不同有机种植模式对稻田田面水氮磷流失风险及经济效益的影响.pdf

2023 年 36 卷9期Vol.36No.9引用格式：严俊，潘晓雪,李玉成,张学胜，李伟，陶雅露，张康，不同有机种植模式对稻田田面水氮磷流失风险及经济效益的影响J，西南农业学报，2023,36(9):1881 1889.Yan J,Pan X X,Li Y C,Zhang X S,Li W,Tao Y L,Zhang K.Effect of different organic cropping patterns in rice fields on risk of nitrogen and phos-phorus losses from field surface water and economic benefitsJ.Southwest China Journal of Agricultural Sciences,2023,36(9):1881-1889.D0I:10.16213/ki.scjas.2023.9.007.西南农业学报Southwest China Journal of Agricultural Sciences不同有机种植模式对稻田田面水氮磷流失风险及经济效益的影响1881严俊,潘晓雪,李玉成,张学胜,李伟,陶雅露,张康（1.安徽大学资源与环境工程学院，合肥2 30 6 0 1;2.中科合肥智慧农业协同创新研究院，合肥2 30 6 0 1）摘要：【目的】探究不同有机种植模式对稻田田面水氮磷流失风险及经济效益的影响，以期能在降低巢湖流域农业面源污染风险的同时，保障粮食安全和农民收入。【方法】在环巢湖地区开展大田实验，共设置4个实验组：常规种植模式（CK）和“紫云英还田+有机肥”（TI）“秸秆还田+沼液”（T2）、“秸秆还田+大豆饼肥”（T3)3种有机种植模式。分别测定田面水中氮磷浓度，稻米和土壤中的重金属含量及水稻产量和氮磷吸收量。【结果】移栽期和分前期稻田田面水氮磷浓度达到高峰；相较于常规种植组，在移栽期，有机种植组田面水的总氮（TN）浓度和总磷（TP）浓度分别降低13.47%2 3.8 4%和2 3.7 1%2 8.7 9%；在分期，有机种植组田面水的TN浓度和TP浓度分别降低13.47%2 3.8 4%和2 1.8 6%36.7 5%。有机种植模式下，水稻的转运效率提高14.50%23.80%，稻米中的Cd、A s 和Pb含量显著降低，各实验组土的重金属含量均未超过国家标准，且稻米产量未显著下降，净总经济效益显著提高（37.59%51.6 4%）。【结论】有机种植模式均可有效降低稻田田面水氮磷流失风险，且移栽期和分巢前期是防控氮磷流失的关键阶段。T2模式下田面水氮磷流失风险最小，净总经济效益提高幅度最大。关键词：有机农业；田面水；氮磷流失；稻米产量；重金属中图分类号：S143.6Effect of different organic cropping patterns in rice fieldson risk of nitrogen and phosphorus losses fromfield surface water and economic benefitsYAN Jun,PAN Xiao-xue,LI Yu-cheng,ZHANG Xue-sheng,LI Wei?,TAO Ya-lu,ZHANG Kang(1.School of Resources and Environmental Engineering,Anhui University,Hefei 230601,China;2.Hefei Intelligent Agricultural Cllabora-tive Innovation Research Institute,Chinese Academy of Sciences,Hefei 230601,China)Abstract:Objective In order to reduce the risks of agricultural non-point pollution in the Chaohu Lake basin and safeguard the food securi-ty andfarmersincome,the influences ofdfferent organiccropping patternson therisksof nitrogen and phosphorus loss fromfield surfacewater and economic benefits were investigated.Method Field experiments were conducted in the Chaohu Lake area,and four treatmentgroups were set as below:conventional cropping pattern(CK)and three organic cropping models including the returned purple yew