-U30，美国Onset公司)记录. 各小区灌溉水量通过计量水表计算，径流水量通过溢流桶收集.
2.4.2 渗漏水取样及测定参照Li等(2008)，在各小区埋置自制的PVC渗漏管(直径5 cm，长90 cm，底部封闭，并在距底部15 cm到25 cm段每间隔2 cm均匀钻6排直径5 mm的渗水孔，用塑料纱网将渗水孔段管壁包裹扎牢，以阻隔淤泥进入管中)用于采集渗漏水样并估算渗漏水量. 管材埋深50 cm，埋设时使管壁与周边土壤结合紧密，并用干粘土粉压实，避免田面水沿管壁下渗(Qiao et al., 2013). PVC管埋入后，第1排孔距表土35 cm，第6排孔距表土25 cm，收集的渗漏水视为30 cm处的混合水样. 管口高出地表 40 cm，上部加盖，以防止雨水、尘土或昆虫进入管内. 施基肥水稻移栽后，根据施肥、降雨等来确定渗漏水采样时间. 2011年分别于水稻移栽后第2、4、9、14、21、36、43、50、63、72、91、102和125天采集了13次渗漏水样. 取样时，将1 m长的软橡皮管(内径6 mm)插入渗漏管中，用100 mL医用注射器将管中渗漏水全部抽出作为待测水样，同时记录渗漏水体积(汪华等，2006；Li et al.，2008). 水样pH用DELTA 320 pH计(METTLER-TOLEDO上海公司)测定；水样TN、NH+4-N、NO-3-N和NO-2-N浓度用连续流动分析仪(AA3，德国BRAN+LUEBBE公司)测定，有机氮(Org-N)采用差减法(即总氮扣除无机氮)求得.
2.5 数据处理与统计分析采用Excel 2010进行数据处理与制图. 运用PASW Statistics(SPSS)18.0对数据进行统计分析.
3 结果(Results) 3.1 田间降雨量、灌溉量、田面水深与渗漏量水稻移栽后不同灌溉模式的降雨量、灌溉量与田面水深如图 1所示. 2011年水稻移栽后140 d内累积降雨量为664.5 mm，日降雨量最大为151.2 mm(9月8日，第70 d). CF淹灌田间灌溉9次，灌溉量为414.3 mm，总用水量为1078.8 mm，而AWD节灌田间灌溉6次，灌溉量为298.2 mm，总用水量为962.7 mm. AWD节灌田间灌溉水量和总用水量较CF淹灌分别降低28.0%和10.8%. 由于AWD处理显著削减了灌溉次数和灌溉量，其水稻全生育期平均田面水深(9.0 mm)较CF处理(28.7 mm)大幅降低，使得田间水分负荷和渗漏水头显著下降，稻田渗漏量也随之减少. 经估算，CF和AWD处理水稻全生育期累计渗漏水量平均分别为375.5和322.0 mm，节灌渗漏水量较淹灌降低了14.2%.
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| 图 1 不同灌溉模式的降雨量、灌溉量与田面水深动态变化 Fig.1 Dynamics of daily rainfall，irrigation and field water depth under different water regimes |
图 2是水稻移栽后不同水肥管理稻田30 cm处渗漏水pH的动态变化. 水稻生育期内渗漏水pH平均介于5.8~6.7，略高于实验前稻田耕层土壤初始pH(5.78). 水稻生育前期(< 40 d)渗漏水pH在波动中上升，其后逐渐下降，72 d时降至最低值，90 d后回升并趋于平稳. 各处理渗漏水pH均在72 d时最低，可能与第70 d时试验点遭遇的151.2 mm暴雨有关，强降雨加剧了酸性土壤的淋溶.
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| 图 2 不同水肥管理稻田30 cm处渗漏水pH动态变化 Fig.2 Dynamics of percolation water pH at 30 cm soil depth under different water and N managements |
与CF淹灌相比，AWD节灌处理渗漏水pH略有降低，但差异不显著(p>0.05). 对于不同氮肥管理，N0、UREA、BBF和PCU处理水稻全生育期渗漏水平均pH分别为6.20、6.39、6.35和6.38. UREA、BBF和PCU处理渗漏水平均pH较N0处理分别提高0.19、0.15和0.18，差异均达到显著水平(p<0.05)，表明施用氮肥提高了渗漏水pH.
