土壤含鹽量對(duì)濱海鹽漬農(nóng)田土壤氮素轉(zhuǎn)化和淋失特征的影響

收稿日期：2024-11-28

基金項(xiàng)目：江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（BK20241171）；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新基金項(xiàng)目[CX（23）1019]；江蘇省科技計(jì)劃項(xiàng)目（BE2023354）

作者簡(jiǎn)介：董 岳（1993-），男，山東淄博人，博士，助理研究員，研究方向?yàn)橹械彤a(chǎn)田改良與地力提升。（E-mail）ydong@jaas.ac.cn

通訊作者：汪吉東，（E-mail）jidongwang@jaas.ac.cn

摘要： 為明確土壤含鹽量對(duì)濱海鹽漬農(nóng)田土壤氮素轉(zhuǎn)化和淋失特征的影響，本研究設(shè)置4個(gè)土壤含鹽量水平[CK（含鹽量lt; 1 g/kg）、S1（含鹽量2 g/kg）、S2（含鹽量3 g/kg）、S3（含鹽量5 g/kg）]，進(jìn)行120 d的模擬淋溶試驗(yàn)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)土壤和淋溶液中銨態(tài)氮（NH+4-N）和硝態(tài)氮（NO-3-N）含量，明確土壤含鹽量對(duì)氮素轉(zhuǎn)化和淋失特征的影響及其機(jī)制。結(jié)果表明，相比于CK和S1處理，高土壤含鹽量（≥3 g/kg）延緩了S2和S3處理土壤NH+4-N和NO-3-N含量達(dá)到峰值的時(shí)間，并顯著降低了土壤NO-3-N含量的峰值。高土壤含鹽量顯著影響了NH+4-N淋失特征：相較于CK和S1處理，S2和S3處理淋溶液NH+4-N質(zhì)量濃度峰值更低、到達(dá)峰值時(shí)間更晚。但土壤含鹽量未對(duì)NO-3-N淋失特征（NO-3-N質(zhì)量濃度和淋失量）產(chǎn)生顯著影響。監(jiān)測(cè)期間土壤和淋溶液NO-3-N含量（質(zhì)量濃度）呈現(xiàn)“雙峰值”變化趨勢(shì)：除施肥后30 d內(nèi)土壤和淋溶液NO-3-N含量（質(zhì)量濃度）上升外，施肥第45 d后，土壤和淋溶液NO-3-N含量（質(zhì)量濃度）再次顯著升高。方差分解分析結(jié)果顯示，水輸入量和氮轉(zhuǎn)化過程的綜合效應(yīng)是決定NO-3-N淋失的主要因素。綜上，當(dāng)土壤含鹽量≥3 g/kg時(shí)，鹽分顯著抑制尿素的水解和硝化作用。但受高水輸入量影響，鹽分對(duì)NO-3-N淋失沒有顯著影響。水輸入量的降低會(huì)導(dǎo)致NO-3-N的累積并增加施肥后期的淋失風(fēng)險(xiǎn)。因此，作物生長(zhǎng)期合理的水肥管理結(jié)合休耕期種植覆蓋作物可有效減少濱海鹽漬農(nóng)田NO-3-N淋失。

關(guān)鍵詞： 濱海鹽漬土；土壤鹽分；硝化作用；硝態(tài)氮淋失；氮素遷移轉(zhuǎn)化

中圖分類號(hào)： S156.4⁺2""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A"" 文章編號(hào)： 1000-4440（2025）02-0296-09

Effect of soil salt content on the characteristics of nitrogen transformation and leaching in soils of coastal saline farmland

DONG Yue^{1，2，3}， HU Yiting^1，4， ZHANG Hui⁵， XU Cong^{1，2，3}， NIE Yafeng¹， MA Yan^1，2，3， WANG Jidong^1，2

（1.Institute of Agricultural Resources and Environment， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing 210014， China;2.Key Laboratory of Saline-Alkali Soil Improvement and Utilization （Coastal Saline-Alkali Lands）， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Nanjing 210014， China;3.Experimental Station of Yancheng， National Center of Technology Innovation for Comprehensive Utilization of Saline-Alkali Lands， Yancheng 224000， China;4.College of Resource and Environment， Anhui Science and Technology University， Fengyang 233100， China;5.Institute of Food Safety and Nutrition， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing 210014， China）

