降雨對(duì)施用兩種尿素坡地氮素空間分布的影響①

郭新送，丁方軍，陳士更，洪丕征，路艷艷

(1 土肥資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，山東泰安 271018；2 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山東泰安 271018；3 山東省腐植酸高效利用工程技術(shù)研究中心，山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司，山東泰安 271000)

降雨對(duì)施用兩種尿素坡地氮素空間分布的影響①

郭新送1,3，丁方軍1,2,3*，陳士更1,3，洪丕征1,3，路艷艷1,3

(1 土肥資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，山東泰安 271018；2 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山東泰安 271018；3 山東省腐植酸高效利用工程技術(shù)研究中心，山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司，山東泰安 271000)

采用自動(dòng)模擬降雨系統(tǒng)，設(shè)置恒定降雨強(qiáng)度，在室內(nèi)對(duì)施用普通尿素和樹(shù)脂包膜控釋尿素的土槽進(jìn)行模擬降雨試驗(yàn)。通過(guò)模擬降雨試驗(yàn)，比較研究了降雨對(duì)施用兩種尿素的坡地氮素空間分布及氮素流失特征影響。研究結(jié)果表明：樹(shù)脂包膜控釋尿素在棕壤、褐土及紅壤坡地上施用，均能顯著減小降雨對(duì)坡地氮素空間分布的影響；與普通尿素相比，模擬降雨后，樹(shù)脂包膜控釋尿素處理的 3 種類型土壤坡地氮素殘余量變異系數(shù)為普通尿素的 14.08% ~ 31.89%；且樹(shù)脂包膜控釋尿素顯著縮小了降雨對(duì) 3 種類型土壤坡地表層與下層氮素空間分布影響間的差異；樹(shù)脂包膜控釋尿素在 3 種類型土壤坡地上施用均能減少降雨造成的氮素流失，與普通尿素施用相比，氮素流失分別減少了7.32% ~ 17.35%(P<0.05)、17.95% ~ 24.24%(P<0.05)、72.45% ~ 78.84%(P<0.01)；同時(shí)，樹(shù)脂包膜控釋尿素還能減小降雨造成的坡地表層與下層氮素流失量間的差異，下層坡面氮素?fù)p失量?jī)H比表層增加 1.63% ~ 5.02%。因此，降雨條件下，在坡地上施用樹(shù)脂包膜尿素有利于控制氮素的分布失衡及流失。

模擬降雨；3種類型土壤；樹(shù)脂包膜控釋尿素；空間分布；氮素流失

我國(guó)丘陵類地形幅員遼闊，降雨不僅對(duì)坡地養(yǎng)分流失的影響非常大，而且還會(huì)引起坡地土壤養(yǎng)分分布失衡[1]。坡地土壤養(yǎng)分空間分布失衡，一方面導(dǎo)致坡地土壤地力水平不均勻，作物長(zhǎng)勢(shì)差異明顯；另一方面還會(huì)導(dǎo)致農(nóng)民施肥困難。坡地土壤氮、磷、鉀中，降雨對(duì)氮素空間分布影響最大[2]。故如何減小降雨對(duì)坡地氮素空間分布的影響成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)學(xué)者共同關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。

土壤中外源氮素的引入主要是尿素的施用，尿素施入土壤后，在降雨條件下，發(fā)生徑流流失和淋溶損失[3–4]，氮素的這兩種損失在坡地土壤上直接引起了氮素空間分布失衡。而損失的氮素一方面會(huì)降低尿素的有效利用率，引起土壤質(zhì)量下降；另一方面，流失的氮素匯入河流、湖泊會(huì)引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，危害水體環(huán)境。研究指出，降雨對(duì)坡地氮素空間分布的影響主要有土壤類型、降雨強(qiáng)度、施用尿素類型等幾方面因素[5–6]。普通尿素的氮素利用率較低，施入土壤后受降雨影響較大，氮素空間分布失衡及流失嚴(yán)重，坡地因具有坡面幅度而加重了這種趨勢(shì)[7]。樹(shù)脂包膜控釋尿素的氮素利用率相對(duì)較高，而且能夠提高作物產(chǎn)量；降雨條件下，在坡地上施用樹(shù)脂包膜控釋尿素，一定程度上能夠減少氮素的淋溶損失，對(duì)坡面氮素流失具有一定的控制效應(yīng)[8–9]，因而樹(shù)脂包膜控釋尿素成為坡地土壤尿素施用的首選類型之一。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)降雨條件下坡地土壤氮素遷移機(jī)理、流失危害及防治等領(lǐng)域的研究較多[10–11]，而在降雨條件下，對(duì)普通尿素和樹(shù)脂包膜控釋尿素在棕壤、褐土和紅壤 3種發(fā)生類型土壤坡地上施用后的氮素空間分布及流失特征比較研究未見(jiàn)報(bào)道。為此，本研究通過(guò)模擬降雨試驗(yàn)，系統(tǒng)比較研究了相同降雨條件下，降雨對(duì) 2種尿素在 3 種發(fā)生類型土壤坡地上施用的氮素空間分布及氮素流失特征影響，旨在揭示相同降雨條件下，樹(shù)脂包膜控釋尿素對(duì)維持坡地氮素空間分布穩(wěn)定及控制氮素流失的規(guī)律特征，為防治農(nóng)田坡地土壤氮素流失提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要的理論與實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 供試土壤與肥料