3.3 稻田渗漏水氮素浓度动态变化图 3是水稻移栽后不同水肥管理稻田30 cm处渗漏水氮素(TN、NH+4-N、NO-3-N和NO-2-N)浓度的动态变化. 水稻生育期内各处理渗漏水TN介于0.45~19.07 mg · L-1，平均4.01 mg · L-1；NH+4-N介于0.22~15.15 mg · L-1，平均2.97 mg · L-1；NO-3-N介于0.10~0.95 mg · L-1，平均0.31 mg · L-1；NO-2-N介于0~0.24 mg · L-1，平均0.04 mg · L-1.
AWD节灌水稻生育期内渗漏水TN、NH+4-N和NO-3-N平均浓度分别为4.09、3.04和0.31 mg · L-1，较CF淹灌分别提高3.6%、4.8%和2.2%，但差异均未达到显著水平(p > 0.05). 由于NO-2-N是硝化-反硝化过程的中间产物，且在渗漏液中含量极低，因而渗漏水NO-2-N几乎未受到地表灌溉管理的影响.
施氮后，各处理渗漏水TN、NH+4-N、NO-3-N(PCU处理除外)和NO-2-N浓度均急剧上升，并在10 d内达到峰值，之后随着时间推移不断下降. PCU处理NO-3-N浓度的动态变化与其TN、NH+4-N和NO-2-N浓度的动态变化稍有区别：PCU施用后渗漏水NO-3-N持续增加至水稻生育中期(43~50 d). 此外，与TN、NH+4-N和NO-2-N不同，各处理NO-3-N浓度在水稻生育末期高于移栽期.
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| 图 3 不同水肥管理稻田30 cm处渗漏水氮素浓度动态变化 Fig.3 Dynamics of N concentrations in percolation water at 30 cm soil depth under different water and N managements |
施氮显著提高了渗漏水氮素浓度：UREA、BBF和PCU较N0处理TN浓度平均分别提高256.4%、220.1%和102.0%，NH+4-N浓度平均分别提高337.6%、295.1%和150.2%，NO-3-N浓度平均分别提高177.7%、133.6%和120.8%，以及NO-2-N浓度平均分别提高352.9%、250.9%和233.2%，差异均达到显著水平(p < 0.01). 对于施氮处理，BBF和PCU较UREA处理显著降低了渗漏水TN(10.2%和43.3%)、NH+4-N(9.7%和42.8%)、NO-3-N(15.9%和20.5%)和NO-2-N(22.5%和26.4%)平均浓度. 与BBF相比，PCU处理显著降低了渗漏水TN(36.9%)和NH+4-N(36.7%)平均浓度，小幅降低了NO-3-N和NO-2-N的平均浓度(差异不显著). 水稻生育期内，常规尿素因分3次(4:4:2，质量比)施用，其渗漏水各氮素浓度均出现3次峰值. 控释BB肥和树脂包膜尿素为一次性基施，渗漏水各氮素峰值均只有1次. BBF处理稻田渗漏水各氮素初期的上升趋势以及最大值出现时间与UREA处理(40%尿素基施)表现一致，这是因为控释BB肥中含30%速效氮源.
3.4 稻田渗漏水氮素形态动态变化图 4是水稻移栽后不同水肥管理稻田30 cm处渗漏水各形态氮素占总氮比例的动态变化. 可以看出，渗漏水中氮素主要以无机形态存在，有机氮(Org-N)相对比例不高(平均15.6%). 而无机氮中，NH+4-N的比例最大，占TN 47.7%~86.6%，平均70.1%，NO-3-N次之，占TN 2.3%~29.0%，平均13.0%，NO-2-N最低，占TN 0.3%~2.9%，平均仅为1.3%. 渗漏水NO-2-N相对含量极低，表明其不是稻田氮素主要的赋存形态，这是以往的研究较少涉及NO-2-N的重要原因. 随时间推移，渗漏水NH+4-N和Org-N占TN的比例下降，NO-3-N占TN的比例上升，这是因为水稻生育后期稻田田面水位降低，土壤通气性增加，硝化作用加强而引起.
