施肥对河套灌区土壤铵态氮、硝态氮的影响

2016-04-23白雪原霍丽霞

北方农业学报 2016年3期

白雪原，红梅，武岩，霍丽霞，美丽

（内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古呼和浩特 010019）

氮素是作物生长所必需的营养元素之一[1]。施用氮肥是土壤氮素供应的主要来源和保持土地生产力的主要措施，但长期过量施用氮肥会造成土壤氮素大量过剩，降低氮肥的增产效率并给环境带来重大压力[2]。

在我国，作物对进入农田的氮肥吸收利用率为30%～40%，70%氮素残留在土体中或以气态挥发、液态淋失、渗漏等形式损失，损失严重，对农田生态系统及地区生态造成不同程度的污染[3-5]。硝态氮是旱地作物吸收的主要氮素形态，过量施氮引起土壤中硝态氮的大量累积[6]。由于硝态氮带负电荷，成为向深层土壤和地下水淋溶的主要形式，不仅导致土壤肥力下降，而且污染地下水，对人类健康构成威胁。同时，反硝化损失和径流损失的氮主要来自土壤残留的硝态氮，调控土壤中的硝态氮含量是降低氮素损失和提高氮肥利用率的关键[2]。河套灌区是内蒙古面源污染最严重的地方[7]，掌握农田土壤的氮素转化过程和迁移规律是合理施用氮肥和控制环境污染的关键。因此，进一步了解无机氮（铵态氮和硝态氮）在土壤中的变化规律对维护河套地区生态安全具有重大意义。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验区位于内蒙古巴彦淖尔市杭锦后旗头道桥镇联增村，地处河套平原，巴彦淖尔市西部（东经106°34′～107°34′，北纬 40°26′～41°13′），属温带大陆性气候。年平均气温7.9℃，年均降雨量136.5mm。试验地土壤养分含量见表1。

表1 试验地基础土样养分含量

1.2 试验设计与管理

本试验以内蒙古河套灌区主要种植作物玉米内单314为供试作物，试验共设4个处理：（1）农民习惯施肥（CK）；（2）农民习惯施肥+颗粒有机肥（F）；（3）缓控肥+配方肥（HK）；（4）农民习惯施肥+微生物菌肥（W）。重复3次，随机排列，施肥用量见表2。玉米9月15日进行收获，其他管理同大田。

表2 各处理施肥用量 kg/667m2

2 结果与分析

2.1 一水后各处理土壤硝态氮和铵态氮含量变化

由图1可见，一水后各处理土壤硝态氮和铵态氮含量整体均随土层深度的增加而逐渐降低。土壤硝态氮和铵态氮含量均随土层深度的增加而呈锯齿形降低，至60～80 cm土层达最低点，HK处理在80～100 cm土层有小幅降低，其余各处理80～100 cm土层又小幅升高。F处理硝态氮和铵态氮在40～60 cm土层有明显降低的情况。W处理硝态氮和铵态氮在40～60 cm土层含量有小幅增加，随后降低至100 cm土层又小幅升高。考虑到灌溉水中铵态氮含量，农田土壤剖面中累积的铵态氮会更小，主要是施入土壤氮肥很快被转化为硝态氮而发生累积。

2.2 二水、三水处理后土壤硝态氮和铵态氮含量变化

由图2、图3可见，二水、三水处理后，各处理硝态氮、铵态氮表现为随着土层深度的增加而逐渐降低。土壤硝态氮和铵态氮含量均随土层深度的增加而降低，至60～80 cm土层达最低点。且二水处理下F处理在60～80 cm土层硝态氮和铵态氮有小幅升高，CK处理在80～100 cm土层铵态氮有小幅增加。二水处理下W处理铵态氮降幅最为显著，在80～100 cm土层铵态氮含量降至最低值，且W显著低于其他处理及CK。F处理与CK相比铵态氮降幅并不显著，而HK处理在20～40 cm降幅最大，此后各土层铵态氮含量变化不明显，且HK处理铵态氮含量略高于CK。

