黃綿土長期定位試驗中硝態(tài)氮剖面分布特征.docx

1、卒北摩。亍犯2011,20(5):176-180ActaAgriculturalBoreali-occidentaIisSinica黃綿土長期定位試驗中硝態(tài)氮剖面分布特征楊孔雀微，郝明德3,臧逸飛2,孫占育I,高亞利I(I.渭南職業(yè)技術(shù)學院.陜西湖南714000,2.西北農(nóng)林科技大學資源與環(huán)境學院，陜西物凌712100；3.西北農(nóng)林科技大學水利部永土保持研究所.陜西忻凌712100)摘要：對1982年建立的K期肥料定位試驗的土壤利面硝態(tài)氮含量變化進行分析.結(jié)果表明，經(jīng)25a種植冬小麥施用不同肥料后，土壤0400cm土房硝態(tài)氟含故差異顯著.施N、NP、NPK在200cm出現(xiàn)累枳蜂，各處理在300

2、cm以下硝態(tài)敏含量顯著減少(低于1.0mg/kg).對于CK、和單施P處理的100cm以下土壤因長期沒有N肥的補給，作物的長期吸收利用，而趨于耗竭(低于1.0mg/kg)；單施N和NP配施處理。400cm土壤剖面中的敘殘御量高達1323.3kg/hm',是不施肥的23.3倍.NPK配施也達655.9kg/hm氣是不施肥的11.1倍；M處理的殘留肱維持在1018.61753.1kg/hmz左右.與化肥處理相比殘留快顯著增加.M處理比CK處理、NM處理比N處理、NPM處理比NP處理和NPKM處理比NPK處理分別增加/93.1%、21.1%、32.5%和83.3%。單施N的硝態(tài)短年殘留率最大

3、，相當于施肥玳的48.6%；NP配施殘留率33.6%,NPK為21.3%。M、NM、NPM和NPKM處理的硝態(tài)氮殘留率分別為2.6%、33.2%、25.2%和22.8%.平衡施肥能顯著減少硝態(tài)氮含量，相同施氮水平下，配施磷肥、鉀肥、有機肥的硝態(tài)短殘留率顯著減少.關(guān)鍵詞：長期定位試驗；土壤硝態(tài)短；殘御中圖分類號：S147.34文獻標志碼：A文章編號：1004-1389(2011)05-0176-05EffectofLong-termLocatedFertilizationonNO3_-NAccumulationintheProfileofLoessialSoilYANGKongque1*2,HA

4、OMingdc3,ZANGYifei2,SUNZhanyu1andGAOYali*(1.WeinanVocationalTechnicalCollege,WeinanShaanxi714000*China；2.CollegeofResourcesandEnvironment.NorthwestA&FUniversity.YanglingShaanxi712100.China；3.InstituteofSoilandWaterConservationNorthwestA&FUniversity.YanglingShaanxi712100.China)Abstract：A25yea

5、rsfertilizationexperimentwascarriedoutwithwheat-grownLoessialsoilinNorthChina,andtheprofileofnitricnitrogencontentinsoilwasanalyzed.TheresultsshowedthatthereissignificantdifferencesonNO3-Ncontentsinthe0400cmsoillayer,after25yearscultivationofthewinterwheat.Itshowedanpeakaccumulationat200cmsoillayer,

6、andreducedsignificantlyunder300cmsoillayer,(lessthan1.0mg/kg)inNNPandNPKtreatment.Whenorganicfertilizersuppliedonly,theaccumulationofN()3Nincreasedinthesurfaceofsoilandtendedtoexhaustunderthe120cmsoillayer.TheNO3-NcontentinNandNPtreatmentwasmorethan1323.3kg/hm2,about23.3timesofthatinCKtreatment»

