農(nóng)田氮素淋溶損失影響因素及防治對(duì)策研究

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)左海軍等農(nóng)田氮素淋溶損失影響因素及防治對(duì)策研究農(nóng)田氮素淋溶損失影響因素及防治對(duì)策研究*左海軍1’2張奇1徐力剛1’3(1．中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所。湖泊與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210008；2．中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100049；3．河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210098)摘要農(nóng)田氮素?fù)p失是造成農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的主要原因之一，其中由于大量施用氮肥引起的土壤氮素淋溶損失又是農(nóng)田氮素?fù)p失的鶯要途徑。因此。農(nóng)田氮素?fù)p失研究已成為國(guó)際土壤化學(xué)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。根據(jù)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在農(nóng)田氮素運(yùn)移領(lǐng)域的研究成果，從

2、降雨和灌溉、施肥狀況、土壤性質(zhì)、耕作方式、作物種類和種植方式等方面分析了影響農(nóng)田氮素淋溶損失的主要因素。提出了改進(jìn)施肥方式、優(yōu)化氮肥管理、推廣緩釋氮肥以及改善土地利用方式等提高氮肥利用率、減小氮索淋溶損失的防治對(duì)策。關(guān)鍵詞農(nóng)田氮素淋溶損失氮肥硝態(tài)氮增施氮肥作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要增產(chǎn)因子已為越來(lái)越多的人們理解和承認(rèn)。為了滿足人口增長(zhǎng)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求，提高單位土地面積的糧食產(chǎn)量，農(nóng)田氮肥用量逐年增加。目前，在世界各國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，氮肥的生產(chǎn)量和用量均居首位。其中，我國(guó)義是世界上氮肥用量最多的國(guó)家之一，單位面積的用量也高于世界平均水平，但氮肥利用率僅為30％～41％[1]。

3、研究表明，施用氮肥可以獲得明顯的增產(chǎn)效果，同時(shí)農(nóng)田中過(guò)量氮素通過(guò)氨揮發(fā)、硝化／反硝化、淋溶損失和徑流損失等方式從土壤一作物系統(tǒng)中損失，造成河流、湖泊等周邊水體環(huán)境的富營(yíng)養(yǎng)化污染程度加劇[n]。例如，在我國(guó)農(nóng)業(yè)集約化程度較高的太湖流域，農(nóng)田氮素通過(guò)地表徑流和水土流失大量進(jìn)入太湖，提升了水體的營(yíng)養(yǎng)水平，導(dǎo)致太湖水質(zhì)不斷惡化[3]。ZHANG等[41在我國(guó)北方14個(gè)市、縣水質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，半數(shù)以上地區(qū)地下水和飲用水中硝態(tài)氮超過(guò)飲用水規(guī)定的最低硝態(tài)氮標(biāo)準(zhǔn)(50mg／L)，這與我國(guó)20世紀(jì)80年代后大量施用化肥密切相關(guān)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，北京市平原農(nóng)區(qū)地下水污染日趨嚴(yán)重，硝態(tài)氮主要來(lái)源

4、于地表淋溶，過(guò)量施用氮肥和灌水是引起地表徑流和地下水硝態(tài)氮含量成倍增長(zhǎng)的主要原因[5J。近年來(lái)，隨著對(duì)農(nóng)田氮素污染危害性認(rèn)識(shí)的加深，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)田間條件下土壤一作物系統(tǒng)巾氮素的損失途徑進(jìn)行了很多定性和定量的評(píng)價(jià)和研究，特別是對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中氮素轉(zhuǎn)化機(jī)制和損失過(guò)程有了更多了解¨’7]，這些都有助于促進(jìn)減少農(nóng)田氮素?fù)p失和防治農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染方面的研究。因此，深刻認(rèn)識(shí)農(nóng)田氮素的淋溶損失機(jī)制以及不同因素組合對(duì)氮素淋溶損失的定量化影響，對(duì)減少農(nóng)田氮素?fù)p失、保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境等都具有重要的意義。筆者圍繞農(nóng)田氮素淋溶損失這個(gè)問(wèn)題，深入探討了降雨和灌溉、施肥狀況、土壤性質(zhì)、耕作方式、

5、作物種類和種植方式等因素對(duì)農(nóng)田氮素淋溶損失的影響，提出了減輕農(nóng)田氮素淋溶損失的防治對(duì)策，為有效控制流域氮素淋溶損失，優(yōu)化農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的管理與控制提供科學(xué)的理論依據(jù)。l農(nóng)田氮素淋溶損失的影響因素氮素淋溶損失是指土壤中未被作物吸收利用的氮素隨著降雨或灌溉水滲入到深層土壤和地下水，并通過(guò)溝渠排入河流、湖泊，進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)田氮素?fù)p失的過(guò)程。一般認(rèn)為，氮素被土壤水淋濾至根系活動(dòng)層之下的數(shù)鼉稱之為淋失量。施入土壤中的各種氮肥，在土壤微生物等因素的作用下，轉(zhuǎn)化為可供作物吸收利用的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮等不同形態(tài)氮素。由于土壤顆粒對(duì)銨根離子的吸附能力強(qiáng)，對(duì)硝酸根離子的吸附能力很弱，造成農(nóng)田

6、土壤中氮素的淋溶形態(tài)以硝態(tài)氮為主，導(dǎo)致硝態(tài)氮在深層土壤中大量累積甚至進(jìn)入淺層地下水，而銨態(tài)氮?jiǎng)t主要集中分布在土壤表層。此外，對(duì)于作為硝化和反硝化過(guò)程中間產(chǎn)物的亞硝態(tài)氮，由于其存在時(shí)間短，淋洗過(guò)程并不第一作者：左海軍，男。1978年生，博士研究生．主要從事農(nóng)田氮素運(yùn)移模擬與防控對(duì)策方面的研究。*國(guó)家閂然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No．40871026、No．40701176)；中困科學(xué)院百人計(jì)劃資助項(xiàng)目；江蘇省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No．BK2006579)；河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目(No．2006412511)?！?3·萬(wàn)方數(shù)據(jù)環(huán)境污

7、染與防治第30卷第12期2008年12月重要。研究表明，氮素的淋溶損失是農(nóng)田氮素?fù)p失的重要途徑之一，全世界施入土壤的氮肥，大約10％～40％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))經(jīng)土壤淋溶作用而進(jìn)入地下水Ⅲ。CAO等[93利用田間試驗(yàn)對(duì)上海郊區(qū)蔬菜地氮素滲漏的監(jiān)測(cè)表明，硝態(tài)氮滲漏占氮素淋溶損失的90％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))以上，對(duì)當(dāng)?shù)氐叵滤h(huán)境造成了一定程度的污染。農(nóng)田氮素通過(guò)淋溶方式進(jìn)入地下水、河流、湖泊等周圍環(huán)境，不僅造成氮肥和能源的浪費(fèi)，增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，還引起地表和地下水水質(zhì)惡化，導(dǎo)致湖泊富營(yíng)養(yǎng)化程度嚴(yán)重，造成生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不斷下降。農(nóng)田土壤中氮素發(fā)生淋溶損失下移必須滿足以下兩個(gè)基本條件：(1

8、)土壤層中