施肥深度對(duì)潮砂土氮磷損失及土壤氮磷含量的影響①

侯 坤，榮湘民，韓永亮，彭建偉，張玉平，謝桂先，田 昌，潘治宇，韓 磊

施肥深度對(duì)潮砂土氮磷損失及土壤氮磷含量的影響①

侯 坤，榮湘民，韓永亮*，彭建偉，張玉平，謝桂先，田 昌，潘治宇，韓 磊

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，土壤肥料資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410128)

以機(jī)插精量一次性側(cè)深施肥為背景，探究施肥深度對(duì)氮、磷損失及土壤氮磷養(yǎng)分的影響，為農(nóng)業(yè)機(jī)械化提供科學(xué)依據(jù)。本研究采用土柱模擬試驗(yàn)，于2019年在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地大棚內(nèi)進(jìn)行，供試土壤為潮砂田水稻土，肥料為三元復(fù)混肥。試驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)處理：CK(不施肥)和0(表施)、5、7.5、10、12.5 cm五個(gè)不同深度施肥處理，監(jiān)測(cè)氨揮發(fā)、田面水和滲漏水氮磷含量的動(dòng)態(tài)變化以及土壤氮磷含量。結(jié)果表明：與表施處理相比，5、7.5、10、12.5 cm深施處理的氨揮發(fā)累積量分別下降68.07%、82.40%、99.98%、99.98%。10、12.5 cm深施處理的田面水總氮平均濃度，比表施處理分別下降84.82%、89.07%；各深度施肥處理的田面水總磷平均濃度較表施處理均大幅下降，降幅達(dá)92.43% ～ 99.56%。不同深度施肥處理的滲漏水中氮、磷平均濃度與表施處理之間差異不顯著。在0 ～ 20 cm土層中，5、7.5、10、12.5 cm深施處理的土壤全氮、全磷含量分別比表施處理提高了4.63%、12.25%、11.85%、5.69% 和6.40%、5.90%、6.09%、5.43%；20 ～ 30 cm和30 ～ 40 cm土層中，各處理間的氮磷含量差異不顯著。肥料深施能顯著降低氮磷損失，潮砂土的適宜施肥深度為10 cm。

深施肥；氮磷損失；潮砂土

我國(guó)是化肥消費(fèi)大國(guó)，2019年的化肥用量為5 653.42萬(wàn)t，其中氮肥2 065.43萬(wàn)t，磷肥728.88萬(wàn)t，復(fù)合肥2 268.84萬(wàn)t[1]。但我國(guó)的肥料當(dāng)季吸收利用率較低，遠(yuǎn)低于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，一般在30% ～ 35%[2]。較低的肥料利用率意味著較大的肥料投入才能保證作物的產(chǎn)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)水稻的平均化肥用量約180 kg/hm2，高出世界平均水平75%[3-4]。大量的肥料投入帶來(lái)的氮、磷流失，造成了一系列的環(huán)境問(wèn)題，如水體富營(yíng)養(yǎng)化、地下水硝態(tài)氮含量超標(biāo)等，其中氮的主要損失途徑有氨揮發(fā)、徑流、滲漏、硝化與反硝化等[5]，如果將農(nóng)田中化肥氮的徑流、滲漏和氨揮發(fā)三者之和視作農(nóng)田化肥氮的損失對(duì)水體氮素面源污染的貢獻(xiàn)，其量約為490萬(wàn) ～ 500萬(wàn)t[6]。磷由于在土壤中易固定，所以農(nóng)田中磷素的流失以顆粒態(tài)徑流為主。據(jù)學(xué)者統(tǒng)計(jì)，農(nóng)業(yè)總氮、總磷的流失是水體污染的重要來(lái)源，約占我國(guó)水體污染中總氮、總磷的57.2% 和67.4%[7]。

稻田氮素?fù)p失以氨揮發(fā)損失占主導(dǎo)地位，占總損失的9% ～ 60%[8-9]；朱兆良先生對(duì)蘇南太湖流域稻麥輪作區(qū)的研究結(jié)果表明，通過(guò)徑流方式進(jìn)入水循環(huán)的氮占氮總量的11.4%[10]；滲漏損失最小，占1.4% ～ 2.78%[11]，且以硝態(tài)氮為主。而在稻田磷素?fù)p失中，地表徑流損失是其主要途徑，約占總施肥量的3.59%，通過(guò)土壤滲漏水流失的磷素較少[12-13]。