7、;and655.9kg/hm'andabout11.1timesinNPKtreatment.TheN()3-Ninmanuretreatmentwasabout1028.6to1753.1kg/hm2,higherthaninchemicalfertilizertreatment,significantly.N()3Naccumulatedrateincreased93%,21.1%,32.5%and83.3%inthecomparisonofMtoCKNMtoN»NPMtoNPandNPKMtoNPK.respectively.TheNOj-收稿曰期：20101118修回

8、日期：2010-12-22基金項目：中國科學院知識創(chuàng)新工程重大項目(KSCW-YW-09P2)和(KSCXYW-O9-O7)，國家柬點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(2009CB118604)；國家科技支揮計劃重大項目(2011BAD31B0D.第一作者：楊孔雀女.碩士研究生，從事土壤梢物養(yǎng)分循環(huán)方面的研究。E-rnail:wnzyjsxykq通訊作者：郝明德，男，研究員.博士生導師.從事土壤肥力與黃七高原嫁合治理研究.Email：mdhaoms.iswe.»NaccumulatedrateinN,NPand、PKtreatmentis48.6%,33.6%and21.3%respectively

9、,andabout2.6%,33.2%,25.2%and22.8%inM,NM,NPMand、PKMtreatment,respectively.ThecombinedapplicationofNP,Kandmanure,withthesamelevelofapplyingnitrogenous,canreducedthenitratecontentsignificantly.Keywords：Longtermexperiment；SoilNO3一N；Residue化肥增產(chǎn)作用顯著，據(jù)統(tǒng)計世界農(nóng)作物增產(chǎn)的30%60%來自化肥，其中氮肥所占比例，約為60%左右。施用氛肥在提高作物產(chǎn)時的同時，也對

10、環(huán)境保護造成了極大的威脅,郭勝利等研究表明.施氮區(qū)比不施氮區(qū)增產(chǎn)30%左右，但是作物產(chǎn)量:并未隨著氮肥的增加而增加。氮肥利用率不斷下降，目前氮肥的利用率只有30%50%®,施入土壤中的氮肥，除一部分為微生物所固定進入土壤內(nèi)循環(huán)外.其余全部損失，硝態(tài)®（NO3N）的淋失就是一個很重要:的過程，因為魂肥的大墮施入超出了作物的吸收能力和土壤的固持能力，造成上壤剖面中硝態(tài)氮的大量殘留，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中氮索盈余，氮素損失量增加，地下水硝態(tài)氮的殘留，導致水體硝酸鹽污染和富營養(yǎng)化等嚴重的環(huán)境問題。中國很多地方的硝酸鹽含量超過飲用水的標準，張維理對中國北方14個縣市69個地點的地下水和人畜飲

11、用水調(diào)杏結(jié)果顯示，硝態(tài)氮含量超標率達50%以上。硝酸鹽淋溶殘留受施肥量、土壤水分、作物種類與輪作方式、耕作與栽培方式、氣候條件與土壤特性和土壤質(zhì)地的影響，氮肥的大量施用是造成土壤剖面中硝態(tài)氮深層積累的主要原因之一，巨曉棠等研究發(fā)現(xiàn)氮肥的主要損失途徑是淋洗出0100cm±體，在下層土壤中殘留。為此，本研究以1982年建立的長期試驗為基礎(chǔ)，分析不同施肥條件下硝態(tài)氮的含量及殘留最，明確長期施肥后硝態(tài)氮在土壤剖面中的積累和分布特點，以期為黃十.區(qū)早地肥料的合理施用、減少環(huán)境污染提供理論依據(jù)。1材料與方法試驗于1982年在甘肅中部的天水市中梁試驗站（北緯34.5°,東經(jīng)105.8&#