2.3 不同灌水时期硝态氮和铵态氮的含量比较

不同灌水时期，硝态氮和铵态氮的含量也不同。W、HK处理硝态氮含量最高出现在灌一水后，F、CK处理硝态氮含量最高出现在灌二水后。而各处理铵态氮含量最高均出现在灌二水后。由图4可见，与一水、二水、三水处理不同，收获期，各处理铵态氮、硝态氮随土层深度增加而逐渐降低的变化规律不明显，CK处理甚至出现随土层深度增加硝态氮逐渐升高的现象。F处理淋溶液硝态氮含量低于传统施肥处理（CK）。可见，水分是土壤铵态氮、硝态氮发生大幅度变化的主要原因。

3 讨论

氮素主要是以硝态氮形式淋失的[8]。李世清和李生秀[9]对西北半干旱地区农田生态系统进行6年定位观测发现，土壤硝态氮淋失量和降水量大小密切相关，降水越多其氮素淋失越大。降水和灌溉的强度主要影响土壤硝态氮在土层中的淋洗深度，土壤剖面残留硝态氮的淋洗高峰和降水高峰基本一致[10]。铵态氮进入土壤后大部分被吸附在土壤颗粒中，只有当施氮量较大时，土壤铵态氮的吸附量达到饱和后，铵态氮在大量渗流作用下发生少量淋失，因此土壤铵态氮的淋失过程是相对缓慢的过程[8]。与铵态氮相比，硝态氮不易被土壤颗粒和土壤胶体吸附，易于遭雨水淋洗而迅速渗漏[5，11]。铵态氮和硝态氮在水中溶解度很大，研究发现硝态氮是最容易被淋洗的氮形态[12-14]。随着试验区灌水量的增加，硝酸盐淋溶损失率也显著增加，本研究结果与上述研究结论基本一致，并进一步证实：过渡灌溉是引起氮素淋失的主要原因。如何合理施肥、科学灌溉是解决河套灌区面源污染的根本途径。

4 结论

综合来看：不同肥料配施处理，能有效改变土壤铵态氮的含量。W处理可降低土壤胶体上铵态氮向土壤溶液中的转移，从而减少土壤氨挥发，对调控面源污染起到积极作用。收获期各处理铵态氮、硝态氮含量变化比较平稳，与灌水后相比各处理铵态氮、硝态氮值差异明显缩小。可见，水分是土壤铵态氮、硝态氮发生大幅度变化的主要原因。各处理铵态氮含量最高均出现在灌二水后。W、HK处理硝态氮含量最高出现在灌一水后，F、CK处理硝态氮含量最高出现在灌二水后。

参考文献：

［1］康金花，黄子蔚.滴灌随水施肥对土壤有效氮动态的影响［J］.干旱区研究，2005，22（2）：270-273.

［2］王西娜，王朝辉，李生秀.施氮量对夏季玉米产量及土壤水氮动态的影响［J］.生态学报，2007，27（1）：197-204.

与“十一五”末相比，主要污染物氨氮和高锰酸盐指数平均浓度分别下降35.2%和35.2%，溶解氧平均浓度上升39.8%，说明全市实施的“清水工程”初现成效（见图2）。

［3］彭少兵，黄见良，钟旭华，等.提高中国稻田氮肥利用率的研究策略［J］.中国农业科学，2002，35（9）：1095-1103.

［4］李庆逵.中国农业持续发展中的肥料问题［J］.南昌：江西科学技术出版社，1997.

［5］朱兆良，文启孝.中国土壤氮素［J］.南京：江苏科技出版社，1992.

［6］巨晓棠，张福锁.中国北方土壤硝态氮的累积及其对环境的影响［J］.生态环境，2003，12（1）：24-28.

［7］魏国孝，孙继成，朱峰.内蒙古河套灌区农业面源污染及防治对策［J］.中国水土保持，2009（8）：27-29.

［8］王立春，赵兰坡，朱平，等.不同施肥方式对黑土春玉米田硝态氮和铵态氮的影响［J］.东北林业大学学报，2009，37（12）：85-87.

［9］李世清，李生秀.旱地农田生态系统氮肥利用率的评价［J］.中国农业科学，2000，33（1）：76-81.

［10］袁新民，同延安，杨学云，等.灌溉与降水对土壤NO3--N累积的影响［J］.水土保持学报，2000（9）：71-74.