tofields+organic fertilizer(T1),the returned straw to fields+biogas liquid(T2)and the returned straw to fields+soybean cakemanure(T3).The nitrogen and phosphorus concentrations in field surface water,heavy metals(HMs)content in rice and soil,rice yieldsand nitrogen and phosphorus uptake were measured,respectively.Result Nitrogen and phosphorus concentrations in field surface water allreached their peaks at the transplanting stageand pre-tller stage.Compared to the conventional planting group,the TN and TP concentrationsof field surface water in the organic planting group were decreased by 13.47%-23.84%and 23.71%-28.79%during the transplanting文献标识码：A文章编号：10 0 1-48 2 9(2 0 2 3)9-18 8 1-0 9收稿日期:2 0 2 2-12-0 6基金项目：国家科技重大专项（2 0 17 ZX07603-002-001）第一作者：严俊（1999），男，硕士，主要从事水污染防治研究。E-mail：y a n j u n 9914 16 3.c o m通讯作者：李玉成（196 3-），男，博士，教授，主要从事农业面源污染防治和水污染防治研究。E-mail：l i-y u c h e n g 16 3.c o m1882period,respectively.Meanwhile,during the tillering period,the TN and TP concentrations of field surface water in the organic plantinggroup were reduced by 13.47%-23.84%and 21.86%-36.75%,respectively.The transferefficiencies of rice in three organic plantingpatterns groups were increased by 14.50%-23.80%,while the contents of HMs(Cd,As and Pb)in rice were significantly decreased.Moreover,the soil heavy metal contents of these groups did not exceed the national standard of China.No significant decrease in rice yieldwas observed and the net total economic benefits also were significantly promoted(37.59%-51.64%).Conclusion The 3 tested organiccropping patterns can effectively reduce the risk of N and P loss from paddy field surface water.The transplanting and early tillering periodswere the key stages to prevent and control nitrogen and phosphorus loss.Both the lowest risk of nitrogen and phosphorus losses from field sur-face water and the largest net total economic benefit were found in T2 group.Key words:Organic farming;Field surface water;Nitrogen and phosphorus losses;Rice yield;Heavy metals【研究意义】巢湖作为中国五大淡水湖之一,由于其氮磷含量过高造成的富营养化问题引起广泛关注 。面源污染是巢湖人湖氮磷污染的主要来源，对总氮（TN）贡献率达32%，总磷（TP）贡献率达48%2-3。同时,在巢湖面源污染中,种植业的TN贡献率最高，为41%，TP贡献率为2 2%，成为其主要的氮磷面源污染源4。