瑪納斯河流域不同灌區(qū)棉田土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮變化特征及影響因素*

石軒，李艷紅，李發(fā)東，3，4

1. 新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院，新疆烏魯木齊 830054

2. 新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/新疆干旱區(qū)湖泊環(huán)境與資源實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊 830054

3. 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101

4. 中國科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100190

農(nóng)田土壤中的氮素對(duì)于農(nóng)作物的生長起著重要的作用，通常情況下，植物生長過程中所吸收的土壤里的氮素相較其他元素要高，因此氮素往往成為影響植物生長的主要元素。氮肥在土壤中相比其他肥料不太穩(wěn)定，所以在作物不同的生長期，氮肥作為追肥可以提高其利用效率［1］。近年來，大多數(shù)國內(nèi)外學(xué)者對(duì)土壤中氮素的影響因素進(jìn)行了諸多研究。國內(nèi)學(xué)者研究了土壤水分、溫度等對(duì)土壤氮素的影響，發(fā)現(xiàn)在土壤水分和溫度都較低的情況下，土壤礦化速度會(huì)減慢，從而導(dǎo)致作物吸收土壤中氮素的速度減慢［2］。而國外學(xué)者發(fā)現(xiàn)在不同的施肥方式（施氮量和施肥方式）［3］，降雨量導(dǎo)致的土壤含水量變化［4］，灌溉方式［5］等，都會(huì)影響土壤中氮素的多寡。對(duì)于農(nóng)田土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮變化，主要側(cè)重于田間模擬試驗(yàn)，通過人工控制參數(shù)來研究［6］，關(guān)于不同農(nóng)田開發(fā)年限，土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮以及季節(jié)變化的研究較為薄弱。

瑪河灌區(qū)作為新疆最大的棉花種植區(qū)和全國第4 大灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)［7］，灌溉歷史悠久，對(duì)區(qū)域氣候、土壤質(zhì)量及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)等有著重要的作用。目前，諸多學(xué)者從田間試驗(yàn)的角度，通過人工控制水分、施肥量［8］等對(duì)農(nóng)田銨態(tài)氮和硝態(tài)氮進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，土壤水熱條件、施肥量、pH、鹽分是影響土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的主要因素，但是對(duì)整個(gè)瑪河灌區(qū)土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮（N-N、NN）動(dòng)態(tài)變化和影響因素的研究較少。因此，本文以瑪河流域各個(gè)灌區(qū)的棉田土壤為研究對(duì)象，研究了不同灌區(qū)土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的動(dòng)態(tài)變化及其影響因素，通過和其他農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)以及流域土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的對(duì)比，探討瑪河流域土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的變化特征，為農(nóng)田施肥管理和農(nóng)田生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

瑪納斯河（簡稱瑪河）灌區(qū)位于天山北坡，準(zhǔn)噶爾盆地南緣，地理位置85°00'～86°32'E，44°10'～45°14'N，總面積約8.40×103km2，是新疆最大的荒漠綠洲農(nóng)耕區(qū)和全國第4大灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，棉花種植面積占作物種植面積的70%以上［9］。灌區(qū)內(nèi)氣候干燥，夏季炎熱，冬季寒冷，屬典型干旱大陸性氣候。灌區(qū)年日照時(shí)數(shù)2 550～3 100 h，年均降水量110～200 mm，年均蒸發(fā)量1 500～2 000 mm，無霜期148～187 d；瑪河灌區(qū)地勢(shì)南高北低，自西向東劃分為下野地灌區(qū)、安集海灌區(qū)、金溝河灌區(qū)、石河子灌區(qū)和莫索灣灌區(qū)以及新湖總場(chǎng)灌區(qū)等6大子灌區(qū)［10］（見圖1，表1）。

表1 各灌區(qū)施氮肥量、開發(fā)年份和灌區(qū)面積Table 1 Average annual fertilization amount，development years and irrigation area in each irrigation area

圖1 瑪納斯河流域棉田土壤采樣點(diǎn)分布Fig.1 Distribution of soil sampling points in cotton field in Manas river basin