Abstract： To explore the influence of soil salt content on characteristics of nitrogen transformation and nitrate nitrogen （NO-3-N） leaching in coastal saline soils， a 120-day soil column experiment was conducted to simulate leaching experiment， with four treatments of different soil salinity levels （CK：lt;1 g/kg; S1： 2 g/kg; S2： 3 g/kg; S3： 5 g/kg）. The dynamic variations of ammonium （NH+4-N） and NO-3-N contents in soils and leachates were monitored to determine the influences of soil salt content on the characteristics of nitrogen transformation and NO-3-N leaching， and the mechanisms were studied. The results showed that compared with CK and S1 treatments， high soil salinity （≥ 3 g/kg） delayed the peak time of the soil NH+4-N and NO-3-N contents under S2 and S3 treatments. Meanwhile， the peak value of soil NO-3-N content was significantly decreased. High soil salinity significantly influenced the characteristics of NH+4-N leaching. Compared with CK and S1 treatments， the peak values of NH+4-N mass concentration of leachates under S2 and S3 treatments were lower， with later peak time. However， the soil salt content showed no significant influence on the leaching characteristics of NO-3-N mass concentrations in leachates and NO-3-N leaching amount. The mass concentrations of NO-3-N in soils and leachates both showed a “two-peak” variation during the detection period. Besides the obvious increase within 30-day after fertilization， NO-3-N contents increased significantly again in soils and leachates 45 days after fertilization. Variation partitioning analysis showed that the combined effect of water input and nitrogen transformation mainly determined NO-3-N leaching. Therefore， when the soil salt content was ≥3 g/kg， soil salinity significantly inhibited urea hydrolysis and nitrification processes. However， due to the influence of high water input， soil salinity showed no obvious effect on the NO-3-N leaching. The decrease of water input in the later period of fertilization might lead to obvious soil accumulation of NO-3-N， and might increase the risk of NO-3-N leaching. Thus， rational water management during the crop growth period and planting cover crop during the fallow period are proposed to ameliorate NO-3-N leaching and increase nitrogen use efficiency.

Key words： coastal saline soil;soil salinity;nitrification;nitrate nitrogen leaching;transport and transformation of nitrogen

中國(guó)鹽堿地分布廣泛，各種類型的可利用鹽漬土資源約3.6×10⁵km^2[1]。加強(qiáng)鹽堿地綜合改造利用，對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和保障糧食安全具有重要意義^[2]。中國(guó)東部濱海地區(qū)生態(tài)區(qū)位良好，水熱等自然資源豐富，濱海鹽漬土具有較大的利用潛力，是中國(guó)重要的后備耕地資源^[3-4]。由于鹽分的影響，濱海鹽漬農(nóng)田氮肥利用率低，土壤中殘留的氮素含量高^[5-6]。受水熱同季的季風(fēng)氣候影響，濱海鹽漬農(nóng)田硝態(tài)氮（NO-3-N）淋失嚴(yán)重，年均淋失量可達(dá)施肥量30%以上^[7-8]。近年來，鹽脅迫和氮肥過量施用導(dǎo)致的低氮肥利用率和高NO-3-N淋失對(duì)濱海地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和生態(tài)安全構(gòu)成了極大威脅^[9-10]。因此，明確濱海鹽漬農(nóng)田土壤氮素轉(zhuǎn)化和淋失特征，對(duì)防治NO-3-N污染、提升氮肥利用效率和維持農(nóng)田生產(chǎn)力具有重要意義。

土壤水是物質(zhì)運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵媒介和驅(qū)動(dòng)力^[11]，對(duì)NO-3-N淋失特征和速率起到?jīng)Q定性影響^[12]?；陂L(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，前人探究了灌溉和降雨對(duì)鹽漬農(nóng)田NO-3-N淋失的影響，指出雨水和灌溉水的輸入會(huì)顯著增加鹽漬農(nóng)田NO-3-N淋失量^[13-14]。Merchán等^[15]利用10年的田間原位監(jiān)測(cè)評(píng)估了灌溉對(duì)NO-3-N淋失的影響，發(fā)現(xiàn)灌溉水輸入使研究區(qū)鹽漬農(nóng)田NO-3-N淋失速率每年增加了19.4 kg/hm2。Zhu等^[7]的研究結(jié)果表明，黃河三角洲地區(qū)極端降雨事件極大增加了濱海鹽漬農(nóng)田的NO-3-N淋失量，年均NO-3-N淋失量可達(dá)施肥量的38%，且單日NO-3-N淋失量與降雨量呈顯著正相關(guān)。以上研究構(gòu)建了灌溉水和雨水輸入與NO-3-N淋失的表象關(guān)系，但多關(guān)注NO-3-N淋失速率等指標(biāo)的年均總量變化，缺乏水輸入影響下氮素轉(zhuǎn)化和淋失動(dòng)態(tài)變化過程的研究，故難以準(zhǔn)確地解析水輸入影響下濱海鹽漬農(nóng)田氮素轉(zhuǎn)化和淋失特征，致使NO-3-N淋失精準(zhǔn)防治和氮肥增效難以實(shí)現(xiàn)。