供試土壤按地理發(fā)生類型分別為棕壤、褐土和紅壤，其基本化學(xué)性狀如表1所示。3種類型土壤中棕壤采自山東農(nóng)業(yè)大學(xué)南校區(qū)試驗(yàn)田，系統(tǒng)命名為普通簡(jiǎn)育濕潤(rùn)淋溶土；褐土采自山東省肥城市安駕莊鎮(zhèn)安駕莊村玉米良種場(chǎng)，系統(tǒng)命名為普通簡(jiǎn)育干潤(rùn)淋溶土；紅壤采自江西鷹潭中國(guó)科學(xué)院紅壤生態(tài)試驗(yàn)站，系統(tǒng)命名為普通黏化濕潤(rùn)富鐵土。試驗(yàn)土樣均為0 ~ 20 cm農(nóng)田耕層土壤，經(jīng)過(guò)自然風(fēng)干后過(guò) 2.5 mm篩，除去石塊、植物根系等雜質(zhì)混勻備用。

表1 三種供試土壤化學(xué)性質(zhì)Table 1 The chemical properties of three soils used in present study

供試控釋氮肥為山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的樹(shù)脂包膜控釋尿素(N 45.6%)，河南大通化工股份有限公司生產(chǎn)的大顆粒普通尿素(N 46.3%)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

模擬降雨試驗(yàn)在山東省土壤侵蝕與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室降雨大廳進(jìn)行。降雨采用自動(dòng)模擬降雨系統(tǒng)，模擬降雨各參數(shù)分別設(shè)定為，降雨高度20 m，降雨強(qiáng)度72 mm/h(恒定)，降雨時(shí)長(zhǎng)90 min/次，降雨均勻度＞80%，雨滴降落終速為自然雨滴的 98%以上，使得模擬降雨特性接近于天然降雨。試驗(yàn)?zāi)M降雨共進(jìn)行9次，以接近于土壤采集區(qū)的年均降雨量范圍。

3種類型土壤均設(shè)置2個(gè)施肥處理，分別為普通尿素處理 (CUU) 和樹(shù)脂包膜控釋尿素處理 (CRU)，每個(gè)土樣每個(gè)處理重復(fù) 3次。施肥處理的施氮量相同，為225 kg/hm2。試驗(yàn)所用土槽為自行設(shè)計(jì)的木制槽，規(guī)格為：長(zhǎng)×寬×高 = 200 cm × 50 cm ×28 cm，土槽底部鋪有5 cm厚細(xì)沙。土樣裝槽時(shí)，按土樣20 cm實(shí)際高度，裝槽體積質(zhì)量按1.25 g/cm3進(jìn)行，土壤平均初始含水量控制在(0.22±0.02)g/g，試驗(yàn)坡度設(shè)為7°。裝土?xí)r，參照高楊等[9]的處理方法，將肥料與土壤充分混合后，邊裝邊壓實(shí)(減小雨水在土槽坡面上的入滲和測(cè)流)裝入土槽，裝填完畢后及時(shí)鋪上塑料薄膜以防止土壤水分蒸發(fā)。土槽坡面由坡頂端至底端將其化分為坡上部(0 ~ 67 cm)，坡中部 (67 ~ 133 cm)和坡下部 (133 ~ 200 cm)。