1.2 研究方法

1.2.1 樣品采集方法2019 年5 月、8 月、10 月在瑪河流域棉田土壤按照不同的灌區(qū)進(jìn)行了多點(diǎn)和重復(fù)采樣，采樣深度分別為0～5、5～10、10～20、20～40、40～60 cm，確保每個(gè)采樣點(diǎn)都是膜下棉田土壤。共設(shè)置采樣點(diǎn)24 個(gè)，按照五點(diǎn)法用鐵鍬和土鉆等工具進(jìn)行采樣，共采集土壤樣品1 800 個(gè)（圖1）。各灌區(qū)面積不同，采樣點(diǎn)數(shù)量也不同。

1.2.2 樣品測(cè)定方法在土樣采集完畢后立即帶回實(shí)驗(yàn)室，立即裝入保鮮袋中低溫保存，用于室內(nèi)土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的測(cè)定，同時(shí)記錄采樣點(diǎn)的每公頃全年施氮量、農(nóng)田開發(fā)年限以及土壤含水量等指標(biāo)。土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮采用2 mol/L KCl浸提，使用雙波長紫外比色法測(cè)定［11］。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理使用Microsoft Office Excel 2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析方法進(jìn)行方差分析，使用最小顯著差（LSD）法對(duì)顯著性進(jìn)行多重比較，利用Pearson 相關(guān)分析銨態(tài)氮硝態(tài)氮含量和土壤因子的關(guān)系，采用t檢驗(yàn)比較棉花不同生長期銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的差異，采用origin進(jìn)行作圖，利用建立逐步回歸方程進(jìn)行各因素之間的通徑分析，使用克里金插值法繪制瑪河流域氮肥施用量分布圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 銨態(tài)氮和硝態(tài)氮變化規(guī)律