土壤含鹽量是影響鹽漬土氮素遷移轉(zhuǎn)化的主要非生物因子^[16]。過高的土壤含鹽量會(huì)通過抑制氨氧化微生物的活性并影響其群落多樣性進(jìn)而顯著抑制硝化作用^[17-19]。土壤鹽分和水分對(duì)氮素遷移轉(zhuǎn)化的影響具有顯著的交互作用。李亞威等^[20]研究指出，當(dāng)土壤含水率低于田間持水率時(shí)，土壤含水率的升高在促進(jìn)硝化作用的同時(shí)，亦會(huì)增強(qiáng)鹽分對(duì)硝化作用的影響。陸宇辰等^[21]的模擬淋溶試驗(yàn)結(jié)果顯示，淡水的過量輸入會(huì)通過促進(jìn)鹽分淋洗進(jìn)而降低鹽分對(duì)硝化作用的抑制程度。受季風(fēng)氣候影響，濱海地區(qū)水鹽運(yùn)動(dòng)活躍，土壤含鹽量對(duì)氮素遷移轉(zhuǎn)化的影響會(huì)隨著水分的變化而改變?，F(xiàn)有研究多探究恒定水分下土壤含鹽量對(duì)鹽漬土氮素遷移轉(zhuǎn)化的影響，忽略了土壤水、鹽動(dòng)態(tài)變化和水鹽交互作用的影響，難以精確刻畫田間降水或灌溉水輸入影響下土壤鹽分和水分相互作用的動(dòng)態(tài)變化過程及其對(duì)氮素遷移轉(zhuǎn)化的影響。

本研究基于模擬淋溶試驗(yàn)，通過對(duì)土壤和淋溶液中NO-3-N和氨態(tài)氮（NH+4-N）含量的高頻次監(jiān)測(cè)，模擬水輸入影響下不同含鹽量濱海鹽漬農(nóng)田土壤氮素轉(zhuǎn)化和淋失特征，旨在明確土壤含鹽量對(duì)濱海鹽漬農(nóng)田土壤氮素轉(zhuǎn)化和淋失過程的作用規(guī)律，以期為濱海地區(qū)NO-3-N污染的防治和氮素養(yǎng)分利用效率的提升提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

供試土壤取自江蘇省鹽城市江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院新洋基地（34°28′N，120°54′E）。該區(qū)域?qū)儆趤啛釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候，四季分明，降雨充沛。年平均氣溫14.6 ℃，年均降雨量1 050 mm，降雨量季節(jié)波動(dòng)性大，雨量集中，約70%的降雨量分布于6-9月。2023年10月秋季作物收獲后，在研究區(qū)分別采集用于填裝土柱的濱海鹽漬土（含鹽量7.8 g/kg）和非鹽漬土（含鹽量lt;1.0 g/kg）。土壤基本理化性質(zhì)見表1。

1.2 土柱模擬淋溶試驗(yàn)

根據(jù)江蘇濱海鹽漬土鹽漬化程度分布狀況^[22]和濱海鹽漬土鹽漬化程度劃分標(biāo)準(zhǔn)^[23]，本研究將采集的鹽漬土和非鹽漬土進(jìn)行不同比例的混合，配制成對(duì)照和3個(gè)土壤含鹽量水平的處理：CK（含鹽量lt; 1 g/kg）、S1（含鹽量2 g/kg）、S2（含鹽量3 g/kg）、S3（含鹽量5 g/kg）。每個(gè)含鹽量水平各設(shè)置3個(gè)重復(fù)。