模擬降雨結(jié)束后，在土槽坡面上橫向(沿坡頂至坡底)劃分 17 條等分線，縱向劃分 5 條等分線[9]，在交點(diǎn)處用微型土鉆按 10 cm/層取土(0 ~ 10 cm 記作表層，10 ~ 20 cm 記作下層)，土樣經(jīng)風(fēng)干、磨細(xì)、過(guò) 100 目篩備用。本研究為分析坡地氮素空間分布受降雨的影響，模擬土槽土層為坡地耕層土壤，且將其統(tǒng)一按 0 ~ 10 cm 和 10 ~ 20 cm 分層，但由于不同類型土壤發(fā)育狀況不一，本研究中的土層分層與田間土壤實(shí)際情況存在一定差異，故未來(lái)的田間試驗(yàn)研究不可或缺。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及數(shù)據(jù)處理

土壤全氮采用凱氏法測(cè)定，具體方法參考鮑士旦[12]版土壤農(nóng)化分析。數(shù)據(jù)采用 Excel、SAS 軟件進(jìn)行計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析，采用 Surfer 9 軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 樹(shù)脂包膜控釋尿素靜水釋放速率

供試樹(shù)脂包膜控釋尿素在 25℃ 靜水中的氮素釋放率(包含樹(shù)脂包膜控釋尿素的氮素時(shí)段釋放率和氮素累積釋放率)測(cè)定結(jié)果如圖1所示，其氮素時(shí)段釋放曲線為先升高再降低的類拋物線型，氮素累積釋放率曲線呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)。符合《緩/控釋肥料》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(HG/T 3931-2007)，且與其預(yù)設(shè)3個(gè)月的控釋時(shí)期相吻合，與宋付朋等[13]在控釋肥釋放過(guò)程的結(jié)果分析一致。

圖1 樹(shù)脂包膜控釋尿素在25℃ 水中的氮素釋放率Fig. 1 Nitrogen release rate from controlled release urea coated by polymer in 25℃ water

本研究結(jié)果與已有的研究結(jié)果均表明樹(shù)脂包膜控釋尿素在浸水中能達(dá)到很好的控釋效果[14]。但在土壤中，由于土壤孔隙狀況、酸堿環(huán)境等因素以及氮素在土壤中的遷移變化與周轉(zhuǎn)情況的影響，樹(shù)脂包膜控釋尿素施入土壤后是否能夠真正達(dá)到在浸水中的效果，需要進(jìn)一步探究。

2.2 降雨對(duì)施用兩種尿素的棕壤坡地氮素空間分布影響

2.2.1 表層氮素空間分布 由于降雨下氮素存在不同途徑的損失[14]，故降雨后坡面氮素分布出現(xiàn)失衡。對(duì)棕壤坡地來(lái)講，施用2 種尿素的坡地表層氮素空間分布在降雨后出現(xiàn)較大差異(圖 2)。在氮素空間分布上，普通尿素處理 (CUU) 的坡上部、中部和下部的氮素殘余量分別變?yōu)榻涤昵暗?50.31%、57.47% 和 55.46%；樹(shù)脂包膜控釋尿素處理 (CRU) 的坡上部、中部和下部的氮素殘余量分別為降雨前的 57.70%、59.94% 和58.81%；在整個(gè)表層坡面上CUU處理的氮素殘余量變異系數(shù)為 6.51%，而 CRU處理的僅為0.97%。在氮素流失程度上，降雨結(jié)束后，CUU和CRU處理的棕壤坡地表層氮素總量分別比模擬降雨前減少了41.14% 和38.13%，其中在0 ~ 80 cm坡位，CUU處理的氮素流失量顯著高于CRU處理(P<0.05)。表明，較普通尿素，施用樹(shù)脂包膜控釋尿素的氮素不僅能維持坡地氮素分布相對(duì)均衡，且減少因降雨造成的氮素?fù)p失。

圖2 兩種尿素處理的棕壤坡地表層氮素空間分布Fig. 2 Nitrogen spatial distribution in the surface slope of brown soil with two kinds of urea applied

