减控氮施肥量对大棚土壤硝态氮和铵态氮的影响*

聂大杭，陈蕾蕾，梁 青，苑喜军

（1.赤峰市农业技术服务中心，内蒙古赤峰 024000； 2.赤峰市环境监测中心站，内蒙古赤峰 024000）

减控氮施肥量对大棚土壤硝态氮和铵态氮的影响*

聂大杭1，陈蕾蕾2，梁 青1，苑喜军1

（1.赤峰市农业技术服务中心，内蒙古赤峰 024000； 2.赤峰市环境监测中心站，内蒙古赤峰 024000）

通过赤峰市松山区黄瓜大棚试验，研究了减量施肥对大棚土壤环境的影响。结果表明，常规施氮肥减量15%处理，黄瓜产量水平最高，在保证经济效益的同时，还能缓解氮肥对土壤的潜在威胁；土壤铵态氮和硝态氮含量均随土壤深度的增加而减少；土壤铵态氮和硝态氮总体变化趋势相似，均表现为先下降后上升的趋势；土壤硝态氮平均含量要高于土壤铵态氮平均含量。

土壤环境；铵态氮；硝态氮；减量施肥

大棚蔬菜生产属高投入高产出、人为调控能力较强的一种农业生产方式［1］。由于蔬菜大棚的特殊建造结构及高度集约化的生产方式，形成了特殊的管理方法，与露地比较，大棚内土壤的理化生物学性质发生了很大变化［2］。土壤是植物的营养库之一，植物除向大气摄取所需的碳、氧等营养物质外，还必须从土壤中获得大部分营养物质来满足其生存需要［3］。近年来农户为了追求高产，普遍存在盲目施肥的现象，尤其偏重于施氮肥，以为氮肥见效快，易增产，可氮肥施用过多，会使土壤硝态氮大量积累，从而使土壤酸化，氮肥施入过多还会使土壤中铵态氮转化为亚硝酸，反硝化生成二氧化氮气，当二氧化氮浓度达到一定含量时，就会对作物造成毒害。氮素已成为日益增长的环境污染物质之一［4］，因氮素而引起的环境问题已在国际上引起了广泛的关注［5］。因此，合理控制肥料施用量，尤其是氮肥的施用量，对保护大棚土壤和蔬菜安全具有重大意义。利用赤峰市松山区黄瓜大棚试验资料，研究不同施肥模式对大棚土壤的影响，以期为大棚合理施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地块位于赤峰市松山区，大夫营子乡穆家营子村。供试土壤为草甸土，供试土壤主要农化性状如表1。

1.2 供试作物

供试黄瓜品种为农大14号，于2016年5月10日定植，10月10日拉秧。

1.3 供试肥料

氮肥用尿素（含N 46%），磷肥用重过磷酸钙（含P2O546%），钾肥用硫化钾（含K2O 50%）。

1.4 试验设计

试验共设5个处理，详见表2。

表1 供试土壤农化性状Table 1 The nature of soil

表2 试验方案Table 2 Pilot program （kg／667m2）

每个处理设置3次重复，随机排列，每个小区20 m2，氮、磷、钾肥用量按多年农户常规施肥量确定。磷、钾肥以基肥的方式一次深施。1／4的尿素做基肥与磷、钾肥一起深施，并分别于黄瓜初花期、初果成熟期、盛果期在黄瓜根系旁土壤进行钻孔追施氮肥总用量的3／4，施肥后覆土。

1.5 测定项目与方法

分别于每次追肥前1 d（即6月10日、7月11日、8月12日）和拉秧后（10月10日）采集各处理表层（0～30 cm）和深层（30～60 cm）土壤样品。所取土样置于4℃冰箱中冷藏放置，用于土壤NH4＋-N和 NO3－-N的测定［6］。土壤 NH4＋-N和NO3－-N采用2mol／L的KCL提取，NH4＋-N测定采用靛酚蓝法，NO3－-N测定采用Cu-Cr还原法［7］。黄瓜分次采收称重，最后累计计算小区产量，并换算为亩产量。