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| 图 4 不同水肥管理稻田30 cm处渗漏水各形态氮占总氮比例动态变化 Fig.4 Dynamics of rations of different forms of N to total N in percolation water at 30 cm soil depth under different water and N managements |
CF和AWD两种灌溉模式下稻田渗漏水各形态氮素占总氮的比例相当，差异不显著(p > 0.05). 对于4种氮肥管理，UREA、BBF和PCU较N0处理均显著提高了渗漏水NH+4-N(平均分别提高12.3%、13.4%和14.5%)和NO-2-N(平均分别提高23.6%、29.7%和23.4%)占TN的比例，同时削减了Org-N占TN的比例(平均分别降低29.9%、41.3%和45.4%). 但UREA、BBF和PCU处理渗漏水各形态氮素占总氮的比例差异不显著(p > 0.05).
3.5 稻田渗漏水氮素淋失量水稻移栽后不同水肥管理稻田30 cm处渗漏水氮素淋失量及总氮淋失率见表 1.本研究以TN淋失量作为田间氮素渗漏损失. 各施氮处理稻田30 cm处TN淋失量介于9.19~17.06 kg · hm-2，占当季总施氮量的3.83%~7.11%. AWD节灌较CF淹灌显著降低了各处理氮素(除NO2-N外)渗漏淋失量. 其中，CF和AWD处理渗漏水TN淋失量平均分别为11.10和10.05 kg · hm-2，节灌较淹灌TN淋失量降低9.4%(p<0.05). N0、UREA、BBF和PCU处理稻田TN淋失量平均分别为4.32、16.20、11.97和9.80 kg · hm-2，表明施氮加剧了田间氮素淋溶流失. 与UREA相比，BBF和PCU处理TN淋失量平均分别降低了26.1%和39.5%，差异均达到极显著水平(p<0.01)，表明控释氮肥较常规尿素有效削减了稻田氮素的渗漏淋失.
| 表 1 不同水肥管理稻田30 cm处渗漏水氮素淋失量及总氮淋失率 Table 1 Nitrogen leaching losses and TN leaching rate in percolation water at 30 cm soil depth under different water and N managements |
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稻田渗漏水pH的变化是土壤和渗漏液酸性和碱性离子交换达到平衡的结果. 水稻移栽后不论施肥与否，渗漏水pH均呈上升趋势(图 2)，这是因为淹水能够促进土壤pH升高，酸性土壤(pH 5.0~6.5)中这种趋势尤为明显(黄昌勇，2000). 土壤淹水后会发生一系列反应，包括铁锰还原、水解作用、交换作用、铁解作用等，O2、Mn4+、Fe3+、NO-3与SO2-4等离子态或(氢)氧化物被还原，消耗介质中的H+，导致短期内土壤pH升高(纪雄辉等，2007). 也因此，CF淹灌处理水稻生育期内渗漏水平均pH略高于AWD节灌. 以往关于稻田水样pH的研究多是针对田面水(Li et al.，2008；纪雄辉等，2007)，对渗漏水pH的研究报道较少. 本研究中施肥提高了渗漏水pH，这是因为氮肥施入稻田后，被土壤脲酶水解释放出OH-，引起表层水和下渗水pH升高. 水稻生育中后期，各处理渗漏水pH逐渐下降，并在72 d因为前日的强降雨(151.2 mm)加剧了酸性土壤盐基离子淋出土体而降至最低值，后期pH逐渐回升归因于土壤强大的酸碱缓冲容量(黄昌勇，2000；汪吉东等，2011). Ji等(2011)研究也指出施肥增加了稻田渗漏水TN和NH+4-N浓度是引起渗漏水pH变化(提高)的重要原因，但渗漏水pH主要决定于土壤本身的酸碱性. 以上结果表明，稻田渗漏水pH受施肥、降雨和土壤pH的综合影响.