氮磷是作物生长的必需营养元素，但过度施用化肥会降低土壤肥力、排放温室气体、引起农业面源污染等5-6 。化肥中仅2 0%50%的氮和30%45%的磷能被作物利用,其余部分则通过地表径流、淋溶和渗滤等途径进人周围水体,造成农业面源污染7 。因此，选择合理的稻田种植模式可有效降低稻田田面水中氮磷流失风险，缓解农业面源污染。【前人研究进展】环巢湖1km范围内有8 0 0 0 hm农田，属于巢湖流域一级保护区。环巢湖区域以农村为主，畜禽粪便、作物秸秆等农业废弃物若得不到妥善处理，势必会对水体质量产生影响8 。因此,可将作物秸秆以及畜禽粪便等农业废弃物肥料化，即作为有机肥就地还田，以实现废物资源化利用9-10。研究表明，有机肥替代化肥处理能在保证水稻产量的同时,有效降低农田氮素和磷素径流流失量和流失率8 。使用减量化施肥+秸秆还田处理代替常规施肥,水稻产量有一定幅度提升,并使土壤中速效钾、碱解氮含量增加 。同时，由于有机农业的氮素投入量和磷素投入量远小于常规农业,因此有机农业的氮素流失量比常规农业低，氮流失量削减30%35%，同时磷素流失风险也有所降低12 。【本研究切人点】目前研究多集中在减量施肥和有机肥替代下稻田种植，鲜有不同稻田有机种植模式对稻田田面水氮磷以及水稻产项目pHProject实验点Test site西南农业学报量影响的研究。【拟解决的关键问题】秸秆、沼液和大豆饼渣均是巢湖地区常见的农业废弃物，紫云英是当地普遍种植的豆科绿肥。基于上述研究背景，本文拟探究在化肥零施用下，不同有机种植模式（“紫云英还田+有机肥”模式、“秸秆还田+沼液”模式、“秸秆还田+大豆饼肥”模式）对稻田田面水中氮磷、稻米和土壤重金属含量、水稻产量及总经济效益的影响，以期在降低巢湖农业面源污染风险的同时，保障粮食安全和农民的收人，为巢湖流域农业面源污染防治提供技术支撑。1材料与方法1.1研究区概况研究区设在巢湖北部,实验点位于安徽省巢湖市焗炀镇（117 41 37 E,313937N），属亚热带及暖温带过渡性季风区，气候常年温和，日照充足，雨量适中。降雨主要集中在夏季,年平均降水量116 0mm,年平均气温18 19。土壤类型为潜育型水稻土，其理化性质如表1所示。1.2供试材料大豆饼肥取自实验点周边榨油作坊，养分为全氮3.10%、全磷0.40%、全钾0.90%、有机质38.18g/kg。沼液取自实验点周边沼气站，养分为全氮0.6%、全磷0.5%、全钾0.7%。有机肥购自安徽某企业，养分含量为全氮2.40%、全磷1.8 9%、速效钾1.04%。紫云英开春时播种，鲜草养分为全氮0.04%、全磷0.0 0 9%全钾0.2 7%。复合肥m(N)：m(P,0,）:m（K,0）=2 1:9:10 由安徽某企业供应,尿素由安徽某公司生产,含氮量46%。供试水稻品种为“荃两优丝苗”审定编号：国审稻2 0 17 6 0 41。表1实验地土壤的基本理化性质Table 1 Basic physicochemical properties of the soil in the test site有机质(g/kg)Organic matter6.9225.4936卷碱解氮(mg/kg)全氮(g/kg)Alkali-hydrolyzableTotal nitrogennitrogen1.23162.42全磷(g/kg)Total phosphorus0.68有效磷(mg/kg)Available phosphorus18.239期1.3实验设计与管理实验于2 0 2 1年6 一11月进行，采用大田实验，分为3种有机种植模式。T1：紫云英还田+有机肥，T2:秸秆还田+沼液，T3：秸秆还田+大豆饼肥,原料均来源于实验田周边，原料就地还田，每个处理区面积为6 6 7 m,3次重复，实验设计如表2 所示。各处理施用基肥，并在分期进行追肥。各处理区于6 月2 8 日进行水稻移栽，种植密度行距26.7cm，株距13.3cm，保证每穴栽足4苗。水浆管理采用浅湿间歇灌溉，田间不灌深水，避免排水,10月2 6 日进行水稻收割。有机种植组不用农药,若田间存在明显杂草,则进行人工拔除。病虫害防治时,在做好种子处理、田边种植香根草等农业防控基础上，应用杀虫灯、害虫天敌、性诱剂和高效、低毒、低残留的生物农药等物理、生物防治方法。1.4样品采集及测定方法1.4.1田面水和土壤在水稻的移栽期（7 月3日）、返青期（7 月7 日）、分前期（7 月19日）分后期（8 月17 日）、孕穗期（9 月3日）、抽穗期（9月16 日）和乳熟期（9 月2 8 日）采集各处理区的表层水样采集时使用注射器，在实验田内随机选5处抽取,装塑料瓶，水样采集后立即放人冰箱4冷藏保存,并在48 h 内测定其总磷（TP）、可溶性磷（D T P）、总氮（TN）、铵态氮（NH-N）、硝态氮（NO-N)和可溶态反应性无机磷（MRP)浓度。水稻收获后，采用“X”型5点采样法，在每个实验区域收集土样(0 2 0 cm）、风干、过10 0 目筛,用于测定重金属元素(Cd、Cr、Ni、Pb、A s、Cu 和Zn)含量。