2.2.2 下層氮素空間分布 降雨不僅造成坡地表層氮素空間分布失衡，同時(shí)還會(huì)影響坡地下層氮素空間分布，且因尿素類型不同其氮素空間分布有所差異(圖3)。降雨后，相對(duì)于CRU處理，CUU處理的氮素殘余量在下層坡面出現(xiàn)一個(gè)峰值，而CRU處理的氮素殘余量分布相對(duì)較為均勻；整個(gè)下層坡面 CUU處理的氮素殘余量變異系數(shù)為3.55%，顯著高于CRU處理的 0.50%(P<0.05)，整個(gè)坡面的變化幅度明顯小于CUU處理。CUU處理的坡上部氮素流失十分嚴(yán)重，較CRU處理，氮素流失量達(dá)到CRU處理的2.32倍，達(dá)到極顯著水平(P<0.01)；在坡中部和坡下部，CUU處理和 CRU處理的氮素殘余量分別為降雨前的50.27%、54.89% 和57.12%、57.24%，CUU處理的氮素流失量也均顯著高于 CRU處理，表明降雨對(duì)CRU處理的棕壤坡地下層氮素空間分布影響較小，且氮素流失顯著較少。

圖3 兩種尿素處理的棕壤坡地下層氮素空間分布Fig. 3 Nitrogen spatial distribution on brown subsoil of the slope with two kinds of urea applied

相比于普通尿素，樹(shù)脂包膜控釋尿素能減小降雨對(duì)棕壤坡地表下層氮素空間分布間的差異，并能夠縮小氮素流失量間的差異。表現(xiàn)在 CRU 處理的棕壤坡地表下層間的氮素空間變化幅度相近；同時(shí)，CRU 處理的坡地下層氮素?fù)p失只比表層多 1.72%，而 CUU 處理的坡地下層氮素?fù)p失比表層多 7.56%，差異顯著。

2.3 降雨對(duì)施用兩種尿素的褐土坡地氮素空間分布影響

2.3.1 表層氮素空間分布 降雨對(duì) 2種尿素處理的褐土坡地表層氮素空間分布影響不同，表現(xiàn)為降雨后 2種尿素處理的氮素空間分布均勻性及氮素殘余量變化幅度有較大差異(圖4)。從褐土坡地表層3個(gè)坡位的氮素殘余量分布情況及變化幅度來(lái)看，CUU處理的褐土坡地表層氮素殘余量在整個(gè)坡面的變化幅度在0.90 ~ 1.06 g/kg，而CRU處理的變化幅度在1.09 ~ 1.19 g/kg；CUU處理的氮素殘余量變異系數(shù)達(dá)到9.72%，為CRU處理的3.1倍，表明施用樹(shù)脂包膜控釋尿素能減小降雨對(duì)褐土坡地表層氮素空間分布的影響。

圖4 兩種尿素處理的褐土表層坡面氮素空間分布Fig. 4 Nitrogen spatial distribution in the surface slope of cinnamon soil with two kinds of urea applied

降雨結(jié)束后， 2種尿素處理的坡地表層氮素均以坡上部和坡下部流失嚴(yán)重，坡中部的氮素殘余量出現(xiàn)峰值，但較CUU處理，CRU處理的坡面氮素流失程度相對(duì)較小，表現(xiàn)為CRU處理的坡上部、中部和下部的氮素殘余量分別高出 CUU處理的 2.25%、8.95% 和4.83%，以CRU處理坡中部氮素殘余量顯著高于CUU處理(P<0.05)。經(jīng)計(jì)算CUU和CRU處理的褐土坡地表層氮素總量分別比模擬降雨前減少了 28.08% 和 23.04%，即較普通尿素，施用樹(shù)脂包膜控釋尿素能顯著減少氮素流失。

2.3.2 下層氮素空間分布 降雨對(duì) 2種尿素處理的褐土坡地下層氮素空間分布影響差異較大，相對(duì)于CRU處理，CUU處理的氮素殘余量在整個(gè)坡面變化幅度較大；在整個(gè)下層坡面，CUU處理的氮素殘余量變異系數(shù)達(dá)到14.14%，為CRU處理的4.12倍，故CRU處理的氮素殘余量的空間分布相對(duì)穩(wěn)定，其氮素空間分布受降雨影響較小(圖 5)。降雨后，2種尿素處理的整個(gè)褐土坡地下層氮素總量均較降雨前有所減少，其中以CUU處理的氮素總量較降雨前減少的較多，表現(xiàn)為CUU處理的坡上部、中部、下部氮素?fù)p失量達(dá)到CRU處理的1.32、1.52和1.41倍，均顯著高于CRU處理，表明樹(shù)脂包膜控釋尿素減少了坡地下層的氮素?fù)p失。