近年來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的進(jìn)一步提升，水稻機(jī)插秧同步深施肥模式以其經(jīng)濟(jì)高效的特點(diǎn)逐漸成為研究熱點(diǎn)。采用機(jī)械作業(yè)也使肥料深施變得易于操作，而肥料深施一直被認(rèn)為是減少肥料損失，提高肥料利用率的重要方式。已有研究表明，與農(nóng)民習(xí)慣施肥相比，雙季稻在機(jī)插同步一次性側(cè)深施肥條件下以減氮20% ～ 30% 效果最好[14]，施肥深度以6 ～ 10 cm為宜[15-17]。但在機(jī)插同步側(cè)深施肥的背景下不同的地區(qū)和土壤類型的最佳施肥深度存在差異。因此，本研究擬采用土柱模擬的方法，探究不同施肥深度潮砂泥水稻土的氮磷損失特征，為構(gòu)建機(jī)插精量同步一次性側(cè)深施肥背景下科學(xué)合理的施肥深度提供科學(xué)依據(jù)，這對(duì)減少農(nóng)業(yè)面源污染、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019年4—6月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)土壤資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室校內(nèi)基地進(jìn)行。供試土壤為河流沖積物發(fā)育的潮砂泥，采自湖南省長(zhǎng)沙市瀏陽(yáng)市永和鎮(zhèn)(28°11′0.72″，113°06′23.79″)試驗(yàn)基地。土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量分別為16.62、1.21、0.54、11.51 g/kg，堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為 48.9、21.2、156 mg/kg，pH 為 5.61。土樣采集后風(fēng)干，挑去肉眼可見(jiàn)的細(xì)根、石塊后過(guò)1 cm篩保存?zhèn)溆?。供試肥料?7.1–7.4–18.5(N-P2O5-K2O)三元機(jī)插專用復(fù)混肥。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用土柱模擬試驗(yàn)，模擬土柱裝置為PVC圓柱管，內(nèi)徑20 cm，高度45 cm，土柱管下面開(kāi)一小孔，連接配套的塑料管以便柱內(nèi)液體流出，并配備閥門。管內(nèi)土壤高度40 cm。根據(jù)施肥深度的不同，分別設(shè)置0(表施)、5、7.5、10、12.5 cm ，5個(gè)不同施肥深度處理，每土柱施用三元復(fù)混肥25.944 g，即每公斤土施用N 0.18 g、P2O50.05 g、K2O 0.12 g。復(fù)混肥料的氮源為尿素，且本試驗(yàn)采用的施肥方法是點(diǎn)施，用直徑5 cm的圓柱形透明塑料管打孔,每個(gè)土柱中心打一個(gè)孔，將肥料均勻撒入孔中并用土將孔填至之前狀態(tài)。每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.3 樣品的采集與測(cè)定方法

1)氨揮發(fā)的采集與測(cè)定。氨揮發(fā)采用密閉室間歇式抽氣法收集。密閉室底面直徑20 cm、高9 cm，采用透明有機(jī)玻璃制作。揮發(fā)氨吸收液為20 g/L硼酸，每次抽氣結(jié)束后，用標(biāo)準(zhǔn)稀硫酸(0.01 mol/L H+)滴定，計(jì)算土壤中氨揮發(fā)量。抽氣時(shí)，氣室內(nèi)換氣速率控制在15 ～ 20次/min。施肥后每天上午9:00—11:00和下午15:00—17:00進(jìn)行抽氣，作為當(dāng)天氨揮發(fā)的平均通量計(jì)算全天氨揮發(fā)量，持續(xù)測(cè)定直至施氮處理與未施氮處理的氨揮發(fā)通量無(wú)顯著差異為止。

田間土壤氨揮發(fā)損失的計(jì)算公式為：

=(××14×10–2/)×(24/)

式中：為氨揮發(fā)通量，以NH3-N計(jì)(kg/(hm2·d))；為標(biāo)準(zhǔn)稀硫酸的滴定濃度(mol/L)；為滴定消耗稀硫酸的體積(ml)；14為每摩爾NH3中N的質(zhì)量數(shù)(g/mol)；為捕獲裝置的截面積(m2)；為氨揮發(fā)收集時(shí)間(h)。