銨態(tài)氮和硝態(tài)氮都是可以直接被植物根系吸收的氮，同時(shí)也是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)。通過對(duì)瑪河流域各個(gè)灌區(qū)不同深度的棉田土壤研究后發(fā)現(xiàn)（圖2），各大灌區(qū)銨態(tài)氮的含量在5、8、10 月份隨著土層深度的增加而減少，但是表層（0～5 cm）的銨態(tài)氮含量顯著低于5～10 cm 土層，且占總銨態(tài)氮含量的比例低于5～10 cm 土層，各個(gè)灌區(qū)5、8、10 月份5～10 cm 處的銨態(tài)氮含量均為最大值。從季節(jié)來看，各個(gè)灌區(qū)銨態(tài)氮的含量具有明顯的季節(jié)變化，8 月份時(shí)，各灌區(qū)的銨態(tài)氮含量出現(xiàn)最大值，并且除石河子灌區(qū)外，最大值都在5～10 cm 處土層，分別為：下野地灌區(qū)（13.8 mg/kg）、安集海灌區(qū)（7.88 mg/kg）金溝河灌區(qū)（5.81 mg/kg）、莫索灣灌區(qū)（12.15 mg/kg）、新湖總場(chǎng)灌區(qū)（8.11 mg/kg），石河子灌區(qū)銨態(tài)氮最大值在0～5 cm 處，為6.18 mg/kg；而各灌區(qū)的最小值則出現(xiàn)在10 月份，除下野地灌區(qū)（3.18 mg/kg）和莫索灣灌區(qū)（2.88 mg/kg）在20～40 cm 土層處外，其他灌區(qū)最小值均在40～60 cm 處，分別為：安集海灌區(qū)（1.69 mg/kg）、金溝河灌區(qū)（1.36 mg/kg）、石河子灌區(qū)（0.98 mg/kg）、新湖總場(chǎng)灌區(qū)（1.68 mg/kg）。從圖中可以看出硝態(tài)氮的含量在5、8、10 月份各個(gè)灌區(qū)均隨著土層的增加呈現(xiàn)先減少再上升的趨勢(shì)，并且最小值均在棉花的根系位置10～40 cm 處。從季節(jié)變化來看，各個(gè)灌區(qū)硝態(tài)氮含量的最大值出現(xiàn)在8 月份，并且最大值均在0～5 cm、5～10 cm 處，分別為下野地灌區(qū)（1.16 mg/kg）、安集海灌區(qū)（1.11 mg/kg）、金溝河灌區(qū)（1.27 mg/kg）、莫索灣灌區(qū)（1.37 mg/kg）石河子灌區(qū)（1.14 mg/kg）、新湖總場(chǎng)灌區(qū)（1.12 mg/kg）；各灌區(qū)的最小值出現(xiàn)在5月份，并且都處在土壤中層，分別為：下野地灌區(qū)（0.7 mg/kg）、安集海灌區(qū)（0.43 mg/kg）、金溝河灌區(qū)（0.25 mg/kg）、莫索灣灌區(qū)（0.53 mg/kg） 石河子灌區(qū)（0.65 mg/kg）、新湖總場(chǎng)灌區(qū)（0.63 mg/kg）。不同灌區(qū)之間的土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮也有差異，銨態(tài)氮均值表現(xiàn)為下野地灌區(qū)((11.5±0.308)mg/kg)＞莫索灣灌區(qū)((10.22±0.57)mg/kg)＞安集海灌區(qū)((6.85±0.68)mg/kg)＞新湖總場(chǎng)灌區(qū)((6.58±0.49)mg/kg)＞金溝河灌區(qū)((6.85±0.68) mg/kg)＞石河子灌區(qū)((6.58±0.31)mg/kg)；硝態(tài)氮均值表現(xiàn)為下野地灌區(qū)((1.36±0.11) mg/kg)＞莫索灣灌區(qū)((1.3±0.06) mg/kg)＞安集海灌區(qū)((1.2±0.07)mg/kg)＞新湖總場(chǎng)灌區(qū)((1.05±0.11) mg/kg)＞石河子灌區(qū)((1.04±0.09) mg/kg)＞金溝河灌區(qū)((1.2±0.07)mg/kg)。灌區(qū)之間來看，下野地灌區(qū)和莫索灣灌區(qū)的銨、硝態(tài)氮含量與金溝河灌區(qū)、石河子灌區(qū)相比差異顯著，而安集海和新湖總場(chǎng)之間的銨、硝態(tài)氮含量差異不顯著。銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的變異系數(shù)可以表示這兩種速效氮對(duì)于施肥、灌溉等人為因素或者土質(zhì)、地形等結(jié)構(gòu)性因素的反饋以及自身的穩(wěn)定性，各個(gè)灌區(qū)5、8、10 月份銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的變異系數(shù)分別在21%～33%、17%～36%、19%～43%之間，處于中等變異強(qiáng)度，說明銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量主要受到土壤環(huán)境的影響，且速效氮類的土壤養(yǎng)分比較容易淋失，除此之外還可能受到施肥和灌溉等因素的影響［12］。

圖2 各個(gè)灌區(qū)土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的季節(jié)變化Fig.2 The seasonal variation of soil ammonium nitrogen and nitrate nitrogen in various irrigation area