水样中的TP、D T P和MRP浓度采用钼酸铵分光光度法测定;TN浓度采用碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法测定;NHt-N浓度采用纳氏试剂分光光度法测定；NO，-N浓度采用紫外分光光度法测定;有机氮（ON）、可溶态反应性有机磷(DOP)和颗处理TreatmentCKT1T2T3注：有机种植组氮素水平约为常规种植组的6 0%。Note:The N level of organic cropping models is sixty percent of that of conventional croppping pattern.严俊等：不同有机种植模式对稻田田面水氮磷流失风险及经济效益的影响1.5评价方法和数据处理1.5.1瞬时养分流失法养绝对流失量法进行估算。AQ;=AT,F,式中,A为稻田面积（m）;T,为在采样时间各指标的质量浓度（mg/L);F,为稻田水层高度（m）。1.5.2稻米重金属摄入的健康风险评价采用日人均摄人量（Daily intake,DI)评估居民通过稻米摄人的重金属量DI=Fi C式中,Fi为食物的日均消费量g/（人d)。根据中国居民膳食指南（2 0 2 2）中建议的每天应摄入谷类食物量为0.2 0 0.30 kgl4，假设谷类全部为大米作物,则成人日均消费稻米约为0.30 kg;C为食物中重金属平均含量。1.5.3数据处理实验数据均以“均值标准偏差”形式表示，分别采用SPSS26.0和Origin2021软件进行数据处理和绘图。使用Duncan多重比较检验的单因素方差分析（ANOVA）确定不同组的显著差异(P0.05)。表2 实验分组情况Table 2 Experimental grouping situation施肥量Quantity of applied fertilizer复合肥6 0 0 kg/hm;尿素 150 kg/hm移栽前将紫云英全量翻耕作绿肥，另施用有机肥52 50 kg/hm前期稻田翻耕秸秆，稻田肥料使用沼液作有机肥，施用量为2 2 50 0kg/hm前期稻田翻耕秸秆，稻田肥料使用“饼肥”作有机肥，施用量为37 50kg/hm?1883粒态磷(PP)浓度通过差减法计算。土壤中的 Cd、Cr、Ni、Pb、A s、Cu、Zn 测定方法如下：取0.2 g样品在聚四氟乙烯埚中用5 mL HNO3、5m L H F 和3mLHClO4组成的混合酸体系（优级纯）消解，含量用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS，A g ile n t 7 50 0型，美国）测定。1.4.2稻米水稻成熟期后各处理区水稻单产单收,脱谷后实测产量；各处理区调查单位面积（1m）收获穗数,取代表性稻株5穴用以考种。稻米中的7 种重金属含量测定方法与土壤中一致;方法准确度和精密度采用国家稻米标准物质（CBW 10 0 45）和室内平行样品进行质量控制，各个重金属在平行样和参考标样中的回收率在9 5%115%，平行样的相对标准偏差优于5%。养分流失潜力采用养分(1)(2)农药Pesticide3 kg/hm?不施用农药和除草剂，使用物理防控和生物农药应用技术不施用农药和除草剂，使用物理防控和生物农药应用技术不施用农药和除草剂，使用物理防控和生物农药应用技术1884结果与分析22.1田面水氮素变化特征由图1可知,纵观整个水稻生长期,CK、T 1、T 2、T3组的田面水TN浓度变化趋势呈“M”型：经灌水期至移栽期达到峰值后降低，又在分前期达到最大值后逐渐下降。且TN浓度下降速率在分期最高。另外,在水稻的每个生长期,有机种植组（T1、T2、T 3,下同）TN浓度均小于常规处理组（CK）。与CK组相比,移栽期和分前期有机种植组的TN浓度分别降低2 3.8 4%和16.39%、13.47%和西南农业学报1210(T/u）8NL642灌溉36卷CK一T1T2T3agerio0穗期乳熟期Milk stageONNO;-NNH-N13.49%、16.58%和2 0.32%。说明，有机种植能降低各生长期田面水TN浓度，减少田面水氮素流失风险。由图2 可知，NHt-N是TN的主要组成部分(28%71%）,CK、T 1、T 2、T 3组 NHt-N浓度变化趋势与 TN 的基本一致,且在水稻生长前期 NHt-N的比重大,随着水稻趋向成熟，其比重逐渐降低，而NO，-N比重随之增加。尤其是生长后期,有机种植组的NH-N占比显著低于CK。在水稻分后的各个时期,有机种植组ON的占比显著高于CK。灌溉期移栽期PeriodIrrigationTransplanting of seedlingperiodperiod10080Irigation periTransplanting perior图1水稻生长期田面水总氮浓度变化Fig.1Changes in total nitrogen concentrations in rice during thegrowing season2.2田面水磷素变化特征从图3可知,除CK外,有机种植组的TP浓度变化趋势与TN均不同。