不同氮肥管理方式对南方酸性土壤无机氮含量的影响研究

陈静　张嘉良

摘 要：为了提高氮素的经济效益，减少氮素产生的农业面源污染，通过农田氮肥施用试验，研究了在无施氮、传统施氮、优化施氮三种施氮方式处理下，马铃薯-鲜食玉米-鲜食玉米轮作农田收获期0～40cm土层中土壤无机氮含量分布特征。结果表明，在三种施氮方式下，马铃薯-鲜食玉米-鲜食玉米轮作周期后，土壤无机氮以硝酸氮和铵态氮形式累积于表层0～40cm土壤中。其中，传统施氮方式下的铵氮、硝态氮及无机氮的含量明显高于其它两种施氮方式下的铵氮、硝态氮及无机氮含量。在0～40cm土层中无施氮、传统施氮、优化施氮三种施氮方式的无机氮含量分别达到69.8、291.3、630.5kg/ha。

关键词：氮肥 土壤无机氮 农田土 马铃薯/鲜食玉米轮作

1 引言

氮素是农业土壤中的主要养分限制因子之一，在通常情况下，施用氮肥都可以获得明显的增产效果，但是，氮肥过量施用会导致土壤无机氮大量累积，造成土壤氮素存在着损失的风险，农田土壤中氮的损失又可以引起对环境的污染[1]。我国自20世纪80年代末期成为世界上的氮肥主要消费国，目前已是世界上的化肥使用量最大的国家，并且这种消费量将可能进一步增加[2]。

本研究在南方酸性土壤上，采取马铃薯一鲜食玉米—鲜食玉米轮作种植模式，开展不同氮肥管理措施在时间（不同月份）上对土壤无机氮变化和分布特点、无机氮累积形态及累积量等方面进行研究。在保证粮食增产、农民增收的前提下，探求不同氮肥管理方式对土壤无机氮残留量的影响，从而确定作物合理施氮量，以期为提高氮肥利用率，减少土壤无机氮残留，降低硝酸盐淋洗损失，实现农业生态系统高产、高效和促进农业持续发展提供依据[3]。

2 材料与方法

2.1 试验地条件概述

本试验从2011年3月到2012年11月在广东佛山南海泌冲广州市中学生劳动技术学校实验基地内进行，该地的地理位置为：23°03'N、113°08'E、海拔3.1m。供试地土壤类型为中壤土，其理化性状见表1。

2.2 试验设计

本试验采用马铃薯一鲜食玉米—鲜食玉米轮作种植模式，采用定点田间试验，试验设3个处理即3种氮肥管理方式，3次重复，共3×3=9个小区，小区面积12m2。磷钾采用统一用量，磷钾用量是根据养分平衡和土壤测试结果确定的最佳用量，中微量元素因缺补缺。

鲜食玉米季磷钾肥用量与施入方式为：磷肥用量为135kg/ha（P2O5），钾肥用量为120kg/ha（K2O），在每季鲜食玉米播种前做基肥一次施入土壤。

马铃薯季磷钾肥用量与施入方式为：磷肥用量为180kg/ha（P2O5），在每季马铃薯移苗前做基肥一次施入土壤；钾肥用量为225kg/ha（K2O），在移苗前、结薯期、马铃薯膨大期分别施入68、68、90kg/ha（K2O）（即在三个时期采用30%、30%、40%的比例施用）。

试验的3种氮肥管理方式分别为：

1）对照（CK）：不施氮肥（No.N）。

2）优化施氮（Opt.N）：以达到一定目标产量为目的，氮肥管理方式采用“总量控制”和“分期调控”的最佳氮素管理模式。具体来讲，当土壤和环境氮素供应达到动态平衡，很好的控制作物生育期内氮素损失的基础上，氮素总量控制与作物吸收带走的氮素相当。在总量控制的基础上，根据作物的氮素吸收规律和当地的农事操作习惯对作物每次施肥量进行分期调控：将鲜食玉米整个生育期分三个阶段，按播种-六叶期，六叶期-抽雄期和抽雄叶期-收获期三阶段调控氮肥用量；将马铃薯整个生育期分为移苗-结薯期、结薯期-马铃薯膨大期、马铃薯膨大期-收获期三个阶段调控氮肥用量[4]。

3）传统施肥（Con.N）：农民习惯氮肥用量。在对农户调查的基础上设定的。

每季作物具体的氮肥施用总量和分配方案见表2和表3。

2.3 土壤样品取样时间与深度：

在试验开始前取一个五钻的混合土样作为基础土样，土样在0～40cm层次取土。此后在每季作物收获后，每个小区均取土壤样品，每个小区取一个两钻的混合土壤，土样在0～40cm层次取土。

