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