土柱為高度30 cm、直徑30 cm的聚氯乙烯桶（圖1），布置于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院溫室內(nèi)。填裝土柱時(shí)，先在底部鋪一層200目尼龍篩網(wǎng)并使其遮蓋住出水口；其上再鋪2 cm厚的40～80目石英砂；隨后，填裝配制好的土壤（20 cm深，約18.6 kg）。土柱填裝完成后，利用去離子水將土壤水分調(diào)至田間持水量的60%，并預(yù)培養(yǎng)14 d。預(yù)培養(yǎng)期間，每隔72 h加去離子水以維持土壤水分為田間持水量的60%。

預(yù)培養(yǎng)結(jié)束后，在土壤表層施用肥料并開始模擬淋溶。本研究所有處理均一次性施用尿素（含氮量46%）2.8 g。模擬淋溶試驗(yàn)共進(jìn)行4個(gè)月（2023年11月28日-2024年3月28日）。為使土壤有充足的反應(yīng)時(shí)間，本研究采用間歇淋濾法進(jìn)行試驗(yàn)：施肥后前20 d，每隔48 h添加750 mL去離子水模擬淋溶；施肥20 d后，每隔120 h添加1 000 mL去離子水模擬淋溶；施肥60 d后，每隔360 h添加1 500 mL去離子水模擬淋溶。

1.3 樣品采集

試驗(yàn)開始前、結(jié)束后，以及施肥后3 d、6 d、9 d、12 d、15 d、20 d、25 d、30 d、40 d、50 d、60 d、75 d、90 d、105 d、120 d，利用土鉆采集0～10 cm土壤樣品。樣品采集后，放置于4 ℃冰箱儲(chǔ)存，用于測(cè)定土壤理化性質(zhì)。

土柱底部留有排水孔，通過硅樹脂管與1.5 L聚乙烯瓶連接，用以收集淋溶液（圖1）。每次模擬淋溶后，隨即開始收集淋溶液，淋溶液淋出停止后，記錄當(dāng)日淋溶量。采樣時(shí)間設(shè)為試驗(yàn)開始前及施肥后2 d、4 d、6 d、8 d、10 d、12 d、14 d、16 d、18 d（樣品被污染，未測(cè)定）、20 d、25 d、30 d、35 d、40 d、45 d、50 d、55 d、60 d、75 d、90 d、105 d、120 d。淋溶液樣品采集后，經(jīng)0.45 μm微孔濾膜過濾，去除不溶性雜質(zhì)，放置于4 ℃冰箱冷藏儲(chǔ)存，用于測(cè)定淋溶液理化性質(zhì)。

1.4 指標(biāo)的測(cè)定

土壤pH按照土水比1.0∶2.5（重量體積比）浸提，采用pH計(jì)（PHS-3C，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司產(chǎn)品）測(cè)定。土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定。土壤全氮含量通過凱氏消煮-蒸餾定氮法測(cè)定。土壤陽離子交換量通過乙酸銨交換法測(cè)定。土壤鹽按照土水比1∶5（重量體積比）浸提，采用殘?jiān)y(cè)定。土壤中的NH+4-N含量和NO-3-N含量利用2 mol/L KCl 浸提（土水比1∶5，重量體積比），使用連續(xù)流動(dòng)分析儀（AA3，德國(guó)水爾分析儀器有限公司產(chǎn)品）測(cè)定。淋溶液pH和電導(dǎo)率（EC）分別采用pH計(jì)和電導(dǎo)率儀（DDSJ-318，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司產(chǎn)品）測(cè)定。淋溶液中NH+4-N和NO-3-N質(zhì)量濃度使用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用線性混合效應(yīng)模型（LMM）分析土壤鹽分對(duì)土壤和淋溶液理化性質(zhì)的影響。采用單因素方差分析（ANOVA）分析不同鹽分處理下土壤和淋溶液理化性質(zhì)的差異，并用最小顯著性差異法（LSD）進(jìn)行多重比較。數(shù)據(jù)處理采用SPSS 26.0。圖表制作采用OriginPro2021和Microsoft Word 2021。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤含水量的動(dòng)態(tài)變化

圖2為試驗(yàn)期間各處理土壤含水量的動(dòng)態(tài)變化。隨著模擬淋溶頻率的降低，各處理土壤含水量總體呈現(xiàn)逐漸降低的變化。試驗(yàn)周期內(nèi)，土壤鹽分未對(duì)土壤含水量產(chǎn)生顯著影響（Pgt;0.05），不同處理間土壤含水量沒有顯著差異（Pgt;0.05）。

