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1、土壤氮素淋失研究進展卜玉濤毛昆明張發(fā)明 摘要根據(jù)國內外對氮素淋失研究的進展,對氮素淋失的研究方法、相關機制和影響因素進行綜述,以為氮素淋溶損失的相關研究提供基礎資料?！ ￡P鍵詞氮素;淋失特征;研究方法;機制;影響因素 氮是農(nóng)田經(jīng)淋溶損失的最主要元素之一。目前,我國旱地土壤氮素利用率較低,進而提高了農(nóng)產(chǎn)品的成本,另一方面,部分氮素的淋洗和損失使周邊環(huán)境特別是地下水環(huán)境受到污染。了解土壤中的氮素淋失特征對提高氮肥利用效率、減少環(huán)境污染是十分必要的?！ ⊥寥乐械霓D化和平衡問題一直是學者研究的熱門課題。到目前為止,人們對氮素行為的研究概括起來主要包括三
2、方面的內容:一是研究土壤氮素轉化和去向的單個過程的機理;二是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中氮素行為的綜合研究;三是將農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中氮行為的研究與現(xiàn)代施肥技術相結合,對施用氮肥所產(chǎn)生的經(jīng)濟效應、產(chǎn)量效應與環(huán)境效應進行綜合評價,并直接用于指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[1]?！ ?氮素淋失的研究方法 近年來,國際上在實驗室和田間開展了化肥和有機肥中養(yǎng)分淋失過程的研究,主要集中在氮素的遷移過程上。測定田間淋失量的方法主要包括間接計算法和直接測定法。前者基于養(yǎng)分循環(huán)的質量平衡計算,后者基于排水采集器和多孔杯等測定滲漏液數(shù)量以及其中養(yǎng)分的濃度。特別是結合長期試驗,可以揭示土壤養(yǎng)分淋失的過程及其影
3、響因子,如英國洛桑試驗站利用長期試驗研究了土壤氮素的淋失。國內關于田間條件下土壤養(yǎng)分的淋失研究,主要涉及到研究影響土壤養(yǎng)分淋失的主要因素,包括氣候條件、土壤性質、耕作利用方式、施肥方式和水平等,如胡立峰等[2]人在2004年用土鉆取樣法研究了華北平原不同耕作模式對作物產(chǎn)量和硝態(tài)氮淋失的影響。 2氮素淋失機制 土壤中的氮素以有機態(tài)和無機態(tài)形式存在,有機氮包括易水解和難水解2種形式,無機氮包括游離氮、銨態(tài)氮(NH4+-N)、硝態(tài)氮(NO3--N)和亞硝態(tài)氮(NO2--N)?！ ⊥寥蓝酁閹ж撾姾傻哪z體,因而易于大量吸附NH4+-N,而很難吸附NO3--N。
4、故在降雨和灌水的作用下,旱地土壤中的礦質氮以及施入土壤的肥料,大部分都以可溶性的NO3-淋失,其他形態(tài)如NO2--N和NH4+-N的淋失則只占少部分。姚建武等[3]的土柱試驗研究發(fā)現(xiàn),淋失的氮素大部分以NO3--N的形式存在,NH4+-N所占比例很小?！ ⊥寥朗欠蔷唤橘|,即使降水量相同,每次淋出土壤的水量及NO3-濃度也有較大差異。紅壤旱地氮素淋失量普遍較高,這與氮素施入紅壤后所發(fā)生的轉化密切相關。在旱地紅壤中施用尿素和碳銨,30d內大部分將轉化為NO3--N,而且其硝化作用具有明顯的階段性。第一階段反應較慢,硝化作用較弱,土壤氮素以NH4+-N為主;
5、第二階段反應加快,硝化作用急劇進行,NO3--N含量迅速增加,NH4+-N迅速減少;第三階段又回到慢反應階段,土壤氮素以NO3--N為主,硝化作用基本完成?！ 《谒镏械那闆r有所不同,吳建富等[4]的研究結果表明,在稻田土壤0～50cm層中的滲漏水中,氮素分布的總趨勢是:NH4+-N的比例始終高于NO3--N,30cm以下的滲漏水中,NO3--N的含量增加了10%左右,這是因水田中氮素大多以NH4+-N的形式存在造成的?！ ?影響氮素淋失的因素 氮素淋失量主要受降雨量、灌溉量、施肥量、土壤厚度和滲透性、溫度、地表覆蓋度等因素的影響。NO3-與土壤膠體
6、同帶負電荷,不容易被土壤微粒吸附,故氮素淋失以NO3--N為主。正如Legg等[5]認為,發(fā)生NO3--N淋失須具備2個先決條件:土壤中NO3—含量足夠高和有足夠下滲的水將NO3-淋失到根區(qū)以下。特別是當大量NO3--N肥或NH4+-N肥施于作物生長早期或作物根系非活躍期,以及當降雨量大或作物被過量澆灌時,氮素淋失量增加。另外,土壤C/N、pH值、坡度、坡向、生長季節(jié)等也有影響。土壤中粉粒粘土和有機質越多,NO3--N的淋失速率越低?！ ?.1降水與灌溉 降水和灌溉是影響氮素淋失的主要因素之一。張亞麗等[6]的研究表明,土壤NO3--N淋溶與水分入滲雖
7、不完全同步,但降雨量越大,NO3--N濃度峰值位置越低,且下層土壤中NO3--N的濃度也隨之增加。就灌溉方式而言,大量少次比少量多次增加了NO3--N向土體深層的淋溶量[7]?！ ?.2肥料品種 化肥品種不同,其氮元素在土壤中的移動能力也不同。例如,陳國軍等[8]的研究證明,在氮素用量相似的情況下,施用有機肥可以減少麥田滲漏水中氮素的淋失量。張福珠等[9]的研究表明,硝銨的淋失量大大高于尿素和硫銨,這可能是由于硝銨溶液中本身就存在大量的NO3-,易于淋失。王家玉等[10]認為,與碳銨相比,尿素的分解過程復雜而緩慢,其淋失量較碳銨低?？傮w來講,不同肥料品
8、種中的氮素移動能力與氮素轉化機制有關,轉化為NO3--N的過程越容易,淋失量越大
