设施水稻氮肥投入与土壤氮素状况研究

齐国峰，赵 蔚，刘中卓，于艳青

（1 辽宁省盐碱地利用研究所，辽宁 盘锦 124010；2 盘锦市现代农业发展中心，辽宁 盘锦 124010）

水稻是人们餐桌上经常食用的粮食之一，在整个生长周期中，最适温度约在18～25℃，食用部分形成期喜爱弱光，喜湿耐涝，因此，在如今，设施栽培逐渐的应用到水稻种植业来。 氮是影响水稻产量最重要的因素之一，增加氮肥施用量可以提高产量。但不合理的氮肥投入会导致氮肥利用率的降低，施肥经济效益下降［1-2］，合理施氮是提高水稻产量和肥料利用率、 保持农业可持续发展的重要途径，对于保障我国粮食安全至关重要［3］。 关于氮肥施用对水稻产量及利用率的研究一直是科学研究中的热点［4］。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 土样 3 月12 日从十一户水稻种植农户的15 处种植地块用取土器取15 份土样，摊开，在阴凉干燥处风干，用镊子挑出石子等杂物，取10～20 g 过1 mm 筛，置于广口瓶备用。

1.1.2 试验器材 分析天平（0.0001 g），漏斗，扩散皿， 恒温箱， 半微量酸式滴定管， 三角瓶（250 ml），玻璃棒，移液管（2 ml），移液管（10 ml），吸耳球、药匙等。

1.2 试验方法

1.2.1 设计调查问卷 以贵阳市水稻种植土壤作为该项研究的试验对象， 设计关于施用化肥有机肥情况的调查问卷。

1.2.2 水稻施肥情况调查及调查取样方法 农户调查，选择有代表性的15 块地块，当面询问每位农户关于调查问卷的相关内容并如实记录。

取样方法，考虑当地土质为沙壤土，使用带有“T” 形把手并加装50 cm 延长杆的取土器土钻，遵循随机取样的原则，“S 形” 五点取样， 去除3 cm 左右的表层土壤，取至地下20 cm，混合均匀，每组土样约1 kg。 将每组土样置于实验室阴凉干燥处的塑料盘上平铺均匀，使其自然风干，后挑去石子及根系。 将土样过1mm 筛，用四分法取出土样，标好序号，放于硫酸纸袋备用。

1.2.3 土壤碱解氮的测定方法 使用碱解扩散法。 在扩散皿中，在硫酸亚铁存在和碱性坏境下，土壤中的易水解态氮与硝态氮易被水解还原，释放出氨，被硼酸吸收。 这时，可用硫酸标准溶液滴定，硼酸指示剂颜色变化时，可确定滴定终点。

取过筛后的2.00 g 土样与0.2 g 硫酸亚铁粉末一同置于扩散皿外室， 轻轻摇动扩散皿使之均匀铺平铺满外室。 向内室中加入2 ml 硼酸指示剂。在扩散皿外边缘均匀涂抹凡士林，盖上毛玻璃并旋转，使之密封。 轻轻旋开毛玻璃，使外室边缘留一狭缝， 快速向内室加入10.0 ml 氢氧化钠溶液， 立即将其盖严， 用皮筋固定并轻轻摇动扩散皿。 将其放入40±1 ℃的恒温箱， 碱解扩散24±0.5 h 后取出。 用硫酸标准溶液滴定内室，当溶液由蓝色变为微红色时为滴定终点，记录数据。设置空白试验，每组土样平行重复三次。

结果计算

式中， 为土壤碱解性氮的质量分数， 即土壤有 效 氮 含 量， 单 位 为mg·kg-1；c 为 硫 酸（1/2 H2SO4）标准溶液浓度，经标定为0.01037 mol·L-1；V 为滴定消耗硫酸标准溶液体积， 单位为ml；V0为空白样品消耗硫酸标准溶液的体积， 经过三次平行试验， 测得该值为0.06 ml；M 为氮的摩尔质量14 g·mol-1；m 为称取的土样质量，在本实验中为2.00 g。