2.4 测定项目和方法

基础土样采用常规分析方法测定pH、有机质、土壤全氮、有效氮、土壤无机氮Nmin（铵态氮和硝态氮），速效磷，速效钾见表4。

3 结果与分析

3.1 不同氮肥管理方式对作物收获后～40cm土层土壤铵态氮含量的影响

根据图1可知，在0～40cm土层土壤中，不施氮、优化施氮、传统施氮三种氮肥管理方式在2011年到2012年中0～40cm土层土壤的铵态氮含量均表现明显增长，而且表现为传统施氮方式0～40cm土层土壤铵态氮含量大于优化施氮方式0～40cm土层土壤铵态氮含量，更远大于不施氮0～40cm土层土壤铵态氮含量，其最高值分别为119.3、70.7、53.1kg/ha。

3.2 不同氮肥管理方式对作物收获后0～40cm土层土壤硝态氮含量的影响

根据图2可知，在0～40cm土层土壤中，不施氮、优化施氮、传统施氮三种施氮方式在2011年到2012年中0～40cm土层土壤的硝态氮量表现为传统施氮方式0～40cm土层土壤硝态氮含量大于优化施氮方式0～40cm土层土壤硝态氮含量，更远大于不施氮0～40cm土层土壤硝态氮含量，其最高值分别为511.3、238.4、55.1kg/ha。

3.3 不同氮肥管理方式对作物收获后0～40cm土层土壤无机氮含量的影响

根据图3可知，在0～40cm土层土壤中，不施氮、优化施氮、传统施氮三种施氮方式在2011年到2012年中0～40cm土层土壤无机氮含量表现为传统施氮方式0～40cm土层土壤无机氮含量大于优化施氮方式土壤无机氮含量，更远大于不施氮0～40cm土层土壤无机态氮含量，其最高值分别为630.5、291.3、69.8kg/ha。

3.4 南方酸性土壤0～40cm土层土壤无机氮中铵硝比例

以实验结束后（2012年11月份）土壤为例，土壤无机氮铵硝比例见表5。从图中结果可以看出，在不施氮的管理方式下，0～40cm的土层中的无机氮主要是以铵态氮的形式存在，其所占比例达到76%。在优化施氮的管理方式下，0～40cm的土层中的无机氮主要是以硝态氮的形式存在，其所占比例达到76%。在传统施氮的管理方式下，0～40cm的土层中的无机氮主要是以硝态氮的形式存在，其所占比例达到81%。

4 讨论

本文研究结果表明，在0～40cm土层中传统施氮、优化施氮两种施氮方式的无机氮含量达到630.5、291.3kg/ha，而不施氮处理，土壤剖面硝态氮积累量显著低于施氮处理。与传统施氮相比，优化施肥可以显著降低土壤中氮素的积累。

过量氮肥的施用会导致的土壤硝态氮过量累积，直接导致土壤次生盐渍化、养分供应失衡等一系列问题[5]。在目前的种植方式和管理水平下继续通过增加氮肥投入来增产的潜力已经很小，继续增加氮肥用量而不改变目前的对肥、水的粗放管理方式，只会更加降低氮肥利用率和氮肥的生产效率，增加对环境的压力。

优化施氮肥以较低的化肥投入获得了较高的产量，提高氮素利用率，并最大限度地减少氮素的底层流失，维持了土地肥力，保护水资源，保护环境。我国土壤类型多样，土壤肥力各不相同，这样优化施肥量就各不相同，如何根据土壤肥力高低确定施肥量尚需进一步研究。

【参考文献】

[1] 赵久然，郭强，郭景伦，等.1997.北京郊区粮田化肥投入和产量现状的调查分析.北京农业科学，15（2）： 36-38.

[2] 张维理，武淑霞，冀宏杰.中国农业面源污染形势估计及控制对策I.21世纪初期中国农业面源污染的形势估计[J].中国农业科学， 2004， 31（7）： 1008-1017.

[3] 孙世友，刘孟朝，王凌，等.不同施氮措施对冬小麦氮肥利用率和土壤硝态氮积累的影响[J].华北农学报，2010：191—195.

[4] 任顺荣，邵玉翠，高宝岩，等.长期定位施肥对土壤重金属含量的影响[J].水土保持学报， 2005，19（4）： 96- 99.

[5] 井大炜，2008.优化施氮对高产小麦/玉米间作产量和氮利用率的影响[J].山东农业科学， 9：55～57，60.