具体差别表现在经灌水期至移栽期达到最高峰后，,TP浓度逐渐降低，而非在返青期分藥前期分后期孕穗期抽穗期PretilleringLate tilleringestablishmentstageHeading pericPretileringLateileingstagBootingHeadingstagestage乳熟期periodMilk stage6040200图2、水稻生长期田面水各氮素占比Fig 2 The proportion of each nitrogen in the rice growing season9期水稻分前期达到另一顶峰。造成这一现象的主要原因可能是以基肥为主要施肥形式，进而导致CK、T1、T 2、T 3组前期的 TP浓度显著高于后期。在水稻的各个生长期，仅返青期有机种植组和常规种植组TP浓度差异不显著,而在其它生长期,有机种植组TP浓度显著高于 CK。与 CK 相比,在水稻移栽期,有机种植组的浓度降低2 3.7 1%2 8.7 9%。在水稻分后期，有机种植组的浓度降低2 1.8 6%36.75%。在水稻的各生长期，有机种植组TP浓度的变化幅度较小。除返青期外，有机种植组田面水TP浓度均低于 CK组。说明,有机种植手段在降低严，俊等：不同有机种植模式对稻田田面水氮磷流失风险及经济效益的影响stage后期18852.0-.CK1.8-T11.6一T2T3(/）1.41.21.00.80.60.40.2上0期期期nmel前期乳热期田面水TN的同时,还能有效降低田面水TP浓度，从而减少田面水氮磷素流失风险。Milk stageBooting.sIrigationHeadling periodPretileringLatetTransplanting perid由图4可知,CK、T 1、T 2 和T3组的DTP（M RP与DOP之和）占比在前5个生长期均较高,比重在BPMRPDOP图3水稻生长期田面水总磷浓度变化58%77%；随着水稻生长,DTP逐渐转化为PP,使Fig.3Changes in total phosphorus concentrations in rice during the乳熟期DTP比重降低至32%41%，相应的PP比growing season重则从最低的返青期（2 4%38%）提高至乳熟期的6 2%7 3%。并且，有机种植模式下，水稻生长后期的田面水PP占比显著高于常规种植组。2.3有机种植下的田面水氮、磷减排潜能分析本研究设置稻田田面水高度为5cm，使用瞬时养分流失量公式，按照施基肥期和分肥期2 个时期计算累积流失量，可模拟出稻田田面水TN和TP灌溉期移栽期PeriodIrrigationTransplanting of seedlingperiodperiod10080的绝对流失量。由表3 可知,CK、T 1、T 2、T 3 组分肥期TN流失量均显著高于基肥期,TP流失量的趋势相似,但不显著。各有机种植组流失量均显著低于正常施肥组。与 CK相比,在基肥期,有机种植组 TN 绝对流失量分别降低16.8 7%、19.2 3%、10.7 7%，TP绝对返青期分藥前期分藥后期孕穗期抽穗期PretilleringLate tilleringestablishmentstageBootingstagestageHeadingperiod乳熟期Milk stage6040200图4水稻生长期田面水各磷素占比Fig.4The proportion of each phosphorus in the rice growing season1886TreatmentCKT1T2T3注：不同小写字母表示各处理间差异显著（P0.005）。下同。Noet:Different lowercase letter shows that the difference is significant between each treatment.The same as below.流失量无显著影响；在分檗肥期,T1组 TN、T P绝对流失量分别显著降低，降幅为30.2 1%、2 6.90%，T2组TN、T P绝对流失量分别显著降低，降幅为20.09%、33.90%,T 3组TN、T P绝对流失量分别显著降低，降幅为2 5.41%、34.8 5%。说明水稻有机种植能提高田面水氮磷减排潜能。2.4有机种植模式下的稻米和土壤中重金属分析由表4可知,CK、T 1、T 2、T 3组稻米中重金属含量均未超过食品安全国家标准一一食品中污染物限值（GB27622017）中规定的限值。其中，各处理稻米的 Cr和 Ni含量无显著差异。与 CK 相比，稻米中其余5种重金属（Cd、Pb、A s、Cu 和Zn）的含量在T1组分别降低34.6 2%、37.0 4%、53.6 1%、66.02%和2 5.47%，T2组分别降低6 1.53%、30.86%、7 0.10%、2 5.13%和54.16%,T3组分别降低53.8 5%2 5.93%、47.94%、41.44%以及38.2 1%,均呈现出显著差异。