江苏省张家港市某实验农田地表水中氮素含量特征及变化研究

万程炜　韩翀　陈倩

摘 要 选取江苏省张家港市某农业基地中农田水源进行了氮素含量测定试验，研究试验小流域内稻田的田面水和河道水的氮素分布情况，并加以比较分析两者变化情况及互相影响程度。同时，还研究了施肥条件对地表水中氮素特征的影响。

关键词 氮素；变化规律；施肥；农田；江苏张家港

中图分类号：S153.6 文献标志码：A 文章编号：

本实验拟通过对太湖流域典型农业田块的实验分析，对土壤、降雨、径流的氮素含量测定，寻求气象及施肥条件等因素影响下氮素随时间地点的变化规律，明确氮素在土壤中的累积特征、施氮前后氮素在水文作用、气象作用等外界因素影响下对地表水的影响过程。希望对研究氮素污染控制与流域生态健康、发展高效农业提供了科学依据，以及对农药化肥的合理使用提供实测资料支持。

1 实验概述

本研究主要布置在江苏省张家港市某粮食基地的农田，本研究选择2块试验田1和2。粮食基地主要种植作物为水稻和小麦，试验田1根据原有的施肥灌溉制度，试验田2施肥量是田1的1/2，并填写施肥记录表。设计了灌溉水水量水质采集监测、排水水量水质采集监测、暴雨被迫排水水量水质采集监测、水稻田面水水质监测活动，并填写了施肥记录。

实验在不降水期间进行持续采样检测农田水、河道水水质情况。

通过分析降雨产流过程机理，可了解到每次降雨过程在初始阶段基本不产流。试验人员在降雨后试验区开始产流时即开始采样，水样都包括土壤水、河道水。

2013年共施肥5次，做了简单的施肥记录。并完整地监测了一场暴雨过程中田面水，地表水，地下水中的水质指标。共采集田面水水样12次，河道水水样18次。分析的主要指标有氨氮、总氮、硝酸盐氮。

2 样品测定及分析

水样采集后放置冰箱中保存，并及时送张家港市水资源管理处水资源监测站进行检测分析，其分析指标包括：总氮（TN）、氨氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）、。分析方法采用环境检测部门规定的标准方法[1]。

3 河道水与田面水氮素浓度的关系

由表1中数据可以看出，在8月25日未降水之前，河道水和田面水中氮素含量大致相等，但随着时间的跨度越长，河道水中氮素的含量有逐渐大于田面水中氮素含量的趋势。这是由于实验田内封闭的耕作环境，与外界河流连通的只有一个排涝站，稻田排水直接排入河道，并且还会利用河道水回灌水稻，河道水不能与外界河流联通，导致污染物质在灌水河道中积聚，使得河道水中的氮素浓度增加。8月25日降水过程搅动了河道底部的淤泥，使得河道水的氮素浓度增大波动，之后由于河道水量的增加，氮素浓度逐渐降低。总而言之，河道水中的氮素浓度由于受到灌排水量和降水的影响，并且距施肥点的·距离较远，因而变化的幅度较缓慢。田面水中氮素浓度则是施肥和降雨灌排等因素的直接反应，因此，在以后研究流域出口断面和地表水中氮素浓度的迁移特征时建议以田面水中的水样为依据。

图1 河道水与田面水氮素浓度对比分析表

4 施肥后地表水水氮素浓度变化过程

4.1 水稻施肥方案

水稻试验小区施肥包括碳铵、复合肥、过磷酸钙、尿素和氯化钾。试验中包括基肥在内共施肥5次，每次施肥的种类和施肥量均有记录。

4.2 施肥条件下地表水氮素含量规律分析

分析表1数据可知，由于在7月17日，8月7日均有施肥，1号田中氨氮含量存在2个峰值，第1次施肥折氮43.12 kg/hm2，1号田中田面水氮素上升至约5 mg/L，之后随着时间的推移氮素含量逐渐下降，这是由于氮素会逐渐向河道水中迁移。第2次施肥量折氮86.25 kg/hm2，1号田的氨氮含量存在第2个峰值，并且这1号田和2号田的峰现时间大致相近，都出现在滞后于施肥日期一天左右。说明施肥对田面水中氨氮的影响很大，受施肥的量，肥料种类，施肥日期的影响。对比河道水和田面水的数据发现，田面水中氮素含量的波动幅度明显比河道水中大，河道水在施肥后氮素含量缓慢上升之后缓慢下降，波动较小，这是一方面是由于河道离施肥点的距离较远，另一方面是由于河道水对氨氮的稀释作用。

对比表1中地表水硝氮和氨氮含量的变化，可以发现，硝氮的含量的最大值依次出现在8月7日和8月28日，而氨氮的最大值依次出现在7月18日和8月10日，硝氮含量的最大值明显滞后于氨氮的含量，这是由于氨氮容易被土壤吸附，迁移的速度比硝氮慢，所以在田面水中浓度在施肥后显著上升，而硝氮容易随水迁移转化，所以，田面水中氨氮的含量增长存在滞后性。但总体随时间变化的规律和氨氮的相同。同时，通过比较河道水和田面水中氮素含量的规律发现，氨氮河道水中含量比田面水中含量低但硝氮含量明显河道水中大于田面水中，这也与氨氮和硝氮的理化性质，在土壤中迁移转化的规律有关。

从濃度值大小来看，NO3--N浓度远低于NH4+-N，最大值为0.76 mg/L，仅为NH4+-N的3.6%。从上述田面水氮素浓度随时间动态变化的特征看出，施氮能够明显提升田面水中氨氮浓度，经过5 d左右氨氮浓度下降，在施肥后5 d内控制排水能够极大减少氮素流失，同时，也说明在施肥后5 d是防止氮素大量流失的关键时期。

大量研究表明[2-4]，氮磷的流失与施肥量正相关。这种相关性在不同的研究区域之间存在一定的差异，这主要与各地的土壤性质、土地利用方式、水肥管理方式及种植制度有关。由田面水和河道水中氨氮含量的分布规律来看，不同施肥水平下不同地点的氨氮含量存在显著差异，由于受基肥和前季作物施氮和氮素迁移的距离的共同影响。通过控制施肥量，并对农田中的硝氮含量进行监测，得到不同施肥量不同时间下农田中硝氮的含量，汇点用数学模型模拟，发现二者符合指数关系，施氮量与农田中硝氮累积量的回归方程为

y = 15.71e0.002x ，进行相关性分析，相关系数R? = 0.581，表明施肥的量对农田中氮素残留量的影响很大。因此，建议农业生产严格控制施肥量，尽量减少土壤硝态氮向深层移动。

参考文献

[1] 李俊良，朱建华，张晓晟.保护地番茄养分利用及土壤氮素淋失[J].农业环境科学学报，2001，7（2）：126-129.

（责任编辑：赵中正）