鄭 霞，馬娟娟，孫西歡，李京玲，郭向紅

（太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024）

1 引言

水是生命之源，是維持生態(tài)系統(tǒng)功能和支撐地球社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展不可替代的資源[1，2]。2011年中央1號(hào)文件將加快發(fā)展水利事業(yè)作為重中之重。加快水利改革發(fā)展，不僅事關(guān)農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展，而且事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，水資源短缺的矛盾日益突出，更加制約了我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。大力發(fā)展節(jié)水灌溉已成為解決我國(guó)農(nóng)業(yè)缺水的根本出路。

水分和養(yǎng)分是作物生長(zhǎng)必需的兩大要素,適宜的水分條件和合理的養(yǎng)分供應(yīng)是作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基本保證。氮素是作物生長(zhǎng)必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一，充足的氮是細(xì)胞分裂的必要條件，氮素供應(yīng)的充足與否直接關(guān)系到器官分化及形成[3]。因此，適時(shí)適量地施用氮肥是作物穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)的重要保證。我國(guó)是世界上氮肥使用量最多的國(guó)家之一，氮肥也成為我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的當(dāng)家肥。

目前由于缺乏科學(xué)合理的灌溉施肥技術(shù)，大水漫灌下盲目施肥使得氮肥大量損失，氮肥利用率較低，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染問(wèn)題。農(nóng)業(yè)灌溉中不適當(dāng)?shù)母骱凸喔确绞剑绱笏唷⒋嗟?，使土地中耕作層土壤肥力變衰、土地貧瘠、水體富營(yíng)養(yǎng)化。不適當(dāng)?shù)墓喔确绞竭€加重了土地的次生鹽漬化。下文將對(duì)目前國(guó)內(nèi)不同灌溉施肥方式下土壤氮素運(yùn)移作一分析，為在節(jié)水灌溉條件下制定合理的灌施措施進(jìn)一步研究提供依據(jù)。

2 滴灌施肥

2.1 滴灌技術(shù)特點(diǎn)

滴灌是目前廣泛使用的一種節(jié)水灌溉技術(shù)，該技術(shù)是將養(yǎng)分溶于水中，通過(guò)微灌系統(tǒng)措施輸送到植物根部區(qū)域，供植物吸收利用的先進(jìn)施肥技術(shù)。滴灌施肥是解決旱區(qū)農(nóng)業(yè)水肥資源供給不足、利用效率低下、水肥不協(xié)調(diào)等問(wèn)題的有效措施之一[4]。與傳統(tǒng)灌溉方法相比，滴灌可有效控制灌水的數(shù)量和頻率，大大提高了水分利用效率[5]，同時(shí)能將肥料直接施于作物根區(qū)，保證根區(qū)養(yǎng)分供應(yīng)，有效減少氮素淋失，顯著提高肥料利用率[6]。

2.2 滴灌灌施下土壤氮素運(yùn)移研究現(xiàn)狀

Israeli等[7]將尿素、硝酸銨和硝酸鉀三種不同的肥料應(yīng)用在土壤質(zhì)地為黏壤土的香蕉園后研究發(fā)現(xiàn)，肥料隨水滴施進(jìn)入土壤后硝態(tài)氮含量隨土壤深度和距滴頭距離的增加呈逐漸降低的趨勢(shì)。王虎等[8]通過(guò)在大田進(jìn)行水肥滴灌試驗(yàn)指出，同一灌水施肥量下，滴頭流量較小時(shí)，銨態(tài)氮在滴頭處先吸附累積后擴(kuò)散，隨距滴頭距離的增大濃度逐漸降低；滴頭流量較大時(shí)，銨態(tài)氮在表層隨距滴頭距離的增大濃度逐漸升高。滴頭流量的合理確定不僅能增加養(yǎng)分的水平運(yùn)送距離，還能在一定程度上減少資金投入。侯振安等[9]研究了不同滴灌施肥方式下土壤水、鹽、氮和棉花根系的分布，通過(guò)比較四種不同的滴灌施肥方式指出，滴灌條件下,氮肥在一次灌溉過(guò)程的前期施用有利于提高氮肥利用率，減少氮素的淋洗損失。

滴灌施肥技術(shù)在國(guó)外已有30余年的歷史，在果樹、蔬菜及大田作物上都得到了廣泛的應(yīng)用。研究表明，滴灌施肥技術(shù)的突出效果表現(xiàn)在增產(chǎn)增質(zhì)、節(jié)省肥料、保護(hù)環(huán)境三個(gè)方面。目前將滴灌與覆膜技術(shù)結(jié)合起來(lái)的膜下滴灌技術(shù)（膜孔灌溉）對(duì)我國(guó)干旱缺水區(qū)，特別是鹽堿地農(nóng)業(yè)的開發(fā)利用起到積極的作用。由于滴灌施肥技術(shù)還需要配套的自動(dòng)化設(shè)備與資金的投入，因此更適宜在經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的作物上使用。

3 波涌灌溉施肥

3.1 波涌灌溉技術(shù)特點(diǎn)

波涌灌溉也稱間歇灌溉，它是按一定時(shí)間間隔周期性地將水引入到溝（畦）中的一種節(jié)水型地面灌溉技術(shù)[10]。與傳統(tǒng)的連續(xù)灌溉相比，波涌灌溉使得田間土壤經(jīng)歷著吸濕與脫濕的反復(fù)交替過(guò)程，致使土壤表層形成致密層、土壤入滲能力減小。因此，灌水量相同時(shí)，波涌灌溉較連續(xù)灌溉能夠推進(jìn)更長(zhǎng)的距離。

