三亚水稻田不同形态氮的含量调查

周娜娜 杜前进 丁文慈 王刚 冯素萍 林伟

摘 要：为了研究三亚水稻田氮素的分布及对地下水的污染情况，对三亚市的水稻田每30cm一层进行土壤取样，直至取到地下水，测定不同形态氮的含量。结果表明：随着土壤深度的增加，土壤全氮、碱解氮、铵态氮和硝态氮的含量都呈明显的下降趋势；相同深度的土层，土壤硝态氮的含量均低于铵态氮的含量；常规施肥水稻田氮素的回收率为37.8%，氮肥的农学利用率为10.7%；水稻田的地下水硝态氮含量平均为16.12 mg·kg-1。三亚水稻田偏施氮肥严重，要配合使用其他肥料。

关键词：三亚；水稻；土壤；地下水；氮

中图分类号：S-3 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20180329001

氮肥的施用显著性增加了作物的产量，为追求经济效益及产量而大量施用化学氮肥和有机肥，提高了作物的经济效益。氮肥施用过量其利用率下降，当剩余的氮肥不能被植物吸收和土壤吸附，便会流向环境中，加剧氮的淋失，造成地下水中硝酸盐浓度不断升高，污染环境，破坏生态[1]。国内外学者围绕稻田氮素损失及氮素平衡问题开展了大量的科学研究，并取得了许多宝贵的成果和经验[2]。水稻田氮素的分布情况损失受灌水、农事活动、土壤性状、栽培方式和水肥条件等综合影响，土壤中氮素的含量和损失都不容易确定。在提高氮肥利用效率和保证作物稳产高产条件下，减少农田氮素流失和对环境的压力，协调好作物、资源和环境间的矛盾，是农业可持续发展面临的重要课题。三亚市水田水稻种植集约化程度高，因不合理施肥引起的农田面源污染较为严重。因此通过测量稻田土壤剖面全氮、NO3—N、NH4+-N及地下水硝态氮的浓度变化，了解水稻田土壤氮素分布现状，寻找出适合三亚市水田的施肥调控措施，对控制氮素淋失、提高肥料利用效率以及保护区域生态环境有着重要的科学价值和现实意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

实验地点主要分布在三亚市吉阳区的部分水稻田。试验地地势平坦且肥力均匀、地下水浅。土壤为砖红壤水稻土，30cm土壤土层土壤呈酸性，pH为4.67～5.16，有机质含量较低19.04～32.67g·kg-1，土壤基础肥力中等。

供试水稻（Oryza sativa L.）品种为“粤杂922”。

1.2 试验方法

试验田的种植制度为：一年三熟常规施肥水稻田，每季水稻的施肥量为尿素300 kg·hm-2；还有一块水稻田最后一季水稻不施肥作对照，具体的田间栽培管理为当地常规种植管理方法。第三季水稻收获后进行测产，并采用“S”形取样法、取水稻田土样，每30cm 1层，直至取到地下水。土壤样品带回实验室进行土壤氮素含量的测定。实验于2016年和2017年分别进行2次重复，取平均值进行数据分析。

1.3 指标测定与计算

土壤全氮含量采用微量凯氏定氮法测定，土壤中碱解氮的含量采用碱解扩散法测定，土壤中NO3--N的含量测定采用紫外分光光度法，土壤NH4+-N的含量测定采用KCl浸提-蒸馏法[3]。

另外，氮素积累量（kg·hm-2）=氮素含量×干物质积累量；氮肥农学利用率（kg·kg-1）=（施氮区产量-不施氮区产量）/施氮量；氮肥回收利用率（%）=（施氮区地上部吸氮量-不施氮区地上部吸氮量）/施氮量×100% [4]。

1.4 数据分析

利用Microsoft Excel 2003和 SPSS17.0 对实验数据进行处理与作图。

2 结果与分析

2.1 土壤中不同形态氮含量

土壤中氮的含量大小可以用来衡量土壤基础肥力的高低，铵态氮和硝态氮是水稻吸收氮素的主要形态，含量的高低则反映土壤短期内氮素的供应情况，同时也是造成环境污染的主要物质。从图1可看出，相同土壤深度对照的全氮、碱解氮、铵态氮和硝态氮的含量都比常规施肥的低。随着土壤深度的增加，土壤全氮、碱解氮、铵态氮和硝态氮的含量都呈明显的下降趋势。0～30cm的土层全氮、碱解氮、铵态氮和硝态氮的含量都最高，分别为0.78g/kg、109.75mg/kg、23.20mg/kg和13.7mg/kg；90～120cm土层的全氮、碱解氮、铵态氮和硝态氮的含量都最低，仅为0.15g/kg、50mg/kg、12.5mg/kg、6.2mg/kg。相同深度的土层，土壤硝态氮的含量均低于铵态氮的含量，随着土壤深度增加，差距缩小。