4.2 不同水肥管理对稻田渗漏水氮素浓度及形态动态变化的影响稻田渗漏水NH+4-N浓度变化趋势与TN相同：施肥后10 d内各处理NH+4-N和TN浓度均显著增加，之后随时间推移不断降低(图 3). 这是因为施肥后田面水中高浓度的NH+4-N渗漏到下层使得渗漏水氮素浓度升高，同时，苗期植株生物量小，根系不发达，氮素吸收慢且吸氮量低，所以高浓度氮素维持了数天，使得水稻移栽初期(1~15 d)成为氮素渗漏流失的主要阶段. 返青期后，水稻生长加快，吸氮量增加，加上田面水氨挥发以及土壤氮素深层淋失，渗漏水氮素浓度逐渐下降. 水稻生育末期渗漏水NO-3-N浓度高于移栽期(图 3)是因为成熟期田面水位下降，土壤通气性改善，促进了土壤的硝化作用(Tian et al., 2007；Li et al.，2008；王莹等，2009). 本研究中渗漏水NO-2-N浓度很低(平均0.04 mg · L-1)，对作物几乎无实际营养意义(黄昌勇，2000). 左海军等(2008)也指出亚硝态氮作为硝化-反硝化过程中间产物，由于其存在时间短，淋洗过程并不重要.
AWD节灌稻田渗漏水氮素浓度略高于CF淹灌，但无显著差异(图 3)，与王莹等(2009)、尹海峰等(2013)的研究结果相同. 这是因为节灌条件下灌溉量和田面水深降低，渗漏水量减少，基质浓度有所增大(Zhao et al., 2012)，同时浅层(< 40 cm)渗漏水氮素浓度主要受施氮量的影响(Tan et al., 2013)，等氮条件下灌溉模式对渗漏水氮素浓度影响不大. 施肥显著提高了渗漏水氮素浓度，这与以往的田间实验结果相同(黄明蔚等，2007；Qiao et al.，2013；Tan et al., 2013). 控释肥与常规尿素相比能显著降低渗漏水氮素的平均浓度，且PCU较BBF更低(图 3). 这是因为控释肥的养分释放量在前期不致过多，而后期不致太少，具有“削峰填谷”的效果，有利于水稻氮素吸收，从而降低土壤渗漏液氮素浓度(杜建军，2007；蒋曦龙等，2014). 控释BB肥含30%速效氮源，移栽期渗漏水氮素浓度甚至超过常规尿素，因而其渗漏水氮素浓度较树脂包膜尿素高.
稻田30 cm处渗漏水NO-3-N浓度平均为0.31 mg · L-1，占TN 13.0%，远低于相应的NH+4-N平均浓度(2.97 mg · L-1)及其占TN的比例(70.1%)(图 4). Peng等(2011)在太湖流域昆山的田间试验报道稻田60 cm处渗漏水中NH+4-N和NO-3-N占总氮的比例分别为42.2%~65.5%和11.8%~14.7%. Ji等(2011)在洞庭湖地区的渗漏池模拟实验以及Zhao等(2012)在太湖流域宜兴的田间试验均表明渗漏水中NH+4-N较NO-3-N浓度高，NH+4-N是氮素渗漏的主要形态. 许晓光等(2013)在湖南的大田试验发现，水稻生长期间稻田30 cm深土壤渗漏液氮素以NH+4-N为主，占TN的比例超过60%，而水稻收割后闲田期渗漏液氮素以NO-3-N为主，占TN的比例达57%. 上述结果是因为水稻生长期内稻田土壤基本处于水分饱和强还原状态，厌氧环境抑制了自养硝化细菌的活性，土壤硝化作用很弱，同时淹水土壤中氮的转化主要为氨化作用、反硝化作用和生物固氮，无机氮绝大多数以NH+4-N形式存在(Tian et al., 2007；胡玉婷等，2011)，使得渗漏水中NO-3-N浓度相对NH+4-N浓度要低.