将肥料投入量与测得的土壤有效氮含量、pH与土壤有效氮含量做成散点图， 并求得其R 方，研究其相关性。

1.2.4 土壤pH 值测定方法 将过1 mm 筛的土样10 g，将其置于烧杯中，加入25 ml 蒸馏水，用玻璃棒剧烈搅拌，然后静置30 min。用pH 计测量每份土样的pH 并记录。

2 结果与分析

2.1 设施水稻土壤施氮量有效氮含量、pH

研究调查和测得的所有数据见表1，1 号，4号，5-②号农户不能准确给出氮肥的施入量，因此，在研究与氮肥施入量相关数学关系时，不将其列入数据分析范围。

由表1 可看出， 给出了施氮量的农户对于氮肥的施用量较为平均，除5-①号土样未额外增施氮肥外，其余多施用40～50 kg 氮肥。 证明农户都非常了解氮肥的施用对水稻生产的重大作用。 试验测得的有效氮含量相差较大， 最低仅有51.3 mg/kg，最高可达175.55 mg/kg。 且与同学测得的土壤有效磷与有效钾含量一同分析，可知5-①号土样数据整体偏高，原因未知，有待探究。 试验测得土样pH 均处于约4.5～7 之间，可知土样均为酸性土壤，而据部分资料显示，水稻种植所需土壤最适pH 约为6，由数据可得多数土样偏酸，并不位于最适pH 附近，可能会导致水稻最终产量偏低。

表1 设施水稻土壤施氮量有效氮含量、PH 情况

2.2 氮肥的施用量对土壤碱解氮含量的影响

图1 是根据试验所测得的土样有效含氮量与施氮量之间的数学关系散点图， 经计算可得R2=0.2066。 由此可知，施氮量与土壤有效氮含量并无明显数学相关性。 但由图中大体走向可知， 总体上，两者呈现出施氮量越多，有效氮含量越多的趋势。这符合我们日常生活中的基本逻辑。而根据具体情况分析可知，由于采集土样时，每户种植情况与收割情况不同， 土样中的有效氮含量会随之改变。 因此只能从图1 中得知大体趋势。

2.3 土壤pH 与土壤碱解氮含量

图2 为试验测得的土壤pH 与有效氮含量之前的关系散点图，计算可得R2=0.0795，可知pH与有效氮含量也无明显关联性。由图可知，基本有土壤中有效氮含量越多，pH 越小的规律。 是因为土壤有效氮含量越高， 代表NO3-等酸根离子越多，导致土壤酸化现象严重。在如今的作物种植过程中，农户施用过多的氮磷钾肥，而对一些中微量元素投入量不足，导致土壤元素比例失衡，使土壤胶体中的镁、钙等碱基元素轻易被氢离子置换，导致土壤酸化现象严重，pH 值下降。

3 结论与讨论

3.1 结论

由所测得的土壤有效氮含量、pH， 与所调查的土壤氮肥施入量综合分析，可得出以下结论：氮肥投入量与有效氮含量、 有效氮含量与pH 之间均无明显关联性； 且根据两两做出的散点图可推测出，在采集的农户中，均了解氮元素对水稻生长的重要性，有意识的为水稻种植增施氮肥，然而，由试验得出的数据来看， 农户施用的氮肥已超过最适施加量，一旦超过这个数字，氮肥施用越多，反而会造成水稻产量随之下降。

因此，在今后的水稻种植生产过程中，应注意适量施用，同时可合理施用肥料，增加土壤中植物所需中微量元素的含量， 这样就不会破坏土壤养分比例，达到为水稻增产的目的。

3.2 讨论

由本次试验测得的数据，基本可推知，贵阳市的11 户农户的15 块地块， 大多存在氮肥的施入量过多， 使土壤中NO3-等酸性离子过多使多余部分大量堆积和土壤养分比例失调， 土壤胶体中的镁、钙属于碱基元素，这些物质容易发生被氢离子置换的状况，造成土壤pH 降低，土壤就会变得酸化，水稻作物产量就会受到影响。