现代农业科技2010年第16期 资源与环境科学 土壤氮素淋失研究进展 卜玉涛毛昆明张发明 (云南农业大学资源与环境学院.云南是明650201) 摘要 根据国内外对素淋失研完的进展，对素淋失的研完方法、相关机制和影响国素进行棕述，以为氨素淋溶植失的相头研完提 关键词°氨素：淋失特征：研完方法：机制：影响国素 中图分类号S143.1 文款标识码A文章编号1007-5739(2010)16-0285-01 氯是农田经淋溶损失的最主要元素之一。目前，我国早 较高，这与素施入红壤后所发生的转化密切相关。在早地 地土壤氨素利用率较低，进而提高了农产品的成本，另一方 红壤中施用尿素和碳铵，30d内大部分将转化为N0,-N 面，部分氯素的淋洗和损失使周边环境特别是地下水环墙 而且其硝化作用具有明显的阶段性。第一阶段反应较慢，硝 受到污染。了解土壤中的素淋失特征对提高氢肥利用效 化作用较弱，土壤氢素以NH·-N为主：第二阶段反应加快 率，减少环境污染是十分必要的 硝化作用急刷进行，NO,-N含量迅速增加，NH-N迅速减 土壤中氮的转化和平衡问题一直是学者研究的热门课 少：第三阶段又回到慢反应阶段，土壤氮素以NO-N为主 题。到目前为止，人们对氮素行为的研究概括起来主要包括 硝化作用基本完成。 三方面的内容：一是研究土壤氢素转化和去向的单个过程 而在水田中的情况有所不同，吴球富等用的研究结果表 的机理：二是农田生态系统中素行为的综合研究：三是将 明.在稻田士壤0-50cm层中的渗水中，氯素分布的总趋 农田生春系统中氨行为的研究与现代施肥技术相结合，对 势是：NH-N的比例始终高于NO, N30 施用氨肥所产生的经济效应，产量效应与环境效应进行综 NO,-N的含 10% 这是因 合评价并直接用干指导农业生产调 大多以NH-N的形式存在造成的。 1氨素淋失的研究方法 3影响氨素淋失的因素 近年来，国际上在实验室和田间开展了化肥和有机 素淋失量主要受降雨量，灌量，施形量土厚度 中养分淋失过程的研究，主要集中在氨素的迁移过程上。测 和渗透性、温度、地表覆 度等因素的影响。NO,与土壤胶 定田间淋失量的方法主要包括间接计算法和直接测定法 体同带负电荷，不容易被土壤微粒吸附，故氮素淋失 前者基于养分循环的质量平衡计算，后者基于排水采集器 NO-N为主。正如Le等啊认为，发生NO-N淋失须具备 和多孔杯等测定渗漏液数量以及其中养分的 特别是 )个先决条件，土缠中NO,一含量足够高和有足够下参的水将 结合长明试验，可以揭示士土壤养分淋失的过程及其影响因 NO,淋失到报区以下特别是当大量NO,-N肥或NH-N 子，如英国洛桑试验站利用长期试验研究了土壤氮素的淋 肥施于作物生 长早期或作物根系非活跃期，以及当降雨量 失。国内关于用间条件下土壤养分的淋失研究，主要涉及到 大或作物被过量浇灌时，氮素琳失量增加。另外，土壤CN 研究影响土壤养分淋失的主要因素 包括气候条件 土性 H值，坡度，坡向、生长季节等也有形响。土壤中粉粒粘士 质，耕作利用方式施肥方式和水平等，如胡立峰等人在 和有机质越多，NO-N的淋失速率越低。 2004年用土钻取样法研究了华北平原不同耕作模式对作物 31降水与灌 产量和硝本氢淋失的影响 年水和灌溉是影响氮素淋失的主要因素之 。张亚丽 2氨素淋失机制 等的研究表明，土壤NO~-N淋溶与水分入渗虽不完全同 上壤中的氮素以有机态和无机态形式存在，有机氮包 步但隆市量越大NO”-N浓度峰值位首截低且下层土维 括易水解和难水解2种形式，无机氨包括游离氨，铵态氨 中NO-N的浓度也随之增加，就灌溉方式而言，大量少次 (NH-N),硝态氢(NO-N)和亚硝态氢(NO-N) 比少量多次增加了NO-N向土体深层的淋溶量 土壤多为带负电荷的胶体，因而易于大量吸附NH N 3 肥料品利 而很难吸附NO,-N。故在降雨 灌水的作用下 ,旱地土壤中 化肥品种不同，其氮元素在土壤中的移动能力也不同。 例如陈国军等网的研究证明在氯素用量相似的情汉下 的矿质氨以及施入土壤的肥料，大部分都以可溶性的NO 淋失其他形态加NON和NHN的淋失只占少部分排 施用有机肥可以减少麦田渗漏水中氨素的淋失量。