2)田面水與滲漏水的采集與測(cè)定。施肥后，用自來(lái)水灌溉并保持液面3 cm，并將土柱底部收集滲漏水的閥門關(guān)閉。田面水采用針筒吸取，滲漏水是將土柱底部的閥門打開(kāi)之后收集，不計(jì)滲漏量。于施肥后第1天開(kāi)始取樣，此后每3 d取1次田面水和滲漏水水樣。測(cè)定水樣中總氮、總磷含量，總氮采用堿性過(guò)硫酸鉀消煮–紫外分光光度法測(cè)定，總磷采用過(guò)硫酸鉀消煮–鉬銻抗比色法測(cè)定。

3)土樣的采集與測(cè)定。于施肥后第36天，試驗(yàn)結(jié)束后，分別取0 ～ 20、20 ～ 30、30 ～ 40 cm土層的混合土樣，測(cè)定土樣中氮磷含量。土壤全氮采用濃硫酸+混合加速劑消煮，蒸餾定氮法測(cè)定；全磷采用高氯酸+濃硫酸消煮，鉬銻抗比色法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 22.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與統(tǒng)計(jì)分析，處理間差異顯著性分析采用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥深度對(duì)氨揮發(fā)的影響

如圖1A所示，施肥后1 ～ 6 d，表施處理的氨揮發(fā)通量迅速升高，于6 d時(shí)達(dá)到峰值，其值為21.6 kg/(hm2·d)，隨后迅速下降到6.8 kg/(hm2·d)，至8 ～ 12 d，氨揮發(fā)通量緩慢下降，15 d后，表施與不施肥處理氨揮發(fā)相接近；而5 cm和7.5 cm深施處理分別在施肥后9 d(7.87 kg/(hm2·d))和13 d(3.73 kg/(hm2·d))出現(xiàn)峰值。其中，表施、5 cm和7.5 cm深施處理在施肥后12 ～ 13 d氨揮發(fā)通量出現(xiàn)小峰值，這可能是由于環(huán)境溫度升高所致(圖1D)。與表施處理相比，5 cm和7.5 cm深施處理的氨揮發(fā)通量峰值小且滯后，10 cm和12.5 cm深施處理的氨揮發(fā)通量與不施肥處理表現(xiàn)一致。由圖1B可知，不同深度施肥處理的氨揮發(fā)累計(jì)損失量表現(xiàn)為0 cm>5 cm>7.5 cm>10 cm≈12.5 cm≈ CK，分別占施氮總量的9.1%、2.97%、1.17%、0.18%、0.07%、0.06%。與表施處理相比，深施處理的氨揮發(fā)累積量下降68.07% ～ 99.98%，其中施肥深度在0 ～ 10 cm以內(nèi)，各處理的氨揮發(fā)累積量隨施肥深度的增加而顯著下降，10 cm和12.5 cm深施處理的氨揮發(fā)累積量與不施肥處理之間的差異不顯著。由圖1B ～ 1C可知，當(dāng)施肥深度達(dá)到10 cm及以下時(shí)可基本避免氨揮發(fā)帶來(lái)的肥料氮素?fù)p失。

(A：氨揮發(fā)通量；B：氨揮發(fā)累積量；C：氨揮發(fā)累積量與施肥深度的相關(guān)性；D：溫度動(dòng)態(tài)變化；圖中不同大、小寫字母分別表示處理間差異達(dá)P<0.01、P<0.05顯著水平，下同)

