免耕土地土壤氮素的有效性及其管理措施

马海涛

摘 要 尽管氮肥的使用是保障农业高产的重要条件，但也带来了危害人类健康和生态系统的氮素污染问题；氮素的使用对发挥免耕潜力十分重要，但其管理研究的滞后性却损害了免耕的持续发展。基于此，主要对免耕土地土壤氮素的有效性与管理措施进行了探讨。

关键词 免耕土地；土壤氮素；有效性；管理措施

中图分类号：S158 文献标志码：B 文章编号：

保障农业高产的重要措施之一是使用氮肥，但日益增大的人口压力和日益增长的粮食需求造成对氮肥的过度依赖，其后果是氮肥利用效率低下、损耗严重、氮素污染对人类健康和生态系统的威胁加大。

1 有效性

1.1 氮的矿化与固定

大通县免耕通过对氮素的固定作用降低了植物可利用的氮比例，从而降低了氮肥的有效性。在作物和微生物有足够的氮能够满足其生长需求的情况下，这种固定效应会有所降低。相对传统耕作方式而言，由于有机质的累积和矿化，长期来看，免耕系统对肥料的需求呈下降趋势。免耕对氮素矿化的影响在不同季节程度有所不同，春季气温较低时，影响作用较大；夏季温度较高时，影响作用则大大降低。此外，免耕条件下，固定效应造成的氮素损失根据秸秆和氮肥管理的具体情况将有所不同。

1.2 硝化-反硝化

将秸秆埋入农田中后，反硝化细菌会借助秸秆分解的碳源增强新陈代谢，同时，因为秸秆分解会消耗大量的氧气增大厌气微区区域，使得N2O排放量显著增加。干旱的高原地区免耕N2O释放经常低于传统耕作，在相对湿润地区则恰好相反。但研究灌溉土壤上时发现，移走部分的作物残留物能够降低N2O释放量。这说明在免耕系统下，水分管理与秸秆不同时，N2O释放量亦会不同。因此了解N2O的释放机理有利于提高氮肥的利用率。

1.3 挥发

由于免耕缺乏土壤耕作这一环节，尽管施肥后进行浇水和用秸秆覆盖，氮肥的氨挥发损失在免耕的覆盖处理中也是难以忽视的。使用尿素肥料的氮损失则更大，其原因是作物中脲酶活性的残留。此外，肥料融入土壤不充分也会导致氨挥发高的问题。免耕条件下，氮源和施肥方式对氨挥发损失有重要影响，这种损失又影响着作物可利用的氮含量。

1.4 侵蚀

在干旱地区，风蚀造成农田富含有机质和养分的表层土壤损失，降低了农田土壤的产量，是一个十分严重的问题。农田土壤高强度的耕作是使风蚀问题日益严重的重要原因。所以，实施免耕在一定程度上能够降低风蚀。而免耕的主要作用在于土壤表面保留的大量作物残留物能在一定程度上减少风的侵蚀作用。免耕系统特别是在严重的水土流失区域凭借残留覆盖作用可以有效降低风蚀、减少土壤侵蚀、保持土壤养分。

2 管理措施

2.1 控制氮源

铵态氮肥、尿素以及硝态氮肥是农业中比较常用的3种氮肥。一般，硝态氮肥易于淋失损失、不易挥发，铵态氮肥不易淋失损失但挥发损失较硝态氮肥大。但是微生物都能很容易地将这2种肥料固定。由于进行表施时，硝态氮肥相对比尿素和铵态氮肥更有效。但在免耕系统中，氨挥发损失的风险较大。因此，为将免耕系统中氮的损失降到最低，减少氨的挥发，应选择合适的氮源进行表施并调整相应的管理措施。

2.2 氮肥用量参考值

相比于传统耕作，免耕系统的氮需求量更大，因为它的氮固定量更大且土壤氮矿化较小。在免耕系统中，由于作物残留物很少包含进土壤内，所以，残留氮释放以及残留分解的速度会被延缓、减小。然而，免耕系统为了能够获得比传统耕作更多的籽粒產量，以致在转为免耕的前几年需要更多的氮肥。但是，在传统耕作条件下，为获得高产常会使用氮肥用量高于常值，且氮肥过量、氮淋失量也会增加。所以，并不能选其氮肥用量作为免耕系统的参考值。

2.3 施肥方式

传统耕作条件下，表施的肥料在耕作过程中被翻埋入土壤降低了氨挥发的潜力。氮肥带施和穴施，氨挥发显著减少，与传统耕作相比，免耕条件下表施改为带施后，氮回收率有相对更大的提高。和传统耕作方式相比较，在氮肥表施上，免耕系统利用率更低，这是因为在该系统下表施氮肥的挥发效应和固定效应都更强。而传统方式，由于耕作作用表施的氮肥会被翻埋进土壤内，从而将氨挥发降低。但在免耕条件下，将氮肥表施改变为穴施与带施后，相对而言，氮回收率会提高，氨挥发大幅度减少。在免耕系统中，氮肥利用效率会因施肥方式的不同差异会更明显。除此之外，氮肥带施于残留层之下，能够有效减少肥料和正处于分解中的残留物及土壤微生物的接触面，将固定损失降到最低。

2.4 使用时间

在植物达到最大吸收量前，施用氮肥能够实现其最大利用率。因为这样可以有效降低氮肥因反硝化和淋失等原因而损失的时间。

3 结语

免耕的有效性和对免耕的高效管理十分重要，它改变了土壤微生物组成和微环境，从肥料的利用率和土壤中氮的转化规律2个方面影响作物对氮的利用，从而对农业的可持续发展发挥着独特影响。今后的农业生产应格外重视对免耕土地土壤氮素有效性和管理措施的研究，并将研究成果及时应用于生产实践，以达到缓解资源短缺的目的。

（责任编辑：刘昀）