2.2 土壤銨態(tài)氮含量的動(dòng)態(tài)變化

試驗(yàn)期間各處理土壤NH+4-N含量動(dòng)態(tài)變化見圖3。施肥前，土壤NH+4-N含量（lt;0.45 mg/kg）處于較低水平，且不同處理間無顯著差異（Pgt;0.05）。土壤含鹽量影響了土壤NH+4-N含量的變化趨勢(shì)。施肥后，由于尿素的水解，土壤NH+4-N含量迅速上升。相比于CK和S1處理（施肥后3 d），高土壤含鹽量處理（S2處理和S3處理，土壤含鹽量≥3 g/kg）顯著延遲了土壤NH+4-N含量峰值出現(xiàn)的時(shí)間，S2處理和S3處理土壤NH+4-N含量峰值出現(xiàn)的時(shí)間分別為施肥后6 d和施肥后9 d。土壤含鹽量對(duì)不同處理土壤NH+4-N含量峰值大小沒有產(chǎn)生顯著影響（Pgt;0.05）。但施肥后第6～15 d，高含鹽量處理（S2和S3處理）下土壤NH+4-N含量顯著高于CK和S1處理（Plt;0.05）。施肥第15 d后，各處理土壤NH+4-N含量均降至較低水平（lt;4.39 mg/kg），隨后保持相對(duì)穩(wěn)定，其間，各處理之間土壤NH+4-N含量無顯著差異（Pgt;0.05）。

2.3 土壤硝態(tài)氮含量的動(dòng)態(tài)變化

試驗(yàn)期間各處理土壤NO-3-N含量動(dòng)態(tài)變化見圖4。施肥前，CK和S1處理土壤NO-3-N含量（8.6 mg/kg和10.0 mg/kg）顯著大于S2和S3處理（6.4 mg/kg和5.5 mg/kg）（Plt;0.05）。土壤含鹽量顯著影響了土壤NO-3-N含量及其變化趨勢(shì)（Plt;0.05）。施肥后，土壤NO-3-N含量首先均迅速上升。高土壤含鹽量顯著降低了土壤NO-3-N含量峰值大小：S2和S3處理土壤NO-3-N含量峰值顯著低于CK和S1處理（Plt;0.05）。此外，高土壤含鹽量顯著延緩了土壤NO-3-N含量峰值的出現(xiàn)，CK和S1處理土壤NO-3-N含量在施肥后第9 d達(dá)到峰值（63.1 mg/kg和56.7 mg/kg），而S2和S3處理土壤NO-3-N含量分別在施肥第12 d和第15 d達(dá)到峰值（53.3 mg/kg和48.7 mg/kg）。

隨著反應(yīng)底物NH+4-N的消耗，硝化作用逐漸減弱，各處理土壤NO-3-N含量逐漸下降至相對(duì)較低水平，并在施肥后25～40 d維持相對(duì)穩(wěn)定（lt;22.1 mg/kg）。施肥第40 d后，土壤NO-3-N含量出現(xiàn)第2次顯著上升。至施肥第60 d時(shí)，各處理土壤NO-3-N含量（24.7～30.7 mg/kg）均顯著高于施肥后第25～40 d土壤NO-3-N含量水平（Plt;0.05），但各處理間土壤NO-3-N含量無顯著差異（Pgt;0.05）。

2.4 淋溶液電導(dǎo)率、pH的變化

圖5、圖6是試驗(yàn)期間各處理淋溶液EC、pH的動(dòng)態(tài)變化。如圖5所示，各處理淋溶液電導(dǎo)率整體呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。表明模擬淋溶促進(jìn)了鹽分的淋洗，并逐漸降低了土壤鹽分含量。其中，CK淋溶液電導(dǎo)率在施肥后第10 d達(dá)到較低水平（0.27 mS/cm，Plt;0.05），隨后保持相對(duì)穩(wěn)定。S1、S2和S3處理淋溶液電導(dǎo)率下降幅度在施肥后14 d左右逐漸降低，在施肥30 d后達(dá)到較低水平（Plt;0.05），并在隨后保持相對(duì)穩(wěn)定。土壤含鹽量顯著影響了淋溶液電導(dǎo)率（Plt;0.05），各處理間淋溶液電導(dǎo)率差異顯著，大小順序?yàn)镾3gt;S2、S1gt;CK（Plt;0.05）。如圖6所示，模擬淋溶未對(duì)淋溶液pH產(chǎn)生顯著影響（Pgt;0.05），試驗(yàn)周期內(nèi)各處理淋溶液pH在7.97～8.58波動(dòng)，且各處理間無顯著差異（Pgt;0.05）。