波涌灌溉具有減少氮肥深層滲漏、提高灌水效率、改善灌水均勻度等優(yōu)點(diǎn)，比較適宜我國(guó)旱作農(nóng)田地面灌溉。結(jié)合波涌灌溉這種節(jié)水灌溉技術(shù)進(jìn)行施肥，有利于減少硝態(tài)氮的淋失，對(duì)提高氮肥利用率、預(yù)防潛在的環(huán)境污染具有重要意義。

3.2 波涌灌施下土壤氮素運(yùn)移研究

吳軍虎等[11]利用一維垂直入滲裝置在室內(nèi)進(jìn)行了土壤間歇與連續(xù)入滲試驗(yàn)。研究表明，在灌施條件下淺層土壤中更利于硝態(tài)氮的保存；相同時(shí)間下，間歇入滲硝態(tài)氮鋒面推進(jìn)距離較連續(xù)入滲要淺，且淺層土壤中硝態(tài)氮含量較高，深層土壤中含量較低。灌施間歇入滲有利于將硝態(tài)氮保持在耕作土壤中，有效減少氮素?fù)p失，提高了氮肥利用率。同時(shí)利用一維垂直間歇入滲裝置對(duì)不同周期供水時(shí)間條件下肥液間歇入滲的水氮運(yùn)移特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。研究表明，不同周期供水時(shí)間下，肥液間歇入滲濕潤(rùn)鋒推進(jìn)速度較慢，能有效減少肥液的深層滲漏，易于硝態(tài)氮保存在淺層土壤中，銨態(tài)氮?jiǎng)t在表層土壤中集中分布且不受周期供水時(shí)間的影響。

波涌灌溉技術(shù)不需要投入特定的設(shè)備，只是將連續(xù)灌溉變?yōu)殚g歇灌溉，根據(jù)土壤不同的入滲特性，使得氮肥更易于保存在耕作土壤中，減少氮肥的淋溶損失，有利于作物根系的吸收利用，同時(shí)在一定程度上節(jié)省了肥料、提高了氮肥利用率。

4 污水灌溉施肥

4.1 污水灌溉技術(shù)特點(diǎn)

污水灌溉是指用處理后的工業(yè)污水和生活污水灌溉農(nóng)田。污水灌溉分為純污灌溉和清污灌溉。純污灌溉是利用工業(yè)廢水或城市生活污水作為農(nóng)業(yè)長(zhǎng)期的灌溉水源，適當(dāng)采用后可提高農(nóng)作物產(chǎn)量、減輕城市污水對(duì)水體的污染。清污灌溉是利用工業(yè)廢水或城市污水作為農(nóng)業(yè)灌溉的補(bǔ)充水源，既利用了廢污水中的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，又可使有害物質(zhì)不在農(nóng)作物中富集，既解決了城市廢污水排放問(wèn)題，又緩解了農(nóng)業(yè)用水的不足，因此在實(shí)際生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。

4.2 污水灌施下土壤氮素運(yùn)移研究

劉凌等[12]通過(guò)對(duì)污水灌溉過(guò)程中離子交換問(wèn)題的研究表明，銨離子隨污水灌溉到土壤后，與土壤膠體表面的鈣離子、鎂離子發(fā)生離子交換反應(yīng)，進(jìn)而造成地下水硬度升高和土壤含氮量的增加。姜翠玲等[13]利用徐州奎河的生活污水進(jìn)行灌溉試驗(yàn)，研究表明，污水一次性飽和灌溉雖可在短時(shí)間內(nèi)提高土壤肥力，但因氨揮發(fā)、硝化、反硝化作用，氮素容易損失且對(duì)地下水造成嚴(yán)重污染。齊志明等[14]選取經(jīng)過(guò)預(yù)處理的生活污水和自來(lái)水兩種灌溉水源進(jìn)行了污水灌溉和清水灌溉的田間對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明，與清水灌溉相比，污水灌溉使得草坪草根系土層中硝態(tài)氮大量累積，容易淋洗而影響地下水。

污水灌溉由于采用工業(yè)廢水和城市生活污水進(jìn)行灌溉，對(duì)灌溉區(qū)域的地域分布有較高要求，應(yīng)距城區(qū)較近，有充足的污水水源；同時(shí)由于污水中含有大量的有機(jī)離子，將污水灌溉應(yīng)用于農(nóng)業(yè)作物的安全性問(wèn)題還有待研究，但可將其用于草場(chǎng)等一般性灌溉，以提高土壤肥力、節(jié)約肥料。

5 結(jié)語(yǔ)

將先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)與科學(xué)的施肥方式相結(jié)合，是發(fā)展新型節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵。根據(jù)不同區(qū)域不同的土壤質(zhì)地條件以及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，選擇經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)水灌溉施肥方式，是在水資源短缺的情況下保證農(nóng)業(yè)增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要措施。目前各種節(jié)水灌溉方式下氮素運(yùn)移的研究主要是關(guān)于硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的運(yùn)移研究，而有關(guān)尿素態(tài)氮、氮素平衡及氮肥利用率方面的研究還較少。因此，結(jié)合先進(jìn)的節(jié)水灌溉方式進(jìn)行有關(guān)土壤氮肥利用率的研究，對(duì)更好地調(diào)整水肥配比、減少氮肥的無(wú)效損失具有重要意義。

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