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农业生产过程中，氮肥的高效利用直接关系到粮食安全和环保问题。农田活性氮损失不仅导致氮肥利用率下降，还给环境带来大量的负面效应。减少氮损失是提高作物氮素利用率的最有效途径。肥料深施，尤其是尿素深施，在减少施氮量的同时可有效提高水稻产量。然而，有关尿素根区施肥减少稻田氮损失的研究较少。同时，紫萍（浮萍科紫萍属）和红萍（满江红科满江红属）作为绿肥或生物肥具有替代部分化学氮肥的潜力，并且紫萍和红萍可与水稻一起同时生长于稻田，所以不需要额外的耕地进行增殖。紫萍具有很强的NH4+吸收能力，但无固氮能力;红萍具有显著的固氮能力，但需在低铵条件下才能更好的发挥其固氮能力。然而，到目前为止，稻田养萍对氮损失、氮素利用率及水稻产量的影响我们知之甚少;氮肥深施可有效降低田面水中的铵态氮浓度，而目前还没有有关根区施肥结合稻田放养红萍对氮损失和氮素利用率的影响的研究。因此，为了明确稻田根区施肥以及稻田养萍对氨挥发、氮素利用率及水稻产量的影响，本文以我国的五大水稻主产区之一的太湖地区稻田为研究对象，采用田间原位小区实验，研究了不同施肥模式下稻田养萍对氨挥发、氮素利用率、水稻产量以及肥料氮去向的影响，揭示了在既减少施氮量又增产的前提条件下，最大幅度地削减稻田氨挥发和提高氮素利用率的最佳施肥模式和途径。取得的主要进展如下: (1)实验于2014-2016年期间，在太湖地区水稻季对尿素表施处理（当地常规（CT，300kg N ha-1）和减氮25％（RN，225kg N ha-1））和深施处理(当地常规根施(CTDP)和减氮25％根施(RNDP》)以及空白处理(CK)的氨挥发、水稻产量和氮肥吸收利用率（REN）进行了测定。此外，为了探索深施氮肥的释放动态和肥料氮的去向，我们分别开展了氮肥扩散和15N标记尿素实验。结果表明:根区施肥模式下，深施于土下10cm处的尿素水解迅速，施肥后第8天肥点中心的NH4+-N浓度高于2000mg kg-1（干土重），由于土壤胶体带负电荷，使得肥点处的NH4+扩散范围被限制在土表下方4-13cm，几乎扩散不到田面水里，从而使得田面水里的NH4+-N浓度变得很低，继而使得根区施肥处理的稻季氨挥发总量仅占施氮量的1％。与表施相比，根施使得氨挥发总量降低了91％;相应地，根施使得氨排放强度下降了92％。同时，尿素的深施使得稻季前期土壤的NH4+-N浓度维持在较高水平，肥效可持续两个月，从而使得3个稻季的作物平均吸氮量增加了28％。在适宜的气候条件下（2015和2016年），根区施肥使得水稻的产量和氮肥吸收利用率分别显著增加了10％和55％。在各处理当中，RNDP的盈余氮最低，仅36kg N ha-1，而且收获期RNDP的作物15N（肥料氮）吸收量比表施的高62％，肥料氮损失比表施的低38％。 (2)对于稻田放养紫萍而言，两个稻季的研究结果表明:尿素表施模式下不同施氮水平结合紫萍(当地常规+紫萍(CTD)和减氮25％+紫萍(RND))可有效抑制稻季氨挥发。与当地常规处理相比，尿素表施结合放养紫萍可减少36-52％的氨挥发损失。紫萍铺满田面水后形成的物理隔膜可阻止田面水里的NH3向大气里挥发，加上紫萍生长迅速且能吸收田面水里的部分NH4+，从而有效抑制了氨挥发损失。同时，三个稻季的作物吸氮量、氮素利用率和产量结果表明:与当地常规处理相比，尿素表施结合放养紫萍使得作物的吸氮量提高了14-25％，氮肥吸收利用率提高了35-78％，水稻产量增加了9-10％，继而使得净经济效益增加了10-12％。与减氮25％的氮水平相比，当地常规施氮水平下水稻产量并无增加的趋势，不论是单独的尿素表施还是尿素表施结合紫萍。 (3)对于稻田放养红萍而言，三个稻季的研究结果表明:尿素表施模式下不同施氮水平结合红萍(当地常规+红萍(CTA)和减氮25％+红萍(RNA))可有效提高作物的氮素利用率。与当地常规处理相比，RNA和CTA的氮肥吸收利用率分别显著提高了69％和59％;氮肥农学利用率增加了52％和31％;氮肥偏生产力增长了43％和13％。此外，RNA和CTA的15N回收率提高了64％和49％。尿素表施结合红萍提高氮素利用率主要是因为氮损失的减少和作物吸氮量的增加。RNA和CTA的肥料氮损失分别减少了48％和26％，同时它们的氨挥发总量减少了42％和12％。RNA和CTA的红萍稻季固氮量分别达52和44kg N ha-1，从而使得RNA和CTA的作物吸氮量分别比当地常规处理增加了17％和33％。RNA和CTA的水稻产量比当地常规处理高8％和14％。 (4)在推荐施氮量下(225kg N ha-1)，对于不同施肥模式下结合稻田放养红萍，田间原位同位素15N微区实验表明:在各处理当中，尿素根施+红萍的肥料氮损失最低且肥料氮总回收率（土壤+植物）最高。根区施肥模式下，作物对肥料氮的吸收出现延迟现象，但根施尿素的肥效更持久。与尿素单独表施相比，尿素根施+红萍、尿素根施和尿素表施+红萍的肥料氮损失分别下降了47％、33％和18％;肥料氮的总回收率分别增加了58％、40％和22％。几乎所有的标记红萍氮在两个月内全部释放出来，其释放的标记氮的40％被水稻植株吸收。红萍对肥料氮的吸收很少。与尿素单独表施相比，尿素根施+红萍、尿素根施和尿素表施+红萍的水稻产量分别增加了13％、9％和9％，氮肥吸收利用率提高了70％、57％和58％，但他们之间的净经济效益无显著差异。 综上所述，根区施肥基本消除了氨挥发损失，尿素根施可起到缓释肥的效果，从而能更好的匹配作物的氮需求和氮供应，继而有效地减少了氮损失。紫萍可耐受田面水里的高铵环境，前期生长过程中从田面水里吸收的氮，在中后期因凋落死亡而逐渐释放出来为作物所利用，从而起到氮素循环利用的作用，紫萍作为绿肥在不增加氮肥投入量的条件下，可实现水稻的氮素利用率和产量的增加。红萍因其具有显著的固氮能力，可作为生物肥替代25％的化学氮肥，同时能显著提高作物的氮素利用率和产量，并减少肥料氮损失。根区施肥结合稻田放养红萍可进一步减少肥料氮的损失并提高肥料氮的总回收率，同时可增加水稻产量。然而，根区施肥和稻田养萍技术的推广需通过肥料深施机械和孢子繁殖技术来实现。