2.2 不同施肥深度對(duì)田面水總氮、總磷濃度的影響

如圖2A所示，表施處理的田面水總氮濃度在第2次取樣(施肥后7 d)時(shí)達(dá)到峰值，其值為232.2 mg/L，5 cm和7.5 cm深施處理在第5次取樣(施肥后15 d)達(dá)到峰值，其值為184.56 mg/L和156.95 mg/L；而10、12.5 cm深施處理的田面水總氮濃度與不施肥處理無(wú)顯著差異。與表施處理相比，深施處理能有效降低田面水的總氮濃度峰值，且推遲峰值出現(xiàn)的時(shí)間。如圖2B所示，0 ～ 12.5 cm不同施肥深度處理田面水總氮平均濃度分別為70.50、91.52、69.49、29.04、26.96 mg/L，其大小表現(xiàn)為5 cm>0 cm>7.5 cm>10 cm> 12.5 cm，其中5 cm深施處理的田面水總氮平均濃度(91.52 mg/L)最高，且顯著高于其他處理。7.5 cm深施處理的田面水總氮平均濃度與表施處理之間的差異不顯著，但顯著高于10、12.5 cm深施處理和不施肥處理。施肥深度與田面水總氮平均濃度的相關(guān)性如圖2C所示，兩者具有較好的多項(xiàng)式相關(guān)性，相關(guān)性系數(shù)為2為0.816 5。

(A：田面水總氮濃度；B：田面水總氮平均濃度；C：田面水總氮平均濃度與施肥深度的相關(guān)性)

如圖3A所示，施肥后，表施和5 cm深施處理的田面水總磷濃度隨時(shí)間推移和施肥深度的加深而迅速下降，但7.5 ～ 12.5 cm深施處理的變化趨勢(shì)與不施肥處理相當(dāng)。表施處理的田面水總磷濃度顯著高于其他處理，施肥后的第1次取樣田面水總磷濃度達(dá)到最大值32.98 mg/L，且在第1 ～ 4次取樣間(施肥后12 d內(nèi))，其總磷濃度下降到7.44 mg/L，濃度下降77.4%，隨后下降速度趨于平緩，最后在3.0 ～ 1.7 mg/L波動(dòng)。在整個(gè)取樣周期內(nèi)，各施肥處理的田面水總磷平均濃度如圖3B所示，表施處理的田面水總磷平均濃度均極顯著高于其他各處理，為7.9 mg/L；5 cm深施處理的田面水總磷平均濃度極顯著高于7.5 cm深施處理，后者與10、12.5 cm深施處理之間的差異不顯著，但顯著高于不施肥處理；10、12.5 cm深施處理與不施肥處理之間的差異不顯著。深施處理(5 ～ 12.5 cm)的田面水總磷平均濃度分別比表施處理降低92.43% ～ 99.56%。

(A：田面水總磷濃度；B：田面水總磷平均濃度；C：田面水總磷平均濃度與施肥深度的相關(guān)性)

2.3 不同施肥深度對(duì)滲漏水總氮、總磷濃度的影響

如圖4A、B所示，各處理的滲漏水總氮濃度均呈先升高后下降的趨勢(shì)，各處理均在第5次取樣時(shí)(施肥后15 d)達(dá)到最大值。各施肥處理的滲漏水總氮平均濃度與不施肥處理間差異均達(dá)極顯著水平，比不施肥處理提高了29.4% ～ 35.7%，但各施肥處理間差異不顯著。

如圖4C、D所示，各處理的滲漏水總磷濃度均呈先升高后降低趨勢(shì)，且各處理的滲漏水總磷平均濃度差異不顯著。磷在土壤中極易被固定，施肥量控制在P2O50.05 g/kg以內(nèi)，施肥及施肥深度對(duì)磷素滲漏損失的影響不顯著。

(A：滲漏水總氮濃度；B：滲漏水總氮平均濃度；C：滲漏水總磷濃度；D：滲漏水總磷平均濃度)

2.4 不同施肥深度對(duì)氮磷損失的抑制效應(yīng)

如表1所示，相比于表面施肥，不同施肥深度對(duì)抑制氮磷損失的效果以施肥深度大于10 cm時(shí)較好，氨揮發(fā)、田面水總氮和總磷分別減少了99.98%、84.82%、99.37% 以上，而滲漏的總氮、總磷流失差異不顯著?？紤]施肥機(jī)械作業(yè)難易，10 cm為最佳施肥深度。

表1 不同施肥深度對(duì)氮磷損失的抑制效應(yīng)(%)