從降雨對(duì)褐土坡面表下層氮素空間分布的影響看，降雨后，CRU 處理的褐土坡地表下層間的氮素空間分布差異較 CUU 處理小，經(jīng)計(jì)算，CRU 處理的坡地下層氮素?fù)p失量只比表層多 1.60%，而 CUU處理的坡地下層氮素?fù)p失量比表層多 4.43%，差異顯著，表明樹(shù)脂包膜控釋尿素能減小降雨對(duì)褐土坡地表下層氮素空間分布間的差異。

2.4 降雨對(duì)施用兩種尿素的紅壤坡地氮素空間分布影響

2.4.1 表層氮素空間分布 降雨后，從紅壤整個(gè)表層坡面的氮素殘余量變化幅度來(lái)看(圖6)，CUU處理的紅壤坡地表層氮素殘余量在整個(gè)坡面的變化幅度在0.40 ~ 0.51 g/kg，且在140 ~ 160 cm的坡位處出現(xiàn)一個(gè)峰值，而 CRU處理的變化幅度在0.49 ~ 0.53 g/kg，顯著小于CUU處理；整個(gè)表層坡面，CRU處理的氮素殘余量變異系數(shù)為4.59%，顯著低于CUU處理的14.96%(P<0.05)，即降雨后，CRU處理的紅壤表層坡面氮素空間分布相對(duì)均衡。從紅壤坡地表層氮素殘余量分布來(lái)看，降雨結(jié)束后，CUU和CRU處理的紅壤整個(gè)坡地表層氮素總量分別較模擬降雨前減少了19.47% 和 4.12%，2種尿素處理的坡地氮素均以坡上部和坡下部流失嚴(yán)重。而與CUU處理相比，CRU處理的坡上部、中部和下部的氮素殘余量分別高出CUU處理的6.22%、3.14% 和2.28%，除坡下部160 ~ 180 cm坡位外，均達(dá)到顯著性水平(P<0.05)，表明樹(shù)脂包膜控釋尿素具有控制氮素流失的性能，能夠維持紅壤表層坡面的氮素含量。

圖5 兩種尿素處理的褐土下層坡面氮素空間分布Fig. 5 Nitrogen spatial distribution in cinnamon subsoil of the slope with two kinds of urea applied

圖6 兩種尿素處理的紅壤表層坡面氮素空間分布Fig. 6 Nitrogen spatial distribution in surface slope of red soil with two kinds of urea applied

2.4.2 下層氮素空間分布 降雨后，2種尿素處理的紅壤坡地下層氮素空間分布均勻性及氮素殘余量變化幅度均存在較大差異。從紅壤整個(gè)下層坡面的氮素殘余量變化幅度來(lái)看，CUU處理的紅壤坡地下層氮素殘余量在整個(gè)坡面的變化幅度在 0.35 ~ 0.45 g/kg，而 CRU處理的變化幅度在0.44 ~ 0.51 g/kg，顯著小于CUU處理；在整個(gè)下層坡面，CRU處理的氮素殘余量變異系數(shù)為2.87%，顯著小于CUU處理的11.98%(P<0.05)，表明CRU處理的坡面氮素殘余量變化幅度相對(duì)較小(圖 7)。降雨后，2種尿素處理的坡地氮素均以坡上部流失嚴(yán)重，但CUU處理的整個(gè)下層坡面的氮素?fù)p失量達(dá)到CRU處理的3.63倍，差異達(dá)到極顯著水平。從紅壤坡地下層3個(gè)坡位氮素殘余量的分布情況來(lái)看，CRU處理的坡上部、中部和下部的氮素殘余量分別高出CUU處理的17.26%、27.71% 和30.47%(P<0.01)，表明樹(shù)脂包膜控釋尿素的氮素控制釋放功能顯著減少了降雨造成的坡地下層氮素流失。

圖7 兩種尿素處理的紅壤下層坡面氮素空間分布Fig. 7 Nitrogen spatial distribution in red subsoil of the slope with two kinds of urea applied

降雨后，與 CUU 處理相比，CRU 處理的紅壤坡地表下層間的氮素空間分布差異較小，經(jīng)計(jì)算，CRU處理的坡地下層氮素?fù)p失只比表層多 5.02%，而 CUU 處理的坡地下層氮素?fù)p失比表層多 21.43% (P<0.01)，差異顯著，可見(jiàn)，樹(shù)脂包膜控釋尿素能減小降雨對(duì)紅壤坡地表下層氮素空間分布間的差異。李恒鵬等[15]，陳志良等[16]研究均指出，降雨下坡地表層的氮素流失更為明顯，與本研究有一定的差異性，但其研究降雨強(qiáng)度設(shè)定為暴雨等級(jí)。本研究設(shè)置降雨強(qiáng)度恒定，未對(duì)不同降雨強(qiáng)度下的氮素空間分布進(jìn)行研究分析，故不同強(qiáng)度的降雨對(duì) 2 種尿素坡地氮素空間分布的影響還有待于進(jìn)一步探究。