12、176;）進行。海拔1650m,年均氣溫9.6C左右，無指期165d,年均降雨量533mm,日照時數(shù)1815.5h.屬典型的西北半干早雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)域。供試土壤為黃綿土（CalcaricCambisolFAO,屬于FAO分類系統(tǒng)中的鈣積始成土）。黃上母質(zhì)，質(zhì)地輕壤，肥力中等。1982年布設(shè)試驗時耕層土壤有機質(zhì)含所為15.4g/kg,全氮含最為0.822g/kg,戚解氮含最為73.0mg/kg,全磷含量為0.662g/kg,有效磷含域為3.0mg/kg,速效鉀含量為166.2mg/kg,pH8.5。試驗地土壤肥力狀況、地貌特征在黃土高原溝壑區(qū)有一定代表性。試驗設(shè)8個處理：不施肥料（CK）；單施氮肥（

13、N）；施氮磷肥（NP）；施氮磷鉀肥（NPK）；有機肥（M）；氮肥+有機肥（NM）；氮磷肥+有機肥（NPM）；敏磷鉀肥+有機肥（NPKM）。裂區(qū)設(shè)計，小區(qū)面積33.3nA重復(fù)3次，共24個小區(qū)。氮肥（NH4NO3）為純N90kg/hm2（1982-1992年）.150kg/hm2（1993-2006年），磷肥（過磷酸鈣）為純P20kg/hm2（1982一1992年）、33kg/hm2（1993-2006年），有機肥為廄肥,施入量為30kg/hm2（有機質(zhì)含量36.2g/kg,全氮為3.0g/kg.相當于純Ml90kg/hm2）e所有肥料一次性施入，21a種植冬小麥，4a種植油料作物（1987.2

14、000.2003年為油菜,1991年種植麻類）。于2006-06在小麥收獲期采集0400cm土壤，每20cm分層取土，風干磨細后取干質(zhì)鼠為10g的土樣于150mL塑料瓶中。加入1mol/LKC1的提取液100mL,振蕩30min、浸提.過濾.（定俄分析濾紙Whatman42）,采用瑞典造FI515流動注射分析儀測定提取液的硝態(tài)氮（NON）含量（結(jié)果以風干計）。數(shù)據(jù)用MicrosoftExcel和SPASS軟件進行統(tǒng)計分析。2結(jié)果與分析2.1土壤剖面中硝態(tài)氮的分布2.1.1長期施化肥長期施用化肥對土壤剖面硝態(tài)氮分布影響差異顯著（圖1），經(jīng)過24a的長期施肥處理后0400cm土層硝態(tài)氮含量差異顯著

15、，CK處理耕層的硝態(tài)氮含員:僅為4.7mg/kg.而單施、肥、NP配施、NPK配施等處理硝態(tài)氮含量顯著提高，增加了27.9%80.4%；對于CK100cm以卜.土壤因長期沒有N肥的補給，作物K期吸收利用，而趨于耗竭（低于1.0mg/kg）；施N、NP、NPK60cm以下硝態(tài)氮含峨隨土壤剖面加深而顯著增加，在200cm出現(xiàn)累積峰，單施N肥最大殘留量達78.1mg/kg.400cm硝態(tài)氮含址也在4.7mg/kg以上，表現(xiàn)出向更深土層淋溶的趨勢。各處理在300cm以下硝態(tài)氮含量顯著減少（低于1.0mg/kg）o2.1.2有機肥化肥配施長期配施有機、無機肥土壤剖面硝態(tài)氮含量差異顯著（圖2）,耕層土壤.

16、M處理的梢態(tài)氮含量最低.為8.2mg/kg,而與N、NP、NPK咽施的硝態(tài)會含量均顯著增加，增加了22.2%40.9%,說明單施有機肥只對提高土壤表層硝態(tài)窺的殘留技具有顯著作用?？v觀整個剖血.單施有機肥的硝態(tài)氮淋溶不明顯,0100cm含量在3.08.5mg/kg,220cm以下趨于耗竭。配施N肥處理在200cm左右均表現(xiàn)出硝態(tài)觥殘留的趨勢。NPM、NPKM處理的含圖1施用化肥對土壤剖面硝態(tài)氮分布的影響Fig.1Theeffectofnitrateaccumulateinsoillayerafterapplyingchemicalfertilizers勵態(tài)瓶含量/(mg/kg)NO；-Ncont