2.2 不同灌區(qū)棉田土壤環(huán)境因子的動(dòng)態(tài)變化

由圖3可知，各個(gè)灌區(qū)的土壤全鹽的含量均隨著土層深度的增加而增加；土壤溫度在5 月和8 月隨著土層深度的增加而下降，10 月份呈現(xiàn)相反的變化規(guī)律；含水量在5 月、8 月和10 月的變化不相同，5 月是隨著土壤深度的增加而增加，8 月時(shí)則呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，10 月時(shí)隨著土層深度的增加而下降；pH在5月、8月、10月變化均隨著土層深度的增加而下降，但是下降幅度較小，其中pH在各土層的變異程度為弱變異強(qiáng)度（3.83%～11.25%）。各灌區(qū)土壤環(huán)境因子的變化具有較明顯的季節(jié)性，土壤溫度、全鹽、土壤含水量的平均值均為8 月＞5 月＞10 月，土壤pH 的最大均值在5月，最小值出現(xiàn)在8月，并且土壤含水量、土壤溫度在不同季節(jié)之間差異較顯著（P＜0.05）。不同灌區(qū)之間的土壤環(huán)境因子也各不相同，土壤溫度、pH、全鹽的含量均為下野地灌區(qū)＞莫索灣灌區(qū)＞安集海灌區(qū)＞新湖總場(chǎng)灌區(qū)＞金溝河灌區(qū)＞石河子灌區(qū)，土壤含水量變化則為石河子灌區(qū)＞金溝河灌區(qū)＞安集海灌區(qū)＞新湖總場(chǎng)灌區(qū)＞莫索灣灌區(qū)＞下野地灌區(qū)。各灌區(qū)土壤全鹽的含量平均值分別為下野地灌區(qū)（8.61～15.03 g/kg）、安集海灌區(qū)（5.44～12.9 g/kg）、金溝河灌區(qū)（6.95～8.10 g/kg）、莫索灣灌區(qū)（10.46～14.53 g/kg）、石河子灌區(qū)（5.55～6.67 g/kg）、新湖總場(chǎng)灌區(qū)（8.93～11.04 g/kg），根據(jù)鹽漬化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，各灌區(qū)土壤均屬于中度和輕度鹽漬化，而各灌區(qū)pH 均大于7.3，根據(jù)全國第二次土壤普查標(biāo)準(zhǔn)，各灌區(qū)土壤均屬于堿性土。

圖3 不同灌區(qū)土壤理化性質(zhì)變化Fig.3 The change of soil physical and chemical properties in various irrigation areas

2.3 瑪河流域各灌區(qū)氮肥施用量的分布

根據(jù)采樣時(shí)調(diào)查，走訪以及2018 年新疆統(tǒng)計(jì)年鑒資料，繪制出瑪河流域氮肥施用量分布圖。由圖4可知，瑪河流域棉田土壤氮肥施用量較為規(guī)律，從南向北依次增加，平均年氮肥施用量：下野地灌區(qū)和莫索灣灌區(qū)相同（75 kg/hm2），安集海灌區(qū)70 kg/hm2，金溝河灌區(qū)和新湖總場(chǎng)灌區(qū)都為65 kg/hm2，氮肥施用量最少的石河子灌區(qū)為60 kg/hm2，由于各灌區(qū)開發(fā)年限較長，土壤養(yǎng)分基本穩(wěn)定，導(dǎo)致各灌區(qū)氮肥施用量按照地形和土壤類型等呈現(xiàn)帶狀分布，北部靠近古爾班通古特沙漠，土壤肥力較差，并且開發(fā)年限較晚，所施氮肥較多，而南部靠近天山北麓，土壤肥力、地方小氣候等條件相對(duì)較好，開發(fā)年限較長，在保持土壤肥力的情況下所施氮肥較少。

圖4 不同灌區(qū)農(nóng)田每年每公頃施氮量Fig.4 The annual nitrogen application rate per hectare in various irrigation areas

2.4 不同灌區(qū)棉田土壤銨態(tài)氮硝態(tài)氮含量與土壤環(huán)境因子關(guān)系分析

2.4.1 相關(guān)性分析由表2 可知，各灌區(qū)土壤理化性質(zhì)的變化與銨態(tài)氮硝態(tài)氮含量的關(guān)系較為密切，各灌區(qū)銨態(tài)氮含量在各月與pH 呈顯著負(fù)相關(guān)，與全鹽呈顯著正相關(guān)，在5 月和8 月與含水量呈顯著正相關(guān)，但是在10 月份與土壤含水量相關(guān)性并不顯著，在各月與溫度無顯著相關(guān)性；各灌區(qū)土壤硝態(tài)氮含量在各月都與土壤含水量和全鹽呈顯著正相關(guān)，和土壤溫度呈顯著負(fù)相關(guān)，但是和pH并無顯著相關(guān)關(guān)系。

表2 不同灌區(qū)下土壤銨態(tài)氮硝態(tài)氮和含量與理化性質(zhì)的相關(guān)性分析1）Table 2 The correlationship between the contents of ammonium nitrogen&nitrate nitrogen and the physical and chemical properties of soils in various irrigation areas