2.2 水稻对氮素的吸收利用

2次重复的实验数据平均，得到不施氮肥区水稻的产量为1917.5 kg·hm-2，常规施肥区水稻产量为3392.2 kg·hm-2，增产76.9%，见表1。氮素的积累量对照组和常规施肥组分别为41.8 kgN·hm-2、103.9 kgN·hm-2。常规施肥水稻田氮素的回收率为37.8%，氮肥的农学利用率为10.7%。合理施肥有助于作物高产，并提高肥料的利用率。

2.3 地下水中硝态氮含量分析

如图5所示，三亚常规施肥水稻田的地下水硝态氮含量平均为16.12 mg·kg-1，根据地下水的国家标准，三亚的地下水达到Ⅲ类水质标准。三亚的地下水质量比较乐观。

3 总结与讨论

三亚水稻田的土壤0～30cm土层的全氮、碱解氮、铵态氮和硝态氮含量分别为0.78g·kg-1、109.75mg·kg-1、23.20mg·kg-1和13.7mg·kg-1，参考土壤养分等级分级标准，三亚的水稻田全氮含量为缺乏，土壤肥力评定为4级水平。90～120cm土壤深层的土壤全氮、碱解氮、铵态氮和硝态氮的含量分别为0.15g/kg、50mg/kg、12.5mg/kg、6.2mg/kg，作物基本不能吸收利用。在水稻田通气不良的条件下，土壤中的銨态氮含量明显高于硝态氮含量。这与姚金玲等[5]在稻菜轮作系统中硝态氮和氨态氮含量的变化一致；而与聂大杭等[6]在大棚内施肥土壤硝态氮的含量大于铵态氮含量的研究不一致。三亚水稻田的的地下水位高，硝态氮容易随水流失；部分铵态氮的挥发不利于保肥增效。

常规施肥水稻田氮素的回收率为37.8%，氮肥的农学利用率为10.7%。氮素的回收率[7]比较高，但是氮肥的农学利用率较低[8]，说明氮肥对水稻产量的贡献不大，水稻田的氮肥施用量比较合适，要想进一步提高产量，需要配施其他肥料。三亚水稻田的地下水硝态氮含量平均为16.12 mg·kg-1，根据地下水的国家标准，三亚的地下水达到Ⅲ类水质标准，但是超过世界卫生组织制定的饮用水标准，不能直接饮用生水。

肥料的施用有助于作物高产，但是偏施氮肥会造成浪费，而过多的氮素离开植物-土壤系统，造成生态污染的环境。因此，三亚的水稻田今后应该避免偏施氮肥，重施有机肥，并配施其他多元肥料。

参考文献

[1]李陏玉.不同农业种植方式对土壤中硝态氮淋失的影响[J].农民致富之友，2017（14）：75.

[2]赵营，郭鑫年，冀宏杰，等.施肥对水旱轮作作物产量、土壤无机氮残留及氮素平衡的影响[J].2015，46（4）：940-947.

[3]迟春明，卜东升，张翠丽.土壤学实验与实习指导[M].成都：西南交通大学出版社，2016.

[4]习金，陈河龙，谭施北，等.不同施氮水平对剑麻生长的影响[J].广东农业科学，2013，40（9）：62-64.

[5]姚金玲，张克强，郭海刚，等.不同施肥方式下洱海流域水稻-大蒜轮作体系氮磷径流损失研究[J].2017，36（11）：2287-2296.

[6]聂大杭，陈蕾蕾，梁青，等.减控氮施肥量对大棚土壤硝态氮和铵态氮的影响[J].辽宁农业科学，2017，52（4）：29-33.

[7]王姗娜，黄庆海，徐明岗，等.长期不同施肥条件下红壤性水稻土双季稻氮肥回收率的变化特征[J].植物营养与肥料学报，2013，19（2）：297-303.

[8]陈小飞.肥水耦合处理对水稻氮素、水分利用率及产量的影响[D].大连：沈阳农业大学，2016.

作者简介：周娜娜（1978-），女，硕士，山东潍坊人，海南热带海洋学院副教授，研究方向为栽培生理与高产理论。