肖靖　李莉

摘要：綜述了近年來(lái)農(nóng)田土壤氮素流失的現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹了致使農(nóng)田土壤氮素流失的8個(gè)影響因素，包括氮肥施用量、植物覆蓋度、植被格局等，同時(shí)提出了防治氮素流失的7項(xiàng)措施。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田；氮素；流失特征

中圖分類號(hào)：S153.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2014）02004003

1引言

我國(guó)是化肥的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，隨著農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展也帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。2007年我國(guó)因農(nóng)業(yè)面源污染輸入水體的氮占總氮流失量的67.26%，農(nóng)田氮素流失造成的農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為我國(guó)水體污染的主要來(lái)源＼[1＼]。因此，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)田土壤氮流失特征的研究迫在眉睫。

2農(nóng)田氮素流失現(xiàn)狀

為了增加農(nóng)作物的產(chǎn)量而大幅增加施肥量，會(huì)引起土壤退化和水環(huán)境惡化。目前已經(jīng)有很多關(guān)于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)對(duì)水中氮磷含量影響的研究和結(jié)論。氮磷隨徑流流失進(jìn)入地表水，引起水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)富集，該過(guò)程稱為水體富營(yíng)養(yǎng)化，研究已經(jīng)證明氮磷農(nóng)田損失是地表水環(huán)境污染的主要來(lái)源。

有人在我國(guó)北方的市、縣進(jìn)行的水質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，半數(shù)以上地區(qū)地下水中硝酸鹽氮超過(guò)我國(guó)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)限值規(guī)定的最高限值50mg/L，這主要是由于20世紀(jì)以后大量施用含氮肥料。研究表明，農(nóng)田土壤中氮素流失的另一個(gè)重要途徑是氮的淋溶損失，施入土壤中的氮肥大約有10%～40%經(jīng)土壤的淋溶作用進(jìn)入了地下水體中＼[2＼]。還有人利用野外大田試驗(yàn)對(duì)上海市郊的蔬菜地氮素滲漏損失進(jìn)行了長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，硝態(tài)氮滲漏損失量占氮素淋溶損失的90%以上，對(duì)當(dāng)?shù)氐叵滤h(huán)境造成了十分嚴(yán)重的污染。

3農(nóng)田氮素流失的途徑

3.1氮的氣態(tài)損失

氮的氣態(tài)損失是施入土壤中的氮肥損失的主要途徑之一，且氮的氣態(tài)損失主要發(fā)生在施肥的前期階段，經(jīng)研究表明施入土壤中的氮超過(guò)30%不知去向。

許多研究證實(shí)，土壤中氮的損失形式大多以N2、N2O、NO、NO2、NH3的氣態(tài)揮發(fā)。土壤中，這些含氮化合物主要通過(guò)硝化作用、氨化作用和反硝化作用產(chǎn)生。土壤中有機(jī)氮和銨態(tài)氮肥料形成的氨，都能以NH3的形式揮發(fā)。但大部分的銨態(tài)氮在微生物作用下發(fā)生硝化作用，形成硝酸鹽。這一過(guò)程的中間產(chǎn)物NO、NO2以氣態(tài)形式散失。當(dāng)然，最主要的氣態(tài)氮的損失是反硝化作用（氧化氮的還原過(guò)程）引起的。用盆栽進(jìn)行的滲漏試驗(yàn)和模擬試驗(yàn)也證明，硝態(tài)氮的損失主要是反硝化作用的結(jié)果。

眾所周知，空氣中氮?dú)馑嫉谋壤畲?。要測(cè)定從土壤中逸出的N2，在實(shí)際中操作比較困難。因此，蘇聯(lián)學(xué)者瑪卡洛維建議施用15N標(biāo)記的肥料，然后再測(cè)定土壤中逸出的15N2的數(shù)量。此方法在野外大田試驗(yàn)和室內(nèi)盆栽試驗(yàn)中都可使用。使用15N研究土壤中氮的遷移轉(zhuǎn)化，國(guó)外也早已廣泛采用。

3.2氮素的淋溶損失

降雨對(duì)土壤的淋溶，顯著地引起土壤中氮肥及有效氮的流失。影響土壤中氮素淋失的因素很多，其中土壤滲漏液會(huì)帶走大量的溶解性氮。國(guó)外學(xué)者對(duì)土壤滲漏液進(jìn)行分析得出無(wú)論使用何種形態(tài)的氮肥，無(wú)機(jī)氮流失的主要形態(tài)均為硝態(tài)氮＼[3＼]。

因?yàn)橄鯌B(tài)氮不易被土壤顆粒所吸附，如果土壤中沒(méi)有水分的運(yùn)動(dòng)，硝酸鹽的遷移會(huì)變得比較緩慢＼[4＼]。Pratt提出，灌溉的農(nóng)田計(jì)算硝酸鹽的淋失量，應(yīng)遵循以下原則：經(jīng)過(guò)反硝化作用產(chǎn)生的氮=施入土壤中的總氮量-植物吸收利用的氮-土壤中殘留的氮；水流移動(dòng)速度要與根系下硝酸鹽移動(dòng)速度相同；土壤中有機(jī)態(tài)氮的含量基本一致，即基本未被礦化。