2.5 不同施肥深度對(duì)不同土層全氮、全磷含量的影響

如圖5A所示，各處理0 ～ 20、20 ～ 30 cm和30 ～ 40 cm土層全氮含量隨施肥深度有依次升高趨勢(shì)。0 ～ 20 cm土層，全氮含量最高的為7.5 cm和10 cm深施處理，分別達(dá)1.063、1.060 g/kg，其次為12.5 cm深施處理，為1.00 g/kg；各施肥處理都顯著高于不施肥處理，在7.5、10、12.5 cm深施處理之間的差異不顯著，7.5、10 cm深施處理的全氮含量顯著高于表施和5 cm深施處理，表施、5 cm和12.5 cm深施處理之間的差異不顯著。20 ～ 30 cm土層，隨施肥深度加深，土壤全氮含量呈上升趨勢(shì)，表施、5 cm深施處理與不施肥處理間的差異不顯著，7.5、10 cm和12.5 cm深施處理的全氮含量顯著高于不施肥處理。30 ～ 40 cm土層，各處理的全氮含量差異均不顯著。在0 ～ 20 cm土層，肥料深施能顯著提升土壤供氮能力，其中7.5、10 cm深施處理表現(xiàn)最佳，相比于表施處理，分別顯著提高了0.116、0.131 g/kg，但5 cm和12.5 cm深施處理間差異不顯著(圖5B)。

如圖6所示，在0 ～ 12.5 cm深度內(nèi)施肥，各施肥處理0 ～ 20 cm土層的全磷含量均極顯著高于不施肥處理，但各施肥處理間的差異不顯著。在20 ～ 30 cm及30 ～ 40 cm土層中，各處理全磷含量間的差異均不顯著。

(A：土壤全氮含量；B：與表施處理相比0 ～ 20 cm土層全氮的增幅)

圖6 不同施肥深度對(duì)不同土層全磷含量的影響

3 討論

3.1 肥料深施對(duì)氨揮發(fā)和田面水氮磷濃度的影響

在我國(guó)南方水稻種植區(qū)，氨揮發(fā)是氮素?fù)p失的主要形式之一。其氨揮發(fā)氮損失量可達(dá)施氮量的9% ～ 60%，氨揮發(fā)主要發(fā)生在施肥后的7 ～ 9 d內(nèi)。影響氨揮發(fā)的因素有施肥量、肥料類型、氣溫、pH、土壤類型、施肥方式等，其中田面水氨態(tài)氮濃度和田面水的pH[18-19]為影響氨揮發(fā)的直接因素。在施肥后，尿素迅速水解產(chǎn)生大量的氨氮，田面水NH4+-N濃度迅速升高，大量的氮素以NH3的形式揮發(fā)損失。已有研究表明，尿素深施能有效降低田面水NH4+-N，減少田間NH3揮發(fā)損失[20]。本研究結(jié)果表明，肥料深施能有效減少氨揮發(fā)損失，并在不同施肥深度處理間，氨揮累積損失量隨施肥深度加深而減少，當(dāng)施肥深度達(dá)10 cm時(shí)氨揮發(fā)基本與不施肥處理相當(dāng)。這一結(jié)果與徐萬(wàn)里等[21]的結(jié)果基本一致。

在施肥后，田面水總氮含量與NH4+-N含量呈顯著正相關(guān)[18]，且在淹水的條件下田面水總氮以NH4+- N為主，約占80% ～ 90%。本研究中，田面水中的總氮濃度隨著施肥深度的增加而下降，且施肥深度和田面水總氮濃度呈顯著多項(xiàng)式相關(guān)(圖2C)。表施處理施肥后的田面水總氮濃度迅速達(dá)到峰值，一周左右后下降并趨于平穩(wěn)[22]，深施處理的總氮濃度峰值后移，且峰值小于表施處理(圖2A)。究其本質(zhì)可能是：氮素施入土壤后，深施處理的氮素在向田面水遷移的過(guò)程中，NH4+-N易被土壤膠體吸附固定，肥料施用越深，氮素向上遷移時(shí)經(jīng)過(guò)的土體距離越長(zhǎng)，到達(dá)土壤表面受到土壤的阻力越大，使得施肥深度越深田面水總氮濃度峰值下降且后移。不同施肥深度處理的田面水總氮平均濃度大小表現(xiàn)為5 cm>0 cm>7.5 cm>10 cm> 12.5 cm。一方面，可能是表施處理的氨揮發(fā)顯著高于其他各處理，由于較大的氮素?fù)p失，導(dǎo)致施肥后期田面水總氮濃度降低；另一方面，不同施肥深度中，5 cm深施處理的氮素遷移路徑和阻力最小，從而導(dǎo)致其田面水總氮平均濃度較高。

