三亞水稻田不同形態(tài)氮的含量調(diào)查

周娜娜 杜前進(jìn) 丁文慈 王剛 馮素萍 林偉

摘 要：為了研究三亞水稻田氮素的分布及對(duì)地下水的污染情況，對(duì)三亞市的水稻田每30cm一層進(jìn)行土壤取樣，直至取到地下水，測定不同形態(tài)氮的含量。結(jié)果表明：隨著土壤深度的增加，土壤全氮、堿解氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量都呈明顯的下降趨勢(shì)；相同深度的土層，土壤硝態(tài)氮的含量均低于銨態(tài)氮的含量；常規(guī)施肥水稻田氮素的回收率為37.8%，氮肥的農(nóng)學(xué)利用率為10.7%；水稻田的地下水硝態(tài)氮含量平均為16.12 mg·kg-1。三亞水稻田偏施氮肥嚴(yán)重，要配合使用其他肥料。

關(guān)鍵詞：三亞；水稻；土壤；地下水；氮

中圖分類號(hào)：S-3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180329001

氮肥的施用顯著性增加了作物的產(chǎn)量，為追求經(jīng)濟(jì)效益及產(chǎn)量而大量施用化學(xué)氮肥和有機(jī)肥，提高了作物的經(jīng)濟(jì)效益。氮肥施用過量其利用率下降，當(dāng)剩余的氮肥不能被植物吸收和土壤吸附，便會(huì)流向環(huán)境中，加劇氮的淋失，造成地下水中硝酸鹽濃度不斷升高，污染環(huán)境，破壞生態(tài)[1]。國內(nèi)外學(xué)者圍繞稻田氮素?fù)p失及氮素平衡問題開展了大量的科學(xué)研究，并取得了許多寶貴的成果和經(jīng)驗(yàn)[2]。水稻田氮素的分布情況損失受灌水、農(nóng)事活動(dòng)、土壤性狀、栽培方式和水肥條件等綜合影響，土壤中氮素的含量和損失都不容易確定。在提高氮肥利用效率和保證作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)條件下，減少農(nóng)田氮素流失和對(duì)環(huán)境的壓力，協(xié)調(diào)好作物、資源和環(huán)境間的矛盾，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的重要課題。三亞市水田水稻種植集約化程度高，因不合理施肥引起的農(nóng)田面源污染較為嚴(yán)重。因此通過測量稻田土壤剖面全氮、NO3—N、NH4+-N及地下水硝態(tài)氮的濃度變化，了解水稻田土壤氮素分布現(xiàn)狀，尋找出適合三亞市水田的施肥調(diào)控措施，對(duì)控制氮素淋失、提高肥料利用效率以及保護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境有著重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)主要分布在三亞市吉陽區(qū)的部分水稻田。試驗(yàn)地地勢(shì)平坦且肥力均勻、地下水淺。土壤為磚紅壤水稻土，30cm土壤土層土壤呈酸性，pH為4.67～5.16，有機(jī)質(zhì)含量較低19.04～32.67g·kg-1，土壤基礎(chǔ)肥力中等。

供試水稻（Oryza sativa L.）品種為“粵雜922”。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)田的種植制度為：一年三熟常規(guī)施肥水稻田，每季水稻的施肥量為尿素300 kg·hm-2；還有一塊水稻田最后一季水稻不施肥作對(duì)照，具體的田間栽培管理為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)種植管理方法。第三季水稻收獲后進(jìn)行測產(chǎn)，并采用“S”形取樣法、取水稻田土樣，每30cm 1層，直至取到地下水。土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行土壤氮素含量的測定。實(shí)驗(yàn)于2016年和2017年分別進(jìn)行2次重復(fù)，取平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.3 指標(biāo)測定與計(jì)算

土壤全氮含量采用微量凱氏定氮法測定，土壤中堿解氮的含量采用堿解擴(kuò)散法測定，土壤中NO3--N的含量測定采用紫外分光光度法，土壤NH4+-N的含量測定采用KCl浸提-蒸餾法[3]。

另外，氮素積累量（kg·hm-2）=氮素含量×干物質(zhì)積累量；氮肥農(nóng)學(xué)利用率（kg·kg-1）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量；氮肥回收利用率（%）=（施氮區(qū)地上部吸氮量-不施氮區(qū)地上部吸氮量）/施氮量×100% [4]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2003和 SPSS17.0 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤中不同形態(tài)氮含量