张福珠 建武等的土柱试验研究发现，淋失的氮素大部分以NO-N 等网的研究表明，硝铵的淋 高于尿素和硫铵，这可 的形式存在，NH-N所占比例很小。 能是由于硝铵溶液中本身就存在大量的NO,易于淋失。王 家玉等网认为，与碳铵相比，尿素的分解过程复杂而面缓慢 土壤是非均一介质，即使降水量相同，每次淋出土壤的 水量及NO,浓度也有较大差异。红壤早地氮素淋失量普遍 其淋失量较碳铵低。总体来讲，不同肥料品种中的氮素移动 作者简介 ,云南瑞丽人，在读项士研究生。研完 能力与氮素转化机制有关，转化为NO,-N的过程越容易 淋失量越大。 收稿日期2010-06-29 (下转第291页)】 285
氮是农田经淋溶损失的最主要元素之一。目前，我国旱 地土壤氮素利用率较低，进而提高了农产品的成本，另一方 面，部分氮素的淋洗和损失使周边环境特别是地下水环境 受到污染。了解土壤中的氮素淋失特征对提高氮肥利用效 率、减少环境污染是十分必要的。 土壤中氮的转化和平衡问题一直是学者研究的热门课 题。到目前为止，人们对氮素行为的研究概括起来主要包括 三方面的内容：一是研究土壤氮素转化和去向的单个过程 的机理；二是农田生态系统中氮素行为的综合研究；三是将 农田生态系统中氮行为的研究与现代施肥技术相结合，对 施用氮肥所产生的经济效应、产量效应与环境效应进行综 合评价，并直接用于指导农业生产[1]。 1 氮素淋失的研究方法 近年来，国际上在实验室和田间开展了化肥和有机肥 中养分淋失过程的研究，主要集中在氮素的迁移过程上。测 定田间淋失量的方法主要包括间接计算法和直接测定法。 前者基于养分循环的质量平衡计算，后者基于排水采集器 和多孔杯等测定渗漏液数量以及其中养分的浓度。特别是 结合长期试验，可以揭示土壤养分淋失的过程及其影响因 子，如英国洛桑试验站利用长期试验研究了土壤氮素的淋 失。国内关于田间条件下土壤养分的淋失研究，主要涉及到 研究影响土壤养分淋失的主要因素，包括气候条件、土壤性 质、耕 作利 用 方 式、施 肥 方 式 和 水平 等，如 胡 立 峰 等[2]人 在 2004 年用土钻取样法研究了华北平原不同耕作模式对作物 产量和硝态氮淋失的影响。 2 氮素淋失机制 土壤中的氮素以有机态和无机态形式存在，有机氮包 括易水解和难水解 2 种形 式，无 机 氮 包 括 游 离 氮、铵 态 氮 （NH4 + -N）、硝态氮（NO3 - -N）和亚硝态氮（NO2 - -N）。 土壤多为带负电荷的胶体，因而易于大量吸附 NH4 + -N， 而很难吸附 NO3 - -N。故在降雨和灌水的作用下，旱地土壤中 的矿质氮以及施入土壤的肥料，大部分都以可溶性的NO3 - 淋失，其他形态如 NO2 - -N 和 NH4 + -N 的淋失则只占少部分。姚 建武等[3]的土柱试验研究发现，淋失的氮素大部分以 NO3 - -N 的形式存在，NH4 + -N 所占比例很小。 土壤是非均一介质，即使降水量相同，每次淋出土壤的 水量及 NO3 - 浓度也有较大差异。红壤旱地氮素淋失量普遍 较高，这与氮素施入红壤后所发生的转化密切相关。在旱地 红壤中施用尿素和碳铵，30 d 内大部分将转化为 NO3 - -N， 而且其硝化作用具有明显的阶段性。第一阶段反应较慢，硝 化作用较弱，土壤氮素以 NH4 + -N 为主；第二阶段反应加快， 硝化作用急剧进行，NO3 - -N 含量迅速增加，NH4 + -N 迅速减 少；第三阶段又回到慢反应阶段，土壤氮素以 NO3 - -N 为主， 硝化作用基本完成。 而在水田中的情况有所不同，吴建富等[4]的研究结果表 明，在稻田土壤 0～50 cm 层中的渗漏水中，氮素分布的总趋 势是：NH4 + -N 的比例始终高于 NO3 - -N，30 cm 以 下 的 渗 漏 水中，NO3 - -N 的含量增加了 10%左右，这是 因 水 田中氮素 大多以 NH4 + -N 的形式存在造成的。 3 影响氮素淋失的因素 氮素淋失量主要受降雨量、灌溉量、施肥量、土壤厚度 和渗透性、温度、地表覆盖度等因素的影响。NO3 - 与土壤胶 体 同 带 负 电 荷 ，不 容 易 被 土 壤 微 粒 吸 附 ，故 氮 素 淋 失 以 NO3 - -N 为主。