17、entFig.2Theeffectofnitrateaccumulateinsoillayerafterapplyingmanure-combinedfertilizersqQ.DP=os日£«%哩-H量相當，約90.0mg/kg.而NM處理在180cm就達到累積峰（123.8mg/kg）.在340cm土層.各處理硝態(tài)氮含量達到穩(wěn)定（1.0mg/kg左右）。2.2 土壤硝態(tài)氮殘留量小麥收獲后的土壤容重以1.30g/cm，估算土壤硝態(tài)氮殘留址（表1）。長期不施肥060cm土壤硝態(tài)氮殘留屈為28.4kg/hm2,單施N殘耕址為56.9kg/hm'NP配施殘留量最高.為7

18、8.9kg/hm2QNPK配施硝態(tài)氮殘留僅為35.9kg/hm2，是單施N的60.3%；而0100cmCK的殘留最為43.0kg/hm2,施NP最高，為247.1kg/hm2.施NPK殘留咆相當于CK的2倍，單施N的殘留量顯著增加，高達156.0kg/hm2,增加了262.5%；0300cm單施、和NP配施的殘留最高達1323.3kg/hm2,是不施肥的23.3倍.NPK配施也達655.9kg/hm2,是不施肥的11.1倍，殘留量相當于單施N的一半；與0300cm相比，300400cm各處理殘留量增量不大，增幅1.9%13.6%。各施N肥處理主要殘留在200cm土層。有機肥能顯著增加七壤硝態(tài)氮

19、含詠.耕層060cm硝態(tài)氮殘留為78.9119.3kg/hm，.是CK的2倍，與單施有機肥相比，NM、NPM、NPK處理的殘留段也顯著增加,增加了6.1-10.1倍。0-400cm硝態(tài)氮殘留以NM處理最高，達1753.1kg/hm2oM處理殘留量為1018.61753.1kg/hn?,.與化肥處理相比殘留量顯著增加，M處理比CK處理、NM處理比N處理、NPM處理比NP處理和NPKM處理比NPK處理分別增加了93.1%、21.1%、32.5%和83.3%。2.3 土壤硝態(tài)氮殘留率長期施肥造成硝態(tài)氮殘留，并隨降雨向土壤深剖面硝態(tài)敏的運移，造成氮肥大量損失，在雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)也有淋出根系吸收范圍的、可能造

20、成環(huán)境污染。硝態(tài)氮殘留淋溶是氮肥損失的主要途徑。對長期施肥后該試驗各處理土壤0400cm的倆態(tài)氮殘留率分析（表2）,24a后各處理硝態(tài)氮含量差異顯著，長期不施肥土壤硝態(tài)氮含量為61.£kg/hm2,年均殘留量2.5kg/hm2,其增加的原因可能是大氣氮沉降、種了、以及固氮微生物等，帶入生態(tài)系統(tǒng)的。各處理硝態(tài)氮含貴扣除對照得各姓理的硝態(tài)敏殘留員。施NM的殘割量最大，為1691.3kg/hm2，年均殘留量為67.7kg/hm2；單施N肥的殘留量:次之，達1385.5kg/hm2.年均殘留髭為55.4kg/hm2；NP肥配施殘留量達956.8kg/hm，比單施N肥減少了30.9%,硝態(tài)氮年

21、均殘留雖顯著減少.為38.3kg/hm2；NPM配施能進一步減少硝態(tài)氮殘留，殘留量為606.9kg/hm'比單施N肥減少了56.2%,年均殘留最為24.3kg/hm2.單施有機肥殘留量為57.5kg/hm2,年均殘留址為2.3kg/hm2,在施有機肥的基礎(chǔ)上施N、NP.NPK增加了氮素投入，殘留M為1691.31164.2kg/hm2，年均殘留量為67.746.6kg/hm。但均比化肥處理殘留址降低，減少了22.1%91.8%,各處理的年均硝態(tài)氮殘留址除以施肥址得殘留率。同一施N水平下，平衡施肥能顯著減少硝態(tài)氮殘留率，其原因可能是施有機肥提供小麥生長必需元索P、K等.增加了N索的吸收造

