馮海濤

(西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西西安 710054)

引言

近些年來，隨著點(diǎn)源污染控制能力的提高，農(nóng)業(yè)面源污染的嚴(yán)重性逐漸顯現(xiàn)出來。水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象是當(dāng)今世界水污染治理的難題，并已成為全球最重要的環(huán)境問題之一，農(nóng)業(yè)面源污染是引起水體富營養(yǎng)化的一個(gè)重要原因［1－4］。隨著社會(huì)的發(fā)展，面源污染問題日趨嚴(yán)重，對人類的生產(chǎn)、生活造成了很大的影響，成為世界各國學(xué)者所面臨的重要研究課題之一。耕地受農(nóng)藥、化肥污染的面積不斷擴(kuò)大，大量氮素進(jìn)入土壤導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品硝酸鹽、亞硝酸鹽污染，大量氮素通過農(nóng)田地表徑流、農(nóng)田排水和地下滲流等途徑進(jìn)入環(huán)境中，導(dǎo)致土壤和水體污染，河流和湖泊水質(zhì)富營養(yǎng)化［5－7］。

我國農(nóng)田氮肥的損失率，稻田為30%～70%，旱田為20%～50%［8］。氮肥的不同施用方法直接影響著作物的產(chǎn)量及肥料利用率，氮肥深施是提高肥效的有效措施［9－11］。氮肥損失既降低了氮肥的利用率，又導(dǎo)致地表水、地下水等環(huán)境污染，這些污染正嚴(yán)重威脅著人類的健康。水稻是我國種植面積最大、灌溉用水量最多的作物，全國種植面積達(dá)3100×104hm2。因此，研究水稻田氮素遷移規(guī)律具有十分很大的現(xiàn)實(shí)意義。

本文以漢中地區(qū)水稻田土壤和水中氮元素的遷移規(guī)律研究，為農(nóng)田合理施肥和灌溉提供參考依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)方案與過程

1.1 采樣地點(diǎn)

采樣地點(diǎn)為漢中市宗營鎮(zhèn)水稻田，所選采樣點(diǎn)長18m、寬度為1.45m，面積為26.1m2。

1.2 采樣工具

直徑為2cm、長度為18cm的硬質(zhì)平口飲料吸管、卷尺、500ml容量瓶、培養(yǎng)皿、小刀、彩色筆、直尺、儲(chǔ)存箱。

1.3 采樣時(shí)間

采樣8組，從5月5日開始，每隔兩天取一次樣，其中下雨后6h進(jìn)行取樣，施肥后6h進(jìn)行取樣;詳見表1。分別取0－5cm、5－10cm、10－15cm不同深度的土壤樣及水稻田中水樣。

表1 采樣時(shí)間一覽表

注釋:(1)是否雨后為取樣前天晚上或者當(dāng)天上午下雨;是否施肥為取樣當(dāng)天上午有過施肥。

(2)0#為土壤本底值，即水稻田土壤未插秧而且沒有施肥、有一段農(nóng)作物輪作的空隙時(shí)所取得的土壤樣品。

1.4 測定項(xiàng)目及測試方法

1.4.1 土壤水解性氮

土壤水解性氮為礦質(zhì)態(tài)氮和有機(jī)態(tài)氮中比較易于分解的部分，其測定結(jié)果與作物氮素吸收有較好的相關(guān)性。

(1)測定原理

水稻土壤中硝態(tài)氮含量極微，用1.2mol/L氫氧化鈉(NaOH)溶液水解土壤樣品，在恒溫條件下使有效氮堿解轉(zhuǎn)化為氨氣狀態(tài)，并不斷地?cái)U(kuò)散逸出，由硼酸(H3BO3)吸收，再用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定，計(jì)算出土壤水解性氮的含量［12］。

(2)主要儀器

擴(kuò)散皿、微量滴定管、1/1000分析天平、恒溫箱、玻璃棒、毛玻璃、皮筋、吸管(2ml和10ml)，臘光紙、角匙、瓷盤。

(3)主要試劑

1.2 mol/L氫氧化鈉溶液、2%硼酸溶液、0.01mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液、定氮混合指示劑、特制膠水、硫酸亞鐵。