正如 Legg 等[5]认为，发生 NO3 - -N 淋失须具备 2 个先决条件：土壤中 NO3 —含量足够高和有足够下渗的水将 NO3 - 淋失到根 区 以 下。特 别 是 当大 量 NO3 - -N 肥 或 NH4 + -N 肥施于作物生长早期或作物根系非活跃期，以及当降雨量 大或作物被过量浇灌时，氮素淋失量增加。另外，土壤 C/N、 pH 值、坡度、坡向、生长季节等也有影响。土壤中粉粒粘土 和有机质越多，NO3 - -N 的淋失速率越低。 3.1 降水与灌溉 降水和灌溉是影响氮素淋失的主要因素之一。张亚丽 等[6]的研究表明，土壤 NO3 - -N 淋溶与水分入渗虽不完全同 步，但降雨量越大，NO3 - -N 浓度峰值位置越低，且下层土壤 中 NO3 - -N 的浓度也随之增加。就灌溉方式而言，大量少次 比少量多次增加了 NO3 - -N 向土体深层的淋溶量[7]。 3.2 肥料品种 化肥品种不同，其氮元素在土壤中的移动能力也不同。 例如，陈国军等[8]的研究证 明，在氮素用量相似的情况下， 施用有机肥可以减少麦田渗漏水中氮素的淋失量。张福珠 等[9]的研究表明，硝铵的淋失量大大高于尿素和硫铵，这可 能是由于硝铵溶液中本身就存在大量的 NO3 - ，易于淋失。王 家玉等[10]认为，与碳铵相比，尿素的分解过程复杂而缓慢， 其淋失量较碳铵低。总体来讲，不同肥料品种中的氮素移动 能力与氮素转化机制有关， 转化为 NO3 - -N 的过程越容易， 淋失量越大。 （下转第 291 页） 土壤氮素淋失研究进展 卜玉涛 毛昆明 张发明 （云南农业大学资源与环境学院，云南昆明 650201） 摘要 根据国内外对氮素淋失研究的进展，对氮素淋失的研究方法、相关机制和影响因素进行综述，以为氮素淋溶损失的相关研究提 供基础资料。 关键词 氮素；淋失特征；研究方法；机制；影响因素 中图分类号 S143.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2010）16-0285-01 作者简介 卜玉涛（1981-），男，云南瑞丽人，在读硕士研究生。研究方 向：土壤农化分析。 收稿日期 2010-06-29 2010 年第 16 期 资源与环境科学现代农业科技 285
刘艳红等：潍县萝卜种植的气象条件分析 4小结 光，温，水等气象条件是滩县萝卜种植的关键因素，只 要掌探其发育期内的生长发育特点，根据各个不同时期对 马开旺.县萝卜倪质高产我培技术要点农民科技培调，2006(7)： 气象条件的要求，采取适宜的应对拾施，就能保证潍县萝卜 问王林式韩太利，原金霞养县萝卜产业发展现状及对中西 的优良品质和丰产丰收。 5参考文献 张事梅，杨恒山.搭期对胡梦卜不同品种抽开花的影响河南衣 山张绳贤，高凳升.潍县萝卜优质丰产栽培技术仰山东蓝菜，2000 业料技，1997(10)：21-22 (上接第285页) 区早地士壤氯肥 环墙 .1431 3.3肥料用量 不同肥 红壤稻田氮素迁移的 官日地提高施氨量，会增加氨素的淋失李世清等研 吴建富张美良料学 究表明，高施氨量时的淋失绝对量远大于 施氮量。杨治 [5]LEGG JO.MEISINGER J JSail son FJ(ed) 平等的研究表明，随着氮肥用量和施用次数增加，素淋 92206 ral m Soe Agron Madison Wis Agron. 失量逐渐加大，土壤1m深处出现土体NO,-N累积，并有 B明安，降雨程度对 黄土坡面矿质氯素流失的 可能污垫到地下水 宋玉芳等对的研究表明施肥量与NO,-NNH+_N的 I7 DI HJ.CAMERON K C.MOORE S. al.Nitrate leaching and Pasture dairy s 淋失量均呈正相关。相对而言，NO-N肥的淋溶作用要 于NH-N 通曹林 渗漏淋失规律测坑研究 3.4土壤质地 业环境科 ,2004,23(3) 一般来说，轻质土的氨素淋失量大于重质土。轻质土结 淋失动环域科学，19845：2-2 究土壤一植物系统中氨素 构不如重质土存在较多大空C下C低审有利干水分 王胜住.稻田士壤中氯素淋失的研究土壤学报，1996,33 和养分的下渗。