2.5 降雨對(duì)3種類型土壤坡面氮素空間分布影響的比較分析

模擬降雨條件下，棕壤、褐土、紅壤的氮素流失特征基本一致，均以坡上部的氮素流失嚴(yán)重，從整個(gè)坡面氮素流失嚴(yán)重程度上看，為棕壤＞褐土＞紅壤。施肥是調(diào)控氮素流失的重要途徑[17]，與施用普通尿素相比，施用樹(shù)脂包膜控釋尿素在3種類型土壤施用均能減少氮素流失，其中以在紅壤上施用效果最為顯著，氮素流失量分別為棕壤的 33.81% 和褐土的61.63%。從降雨后3種類型土壤的坡面氮素空間分布看，降雨均會(huì)造成3種類型土壤坡面氮素失衡，且降雨對(duì)CUU處理和CRU處理的氮素空間分布影響差異較大，其中均以對(duì)CUU處理的氮素空間分布影響較大，氮素分布失衡嚴(yán)重。與施用普通尿素相比，施用樹(shù)脂包膜控釋尿素均能減小降雨對(duì) 3種類型土壤坡面氮素空間分布的影響，CRU處理的3種類型土壤中，以棕壤表下層坡面的氮素空間分布失衡程度較輕，氮素殘余量變化幅度小于褐土與紅壤，整個(gè)坡面的氮素殘余量變異系數(shù)分別為褐土與紅壤的 22.42%和19.84%。

3 結(jié)論

1) 模擬降雨后，樹(shù)脂包膜控釋尿素處理的 3 種類型土壤坡地氮素殘余量變異系數(shù)為普通尿素的14.08% ~ 31.89%，整個(gè)坡面以坡上部和坡下部氮素空間分布均勻性明顯高于普通尿素處理。

2) 樹(shù)脂包膜控釋尿素在 3 種類型土壤坡地上施用均能顯著減少降雨造成的氮素流失，較普通尿素施用，氮素流失分別減少了 7.32% ~ 17.35%、17.95% ~ 24.24%、72.45% ~ 78.84%。樹(shù)脂包膜控釋尿素的控釋效果在紅壤上最為明顯，褐土次之。

3) 與普通尿素相比，樹(shù)脂包膜控釋尿素在 3 種類型土壤坡地上施用，均能顯著縮小降雨對(duì)坡地表層與下層氮素空間分布影響間的差異，同時(shí)也能顯著減小降雨造成坡地表層與下層氮素流失量間的差異。

[1] 楊金玲, 張甘霖, 張華, 等. 丘陵地區(qū)流域土地利用對(duì)氮素徑流輸出的影響[J]. 環(huán)境科學(xué), 2003, 24(1): 16–23

[2] 王輝, 王全九, 邵明安. 人工降雨條件下黃土坡面養(yǎng)分隨徑流遷移試驗(yàn)[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2006, 22(6): 39–43

[3] 楊杉, 吳勝軍, 王雨, 等. 三峽庫(kù)區(qū)農(nóng)田氨揮發(fā)及其消減措施研究進(jìn)展[J]. 土壤, 2014, 46(5): 773–779

[4] Reddy K R, D’Angelo E, Lindau C, et al. Urea losses in flooded soils with established oxidized and reduced soil layers[J]. Biology and Fertility of Soils, 1990, 9(4): 283–287

[5] 孫佳美, 余新曉, 樊登星. 模擬降雨條件下黑麥草對(duì)土壤水分入滲的影響[J]. 土壤, 2014, 46(6): 1 115–1 120

[6] Liang X Q, Chen Y X, Nie Z Y, et al. Mitigation of nutrient loss via surface runoff from rice cropping system with alternate wetting and drying irrigation and site-specific nutrient management practices[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2013, 20: 6 980–6 991

[7] 劉泉, 李占斌, 李鵬, 等. 模擬降雨條件下坡地氮素流失特征試驗(yàn)分析[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2011, 25(1): 6–10