2.4.2 通徑分析通信分析中可以使用直接系數(shù)和間接系數(shù)表達(dá)其他不易定量化的因變量和自變量的之間的相對(duì)重要性。不同灌區(qū)的氮肥施用量和開發(fā)年限也在不同程度地影響銨態(tài)氮和硝態(tài)氮和含量，并且這種影響較其他土壤理化因子來說更加復(fù)雜，為了綜合這些因素之間的關(guān)系，選擇直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)之和，來解釋土壤理化性質(zhì)和氮肥使用量以及農(nóng)田開發(fā)年限對(duì)于銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量的影響程度（表3 和4）。結(jié)果表明，下野地灌區(qū)和莫索灣灌區(qū)5、8月土壤含水量、氮肥施用量和土壤溫度對(duì)銨態(tài)氮含量的直接作用較大，pH 的間接負(fù)效應(yīng)較大，開發(fā)年限的間接作用較大，而10 月份時(shí)全鹽和pH 的直接作用較大；安集海灌區(qū)和新湖總場(chǎng)灌區(qū)5、8 月份氮肥施用量和全鹽的直接作用較大，土壤含水量和開發(fā)年限的間接作用較大，而pH 主要體現(xiàn)在間接負(fù)效應(yīng)中，10 月份時(shí)，土壤含水量和氮肥施用量的間接作用較明顯，開發(fā)年限的直接作用較大，pH 的間接負(fù)效應(yīng)較大；石河子灌區(qū)和金溝河灌區(qū)在5、8和10 月份中，土壤含水量和全鹽的直接作用均較大，施肥量、開發(fā)年限間接影響銨態(tài)氮的含量，并且pH的間接負(fù)效應(yīng)也較為明顯。

表3 各灌區(qū)土壤環(huán)境因子對(duì)土壤銨態(tài)氮的通徑系數(shù)Table 3 The path coefficient of soil environmental factors to soil ammonium nitrogen in various irrigation areas

表4 為下野地灌區(qū)和莫索灣灌區(qū)5 月和8 月土壤含水量、氮肥施用量對(duì)于土壤硝態(tài)氮含量的直接作用較大，開發(fā)年限和全鹽的間接作用較大，溫度的間接負(fù)效應(yīng)也較明顯，而10 月時(shí)，影響硝態(tài)氮含量的直接因子為溫度的負(fù)效應(yīng)和全鹽的正效應(yīng)，含水量和氮肥施用量以及開發(fā)年限則主要體現(xiàn)為間接影響；安集海灌區(qū)和新湖總場(chǎng)灌區(qū)5月、8月和10月的直接影響因素均為氮肥施用量的正效應(yīng)和溫度的負(fù)效應(yīng)，開發(fā)年限、土壤含水量和全鹽對(duì)硝態(tài)氮的間接影響較大；石河子灌區(qū)和金溝河灌區(qū)在5、8 月時(shí)主要受到含水量和全鹽的直接影響，溫度的負(fù)效應(yīng)和施肥量、開發(fā)年限則體現(xiàn)為間接影響，10 月時(shí)，含水量和溫度對(duì)硝態(tài)氮含量產(chǎn)生直接影響，開發(fā)年限和全鹽以及氮肥施用量則產(chǎn)生間接影響。

表4 各灌區(qū)土壤環(huán)境因子對(duì)土壤硝態(tài)氮的通徑系數(shù)Table 4 The path coefficient of soil environmental factors to soil nitrate nitrogen in various irrigation areas