砂质士壤上的氨素淋失通常较为严重，且 溶性氮源的淋失往往取决于最初几次淋溶，有些粘质土壤 李世 也有较大孔隙，氮素的淋失作用也很明显鸣，如西北的楼土。 3.5耕作 保护地 瓜养分利用效 一般仅能影响0-20 下浅 华夏 下早田养分淋溶规律实 和生物环境，进而影响硝酸盐在土体表层的积累圆。胡立峰 20lbdmitrg socicty of America.1996(60):1454- 笼的研究表明在0-18Om土层中翻耕NO·N淋失或 胁最大免耕无明显影响 [15]LARS B.NIIS B.Effeets of differ 4参考文献 ,1986.93(3):333- 氯能力及冬小 AUER D E.FERO l ni 对作 量及土痒硝态氯淋尖的 on c a (上接第287页) 指标体系。 198 15(12)-1409-1416 h I ar 4展里 M3浸提剂适合包括石灰性土壤在内的各类土壤有效 07- P,K.Ca.Mg.Na.FeMn.CuZa多种大量及微量元素的浸 s.Brav 1.and g 提M3浮提剂与1C光德分析结合的技术3-C)是当 itural soil[Commun Soil Sci Plant Anal.1987,18(9):1003- 高效士 方法 。随着我 1015 展和测士 把技术的推 ,士调试化室 也升 同市场，为农民提供社会化服务。为提高测试能力和工作效 率研究，采用通用浸提剂是今后发展的重要内容之一3 海提剂在我用测上推荐临甲中前涂广阔 [10]SHUMAN L M.BANDEL V A.DONOHUE S J.et aLc 5参考文献 的士且土农化 able 1992,23(1-2):l-14 .士壤分析技术规北京：农业出版社，20O 11] 西农业大报 m.1939.1110):540-543 9 nd use仞 2 士道报，1994,253：124 效磷，钾，话，钢、铁的联合测定可 291
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! （上接第 285 页） 3.3 肥料用量 盲目地提高施氮量，会增加氮素的淋失。李世清等[11]研 究 表 明，高施氮量时的淋失绝对量远大于低施氮量。杨 治 平等[12]的研究表明，随着氮肥用量和施用次数增加，氮素淋 失量逐渐加大，土壤 1 m 深处出现土体 NO3 - -N 累积，并有 可能污染到地下水。 宋玉芳等[13]的 研 究 表 明，施 肥量 与 NO3 - -N、NH4 + -N 的 淋失量均呈正相关。相对而言，NO3 - -N 肥的淋溶作用 要 强 于 NH4 + -N。 3.4 土壤质地 一般来说，轻质土的氮素淋失量大于重质土。轻质土结 构不如重质土紧密，存在较多大空隙，CEC 低，更有利于水分 和养分的下渗。砂质土壤上的氮素淋失通常较为严重，且可 溶性氮源的淋失往往取决于最初几次淋溶[14]。有些粘质土壤 也有较大孔隙，氮素的淋失作用也很明显[15]，如西北的楼土。 3.5 耕作 耕作一般仅能影响 0～20 cm 的土层，对改善下渗水流 状况的作用较微，但能够通过耕作来影响土壤的理化性质 和生物环境，进而影响硝酸盐在土体表层的积累[16]。胡立峰 等[2]的研究表明，在 0～180 cm 土层中，翻耕 NO3 - -N 淋失威 胁最大，免耕无明显影响。 4 参考文献 [1] 童莉莉，李支军，吴金芝，等.施用 不同 氮肥 对土壤 供氮 能力 及冬 小 麦氮素利用的影响[J].河南农业科学，2008（8）：81-83. [2] 胡立峰，胡春胜.不同土壤 耕作 法对 作物 产量及 土壤 硝态 氮淋 失的 影响[J].水土保持学报，2005，19（6）：186-189. [3] 姚建武，艾绍英，周修冲，等.热带 亚热 带多 雨湿润 区早 地土 壤氮 肥 淋溶损失模拟研究[J].土壤与环境，1999，8（4）：314-315. [4] 吴建富，张美良，刘经荣，等.不同 肥料 结构 对红壤 稻田 氮素 迁移 的 影响[J].