[8] 紀(jì)雄輝, 鄭圣先, 魯艷紅, 等. 施用尿素和控釋氮肥的雙季稻田表層水氮素動(dòng)態(tài)及其徑流損失規(guī)律[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2006, 39(12): 2 521–2 530

[9] 高楊, 王霞, 宋付朋, 等. 模擬降雨條件下樹(shù)脂包膜控釋尿素對(duì)土壤氮素流失的控制效應(yīng)[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2010, 24(3): 9–12

[10] 黃容, 高明, 王子芳, 等. 不同種類氮肥對(duì)紫色土表面電化學(xué)性質(zhì)的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2014, 51(4): 727–732

[11] Li H, Wu W X , Liu Y X, et al. Reduction of nitrogen loss and Cu and Zn mobility during sludge composting with bamboo charcoal amendment[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2009, 16: 1–9

[12] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2000

[13] 宋付朋, 張民, 史衍璽, 等. 控釋氮肥的氮素釋放特征及其對(duì)水稻的增產(chǎn)效應(yīng)[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2005, 42(4): 619–627

[14] 石德坤. 模擬降雨條件下坡地氮素流失特征研究[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2009, 29(5): 98–101

[15] 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): 6–9

[16] 陳志良, 程炯, 劉平, 等. 暴雨徑流對(duì)流域不同土地利用土壤氮磷流失的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2008, 22(5): 30–33

[17] 譚德水, 江麗華, 譚淑櫻, 等. 湖區(qū)麥玉輪作模式下不同施肥措施調(diào)控氮磷養(yǎng)分流失研究[J]. http: //www. cnki. net/kcms/doi/10. 11766/trxb201311250560. Html, 2014-06-12

Effect of Rainfall on Slope Nitrogen Spatial Distribution of Two Kinds of Urea

GUO Xinsong1,3, DING Fangjun1,2,3*, CHEN Shigeng1,3, HONG Pizheng1,3, LU Yanyan1,3
(1National Engineering Laboratory for Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resources,Tai’an,Shandong271018,China; 2College of Resources and Environment,Shandong Agricultural University,Tai’an,Shandong271018,China; 3Engineering Technology Research Center of Shandong Province,Efficient Utilization of Humic Acid,Shandong Agricultural University Fertilizer Science Tech.Co.Ltd.,Tai’an,Shandong271000,China)

Adopt automatic rainfall simulation system and set up the simulated rainfall intensity constantly to carry out the experiment indoor on soil bin, which using common urea and controlled releases urea coated by polymer. Through simulated rainfall experiment, the nitrogen spatial distribution and nitrogen loss characteristics of common urea and controlled releases urea coated by polymer were analyzed. The results showed that: controlled release urea coated by polymer brown, cinnamon and red soil slope could all reduce influence of nitrogen spatial distribution by rainfall. After simulated rainfall, the nitrogen residue variance coefficient of controlled releases urea coated by polymer were common urea’s 14.08%–31.89%, At the same time, the controlled release urea could reduce the difference of the rainfall impact on nitrogen spatial distribution between surface soil and subsoil of the slopes of all three soil types. Controlled releases urea coated by polymer applied on three soil types slope could reduce nitrogen loss, compared with common urea, nitrogen loss decreased by 7.32%–17.35% (P<0.05), 17.95%–24.24% (P<0.05), 72.45%–78.84% (P<0.01) respectively. In addition, the controlled releases urea could also reduce the difference of nitrogen loss between the surface soil and subsoil of the slopes of three soil types under rainfall, and the nitrogen loss from subsoil of the slope only increased by 1.63%–5.02% compared with surface soil of the slope. So under rainfall, controlled releases urea coated by polymer applied on soil slope could control nitrogen distribution unbalance and nitrogen loss.

Simulated rainfall; Three soil types; Controlled releases urea coated by polymer; Nitrogen spatial distribution; Nitrogen loss

S153；S157.1

10.13758/j.cnki.tr.2016.06.012

國(guó)家科技部“渤海糧倉(cāng)科技示范工程”項(xiàng)目(2013BAD05B00)和山東省自主創(chuàng)新專項(xiàng)(2014ZZCX07302)資助。

* 通訊作者(dfj401@163.com)

郭新送(1987—)，男，山東新泰人，碩士，主要從事土壤生態(tài)方面研究。E-mail: guoxinsong1028@163.com