处理CdTreatmentCKT1T2T3西南农业学报表3氮磷绝对流失量Table3Absolute loss of nitrogen and phosphorus基肥期处理Basal fertilization periodTN10.66 0.96 a8.86 0.91 b8.61 0.72 b9.51 0.56 bCr0.026 0.003 a 0.365 0.021 a 0.681 0.055 a 0.162 0.014 a 0.194 0.006 a 3.622 0.109 a 20.571 1.042 a0.017 0.003 b 0.351 0.030 a 0.520 0.042 a 0.102 0.009 b 0.090 0.009 b 2.231 0.197 b 15.329 0.421 b0.010 0.003 b 0.312 0.020 a 0.619 0.043 a 0.112 0.007 b 0.058 0.007 b 2.712 0.041 b9.435 1.041 b0.012 0.002 b 0.385 0.034 a 0.556 0.031 a 0.120 0.010 b 0.101 0.007 b 2.116 0.192 b 12.714 0.541 b36卷(kg/hm)分藥肥期Tillering fertilization periodTPTN1.55 0.12 a17.64 1.52 a1.43 0.11 a12.31 0.96 b 1.44 0.08 a14.09 1.22 b 1.51 0.10 a13.16 0.77 b从表5可知,CK、T 1、T 2 和T3组土壤中重金属总量均未超过土壤环境质量一一农用地土壤污染风险管控标准（CB156182018）中农用地土壤风险筛选值,故各组土壤无重金属风险。CK、T 1、T 2和T3组土壤中 Ni无明显差异由于T1组为沼液处理组,其土壤中 Cd、C r、A s、C u 和 Zn 均显著高于其它组，但仍低于农用地污染风险筛选值。沼液处理组土壤Cd虽未超标，但却最接近筛选值，故在后续过程中需针对性降低其超标的潜在风险。假设该区域居民以当地出产的稻米作为主食，且稻米烹饪中重金属含量无变化，可估算居民因食用稻米而摄人Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、Pb 和As的量（表6）。各种植模式下居民对以上6 种重金属的摄入量均低于世界卫生组织（WHO）和联合国粮食及农业组织（FAO)提出的重金属人均每日摄人可允许限量标准(PTDI)15。说明，在有机种植模式下，居民通过稻米摄人重金属的健康风险较低。表4稻米重金属含量Table 4 Heavy metal content of riceNiTP2.23 0.18 a1.63 0.11 b1.47 0.10 b1.45 0.11 bPbAs(mg/kg)CuZn表5稻田土壤重金属含量Table 5 Heavy metal content of paddy soils处理CdTreatmentCKT1T2T3污染风险筛选值Risk value(mg/kg)CrNi0.22 0.01 b32.24 0.87 b 15.33 0.87 a 77.21 1.22 a 20.41 1.17 b 16.22 0.89 c 130.22 4.52 b0.19 0.01 b30.90 0.77 b 14.58 1.02 a 68.44 2.09 c 19.22 1.33 b 15.23 0.98 c 125.91 5.35 b0.28 0.02 a45.55 1.02 a 16.27 1.13 a 72.71 2.71 b 25.32 1.87 a 22.34 1.25 a 150.36 5.16 a0.21 0.01 b33.62 1.74 b 14.87 1.22 a 66.75 1.20 c 17.91 1.98 b 18.116 1.20 b 124.55 6.25 b0.3250Pb6080As30Cu50Zn2009期重金属Heavy metalCdCrNiPbAsCuZn严俊等：不同有机种植模式对稻田田面水氮磷流失风险及经济效益的影响表6 居民食用研究稻田产出稻米人均日重金属摄入量Table 6Daily intake of heavy metals per capita for the population consuming rice produced from the study rice fieldsCK7.8109.5204.348.658.2108661711887人均日摄入量（g/d)DI人均每日摄人可允许限量T1T25.13105.393.6156.0185.730.633.627.017.436981345992829T33.6115.5166.836.030.36363813(g/d)PTDI7250012 000200128650033 000表7水稻产量及养分含量Table 7Rice yield and nutrient content秸秆Straw处理TreatmentCKT1T2T3籽粒Grain产量含氮量(/hm)(g/kg)YieldN