植物营养与肥料学报，2001，7（4）：368-373. [5] LEGG JO，MEISINGER J J.Soil nitrogen budgets.In：Stevenson FJ （ed）. Nitrogen in Agricultural Soils[J].A m Soc Agron Madison Wis Agron ， 1982，22：503-564. [6] 张亚丽，张兴昌，邵明安，等.降雨 强度 对黄 土坡面 矿质 氮素 流失 的 影响[J]. 农业工程学报，2004，20（3）：55-58. [7] DI H J，CAMERON K C，MOORE S，et al. Nitrate leaching and Pasture yields following the application of dairy shed effluent or ammonium fertilizer under spray or flood irrigation：results of a lysimeter study[J]. Soil Use and Manage ment，2006，14（4）：209-214. [8] 陈国军，陆贻通，曹林奎，等.冬小麦氮素渗漏淋失规律测坑研究[J]. 农业环境科学学报，2004，23（3）：494-498. [9] 张福珠，熊先 哲，戴 同 顺，等.应 用 15N 研 究 土 壤 一 植 物 系 统 中 氨 素 淋失动态[J].环境科学，1984，5（l）：21-24. [10] 王家玉，王胜佳.稻田土壤中氮素淋失的研究[J].土壤学报，1996，33 （1）：28-36. [11] 李世清，李生秀，邵明安，等.半干旱农田生态系统长期施肥对土壤 有 机 氮 组 分 和 微 生 物 体 氮 的 影 响[J].中 国 农 业 科 学，2004，37（6）： 859-864. [12] 杨治平，陈明昌，张强，等.不同施氮措施对保护地黄瓜养分利用效 率及土壤氮素淋失影响[J].水土保持学报，2007，21（2）：57-60. [13] 宋玉芳，任丽萍，许华夏，等.不同施肥条件下旱田养分淋溶规律实 验研究[J].生态学杂志，2001，20（6）：20-24. [14] WANG F L，ALVA A K.leaching of nitrogen from slow -release urea sources in sandy soils[J].Science society of America，1996 （60）：1454 - 1458. [15] LARS B，NIIS B.Effects of differentiated applications of fertilizer N on leaching losses and distribution of inorganic N in the soil[J].Plant and soil，1986，93（3）：333-345. [16] KATUPITIYA A，EISENHAUER D E，FERGUSON R B，et al.Long - term tillage and crop rotation effects on residual nitrate in the crop root zone and nitrate accumulation in the intermediate vadose zone[J].Trans of the ASABE，1997，40（5）：1321-1327. （上接第 287 页） 指标体系。 4 展望 M3 浸提剂适合包括石灰性土壤在内的各类土壤有效 P、K、Ca、Mg、Na、Fe、Mn、Cu、Zn 多种大量及微量元素的浸 提，M3 浸提剂与 ICP 光谱分析结合的技术（M3-ICP）是当前 较理想的高效土壤测试方法。随着我国土壤测试技术的发 展和测土施肥技术的推广普及，土壤测试化验室也开始走 向市场，为农民提供社会化服务。为提高测试能力和工作效 率，研究、采用通用浸提剂是今后发展的重要内容之一。M3 浸提剂在我国测土推荐施肥中前途广阔。 5 参考文献 [1] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，1999. [2] 杜森，高祥照.