土壤氮素运移机理研究现状

王小利孙西欢马娟娟

（1.太原理工大学 山西太原 030024；2.山西省水利工程质量与安全监督站 山西太原 030002）

1 土壤氮素运移机理研究的意义

氮素是作物生长发育所需的生命元素，缺氮往往使植物生长速度变缓，植株变弱，产量和品质下降。而施肥则是农田土壤氮素的重要来源，但是由于施肥方法或农业管理措施不当，往往造成氮素大量损失，严重影响氮肥的利用率。目前我国已成为世界上氮肥年用量最多的国家之一，单位面积的施用量也高于世界平均水平。但是利用率却仅为30%～50%，即有一半左右的氮肥在施入土壤后通过各种途径损失掉，其中：作物吸收35%、氨挥发11%、表观硝化-反硝化34%(其中NO2排放率为1%)、淋洗损失2%、径流损失5%，以及未知部分12%。有研究表明地下水硝酸盐含量超标的现象与氮肥的过量施用和高灌溉量密切相关[1]。也就是说施灌不合理不仅使肥料的生产效益大为降低，而且还会造成难以治理的环境污染问题。因此，对土壤氮素运移机理的研究就变得尤为重要。

2 土壤水氮运移及转化研究进展

土壤水氮运移属于溶质运移的范畴，主要以水动力弥散（机械弥散和扩散）和对流两种方式运移。土壤中水氮的运移及转化方向对肥料的利用率影响巨大，所以国内外研究工作者在氮素运移转化途径、氮素有效性及其影响因素等方面进行了大量研究工作，旨在提高氮肥的利用率。

在不同的施肥水平下，灌水方法对氨态氮和硝态氮在时间和深度上影响较小；在不同的灌水方法下，施肥水平对氨态氮和硝态氮在时间和深度分布上影响比较大。在田间，氮素点源入渗情况下滴头灌水量、流量和溶液浓度对氮素和水分分布的影响较大。径向氮素和水分基本一致，垂向，初始浓度小时，水分比氮素运移超前，初始浓度大时水分和氮素运移基本一致[3]。

土壤氮肥在灌溉水和降雨的作用下，部分（如尿素）以化合物的形式向下运移，大部分是以可溶性和的形式淋洗到下层土壤。因为容易被土壤吸附和固定，而作为硝化和反硝化过程的中间产物，存在时间较短，所以在北方旱地农田土壤系统中，土壤氮素淋失以为主，和的数量较少。土壤对的吸附和土壤反硝化作用，以及氨挥发作用都能延缓和减轻氮对地下水环境的污染[4]。

3 土壤氮素有效性及其影响因素研究进展

土壤氮素受多种因素的影响，在不同的地区所表现出的影响程度不同，譬如自然环境条件下、作物轮作方式和施肥方式都会影响土壤全氮含量和碱解氮含量，从而影响土壤质量和肥力水平。目前，土壤氮素含量的影响因素主要在于成土母质、颗粒组成、土地利用、作物种类、耕作施肥、灌溉等方面。

以氨态氮来看铵很不稳定，在碱性条件下极易变成氨而挥发掉，这是铵态氮损失的主要途径。农田氨挥发损失的氮素量占氮素总损失的18%～104%，而且水田中氨的挥发损失比旱地更为严重。就此，国内外进行了多种研究，研究表明：氨挥发是水稻田表施氮肥时的重要损失途径。而且，不合理地、过量地施氮会使硝态氮在土壤中累积，从而导致土壤硝态氮的淋溶损失引起水环境氮素污染[5]。除地面接纳水量（降水+灌溉水）的影响外，土壤淋溶深度及淋失量还与耕作方式、作物种类及生长密度、氮肥类型、土壤质地、灌溉时间与施氮时间、降雨以及地下水位均有很大的关系。

4 提高氮肥利用率的技术与措施

虽然氮肥对促进作物生长，提高产量有重要作用，是生产中广泛应用的肥料，但目前许多农民过度依赖氮肥，有些地块全年的用氮肥量超过作物需肥量的50%～200%，不仅浪费肥料，还会污染地下水源，破坏土壤的团粒结构，导致可耕性下降，造成病害的大面积发生，如何合理使用氮肥、提高其利用率、降低生产成本？要解决这些问题就必须要综合天气情况、土壤条件、土壤矿物组成、作物种类以及作物不同的生育期等因素，利用光、热、种、密、水、肥、土等生产要素的交互作用效应，使施肥技术与高产栽培技术相结合，充分利用土壤中的硝态氮。