2.5 淋溶液銨態(tài)氮濃度的動(dòng)態(tài)變化

試驗(yàn)期間各處理淋溶液NH+4-N質(zhì)量濃度的動(dòng)態(tài)變化見圖7。施肥前，各處理淋溶液NH+4-N質(zhì)量濃度（0.24～0.70 mg/L）沒有顯著差異（Pgt;0.05）。施肥后，各處理淋溶液NH+4-N質(zhì)量濃度呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢(shì)。高土壤含鹽量顯著降低了淋溶液NH+4-N質(zhì)量濃度峰值并延緩了峰值出現(xiàn)的時(shí)間。相比于CK和S1處理（3.6 mg/L和3.1 mg/L），S2和S3處理NH+4-N質(zhì)量濃度峰值（2.2 mg/L和2.7 mg/L）更低（Plt;0.05）。同時(shí)，CK和S1處理淋溶液NH+4-N質(zhì)量濃度在施肥后第2 d即到達(dá)峰值，而S2和S3處理則在施肥后第6 d到達(dá)峰值。施肥第20 d后，各處理淋溶液NH+4-N質(zhì)量濃度均保持相對(duì)穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，且各處理間未見顯著差異（Pgt;0.05）。

2.6 淋溶液硝態(tài)氮質(zhì)量濃度的動(dòng)態(tài)變化

圖8是試驗(yàn)期間各處理淋溶液NO-3-N質(zhì)量濃度的動(dòng)態(tài)變化。土壤鹽分未對(duì)NO-3-N的淋失特征產(chǎn)生顯著影響（Pgt;0.05）。試驗(yàn)期間，各處理間淋溶液NO-3-N質(zhì)量濃度及其變化趨勢(shì)無顯著差異（Pgt;0.05）。施肥后，淋溶液NO-3-N質(zhì)量濃度呈現(xiàn)“雙峰”的多段動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。具體來看，施肥后第4 d，各處理淋溶液NO-3-N質(zhì)量濃度開始顯著上升（Plt;0.05），并于施肥后第8 d達(dá)到峰值。隨后，NO-3-N質(zhì)量濃度開始逐步下降，并于施肥后第25～45 d維持較低水平（lt;3.2 mg/L）。但施肥第45 d后，淋溶液NO-3-N質(zhì)量濃度再次出現(xiàn)顯著上升（Plt;0.05），至施肥后第60 d時(shí)，淋溶液NO-3-N質(zhì)量濃度上升至6.0～6.1 mg/L，顯著高于施肥后第25～45 d的水平（Plt;0.05）。

根據(jù)淋溶液NO-3-N質(zhì)量濃度和淋溶液體積，我們計(jì)算了不同處理NO-3-N淋溶量（圖9）。分析結(jié)果表明，各處理NO-3-N淋溶量為12.5～13.2 kg/hm2，土壤含鹽量未對(duì)NO-3-N淋溶量產(chǎn)生顯著影響（Pgt;0.05）。

2.7 淋溶液硝態(tài)氮質(zhì)量濃度與土壤和淋溶液理化性質(zhì)的相關(guān)性

如表2所示，淋溶液NH+4-N質(zhì)量濃度和模擬淋溶量與淋溶液NO-3-N質(zhì)量濃度呈極其顯著正相關(guān)（Plt;0.001）。土壤NO-3-N含量、土壤NH+4-N含量、淋溶液EC、土壤含水量與淋溶液NO-3-N質(zhì)量濃度呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01）。

為進(jìn)一步解釋NO-3-N淋失的主控因素，我們將不同變量分為表征水輸入量（模擬淋溶量和土壤含水量）、氮轉(zhuǎn)化過程（土壤NH+4-N含量、土壤NO-3-N含量和淋溶液NH+4-N質(zhì)量濃度）和土壤鹽分水平（土壤含鹽量、淋溶液EC和淋溶液pH）3組變量，利用方差分解分析（VPA）量化不同變量對(duì)淋溶液NO-3-N質(zhì)量濃度的相對(duì)貢獻(xiàn)。分析結(jié)果（圖10）顯示，本研究監(jiān)測(cè)的變量能解釋淋溶液NO-3-N質(zhì)量濃度78.8%的變化。水輸入量的綜合效應(yīng)對(duì)淋溶液NO-3-N質(zhì)量濃度變化影響最大，解釋了38.5%的總變異。其次是氮轉(zhuǎn)化過程，單獨(dú)解釋了17.8%的總變異。水輸入量、氮轉(zhuǎn)化過程和土壤鹽分含量水平三者的綜合效應(yīng)揭示了17.3%的總變異。