土壤中氮的含量大小可以用來衡量土壤基礎(chǔ)肥力的高低，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮是水稻吸收氮素的主要形態(tài)，含量的高低則反映土壤短期內(nèi)氮素的供應(yīng)情況，同時(shí)也是造成環(huán)境污染的主要物質(zhì)。從圖1可看出，相同土壤深度對(duì)照的全氮、堿解氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量都比常規(guī)施肥的低。隨著土壤深度的增加，土壤全氮、堿解氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量都呈明顯的下降趨勢(shì)。0～30cm的土層全氮、堿解氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量都最高，分別為0.78g/kg、109.75mg/kg、23.20mg/kg和13.7mg/kg；90～120cm土層的全氮、堿解氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量都最低，僅為0.15g/kg、50mg/kg、12.5mg/kg、6.2mg/kg。相同深度的土層，土壤硝態(tài)氮的含量均低于銨態(tài)氮的含量，隨著土壤深度增加，差距縮小。

2.2 水稻對(duì)氮素的吸收利用

2次重復(fù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)平均，得到不施氮肥區(qū)水稻的產(chǎn)量為1917.5 kg·hm-2，常規(guī)施肥區(qū)水稻產(chǎn)量為3392.2 kg·hm-2，增產(chǎn)76.9%，見表1。氮素的積累量對(duì)照組和常規(guī)施肥組分別為41.8 kgN·hm-2、103.9 kgN·hm-2。常規(guī)施肥水稻田氮素的回收率為37.8%，氮肥的農(nóng)學(xué)利用率為10.7%。合理施肥有助于作物高產(chǎn)，并提高肥料的利用率。

2.3 地下水中硝態(tài)氮含量分析

如圖5所示，三亞常規(guī)施肥水稻田的地下水硝態(tài)氮含量平均為16.12 mg·kg-1，根據(jù)地下水的國家標(biāo)準(zhǔn)，三亞的地下水達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。三亞的地下水質(zhì)量比較樂觀。

3 總結(jié)與討論

三亞水稻田的土壤0～30cm土層的全氮、堿解氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量分別為0.78g·kg-1、109.75mg·kg-1、23.20mg·kg-1和13.7mg·kg-1，參考土壤養(yǎng)分等級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，三亞的水稻田全氮含量為缺乏，土壤肥力評(píng)定為4級(jí)水平。90～120cm土壤深層的土壤全氮、堿解氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量分別為0.15g/kg、50mg/kg、12.5mg/kg、6.2mg/kg，作物基本不能吸收利用。在水稻田通氣不良的條件下，土壤中的銨態(tài)氮含量明顯高于硝態(tài)氮含量。這與姚金玲等[5]在稻菜輪作系統(tǒng)中硝態(tài)氮和氨態(tài)氮含量的變化一致；而與聶大杭等[6]在大棚內(nèi)施肥土壤硝態(tài)氮的含量大于銨態(tài)氮含量的研究不一致。三亞水稻田的的地下水位高，硝態(tài)氮容易隨水流失；部分銨態(tài)氮的揮發(fā)不利于保肥增效。

常規(guī)施肥水稻田氮素的回收率為37.8%，氮肥的農(nóng)學(xué)利用率為10.7%。氮素的回收率[7]比較高，但是氮肥的農(nóng)學(xué)利用率較低[8]，說明氮肥對(duì)水稻產(chǎn)量的貢獻(xiàn)不大，水稻田的氮肥施用量比較合適，要想進(jìn)一步提高產(chǎn)量，需要配施其他肥料。三亞水稻田的地下水硝態(tài)氮含量平均為16.12 mg·kg-1，根據(jù)地下水的國家標(biāo)準(zhǔn)，三亞的地下水達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但是超過世界衛(wèi)生組織制定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)，不能直接飲用生水。

肥料的施用有助于作物高產(chǎn)，但是偏施氮肥會(huì)造成浪費(fèi)，而過多的氮素離開植物-土壤系統(tǒng)，造成生態(tài)污染的環(huán)境。因此，三亞的水稻田今后應(yīng)該避免偏施氮肥，重施有機(jī)肥，并配施其他多元肥料。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：周娜娜（1978-），女，碩士，山東濰坊人，海南熱帶海洋學(xué)院副教授，研究方向?yàn)樵耘嗌砼c高產(chǎn)理論。