農(nóng)田中的磷素?fù)p失途徑主要是徑流。在農(nóng)民習(xí)慣施肥方式下，田面水總磷濃度在施肥后的1 d達(dá)到峰值，之后快速下降，一周后趨于穩(wěn)定[23]。本研究中的表施處理田面水總磷濃度變化趨勢(shì)與前人一致。減少施肥后田面水中總磷濃度是減少磷素流失的基本措施。本研究中，不同施肥深度處理的田面水總磷平均濃度分別比表施處理降低92.43% ～ 99.56%，說(shuō)明肥料深施能基本消除田面水中磷素?fù)p失。而田面水總磷濃度的變化原因可能是，土壤對(duì)磷酸根離子具有較強(qiáng)的固定作用，肥料深施后，磷素在達(dá)到土壤表面前就已經(jīng)被土壤固定，部分顆粒態(tài)磷深施后要遷移到土表更是受到自身體積、重力和土壤本身的阻力等綜合效應(yīng)而難以移動(dòng)。本研究結(jié)果表明，肥料深施能有效降低田面水的總氮、總磷濃度，減少氮磷流失風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 肥料深施對(duì)滲漏水氮磷濃度的影響

田間滲漏水中的氮磷濃度受土壤質(zhì)地、氣候條件、作物、耕作方式等影響[24-25]。孟祥海[26]研究表明，氮素的滲漏損失會(huì)隨著施氮量增加而增加，且在表施、深施和混施的不同施肥方式中，深施處理減少了氮的氨揮發(fā)損失，但可能會(huì)增加滲漏水中總氮的含量，這一方面說(shuō)明了深施有減少田間氨揮發(fā)損失的優(yōu)點(diǎn)，另一方面也說(shuō)明探究合理的施肥深度，在減少氮素的揮發(fā)和滲漏損失之間取得一個(gè)平衡也有重要意義。在本研究中，不同施肥深度處理的滲漏水實(shí)時(shí)濃度變化趨勢(shì)一致，總氮平均濃度隨著施肥深度增加有上升趨勢(shì)，但施肥處理間差異不明顯。而滲漏水中總磷平均濃度各施肥處理間沒(méi)有顯著性差異，可能原因是土壤本身對(duì)磷素的固定，而土壤對(duì)于磷素的固定效果和土壤本身的磷含量有關(guān)。顧佳和葛云[27]研究表明，當(dāng)土壤中的Olsen-P含量小于25.17 mg/kg時(shí)，20 ～ 40 cm土層滲漏水中總磷濃度基本不隨土壤Olsen-P含量的變化而變化，其可能原因是試驗(yàn)土壤本身的Olsen-P含量沒(méi)有超過(guò)臨界值。陳亞宇[28]研究表明，滲漏水中總氮濃度隨著施肥深度的增加有上升趨勢(shì)，而總磷濃度變化趨勢(shì)不明顯。這可能與肥料深施使得肥料隨滲漏水下行，而土壤對(duì)磷素的固定強(qiáng)于氮素有關(guān)。

3.3 肥料深施對(duì)土壤氮磷養(yǎng)分分布的影響

施肥后肥料中的氮磷在土壤中的遷移分布受土壤類型、pH、灌溉方式、施肥方式等多方面影響[29]。本研究中，不同深度施肥能有效提高0 ～ 20 cm耕層土壤的全氮含量，且在5 ～ 10 cm施肥深度中，土壤全氮隨著施肥深度增加而提高，當(dāng)施肥深度大于10 cm時(shí)，0～20 cm土壤全氮含量下降。這可能是由于施肥后氮素隨水向下遷移而導(dǎo)致，當(dāng)采用肥料深施后，肥料中氮素的遷移還包括向施肥點(diǎn)周圍土壤的遷移，但施肥深度越深，向表土層遷移的阻力越大，而使得肥料養(yǎng)分能最大限度地被土壤吸附，從而提高土壤的供氮能力減少肥料的損失。該結(jié)果與陳亞宇[28]研究結(jié)果趨勢(shì)類似，其研究表明9 cm深度施肥處理土壤耕作層(0 ～ 20 cm)的供氮、供磷水平分別比不施肥、0 ～ 6 cm深度施肥處理提高3 ～ 20、0.5 ～ 0.9 mg/kg。本研究中，在0 ～ 20 cm土層，5、7.5、10、12.5 cm深度施肥處理的土壤全氮、全磷含量分別比表施處理提高4.63%、12.25%、11.85%、5.69% 和6.4%、5.9%、6.09%、5.43%；在20 ～ 30 cm和30 ～ 40 cm土層，各處理間的氮磷含量差異不顯著。其原因可能有兩點(diǎn)：首先，肥料深施減少了肥料的氨揮發(fā)損失和滲漏損失，提高了土壤全氮、全磷含量；其次，本研究中沒(méi)有種植植物，沒(méi)有植物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收。