土壤分析技术规范[M].北京：农业出版社，2006. [3] BERGER K C，TRUOG E.Boron determination in soils and plants[J].Ind Eng Chem，1939，11（10）：540-545. [4] JONES J B.Universal soil extractants：Their composition and use [J]. Commun Soil Sci Plant Anal，1990，21（13-16）：1091-1101. [5] MEHLICH A.Mehlich 3 soil test extractant：A modification of Mehlich 2 extractant[J].Commun Soil Sci Plant Anal，1984，15（12）：1409-1416. [6] SIMS J T.Comparison of Mehlich 1 and Mehlich 3 extractants for P、K、 Ca、Mg、Mn、Cu and Zn in Atlantic coastal plain soils[J].Commun Soil Sci Plant Anal，1989，20（17-18）：1707-1726. [7] MICHAELSON G J，PING C L，MITCHELL G A.Correlation of Mehlich 3，Bray 1，and ammonium acetate extractable P，K，Ca and Mg for Alaska agricultural soils[J].Commun Soil Sci Plant Anal，1987，18 （9）：1003 - 1015. [8] 杨俐苹，金继运，梁鸣早，等.ASI 法测定土壤有效 P、K、Zn、Cu、Mn 与 我 国 常 规 化 学 方 法 的 相 关 性 研 究[J].土 壤 通 报，2000，31 （6）：277- 279. [9 ] 刘肃，李酉开.Mehlich3 通用浸提剂的研究[J].土壤学报，1995，32（2）： 132-141. [10] SHUMAN L M，BANDEL V A，DONOHUE S J，et al.Comparison of Mehlich -1 and Mehlich -3 extractable soil boron with hot -water extractable boron[J].Commun Soil Sci Plant Anal，1992，23（1-2）：1-14. [11] 刘秀珍，孙立艳，马骏，等.Mehlich3 通用浸提剂测定石灰性土壤中 有 效养 分的测 定[J].山 西农 业大 学 学 报：自 然 科 学 版，2007，27（3）： 299-302. [12] 邵煜庭，马金占，甄清香.土壤有效磷、钾、锰、铜、铁的 联合 测定[J]. 土壤通报，1994，25（3）：142-144. 4 小结 光、温、水等气象条件是潍县萝卜种植的关键因素，只 要掌握其发育期内的生长发育特点，根据各个不同时期对 气象条件的要求，采取适宜的应对措施，就能保证潍县萝卜 的优良品质和丰产丰收。 5 参考文献 [1] 张 绳 贤 ，高 兆 升.潍 县 萝 卜 优 质 丰 产 栽 培 技 术[J].山 东 蔬 菜 ，2000 （B07）：37-38. [2] 高淑荣.潍县青萝卜栽培技术[J].现代农业科技，2007（20）：28. [3] 马开旺.潍县萝卜优质高产栽培技术要点[J].农民科技培训，2006（7）： 23. [4] 王林武，韩太 利，谭 金 霞.潍 县 萝 卜 产 业 发 展 现 状 及 对 策[J].中 国 蔬 菜，2008（1）：3-5. [5] 高兆升，李健.潍县萝卜优质丰产栽培技术[J].蔬菜，2000（10）：9-10. [6] 张惠梅，杨恒山.播期对胡萝卜不同品种抽薹开 花的 影响[J].河南 农 业科技，1997（10）：21-22. 刘艳红等：潍县萝卜种植的气象条件分析 291