陳靜　張嘉良

摘 要：為了提高氮素的經(jīng)濟(jì)效益，減少氮素產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)面源污染，通過(guò)農(nóng)田氮肥施用試驗(yàn)，研究了在無(wú)施氮、傳統(tǒng)施氮、優(yōu)化施氮三種施氮方式處理下，馬鈴薯-鮮食玉米-鮮食玉米輪作農(nóng)田收獲期0～40cm土層中土壤無(wú)機(jī)氮含量分布特征。結(jié)果表明，在三種施氮方式下，馬鈴薯-鮮食玉米-鮮食玉米輪作周期后，土壤無(wú)機(jī)氮以硝酸氮和銨態(tài)氮形式累積于表層0～40cm土壤中。其中，傳統(tǒng)施氮方式下的銨氮、硝態(tài)氮及無(wú)機(jī)氮的含量明顯高于其它兩種施氮方式下的銨氮、硝態(tài)氮及無(wú)機(jī)氮含量。在0～40cm土層中無(wú)施氮、傳統(tǒng)施氮、優(yōu)化施氮三種施氮方式的無(wú)機(jī)氮含量分別達(dá)到69.8、291.3、630.5kg/ha。

關(guān)鍵詞：氮肥 土壤無(wú)機(jī)氮 農(nóng)田土 馬鈴薯/鮮食玉米輪作

1 引言

氮素是農(nóng)業(yè)土壤中的主要養(yǎng)分限制因子之一，在通常情況下，施用氮肥都可以獲得明顯的增產(chǎn)效果，但是，氮肥過(guò)量施用會(huì)導(dǎo)致土壤無(wú)機(jī)氮大量累積，造成土壤氮素存在著損失的風(fēng)險(xiǎn)，農(nóng)田土壤中氮的損失又可以引起對(duì)環(huán)境的污染[1]。我國(guó)自20世紀(jì)80年代末期成為世界上的氮肥主要消費(fèi)國(guó)，目前已是世界上的化肥使用量最大的國(guó)家，并且這種消費(fèi)量將可能進(jìn)一步增加[2]。

本研究在南方酸性土壤上，采取馬鈴薯一鮮食玉米—鮮食玉米輪作種植模式，開(kāi)展不同氮肥管理措施在時(shí)間（不同月份）上對(duì)土壤無(wú)機(jī)氮變化和分布特點(diǎn)、無(wú)機(jī)氮累積形態(tài)及累積量等方面進(jìn)行研究。在保證糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收的前提下，探求不同氮肥管理方式對(duì)土壤無(wú)機(jī)氮?dú)埩袅康挠绊?，從而確定作物合理施氮量，以期為提高氮肥利用率，減少土壤無(wú)機(jī)氮?dú)埩簦档拖跛猁}淋洗損失，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)高產(chǎn)、高效和促進(jìn)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)[3]。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)地條件概述

本試驗(yàn)從2011年3月到2012年11月在廣東佛山南海泌沖廣州市中學(xué)生勞動(dòng)技術(shù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)基地內(nèi)進(jìn)行，該地的地理位置為：23°03'N、113°08'E、海拔3.1m。供試地土壤類型為中壤土，其理化性狀見(jiàn)表1。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用馬鈴薯一鮮食玉米—鮮食玉米輪作種植模式，采用定點(diǎn)田間試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理即3種氮肥管理方式，3次重復(fù)，共3×3=9個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積12m2。磷鉀采用統(tǒng)一用量，磷鉀用量是根據(jù)養(yǎng)分平衡和土壤測(cè)試結(jié)果確定的最佳用量，中微量元素因缺補(bǔ)缺。

鮮食玉米季磷鉀肥用量與施入方式為：磷肥用量為135kg/ha（P2O5），鉀肥用量為120kg/ha（K2O），在每季鮮食玉米播種前做基肥一次施入土壤。

馬鈴薯季磷鉀肥用量與施入方式為：磷肥用量為180kg/ha（P2O5），在每季馬鈴薯移苗前做基肥一次施入土壤；鉀肥用量為225kg/ha（K2O），在移苗前、結(jié)薯期、馬鈴薯膨大期分別施入68、68、90kg/ha（K2O）（即在三個(gè)時(shí)期采用30%、30%、40%的比例施用）。