1.6 统计分析方法

应用Microsoft Excel 2003和F检验与L.S.D统计软件进行数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1 氮肥减量处理对黄瓜产量的影响

图1列出了不同氮肥减量处理下黄瓜产量的平均值。从中可以看出，处理 CF85氮肥减量15%处理黄瓜产量最高，与农户常规施肥比增产2.1%，说明合理的减少氮肥不但不会减产，还有可能增加作物产量。当氮肥用量减少30%时，黄瓜产量与常规施肥处理比出现了明显的下降，说明氮素是植物生长的重要限制因素之一［8］，为保证经济效益，必须合理确定氮肥的施用量。

2.2 氮肥减量处理对大棚土壤硝态氮的影响

氮素是作物生长需求量最大，对作物增产贡献最大的营养元素。土壤中的氮素可分为有机氮和无机氮，其中可被植物直接吸收利用的无机态氮主要包括铵态氮和硝态氮［9］。铵态氮和硝态氮对作物氮营养的效用等价，但在不同的具体条件下存在差异［10］。一般认为NO3－的吸收是主动过程，而 NH4＋是与 H＋进行交换吸收的［11］。土壤中硝态氮和铵态氮的含量变化较大［12］。硝态氮被认为是土壤环境中造成地下水污染的主要污染源之一，其在土壤中的运移行为现已成为环境科学和土壤学研究的热点［13］。

从图2可以看出，0～30 cm土层中，不施氮肥处理土壤硝态氮含量呈一直下降趋势，说明随作物的生长不断从土壤中吸取硝态氮，造成土壤硝态氮含量下降，各施肥处理土壤硝态氮含量呈先下降后逐渐上升的趋势，施氮量越大，土壤中硝态氮含量越高，最终残留在土壤中的氮素越多，对土壤环境的潜在威胁也越大。已有研究指出，硝态氮淋失是导致土壤肥力降低的重要因子，同时，它也是导致地下水污染或土壤酸化的重要原因［14］。

从图3可以看出，30～60 cm土层中，土壤硝态氮含量变化趋势与上层土壤相同，对比发现下层土壤的硝态氮含量明显低于上层土壤中的硝态氮含量，这与李荣等的研究结果一致，土壤铵态氮和硝态氮含量均随土壤深度的增加而减少［15］。

2.3 氮肥减量处理对大棚土壤铵态氮的影响

铵态氮是自然界氮元素的一种存在形态，以铵根离子（NH4＋）的形态存在和流通于土壤中。可以与其他形式的氮元素在一定条件下互相转化。其溶解度大，能够被植物快速吸收，但由于铵根离子具有酸性，因此会与碱性土壤中和而导致氮元素挥发。与硝态氮相比，铵态氮更容易被土壤吸附［16］。

从图4可以看出，0～30 cm土层中，不施氮肥处理土壤铵态氮含量呈一直下降趋势，说明随作物的生长，作物不断从土壤中吸取铵态氮，从而使铵态氮的含量不断下降，各施肥处理土壤铵态氮变化情况与土壤硝态氮变化情况相似，也呈先下降后逐渐上升的趋势，随施氮量的增大，土壤中铵态氮含量不断升高。

从图5可以看出，30～60 cm土层中，土壤铵态氮含量变化趋势与上层土壤相同，也呈现出先下降后上升的趋势。对比发现下层土壤的铵态氮含量明显低于上层土壤中的铵态氮含量，对比土壤硝态氮与铵态氮含量，发现各处理土壤硝态氮含量平均值均比土壤铵态氮含量平均值要高，这与李永山等的研究结果相似，旱作土壤中硝态氮含量显著高于铵态氮含量［17］。

图1 不同施肥模式对黄瓜产量的影响Figure 1 The influence of cucumber yield under different fertilization models