不同灌溉对稻田渗漏水氮素形态影响差异不显著，这与尹海峰等(2013)在太湖流域苏州的研究结果类似. 3种施氮处理渗漏水各形态氮素占总氮的比例相当，表明与分次施用尿素相比，单次基施控释肥并未改变浅层土壤渗漏液氮素的形态分配比例，这是一次性施用控释肥能够维持水稻稳产(Ye et al., 2013)的重要原因之一.
4.3 不同水肥管理对稻田氮素渗漏淋失的影响土壤氮素的淋溶流失源于土壤水分的向下移动. 关于农田氮素的渗漏损失，不同研究者的结果相差较大. 这一方面在于目前氮素淋失研究中渗漏量的准确获取仍是一个难点(汪华等，2006)，另一方面在于不同的气候条件、土壤特性、作物类型、耕作制度、灌溉方式和施肥管理(肥料品种、肥料用量及氮肥运筹)(左海军等，2008；胡玉婷等，2011；尹海峰等，2013；Yang et al., 2013)，还有一个关键因素是渗漏水采样深度(牛新湘和马兴旺，2011；Zhao et al., 2012). 已有的研究中，稻田渗漏液采样深度分布范围较广，从浅层15~40 cm(汪华等，2006；许晓光等，2013；Qiao et al., 2013)到深层60~90 cm(Tian et al., 2007；黄明蔚等，2007；Ji et al., 2011；Yang et al., 2013)不等. 由于土壤氮素淋溶受土壤吸附阻隔作用较大，氮素淋失量与土层深度呈负相关，浅层土壤氮素淋失量高于深层土壤氮素淋失量(Tian et al., 2007；牛新湘和马兴旺，2011；Zhao et al., 2012). Tian等(2007)在太湖流域常熟的大田试验显示稻田90 cm深土壤TN淋失量为3.13~5.00 kg · hm-2，仅占当季施氮量的0.95%~1.73%. 黄明蔚等(2007)在上海的田间试验报道稻田60 cm处TN淋失量为6.08 kg · hm-2，占当季施氮量的2.4%. Qiao等(2013)在宜兴的田间试验报道稻田40 cm处TN淋失量为3.79~5.03 kg · hm-2，占当季施氮量的1.86%~4.96%. 本研究中，施氮处理稻田30 cm深土壤TN淋失量为9.19~17.06 kg · hm-2，占当季施氮量的3.83%~7.11%，高于Tian等(2007)、黄明蔚等(2007)和Qiao等(2013)的研究结果，但仍处于Li等(2008)报道的国内稻田肥料氮当季淋失率为0.1%~15.0%的范围内.
朱成立和张展羽(2003)指出不同灌溉模式稻田各阶段水层和蓄水量不同，田间径流量和渗漏量差别显著，对稻田氮磷损失影响较大. 我们先前的研究已经证实AWD节灌较CF淹灌能显著降低田间灌溉次数和灌溉量，延长灌溉周期，有利于削减稻田暴雨径流发生次数及径流量(Ye et al., 2013). 本研究进一步证实，尽管AWD节灌提高了稻田渗漏水TN浓度(3.6%)，但大幅削减了田间渗漏水量(14.2%)，从而显著降低了氮素的渗漏流失(9.4%). 王莹等(2009)和胡玉婷等(2011)均指出节灌处理稻田土壤渗漏液氮素浓度较淹灌高，但其总渗漏量显著减少，氮素淋失量仍较淹灌条件少. 尹海峰等(2013)也发现，尽管节水灌溉稻田80 cm处渗漏水NO-3-N浓度提高31%，但因其渗漏量大幅减少，节灌处理NO-3-N淋失量较淹灌仍降低16%~49%. Yang等(2013)在太湖昆山的田间试验也报道AWD节灌较CF淹灌田间渗漏水量平均降低42.5%，TN淋失量平均降低53.7%.