試驗(yàn)的3種氮肥管理方式分別為：

1）對(duì)照（CK）：不施氮肥（No.N）。

2）優(yōu)化施氮（Opt.N）：以達(dá)到一定目標(biāo)產(chǎn)量為目的，氮肥管理方式采用“總量控制”和“分期調(diào)控”的最佳氮素管理模式。具體來(lái)講，當(dāng)土壤和環(huán)境氮素供應(yīng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，很好的控制作物生育期內(nèi)氮素?fù)p失的基礎(chǔ)上，氮素總量控制與作物吸收帶走的氮素相當(dāng)。在總量控制的基礎(chǔ)上，根據(jù)作物的氮素吸收規(guī)律和當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)事操作習(xí)慣對(duì)作物每次施肥量進(jìn)行分期調(diào)控：將鮮食玉米整個(gè)生育期分三個(gè)階段，按播種-六葉期，六葉期-抽雄期和抽雄葉期-收獲期三階段調(diào)控氮肥用量；將馬鈴薯整個(gè)生育期分為移苗-結(jié)薯期、結(jié)薯期-馬鈴薯膨大期、馬鈴薯膨大期-收獲期三個(gè)階段調(diào)控氮肥用量[4]。

3）傳統(tǒng)施肥（Con.N）：農(nóng)民習(xí)慣氮肥用量。在對(duì)農(nóng)戶調(diào)查的基礎(chǔ)上設(shè)定的。

每季作物具體的氮肥施用總量和分配方案見(jiàn)表2和表3。

2.3 土壤樣品取樣時(shí)間與深度：

在試驗(yàn)開(kāi)始前取一個(gè)五鉆的混合土樣作為基礎(chǔ)土樣，土樣在0～40cm層次取土。此后在每季作物收獲后，每個(gè)小區(qū)均取土壤樣品，每個(gè)小區(qū)取一個(gè)兩鉆的混合土壤，土樣在0～40cm層次取土。

2.4 測(cè)定項(xiàng)目和方法

基礎(chǔ)土樣采用常規(guī)分析方法測(cè)定pH、有機(jī)質(zhì)、土壤全氮、有效氮、土壤無(wú)機(jī)氮Nmin（銨態(tài)氮和硝態(tài)氮），速效磷，速效鉀見(jiàn)表4。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同氮肥管理方式對(duì)作物收獲后～40cm土層土壤銨態(tài)氮含量的影響

根據(jù)圖1可知，在0～40cm土層土壤中，不施氮、優(yōu)化施氮、傳統(tǒng)施氮三種氮肥管理方式在2011年到2012年中0～40cm土層土壤的銨態(tài)氮含量均表現(xiàn)明顯增長(zhǎng)，而且表現(xiàn)為傳統(tǒng)施氮方式0～40cm土層土壤銨態(tài)氮含量大于優(yōu)化施氮方式0～40cm土層土壤銨態(tài)氮含量，更遠(yuǎn)大于不施氮0～40cm土層土壤銨態(tài)氮含量，其最高值分別為119.3、70.7、53.1kg/ha。

3.2 不同氮肥管理方式對(duì)作物收獲后0～40cm土層土壤硝態(tài)氮含量的影響

根據(jù)圖2可知，在0～40cm土層土壤中，不施氮、優(yōu)化施氮、傳統(tǒng)施氮三種施氮方式在2011年到2012年中0～40cm土層土壤的硝態(tài)氮量表現(xiàn)為傳統(tǒng)施氮方式0～40cm土層土壤硝態(tài)氮含量大于優(yōu)化施氮方式0～40cm土層土壤硝態(tài)氮含量，更遠(yuǎn)大于不施氮0～40cm土層土壤硝態(tài)氮含量，其最高值分別為511.3、238.4、55.1kg/ha。