3 討論

3.1 土壤含鹽量對(duì)氮素轉(zhuǎn)化過程的影響

本研究中，高土壤含鹽量（≥3 g/kg）顯著延遲了土壤NH+4-N含量和淋溶液NH+4-N質(zhì)量濃度到達(dá)峰值的時(shí)間。表明高土壤含鹽量顯著抑制了尿素水解過程，延長(zhǎng)了尿素完全水解所需的時(shí)間，該結(jié)果與Zeng等^[24]和Zhu等^[25]的研究結(jié)果一致。Zhu等^[25]基于培養(yǎng)試驗(yàn)，比較了含鹽量不同的土壤尿素凈水解速率，結(jié)果表明，鹽分的升高會(huì)顯著抑制尿素的水解，尿素的凈水解速率隨著含鹽量的升高而顯著降低。

硝化作用是氮素轉(zhuǎn)化的核心過程，其與氨揮發(fā)、硝態(tài)氮的淋失和氧化亞氮排放等氮素?fù)p失環(huán)節(jié)息息相關(guān)^[26-27]。本研究分析結(jié)果顯示，土壤含鹽量對(duì)土壤NO-3-N含量影響顯著，這說明土壤鹽分顯著影響了硝化作用。施肥后第6～15 d，高含鹽量處理（S2和S3）下土壤NH+4-N含量顯著高于其他處理。這可能是因?yàn)楦咄寥篮}量抑制了尿素水解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化（硝化作用）。與此同時(shí)，不同處理下土壤NO-3-N含量峰值大小和到達(dá)峰值時(shí)間的差異也證實(shí)了土壤含鹽量對(duì)硝化作用的抑制作用^[28]。前人研究發(fā)現(xiàn)，土壤含鹽量是影響鹽漬土硝化作用的主要非生物限制因子之一^[29-30]，其可以通過抑制氨氧化微生物的活性和影響其群落結(jié)構(gòu)，進(jìn)而顯著抑制濱海鹽漬農(nóng)田土壤硝化作用^[19-20]。

土壤含鹽量對(duì)硝化作用的影響存在閾值效應(yīng)，當(dāng)土壤含鹽量低于閾值時(shí)，土壤含鹽量對(duì)硝化作用有促進(jìn)作用，而當(dāng)土壤含鹽量超過閾值時(shí)，土壤含鹽量則會(huì)顯著抑制硝化作用^[18-20]。本研究中，施肥后第3～20 d，S2和S3處理土壤NO3-N含量更低，表明，當(dāng)土壤含鹽量≥3 g/kg時(shí)，高土壤含鹽量能顯著抑制濱海鹽漬農(nóng)田土壤的硝化作用。這與Huang等^[17]的研究結(jié)果一致，其研究結(jié)果表明，當(dāng)含鹽量在3‰～8‰時(shí)，土壤鹽分會(huì)顯著抑制硝化作用。

3.2 土壤含鹽量對(duì)氮素淋失過程的影響

本研究結(jié)果表明，土壤含鹽量并未對(duì)淋溶液NO-3-N質(zhì)量濃度、動(dòng)態(tài)變化和淋溶量產(chǎn)生顯著影響。這表明雖然高含鹽量抑制了硝化作用，但并未對(duì)NO-3-N淋失過程產(chǎn)生顯著影響。這可能是由于本研究淋溶量和淋溶頻次較高。本研究中單次模擬淋溶量約相當(dāng)于10～15 mm降雨量，加之土層厚度較低，淋溶液在土層內(nèi)停留時(shí)間較短（1.5～2.0 h）。因此，水輸入量相對(duì)較大（淋溶速率約相當(dāng)于每小時(shí)5～10 mm降雨量）。一方面，較高的淋溶頻率和水輸入量極大地加速了土壤中NO-3-N隨水分向下淋溶的速率，并在一定程度上掩蓋了鹽分的抑制效果^{[21，31]}。另一方面，施肥10～15 d，各處理下淋溶液EC均顯著低于初始水平。此階段各處理間土壤NO-3-N含量也已無明顯差異。這說明前14 d模擬淋溶的淡水輸入促進(jìn)了土壤中鹽分的淋洗，并削弱了鹽分對(duì)硝化作用的抑制作用^[20-21]。因此，在東部濱海地區(qū)，降雨頻次、降雨量和灌溉量等淡水輸入相關(guān)因素可能是影響濱海鹽漬農(nóng)田土壤NO-3-N淋失的重要因素。