研究表明，氮肥分多次(3~4)施用有助于降低稻田田面水氮素最高浓度，促进水稻氮吸收，提高氮肥利用率(左海军等，2008；刘汝亮等，2012). 由于施肥直接影响着稻田氮素淋失量，分次施氮虽然降低了渗漏水氮素的最高浓度，却增加了氮素浓度峰值的次数且延长了高氮素浓度的持续时间，氮素渗漏淋失风险仍然难以控制(纪雄辉等，2007). 随着社会经济发展，分次施氮因人力消耗高，已逐渐被农民弃用，氮肥一次性基施的需求也越来越高. 控释氮肥应运而生，成为解决这一问题的高新技术产品(杜建军等，2007). 水稻种植中应用控释肥料，不仅省工省时，而且促进水稻氮素吸收和增产，能有效减少稻田氮素损失(Chien et al., 2009；庞桂斌和彭世彰，2010；丁维军等，2013). 其中包膜控释氮肥增产效果好，氮素利用率高，成为广泛的研究热点(李月和廖水姣，2010；蒋曦龙等，2014). 已有的研究表明，包膜控释肥料养分释放遵循扩散机制，即控释肥施入田间后，土壤水分穿过肥料薄膜层渗透进入肥料内部，在固体肥芯上凝聚并将其部分溶解，产生膜内压力积累. 而包膜承受住内部压力后，养分就在膜壳内外的浓度梯度或压力梯度的驱动下穿过薄膜层，逐步扩散释放出来(李月和廖水姣，2010). 目前，关于控释肥施用对稻田氮素渗漏淋失影响的研究还不多. 郑圣先等(2004)通过15N示踪技术对水稻包膜控释氮肥氮素损失途径的研究结果表明，包膜控释氮肥较尿素降低了32.5%的田间氮素淋溶损失. Peng等(2011)在太湖地区田间研究发现硫包膜控释尿素较普通尿素稻田TN淋失量降低了44.6%. 本研究中，与尿素相比，控释BB肥和树脂包膜尿素处理稻田TN淋失量分别降低26.1%和39.5%，与上述结果相近.
我们先前的研究证实了AWD节灌与控释肥施用后水稻稳产(BBF)或增产(PCU)(Ye et al., 2013). 本研究进一步揭示了节水灌溉通过降低稻田渗漏水量减少氮素淋失，以及控释肥施用通过削减渗漏水氮素浓度降低氮素淋失(表 1). 综上，干湿交替节水灌溉与控释肥(尤其是树脂包膜尿素)施用相结合的新型水肥管理方式对于促进水稻增效稳产和降低稻田氮素渗漏损失将发挥积极作用.
5 结论(Conclusions)1)稻田30 cm处渗漏水pH平均介于5.8~6.7，受施肥、降雨和土壤pH的综合影响. 各处理渗漏水TN、NH+4-N、NO-3-N(PCU处理除外)和NO-2-N浓度均在施肥后10 d内达到最高值，之后随时间推移逐渐下降. 渗漏水氮素主要以无机形态存在，NH+4-N占TN比例最高，平均达70.1%，NO-3-N占TN比例较低，平均为13.0%，NO-2-N平均仅占TN 1.3%，可忽略不计. 水稻生育后期，稻田土壤硝化作用加强，渗漏水NH+4-N占TN的比例下降，NO-3-N占TN的比例上升.
2)与常规淹灌相比，干湿交替节灌对稻田渗漏水pH、TN、NH+4-N、NO-3-N和NO-2-N浓度及各形态氮素占总氮的比例影响不大，但节灌处理稻田灌溉量下降28.0%，渗漏量降低14.2%，TN、NH+4-N、NO-3-N和NO-2-N淋失量分别降低9.6%、8.1%、13.1%和15.8%.
3)施氮显著提高了稻田渗漏水氮素浓度，同时提高了NH+4-N和NO-2-N占TN的比例，降低了Org-N占TN的比例. 控释BB肥和树脂包膜尿素较常规尿素显著降低了稻田渗漏水总氮浓度(10.2%和43.3%)和淋失量(26.1%和39.5%)，但对渗漏水各形态氮素占总氮的比例影响不显著.
4)干湿交替灌溉与控释肥(尤其是树脂包膜尿素)施用相结合的新型水肥管理方式有利于降低稻田氮素渗漏损失，促进农田面源污染减排.
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