content9.41 0.10 a8.52 0.52 a6.73 0.09 b7.16 0.51 b6.29 0.07 b6.51 0.24 b 6.21 0.08 b6.90 0.43 b转运效率Transfer efficiency(籽粒产量/含磷量产量(g/kg)(/hm)P contentYield1.24 0.10 a9.01 0.79 a1.12 0.11 a8.22 0.51 a1.12 0.12 a8.30 0.68 a1.09 0.08 a7.82 0.65 a含氮量(g/kg)N content17.23 1.31 a13.82 0.75 b14.73 0.74 b13.96 0.92 b含磷量(g/kg)P content2.15 0.18 a2.08 0.12 a1.99 0.13 a1.90 0.21 a秸秆产量Grain yield/Straw yield)0.96 b1.23 a1.31 a1.26 a表8 常规稻田和有机稻田的经济效益Table 8Economic benefits of conventional and organic rice paddies项目Project成本投人地租CostRent水稻秧苗Seed插Rice transplanting化肥、农药Fertilizer,pesticide人工Human workload合计Total收人稻谷IncomeRice净收人Net income2.5有机种植下水稻的产量及水稻植株的转运效率由表7 可知,与CK相比,有机种植模式下秸秆产量显著下降，降幅为2 8.7 2%34.0 4%，籽粒产量下降8.8 9%13.33%，但不显著。有机种植模式还使秸秆和籽粒的含氮量明显下降,但对其含磷(元/hm)CKT1540054001500150012001200350028001420030.63016 430T25400150012007500750015 60015 60041 10041 5002550025900量无显著影响。有机种植组水稻的转运效率提高28.12%38.54%。说明，有机种植下能更好地利用养分，提高水稻对养分的利用效率。从表8 可知,与CK相比,有机种植组（T1、T 2、T3）的净经济效益分别提高55.2 0%、57.6 3%和45.47%。T3540015001200750015 60039 10023.50018883 讨 论有机种植能降低田面水氮磷流失风险,提高田面水氮磷减排潜能,这与前人研究一致16-18 。CK、T1、T 2、T 3 组在水稻移栽期和分前期 TN 和 TP 浓度达到峰值，之后逐渐下降，这是因为本研究施肥分为基肥和分肥,施肥时间距移栽期和分前期较近,导致2 个时期的 TN和 TP浓度最高。由于水稻在分期生长迅速，大量吸收营养成分19，导致分后期氮磷浓度迅速下降。有机肥的释放速率较慢，营养成分的释放持续于整个生长期2 0-2 1,这可能导致在各个生长期内,有机种植组的氮磷浓度下降速度远小于常规种植组。NHt-N占比在前期较高,后期逐渐降低，这是因为水稻是喜氨植物，主要通过吸收NH4-N 来降低氮素水平16.2 。有机肥中ON含量较高，大量ON随着施肥进人水体2 3,可能导致有机种植组ON的占比显著高于常规种植组。DTP占比在前期较高,后期占比逐步降低。这是因为DTP主要以正磷酸盐形式存在,水稻可以直接吸收利用2 4。而有机肥中磷素主要以颗粒态存在并容易吸附在土壤中，释放速率较缓慢，只有一部分溶解于田面水2 5。有机肥中磷素大多以颗粒态存在，且难被植物吸收2 3，可能造成在生长后期，有机种植组的PP占比显著高于常规种植组。有机种植模式下,稻米中的 Cd、A s 和Pb含量均显著降低。一方面,可能是由于有机肥的施入导致土壤pH增加,土壤胶体表面的负电荷随之增加，从而增加由于静电引力作用带来的对重金属的吸附能力2 6 。另一方面,则可能是因为有机肥中的有机物质改变了水稻根际土壤的微环境，土壤中的重金属可以通过与有机物吸附形成稳定的有机部分来固定重金属,进而降低水稻的吸收2 7-2 8 。本研究中，各试验组土壤无重金属风险，但沼液处理组（T1）土壤 Cd,Cr、A s、C u 和 Zn含量均显著高于其它组,其中Cd与筛选值极为接近,有超标的风险。沼液是沼气工程中厌氧发酵产生的残余液，是一种优质的有机肥料2 9。本研究的沼液原料为周边养殖产生的猪粪、牛粪等,含有大量的微量元素,Cu 和 Zn为有益营养元素，有利于稻米品质提高，其它重金属元素若超标,对人体有害30-31。故在后续的沼液使用中,可以进一步管控沼液中的 Cd、C r 和 As含量,防止超标。本研究发现，有机种植模式对稻米产量影响不显著,而且能提高养分的利用效率,与前人研究一致2 0.32 。王建林等3 研究表明,稻米含氮量与稻米食用品质有抗作用，因此有机种植可能会对稻米西南农业学报食用品质有积极影响。有机种植模式需要人工除草以及物理防虫，需要更大的人工、设备成本。但是，有机种植模式不需要使用化肥和农药，且有机稻米在市场上更受欢迎，售价更高，故综合来看，