3.3氮素的徑流損失

降雨會(huì)造成土壤侵蝕，而土壤侵蝕（包括風(fēng)蝕和水蝕）會(huì)造成表層土壤的大面積破壞。尤其水蝕致使表層土壤中的氮隨地表徑流大量流失。水蝕是引起氮肥損失的重要途徑之一，同時(shí)它還會(huì)導(dǎo)致土壤的肥力下降，使土壤養(yǎng)分狀況變壞以及污染地表水。

當(dāng)土壤遭到雨水沖刷，土壤的全氮會(huì)顯著下降＼[5＼]。降雨形成的地表徑流帶走了土壤中的大量氮素。降雨形成的地表徑流引起的硝態(tài)氮損失量相當(dāng)高。在種植谷類和豆類的農(nóng)田中硝態(tài)氮損失較多。經(jīng)常遭受地表徑流沖刷的土壤中一般不存在大量的游離態(tài)氮，只有在施肥處理后，游離態(tài)氮顯著增加。游離態(tài)氮的流失主要取決于雨水對(duì)地表的沖刷。

4農(nóng)田土壤氮素流失的影響因素

（1）氮肥施用量。氮肥的施用促使土壤中NH3和NO2的逸出量增加。銨態(tài)氮肥施入土壤后，會(huì)發(fā)生NH3的氣態(tài)損失。研究顯示在美國(guó)的砂壤土表面施用尿素作為氮肥，銨態(tài)氮損失為施氮量的20.6～29.3%＼[6＼]。高水平施氮會(huì)導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)土壤溶液中氮濃度急速上升，此時(shí)發(fā)生降雨將導(dǎo)致氮素流失嚴(yán)重。

氮肥的施用量過(guò)高，不僅氮素流失量急劇增加，還會(huì)使硝態(tài)氮在土壤中大量累積，使植物發(fā)生硝酸鹽中毒現(xiàn)象。

（2） 氮肥種類。Schwartzbeck發(fā)現(xiàn)，不同形態(tài)氮肥施用后氮的氣態(tài)損失差別較大，據(jù)試驗(yàn)，銨態(tài)氮肥施用后前10d，氨便從農(nóng)田土壤中強(qiáng)烈揮發(fā)出來(lái)，經(jīng)2～3周后幾乎完全終止＼[7＼]。使用銨態(tài)氮肥比硝態(tài)氮肥氮的損失小。其中，主要是分子態(tài)N2的損失，其次是N2O的損失。

（3）植被覆蓋度。植被通過(guò)對(duì)雨水的截留作用，減少雨滴沖刷地表，降低其初始動(dòng)能，保肥保土。有研究表明，隨植被覆蓋度增加，土壤全氮流失減小，但植被覆蓋度并不能減少土壤礦質(zhì)氮的流失。

（4）降雨強(qiáng)度。降雨強(qiáng)度增加，對(duì)地表沖刷強(qiáng)度增大，造成土壤的嚴(yán)重侵蝕，從而帶走更多氮素。而滲漏液在一定坡度范圍內(nèi)反而相應(yīng)增加，增加了滲漏液中氮素的流失。因次，要防范此時(shí)氮的滲漏流失。

（5）植被格局。不同植被格局對(duì)雨水的截留和攔截顯現(xiàn)出不同的效果，坡下格局可明顯減少氮素的流失，坡上格局作用十分有限，而坡中格局僅僅起到減緩徑流的作用，對(duì)減少氮素?fù)p失意義不大。

（6）施肥降雨間隔。由于氮肥施入土壤要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的變化才能轉(zhuǎn)化為植物可利用的氮，此時(shí)要是發(fā)生降雨，不僅會(huì)直接對(duì)氮肥造成沖刷，還會(huì)直接帶走施肥前期土壤溶液中累積的可溶性氮。研究表明，氮素?fù)p失量隨施肥降雨間隔增加逐漸降低。

（7）土壤性質(zhì)。不同的土壤理化性質(zhì)，如pH值、有機(jī)質(zhì)含量、通氣性和土壤質(zhì)地等，對(duì)農(nóng)田土壤氮素流失的影響也很大。土壤質(zhì)地的不同顯著影響土壤的保肥和保水性，也對(duì)氮素淋失產(chǎn)生很大影響。砂土中氮的氣態(tài)損失比較大，在輕質(zhì)土壤中施用尿素氮素流失較大。被Na、K飽和的土壤，保氮能力下降，氮素的損失顯著增加，土壤中陽(yáng)離子的代換量大，能顯著減少氮的揮發(fā)損失＼[8＼]。由此可見(jiàn)，不同質(zhì)地的土壤對(duì)土壤中氮素流失的影響差異較大。