加强施肥管理和改进施肥方式可明显减少氮的损失并提高氮肥利用率。

（1）深施肥结合灌溉。水肥（氮肥）结合灌溉可有效减小氮肥损失、提高肥料利用率，特别是追肥时宜采用深施肥结合灌溉的方式。肥料深施或表施后浇大水均可有效降低土壤中氨的挥发损失，而播前灌溉易影响小麦出苗，在实际生产中不可取，所以，生产中采用追肥深施肥与灌溉相结合的方式[6]。

（2）水肥异区交替灌溉，并少灌多次。水肥异区交替灌溉中施肥沟的硝态氮不但可以向下层土壤淋溶，而且会向灌水沟扩散，并随灌水量的增加扩散程度亦增加，在450～600m3/hm2范围内[7]，随着灌水量增加，肥料利用率也提高。即水肥异区，少灌多次。

（3）合理制定作物灌水定额。灌水量对水肥结合方式至关重要，比如对小麦来说：节水灌溉条件下冬小麦生长期根层土壤中的营养氮素大量地以硝态氮的形态存在，非常有利于作物的吸收利用。同时硝态氮的含量与土壤含水量有着很强的相关关系，而且60mm的灌水定额是灌水的的最佳条件，在此灌水定额下不会造成深层渗漏和硝态氮随土壤水的流失[8]。

（4）降水和灌溉是影响氮素淋失的主要因素之一。所以灌溉时应充分考虑当地降水条件。相同施肥条件下不同降雨对氮素淋失的影响也不相同，不同产流时段养分流失的浓度不同，土壤淋溶与水分入渗虽不完全同步,但降雨量越大,浓度峰值位置越低,且下层土壤中的浓度也随之增加[9]。就灌溉方式而言,大量少次比少量多次增加了向土体深层的淋溶量。

因此，在农田生产中，控制施肥量和灌溉水量是提高氮肥利用率和保护水环境的一项重要措施。灌（水）施（肥）结合方法可以精确控制施肥量、灌水量以及灌溉施肥时间，被认为是提高水肥资源利用率的最有效技术。

5 结语

目前，如何提高灌溉用水效率和肥料（氮素）利用率、减少施氮肥对环境的影响已成为全球性问题。根据我国农业研究的现状，我们可采用：（1）进行科学的施肥和灌溉，即以水促肥，以肥调水，两者相辅相成；（2）充分利用当地降雨径流、有效控制灌溉用水量，达到节约灌溉用水的目的；（3）结合不同作物在不同生长时期对水肥的不同需求，注重当地耕作方式、土壤质地、降水资源等条件，建立完善的水氮管理模式，以期在节水灌溉的基础上最大可能地发挥氮肥的增产效果，减小肥料对环境的污染破坏。

[1]张维理.我国北方农用氮肥造成地下水硝酸盐污染的调查[J].植物营养与肥料学报，1995，1(2):80-87．

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[4]冯绍元，郑耀泉.农田氮素的转化与损失及其对水环境的影响[J].农业环境保护，1996，15(06)，277-279.

[5]陈子聪，章明清等.氮肥对菜园土壤硝态氮淋溶流失的影响[J].生态环境，2008，17(3):1230-1234.

[6]曹兵，李新慧，张琳等.冬小麦不同基肥施用方式对土壤氨挥发的影响[J].华北农学报，2001，16(02)：83-86.

[7]谭军利，王林权，王西娜等.不同灌水模式对土壤水分和硝态氮分布的影响[J].灌溉排水学报，2008，27（5）：29-33.

[8]武晓峰，张思聪，唐杰.节水灌溉条件下冬小麦生长期田间氮素迁移转化试验[J].清华大学学报(自然科学版)，1998，(01):92-95.

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[10]曹晓华，胡安宏，氮肥使用量与环境水体中NO3--N测定及污染防治〔J〕.甘肃环境研究与监测，2002，15（1）：56-57.