施肥第45 d后，各處理淋溶液NO-3-N質(zhì)量濃度均出現(xiàn)了再次上升。這可能是“存儲(chǔ)效應(yīng)”的作用?！按鎯?chǔ)效應(yīng)”是一部分在秋季淋溶的氮來自于累積在土壤中的作物生長(zhǎng)期或前幾年施用的肥料氮的現(xiàn)象^[12，32]。施肥第20 d后，模擬淋溶頻率由2 d 1次降低至5 d 1次。淋溶頻率和淋溶量的下降，會(huì)顯著降低土壤水分含量，并間接導(dǎo)致NO-3-N在土壤中的累積。當(dāng)淋溶事件再次發(fā)生時(shí)，較低的土壤水分含量會(huì)使淡水向下淋溶的速率變緩，并導(dǎo)致更多累積的NO-3-N隨水分而向下淋失。Di等^[33]的研究結(jié)果表明，在長(zhǎng)期炎熱干燥的夏季之后，土壤中50%～70%的累積NO-3-N會(huì)在冬季淋出土體。Dong等^[32]研究證實(shí)，在亞熱帶地區(qū)，由于“存儲(chǔ)效應(yīng)”，休耕期的NO-3-N淋失量（48%）可與作物生長(zhǎng)季相當(dāng)（52%）。肥料氮在土壤中的存儲(chǔ)時(shí)間以及累積肥料氮的再次釋放可以持續(xù)很久。Sebilo等^[34]研究發(fā)現(xiàn)，累積在土壤中的肥料氮在施肥后的28年中可以持續(xù)對(duì)NO-3-N淋失產(chǎn)生貢獻(xiàn)。

3.3 濱海鹽漬土硝態(tài)氮淋失風(fēng)險(xiǎn)

監(jiān)測(cè)期間，總模擬淋溶量為21.5 L，約等于300 mm降雨量，按照研究區(qū)域1 050 mm降雨量估算，年NO-3-N淋溶量每年可達(dá)43.1～45.4 kg/hm2，占施肥量的24%～25%。這一氮淋溶損失比例遠(yuǎn)超全球農(nóng)田平均水平（19%）^[8]。相關(guān)性分析結(jié)果和VPA結(jié)果表明，氮轉(zhuǎn)化過程和水輸入量是影響NO-3-N淋失的主要因素。前文討論也證實(shí)了水輸入量對(duì)濱海鹽漬農(nóng)田土壤NO-3-N淋失的重要影響。因此，除減少施肥量外，通過合理灌溉和科學(xué)的水肥運(yùn)籌等方式調(diào)控水輸入量是降低研究區(qū)濱海鹽漬農(nóng)田土壤NO-3-N淋失量的重要措施，尤其是在作物生長(zhǎng)期。此外，本研究結(jié)果表明，即使在施肥后期，土壤中累積的NO-3-N也會(huì)導(dǎo)致較大的NO-3-N淋失風(fēng)險(xiǎn)。因此，通過種植覆蓋作物等措施調(diào)控肥料氮在土壤中的累積，可以降低NO-3-N在休耕期的淋失風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而有效提高氮肥利用效率。

4 結(jié)論

高土壤含鹽量（≥3 g/kg）顯著抑制了濱海鹽漬農(nóng)田土壤中尿素水解和硝化作用。但由于高淋溶頻率和較大的淋溶量加速了淋溶速率并降低了土壤含鹽量，土壤含鹽量對(duì)NO-3-N淋失的影響較小。氮轉(zhuǎn)化過程和水輸入量的復(fù)合效應(yīng)是影響濱海鹽漬農(nóng)田土壤NO-3-N淋失的主要因素。施肥后期淋溶頻率和淋溶量的降低會(huì)造成NO-3-N的累積，并顯著增加休耕期NO-3-N淋失風(fēng)險(xiǎn)。綜合考慮，作物生長(zhǎng)期合理灌溉和科學(xué)水肥運(yùn)籌結(jié)合休耕期種植覆蓋作物是降低濱海鹽漬農(nóng)田NO-3-N淋失、提高氮肥利用效率的有效措施。

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（責(zé)任編輯：陳海霞）