1.4.2 水樣總氮

水樣總氮指水中各種形態(tài)無機(jī)和有機(jī)氮的總量，包括硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨等無機(jī)氮和蛋白質(zhì)、氨基、有機(jī)胺等有機(jī)氮［13］。

(1)方法原理

在60℃以上水溶液中，過硫酸鉀可分解產(chǎn)生硫酸氫鉀和原子態(tài)氧，硫酸氫鉀在溶液中離解而產(chǎn)生氫離子，在氫氧化鈉的堿性介質(zhì)中可促進(jìn)分解完全。分解出的原子態(tài)氧在120～124℃條件下，可使水樣中含氮化合物的氮元素轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，且此過程中有機(jī)物同時(shí)被氧化分解，可用紫外分光光度法分別測定吸光度A220和A275。

(2)主要儀器

DU650單光束掃描型紫外分光光度計(jì)(美國貝克曼公司);AE－240電子天平(瑞士梅特勒公司); YX280B手提式不銹鋼蒸汽消毒器(上海三申醫(yī)療器械有限公司);TDGC2－2調(diào)壓器(浙江飛泰電器股份有限公司);25mL具塞玻璃磨口比色管。

(3)主要試劑

硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(100.0mg/L);硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)使用液(10.0mg/L);4%(W/V)硼酸溶液;3.5%(W/V)氯化鈉溶液;(1+9)V/V鹽酸溶液;堿性過硫酸鉀溶液;實(shí)驗(yàn)用水為無氨水(MILLI－Q超純水－電阻率為18.2MΩ·cm，美國密里博公司)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 土壤水解性氮

(1)測定結(jié)果

水稻田土壤中水溶性氮含量測定結(jié)果見表2。

表2 水稻田土壤中水溶性氮含量測定結(jié)果

(2)數(shù)據(jù)分析

不同深度土壤中水溶性氮含量變化曲線見圖1。

圖1 不同深度土壤中水溶性氮含量變化曲線圖

①土壤中水溶性氮含量在垂向上含量變化趨勢為增加;在0－10cm深度之間含量變化不顯著，在10－15cm深度之間含量變化相對較大。

②在0－10cm深度之間土壤中水溶性氮含量隨時(shí)間的變化幅度不大，受降雨和施肥的影響相對不大。

③在10－15cm深度之間土壤中水溶性氮含量隨時(shí)間和外界條件的變化而變化，施肥后土壤中氮元素的含量相對較高。

2.2 水樣中總氮

(1)測定結(jié)果

水稻田水中氮元素含量見表3。

表3 水稻田水中氮元素含量

(2)數(shù)據(jù)分析

水稻田水中氮含量變化曲線見圖2。

圖2 水稻田中氮含量變化圖

水稻田施用尿素，施肥當(dāng)天水中氮含量均為較高值，施肥過后，水稻田水中氮含量逐漸降低;降雨后水樣中氮含量均為較低值，持續(xù)至下次施肥前均處于較低值，降雨雨水對水稻田中氮含量有稀釋作用。

3 總結(jié)

(1)水稻根部深度在0－10cm之間，水稻田土壤中水溶性氮含量在深度0－10cm之間變化不明顯，受施肥和降雨天氣的影響不大;施肥后，深度10－15cm之間土壤中水溶性氮含量較高，為水稻生長儲(chǔ)備了營養(yǎng)。

(2)水稻田水中氮含量受降雨和施肥等因素的影響變化比較顯著，施肥后水樣中氮元素含量迅速增大;當(dāng)遇到降雨后，水樣中氮元素含量迅速降低，持續(xù)至下次施肥前。

(3)建議施肥前關(guān)注天氣變化，如果將遇到下雨天氣，選擇推遲施肥，減少化肥的損失率，同時(shí)避免氮元素流失，污染環(huán)境。

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