不同氮肥管理方式對南方酸性土壤無機氮含量的影響研究

陳靜　張嘉良

摘 要：為了提高氮素的經(jīng)濟效益，減少氮素產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)面源污染，通過農(nóng)田氮肥施用試驗，研究了在無施氮、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土層中土壤無機氮含量分布特征。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，土壤無機氮以硝酸氮和銨態(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)氮及無機氮的含量明顯高于其它兩種施氮方式下的銨氮、硝態(tài)氮及無機氮含量。在0～40cm土層中無施氮、傳統(tǒng)施氮、優(yōu)化施氮三種施氮方式的無機氮含量分別達(dá)到69.8、291.3、630.5kg/ha。

關(guān)鍵詞：氮肥 土壤無機氮 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，氮肥過量施用會導(dǎo)致土壤無機氮大量累積，造成土壤氮素存在著損失的風(fēng)險，農(nóng)田土壤中氮的損失又可以引起對環(huán)境的污染[1]。我國自20世紀(jì)80年代末期成為世界上的氮肥主要消費國，目前已是世界上的化肥使用量最大的國家，并且這種消費量將可能進(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，開展不同氮肥管理措施在時間（不同月份）上對土壤無機氮變化和分布特點、無機氮累積形態(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土壤無機氮殘留量的影響，從而確定作物合理施氮量，以期為提高氮肥利用率，減少土壤無機氮殘留，降低硝酸鹽淋洗損失，實現(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 試驗地條件概述

本試驗從2011年3月到2012年11月在廣東佛山南海泌沖廣州市中學(xué)生勞動技術(shù)學(xué)校實驗基地內(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，其理化性狀見表1。

2.2 試驗設(shè)計

本試驗采用馬鈴薯一鮮食玉米—鮮食玉米輪作種植模式，采用定點田間試驗，試驗設(shè)3個處理即3種氮肥管理方式，3次重復(fù)，共3×3=9個小區(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)分平衡和土壤測試結(jié)果確定的最佳用量，中微量元素因缺補缺。

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）（即在三個時期采用30%、30%、40%的比例施用）。

試驗的3種氮肥管理方式分別為：

1）對照（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。具體來講，當(dāng)土壤和環(huán)境氮素供應(yīng)達(dá)到動態(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)慣對作物每次施肥量進(jìn)行分期調(diào)控：將鮮食玉米整個生育期分三個階段，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表2和表3。

2.3 土壤樣品取樣時間與深度：

在試驗開始前取一個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，每個小區(qū)均取土壤樣品，每個小區(qū)取一個兩鉆的混合土壤，土樣在0～40cm層次取土。

2.4 測定項目和方法

基礎(chǔ)土樣采用常規(guī)分析方法測定pH、有機質(zhì)、土壤全氮、有效氮、土壤無機氮Nmin（銨態(tài)氮和硝態(tài)氮），速效磷，速效鉀見表4。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同氮肥管理方式對作物收獲后～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，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作物收獲后0～40cm土層土壤無機氮含量的影響

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土層土壤無機氮含量表現(xiàn)為傳統(tǒng)施氮方式0～40cm土層土壤無機氮含量大于優(yōu)化施氮方式土壤無機氮含量，更遠(yuǎn)大于不施氮0～40cm土層土壤無機態(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土層土壤無機氮中銨硝比例

以實驗結(jié)束后（2012年11月份）土壤為例，土壤無機氮銨硝比例見表5。從圖中結(jié)果可以看出，在不施氮的管理方式下，0～40cm的土層中的無機氮主要是以銨態(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的土層中的無機氮主要是以硝態(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的土層中的無機氮主要是以硝態(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機氮含量達(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。

過量氮肥的施用會導(dǎo)致的土壤硝態(tài)氮過量累積，直接導(dǎo)致土壤次生鹽漬化、養(yǎng)分供應(yīng)失衡等一系列問題[5]。在目前的種植方式和管理水平下繼續(xù)通過增加氮肥投入來增產(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肥、水的粗放管理方式，只會更加降低氮肥利用率和氮肥的生產(chǎn)效率，增加對環(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，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.中國農(nóng)業(yè)面源污染形勢估計及控制對策I.21世紀(jì)初期中國農(nóng)業(yè)面源污染的形勢估計[J].中國農(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，2010：191—195.

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

[5] 井大煒，2008.優(yōu)化施氮對高產(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.