3 討 論

3.1 各灌區(qū)棉田土壤銨態(tài)氮硝態(tài)氮差異分析

瑪河流域從天山北坡到古爾班通古特沙漠分別為：山前平原綠洲，人工綠洲，綠洲與荒漠過渡帶三大自然帶。由于金溝河、寧家河、瑪納斯河等流域內(nèi)河流流經(jīng)地方不同，使得瑪河流域形成了地貌、土壤鹽漬化和小氣候等特點(diǎn)不同的6大灌區(qū)［13］；再加上各灌區(qū)利用膜下滴灌技術(shù)年限的不同，氮肥施用量情況不同［14］，導(dǎo)致瑪河流域各灌區(qū)土壤的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量的差異。就整個(gè)瑪河灌區(qū)來說，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量在不同季節(jié)都主要分布在表層，并且由表層向下逐漸減少，這與王旭洋［15］的研究結(jié)果相同，可能與水肥一體化等滴灌技術(shù)有關(guān)。下野地灌區(qū)和莫索灣灌區(qū)的銨態(tài)氮硝態(tài)氮含量最高，金溝河灌區(qū)和石河子灌區(qū)的銨、硝態(tài)氮含量最低，主要是因?yàn)橄乱暗毓鄥^(qū)和莫索灣灌區(qū)所處綠洲荒漠過渡帶，土壤肥力較差，鹽漬化比較嚴(yán)重，開發(fā)時(shí)間相較于其他灌區(qū)較短，并且目前還處于開發(fā)狀態(tài)，需要使用大量的肥料來保持土壤的肥力［16］，而不同的地形地貌特點(diǎn)導(dǎo)致下野地灌區(qū)和莫索灣灌區(qū)的pH 要明顯高于其他灌區(qū)，對(duì)銨態(tài)氮的分部也有較大影響，并且不同灌區(qū)的銨態(tài)氮硝態(tài)氮隨著全鹽的減少而減少，這一點(diǎn)在土壤鹽漬化程度較低的石河子灌區(qū)和金溝河灌區(qū)表現(xiàn)更為明顯?，敽恿饔虿煌路莸匿@態(tài)氮和硝態(tài)氮含量主要和銨態(tài)氮硝態(tài)氮的特性有關(guān)，但同時(shí)也與施肥量以及灌區(qū)各自的開發(fā)年限也有一定的關(guān)系，5 和8 月都是生長季，需要大量的肥料來保證棉花的生長，滴灌所采用的水肥一體化技術(shù)，使得銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量不斷增加，而在10 月份停止施肥后，硝態(tài)氮作為氧化態(tài)，是陰離子，不易被土壤膠體吸附的特性導(dǎo)致硝態(tài)氮較為容易流失，所以10 月份，雖然滴灌結(jié)束，土壤含水量下降，使得硝態(tài)氮在溫度低的時(shí)候更能發(fā)揮作用［17］。其中，瑪河流域各灌區(qū)不同月份土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量遠(yuǎn)低于黃土高原王東溝小流域農(nóng)田土壤［18］，這可能是瑪河流域與黃土高原王東溝小流域的氣候、農(nóng)作物類型、土壤pH 的變化范圍以及施肥量等影響因子的差異有關(guān)；同時(shí)，土壤銨態(tài)氮硝態(tài)氮含量也低于江漢平原典型農(nóng)業(yè)小流域土壤，這可能是二者的土壤養(yǎng)分含量存在差異［19］。與黃河三角洲流域相比，瑪河流域的硝態(tài)氮含量明顯較低，但是銨態(tài)氮差距并不明顯，這可能是因?yàn)楝敽恿饔蛑饕咳斯さ喂?，水分變化周期較長，導(dǎo)致銨態(tài)氮的脫氮不太明顯，而硝態(tài)氮含量較低可能由于瑪河流域與黃河三角洲流域的土壤類型導(dǎo)致的溶質(zhì)運(yùn)移條件不同［20］。通過對(duì)各個(gè)灌區(qū)土壤銨態(tài)氮硝態(tài)氮的變異系數(shù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)變異程度均屬于中等變異強(qiáng)度，但是硝態(tài)氮對(duì)土壤環(huán)境的變化響應(yīng)更為敏感，銨態(tài)氮較為穩(wěn)定，這與劉合滿［21］的研究結(jié)果不一致，可能是因?yàn)橥寥李愋?，氣候等影響有關(guān)，但是與白軍紅［22］的研究結(jié)果類似，可能與氣候，土壤養(yǎng)分等環(huán)境因子有關(guān)。通過分析發(fā)現(xiàn)，瑪河流域各個(gè)灌區(qū)的土壤環(huán)境變化使銨態(tài)氮硝態(tài)氮含量低于其他流域農(nóng)田，所以在評(píng)價(jià)瑪河流域農(nóng)田土壤氮肥養(yǎng)分時(shí)應(yīng)與其他區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)有所不同［23］。