图2不同施肥模式对0～30 cm土层中土壤硝态氮含量的影响Figure 2 The influence of soil nitrate nitrogen concentration in 0 to 30 cm soil layer under different fertilization models

图3 不同施肥模式对30～60 cm土层中土壤硝态氮含量的影响Figure 3 The influence of soil nitrate nitrogen concentration in 30 to 60 cm soil layer under different fertilization models

图4 不同施肥模式对0～30 cm土层中土壤铵态氮含量的影响Figure 4 The influence of soil ammonia nitrogen concentration in 0 to 30 cm soil layer under different fertilization models

图5 不同施肥模式对30～60 cm土层中土壤硝态氮含量的影响Figure 5 The influence of soil ammonia nitrogen concentration in 30 to 60 cm soil layer under different fertilization models

3 小结

土壤是农业生产最重要的自然资源。土壤环境的优劣直接影响着农产品质量，进而影响着人类的生活和发展。土壤中硝态氮、铵态氮含量过多，不仅易造成养分流失，水体的富营养化，还会对环境造成毒害。

本研究结果表明，随氮肥施入量的增大，土壤硝态氮和铵态氮含量均呈上升趋势。土壤硝态氮和铵态氮总体变化趋势相似，均呈先下降后上升的趋势。对比铵态氮与硝态氮的平均含量发现，硝态氮的平均含量要高于铵态氮的平均含量，这可能与微生物的活动有关，土壤微生物在同化氮素时，常常对铵态氮表现出一定的偏好［18］，同时铵态氮和硝态氮同时存在时，会抑制微生物对硝态氮的吸收，从而加剧了土壤铵态氮的消耗。因此，土壤铵态氮含量较土壤硝态氮含量要低。土壤硝态氮和铵态氮含量均出现随土壤深度增加而下降的趋势。出现这种现象与三方面因素有关：一是同一剖面土壤有机质含量随深度的下降而减小［19］，而有机质含量与氮素循环有密切的关系；二是随土壤深度增加微生物的数量下降［19］，氮素的矿化受阻；三是随深度增加，土壤颗粒粒径加粗，不同粒级中无机态氮含量和分布均随土壤颗粒的加粗而逐渐减少［20～21］。因此，土壤硝态氮、铵态氮含量均随土层的加深而下降。

本研究还发现，常规施氮肥减量15%处理，黄瓜产量水平最高，在保证经济效益的同时，还能降低土壤硝态氮和铵态氮的残留，从而保护土壤环境。

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Effects of Nitrogen Fertilizer on Nitrogen and Ammonium Nitrogen in Greenhouse Soil

NIE Da-hang1，CHEN Lei-lei2，LIANG Qing1，YUAN Xi-jun1
（1．Agricultural Technology Service Center of Chifeng City，Chifeng，Inner Mongolia 024000； 2．Chifeng EnvironmentalMonitoring Central Station，Chifeng，Inner Mongolia 024000）

A greenhouse test in Songshan District of Chifeng City was done to study the effect of reduced fertilization on soil environment in greenhouse.The results showed that nitrogen fertilizer 15%reduction processing had the highest cucumber yield levels.This processing could ensure economic benefit and alleviate the potential threat of nitrogen fertilizer on soil；in the vertical direction，the content of N of either form decreased with the depth along soil profiles；the overall variation tendency for soil ammonium nitrogen and nitrate nitrogen was similar，itwas characterized by first decline after rising trend；the average content of soil nitrate nitrogen was higher than the average content of soil ammonium nitrogen.

Soil environment；Ammonium nitrogen；Nitrate nitrogen；Reduced fertilization

S147.3

B

1002－1728（2017）04－0029－05

10.3969／j.issn.1002－1728.2017.04.007

2017－04－05

农业部测土配方施肥项目

聂大杭（1983－），男，高级农艺师，硕士，主要从事测土配方施肥及土壤修复方面的研究工作。通讯作者：陈蕾蕾（1987－），女，工程师，硕士，主要从事环境保护及土壤修复方面的研究工作。