4 結(jié)論

肥料深施能夠顯著降低氮磷損失，施肥深度在5 ～ 12.5 cm，施肥深度越深，損失越少；在5 ～ 12.5 cm的深度區(qū)間施肥，氮磷的滲漏損失差異不顯著。肥料深施能顯著提高0 ～ 20 cm土層的氮含量，但氮素有隨施肥深度增加而下移的趨勢(shì)；不同施肥深度對(duì)土壤磷含量的影響不顯著。綜合考慮氮磷損失、土壤培肥及作業(yè)難易問(wèn)題，10 cm為潮砂泥水稻土的最佳施肥深度。

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Effects of Fertilization Depth on Nitrogen and Phosphorus Losses and Nitrogen and Phosphorus Contents in Aquic Sandy Soil

HOU Kun, RONG Xiangmin, HAN Yongliang*, PENG Jianwei, ZHANG Yuping, XIE Guixian, TIAN Chang, PAN Zhiyu, HAN Lei

(College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, National Engineering Laboratory for Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resources, Changsha 410128, China)

By using soil column simulation with machine-planting precision one-time deep fertilization as the background, the effects of fertilization depth on the losses and contents of nitrogen and phosphorus were studied by an experiment conducted in 2019 in the greenhouse of the Experimental Base of Hunan Agricultural University in order to provide a scientific basis for agricultural mechanization.The tested soil is aquic sandy soil (paddy soil), the tested fertilizer was ternary compound fertilizer, and six treatments were set which included CK (no fertilization) and five fertilization depths (0, 5, 7.5, 10 cm and 12.5 cm).The changes of nitrogen and phosphorus contents in ammonia volatilization, field surface water and seepage water as well as nitrogen and phosphorus contents in soil were monitored.Compared with the 0 cm treatment, the accumulations of ammonia volatilization in 5, 7.5, 10 cm and 12.5 cm depth treatments decreased by 68.07%, 82.40%, 99.98% and 99.98%, respectively; total nitrogen in field surface water in 10 cm and 12.5 cm depth treatments decreased by 84.82% and 89.07%, respectively; and the average concentration of total phosphorus in field surface water under fertilization treatments decreased by 92.43%–97.56%.Compared with 0 cm treatment, average concentrations of nitrogen and phosphorus in leakage water under different fertilization depth treatments had no significant difference; total nitrogen and total phosphorus contents of 0–10 cm soil layer in 5, 7.5, 10 cm and 12.5 cm depth treatments increased by 4.63%, 12.25%, 11.85%, 5.69% and 6.40%, 5.90%, 6.09% and 5.43%, respectively.No significant difference existed in nitrogen and phosphorus contents between 20–30 cm and 30–40 cm soil layers.In conclusion, deep fertilization can significantly reduce nitrogen and phosphorus losses, and 10 cm is appropriate fertilization depth for aquic sandy soil.

Deep fertilization; Losses of nitrogen and phosphorus; Aquic sandy soil

S511

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.04.006

侯坤, 榮湘民, 韓永亮, 等.施肥深度對(duì)潮砂土氮磷損失及土壤氮磷含量的影響.土壤, 2021, 53(4): 707–714.

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2018YFD0800501)、湖南省自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(2019JJ50233)和湖南省教育廳創(chuàng)新平臺(tái)開(kāi)放基金項(xiàng)目(19K046)資助。

xiaohliang@163.com)

侯坤(1994—)，男，湖南郴州人，碩士研究生，研究方向?yàn)槭┓试砼c技術(shù)。E-mail:243591457@qq.com