3.2 棉田土壤環(huán)境因子對(duì)土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的影響

銨態(tài)氮硝態(tài)氮的季節(jié)變化是對(duì)不同棉花生長期土壤理化性質(zhì)的反映［24］，并且不同生長期土壤理化性質(zhì)對(duì)銨態(tài)氮硝態(tài)氮的影響程度有差別。不同灌區(qū)的土壤類型、小氣候、施氮量和開發(fā)年限等因素共同影響了銨態(tài)氮硝態(tài)氮的含量，一方面土壤類型影響了溶質(zhì)運(yùn)移，導(dǎo)致銨態(tài)氮硝態(tài)氮在不同土層的分布有所差別，另一方面，由于研究區(qū)是農(nóng)田土壤，這就導(dǎo)致了土壤含水、全鹽、pH、等因素主要受制于人為影響，再加上不同灌區(qū)的開發(fā)年限、施氮量等因素影響了銨態(tài)氮和硝態(tài)氮在空間上的分布。各月的土壤pH、全鹽和含水量等養(yǎng)分因子對(duì)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的直接影響和間接影響較大，因?yàn)殇@態(tài)氮和硝態(tài)氮與土壤養(yǎng)分含量密切相關(guān)，銨態(tài)氮易溶于水，并且易被土壤吸附，但是在堿性土壤中容易揮發(fā)；硝態(tài)氮受熱會(huì)分解放出氧氣，并且吸濕性比較強(qiáng)，所以不同灌區(qū)的環(huán)境因子對(duì)銨態(tài)氮硝態(tài)氮含量的影響有所不同。這與孟盈等［25］的研究結(jié)果一致。而各個(gè)灌區(qū)的開發(fā)年限和施肥量等因素對(duì)土壤銨態(tài)氮硝態(tài)氮間接影響較大，在各個(gè)灌區(qū)，開發(fā)年限較少的地方銨態(tài)氮硝態(tài)氮含量較大，這是因?yàn)檗r(nóng)田開發(fā)年限較短的地方需要大量的肥料來保持農(nóng)田的肥力，并且在施氮量較高的地方，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量也較高［26］，開發(fā)年限和施氮量對(duì)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的影響在施肥結(jié)束后的10月更為明顯。綜上所述，瑪河流域不同灌區(qū)棉田土壤下，土壤養(yǎng)分和理化性質(zhì)等對(duì)銨態(tài)氮硝態(tài)氮含量的直接影響較大，而農(nóng)田開發(fā)年限，施氮量等對(duì)銨態(tài)氮硝態(tài)氮的含量間接影響較大。

4 結(jié) 論

通過2019 年對(duì)瑪河流域不同灌區(qū)棉田土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的研究，得出如下結(jié)論：

1）銨態(tài)氮硝態(tài)氮含量在各月變化較為明顯，各個(gè)灌區(qū)銨態(tài)氮含量為8 月＞5 月＞10 月，硝態(tài)氮含量為8 月＞10 月＞5 月，并且在各月，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量均聚集在表層，隨著土層深度的增加逐漸減少；

2）在各灌區(qū)中，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的分布在瑪河流域呈現(xiàn)由南向北逐漸增加的趨勢(shì)，下野地灌區(qū)和莫索灣灌區(qū)為最大值，新湖總場(chǎng)灌區(qū)和安集海灌區(qū)次之，含量最小的灌區(qū)為金溝河灌區(qū)和石河子灌區(qū)；

3）土壤環(huán)境因子中，pH、全鹽和含水量等養(yǎng)分因素對(duì)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的直接影響和間接影響較大，而各個(gè)灌區(qū)的開發(fā)年限和施肥量等因素對(duì)土壤銨態(tài)氮硝態(tài)氮間接影響較大。