3.3 不同氮肥管理方式對(duì)作物收獲后0～40cm土層土壤無(wú)機(jī)氮含量的影響

根據(jù)圖3可知，在0～40cm土層土壤中，不施氮、優(yōu)化施氮、傳統(tǒng)施氮三種施氮方式在2011年到2012年中0～40cm土層土壤無(wú)機(jī)氮含量表現(xiàn)為傳統(tǒng)施氮方式0～40cm土層土壤無(wú)機(jī)氮含量大于優(yōu)化施氮方式土壤無(wú)機(jī)氮含量，更遠(yuǎn)大于不施氮0～40cm土層土壤無(wú)機(jī)態(tài)氮含量，其最高值分別為630.5、291.3、69.8kg/ha。

3.4 南方酸性土壤0～40cm土層土壤無(wú)機(jī)氮中銨硝比例

以實(shí)驗(yàn)結(jié)束后（2012年11月份）土壤為例，土壤無(wú)機(jī)氮銨硝比例見(jiàn)表5。從圖中結(jié)果可以看出，在不施氮的管理方式下，0～40cm的土層中的無(wú)機(jī)氮主要是以銨態(tài)氮的形式存在，其所占比例達(dá)到76%。在優(yōu)化施氮的管理方式下，0～40cm的土層中的無(wú)機(jī)氮主要是以硝態(tài)氮的形式存在，其所占比例達(dá)到76%。在傳統(tǒng)施氮的管理方式下，0～40cm的土層中的無(wú)機(jī)氮主要是以硝態(tài)氮的形式存在，其所占比例達(dá)到81%。

4 討論

本文研究結(jié)果表明，在0～40cm土層中傳統(tǒng)施氮、優(yōu)化施氮兩種施氮方式的無(wú)機(jī)氮含量達(dá)到630.5、291.3kg/ha，而不施氮處理，土壤剖面硝態(tài)氮積累量顯著低于施氮處理。與傳統(tǒng)施氮相比，優(yōu)化施肥可以顯著降低土壤中氮素的積累。

過(guò)量氮肥的施用會(huì)導(dǎo)致的土壤硝態(tài)氮過(guò)量累積，直接導(dǎo)致土壤次生鹽漬化、養(yǎng)分供應(yīng)失衡等一系列問(wèn)題[5]。在目前的種植方式和管理水平下繼續(xù)通過(guò)增加氮肥投入來(lái)增產(chǎn)的潛力已經(jīng)很小，繼續(xù)增加氮肥用量而不改變目前的對(duì)肥、水的粗放管理方式，只會(huì)更加降低氮肥利用率和氮肥的生產(chǎn)效率，增加對(duì)環(huán)境的壓力。

優(yōu)化施氮肥以較低的化肥投入獲得了較高的產(chǎn)量，提高氮素利用率，并最大限度地減少氮素的底層流失，維持了土地肥力，保護(hù)水資源，保護(hù)環(huán)境。我國(guó)土壤類型多樣，土壤肥力各不相同，這樣優(yōu)化施肥量就各不相同，如何根據(jù)土壤肥力高低確定施肥量尚需進(jìn)一步研究。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 趙久然，郭強(qiáng)，郭景倫，等.1997.北京郊區(qū)糧田化肥投入和產(chǎn)量現(xiàn)狀的調(diào)查分析.北京農(nóng)業(yè)科學(xué)，15（2）： 36-38.

[2] 張維理，武淑霞，冀宏杰.中國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染形勢(shì)估計(jì)及控制對(duì)策I.21世紀(jì)初期中國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染的形勢(shì)估計(jì)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2004， 31（7）： 1008-1017.

[3] 孫世友，劉孟朝，王凌，等.不同施氮措施對(duì)冬小麥氮肥利用率和土壤硝態(tài)氮積累的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2010：191—195.

[4] 任順榮，邵玉翠，高寶巖，等.長(zhǎng)期定位施肥對(duì)土壤重金屬含量的影響[J].水土保持學(xué)報(bào)， 2005，19（4）： 96- 99.

[5] 井大煒，2008.優(yōu)化施氮對(duì)高產(chǎn)小麥/玉米間作產(chǎn)量和氮利用率的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 9：55～57，60.