（8）其他因素。土壤含水率、溫度等其他因素也會(huì)對(duì)農(nóng)田氮素流失產(chǎn)生影響，有待進(jìn)一步研究。

5防治氮素流失的措施

（1） 改進(jìn)施肥方式。一般來(lái)說(shuō)，肥料效應(yīng)隨著作物種類、土壤的質(zhì)地和氣候條件的不同而產(chǎn)生很大差異。大量大田試驗(yàn)表明，深施和混施比氮肥表施農(nóng)田氮素的氨揮發(fā)和反硝化損失明顯減少。在等氮量施肥條件下作物的產(chǎn)量增加明顯，也就是說(shuō)同時(shí)提高了氮肥利用率。當(dāng)然，氮肥深施也需要控制在一定深度，過(guò)深并不利于作物吸收利用氮素。此外，砂壤土的滲漏性較強(qiáng)，施用氮肥過(guò)深就會(huì)增加氮的淋溶損失。根據(jù)不同生長(zhǎng)階段作物對(duì)氮量的不同需求量，分批次施用氮肥，尤其是在作物生長(zhǎng)旺盛的時(shí)期實(shí)行追肥，不但能提高氮肥的吸收利用率，還能有效減少農(nóng)田氮素的淋溶損失。

（2）合理安排施肥量。大量的研究表明，施氮量與氮肥利用率存在著顯著負(fù)相關(guān)，氮肥施用量過(guò)高不一定會(huì)增加作物的產(chǎn)量，反而可能浪費(fèi)肥料，還易造成氮素在土壤中的累積，進(jìn)而為氮素的損失提供了良好的條件。為了減輕農(nóng)田土壤氮素流失對(duì)周圍環(huán)境的影響，增加作物產(chǎn)量，提高氮肥利用率，建議采用最佳管理措施（BMPs）獲得的最佳施肥量調(diào)控氮肥使用量，從而獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）使用有機(jī)—無(wú)機(jī)肥配施。有研究表明，適量的有機(jī)肥投入可以在一定程度上減少氮素的流失，雖然有機(jī)肥在減少氮素流失的作用機(jī)理方面的研究還不成熟，但有機(jī)—無(wú)機(jī)肥配施可以保證作物生長(zhǎng)的氮素需求，還能減少氮流失。

（4）適當(dāng)?shù)厥┯镁忈尫?、生物抑制劑?？蒯尫柿鲜侵敢活愅ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)機(jī)制達(dá)到調(diào)控肥料養(yǎng)分供應(yīng)速度的肥料。根據(jù)不同作物的生長(zhǎng)特點(diǎn)及土壤性質(zhì)合理選擇控釋/緩釋肥，不僅可以滿足作物生長(zhǎng)的養(yǎng)分需求，大幅提高肥料的肥效，同時(shí)還能降低因長(zhǎng)期大量施用常規(guī)氮肥所引起的氮素?fù)p失。

氮肥施入土壤后，需要轉(zhuǎn)化為作物能直接利用的形態(tài)才能產(chǎn)生效果。土壤中各形態(tài)氮素的轉(zhuǎn)化受多種環(huán)境和生物因素的影響，因此可以通過(guò)添加生物抑制劑來(lái)調(diào)控氮素的轉(zhuǎn)化，達(dá)到提高作物的產(chǎn)量和氮肥的利用效率的目的。

（5）安排合適的植被格局。采用坡下和坡中格局，對(duì)減緩氮素流失有重要意義。

（6）合理安排施肥時(shí)間。根據(jù)天氣預(yù)報(bào)，確定合理的施肥時(shí)間，避免雨前施肥導(dǎo)致氮素大量流失。

（7）采用生物籬攔截。

參考文獻(xiàn)：

[1]耿士均，陸文曉，王波，等.農(nóng)業(yè)面源污染的現(xiàn)狀與修復(fù) [J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（25）：13993～13996.

[2]Bergstrom L F，Kirchmann H.Leaching of total nitrogen from nitrogen-15-labeled poultry manure and in organic nitrogen fertilizer [J].Journal of Environment Qulaity，1999，28：1283～1290.

[3]孫波，王興祥，張?zhí)伊?紅壤養(yǎng)分淋失的影響因子 [J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2003， 22 （3）：257～262.

[4]王而力，劉寧，王嗣淇. 科爾沁沙地不同土地利用結(jié)構(gòu)硝酸鹽氮淋失規(guī)律 [J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（10）：2054～2060.

[5]李恒鵬，金洋，李燕. 模擬降雨條件下農(nóng)田地表徑流與壤中流氮素流失比較 [J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2008，22（2）.

[6]俞巧鋼，葉靜，馬軍偉，等. 不同施氮水平下油菜地土壤氮素徑流流失特征研究 [J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2011，25（3）： 2～4.