22、成的。單施N肥的硝態(tài)氮年殘留率最大，相當于施肥址的48.6%；NP配施殘留率33.6%,NPM處理為21.3%。M、NM、NPM和NPKM處理的硝態(tài)氮殘留率分別為2.6%、33.2%、25.2%和22.8%。表】長期施肥土壤硝態(tài)氟殘留上展深度/cmSoildepth處理TreatmentCK、NPNPKMNMNPMNPKM06028.456.978.935.953.081.0124.893.2010043.0156.0247.190.285.5170.9241.0190.6。20051.1644.1646.9362.6104.81160.0740.0776.10-30054.41323.310

23、01.5655.9114.91681.91327.01209.9040061.81447.31018.6668.7119.31753.11349.21226.0Table1Nitrateresidueinsoillayerafterapplyingfertilizerkg/hm2表2土壤硝態(tài)氛殘留率Table2Nitrateaccumulationrateinsoillayer處理Treatment含依/(kg/hm2)Nitratecontent殘MS/(kg/hm2)Nitrateaccumulation年均殘御就/(kg/hm2)Annualaccumulation年均施肥靖/(kg/h

24、mz)Annualfertilizer氮肥殘留率/%NitrateaccumulationrateCK61.8FN1447.3B1385.5B55.4B11448.6ANP1018.6C956.8CD38.3CD11433.6BNPK668.7D606.9E24.3E11421.3CM119.3E57.5F2.3F902.6I)NM1753.1A1691.3A67.7A20433.2BNPM1349.2B1287.4B51.5B20425.2BCNPKM1226BC1164.2BC46.6BC20422.8C注：M列不同大寫字母表示差異達1%顯著水平.Note：Differentcapital

25、letterstneachcolumnmeansignificantatI%level.3結(jié)論與討論硝態(tài)氮淋溶也是該區(qū)土壤氮素損失的重要途徑之-.長期施肥各處理硝態(tài)氮含依:變化差異顯著，施N、NP、NPK60cm以下硝態(tài)氮含址隨土壤剖面加深而顯著增加，在200cm出現(xiàn)累積峰。單施有機肥的硝態(tài)氮淋溶不明顯，120cm以下趨于耗竭(低于1.0mg/kg)。配施N肥處理在200cm左右均表現(xiàn)出硝態(tài)氮殘留的趨勢。NPM、NPKM處理的含量相當，約90.0mg/kg,而NM處理在180cm就達到了累積峰(123.8mg/kg).在340cm土層，各處理硝態(tài)氮含達到穩(wěn)定(1.0mg/kg左右)。長武K期定

26、位試驗也得到類似的結(jié)果幻，在小麥連作體系中單施氮肥120kg/hm.冬15a后100-180cm土層殘留的硝態(tài)氮達601kg/hm2；其中PM處理殘留層位于60120cm,相當于殘留了3a的施肥量(120kg/hm2),NP處理殘留層位于80140cm,相當于1.4a施肥成。楊生茂的研究結(jié)果認為NPM的硝態(tài)敏的殘留層在140180cm的土層中，而本試驗的結(jié)果累積峰到達200cm,有更深淋溶的趨勢，洛桑試驗站的研究結(jié)果表明K期連續(xù)超雖施用有機肥的生態(tài)風險依然存在。參考文獻：口朱兆良，文啟孝.中國土壤氮索M.南京：江蘇科學技術(shù)出版社.1992,2:MacdonaldAJ.HoultonPR.Jen

27、kinsonDS.Thedateofresidual15Nlabelledfertilizerinarablesoil：it'savailabilitytosusbsequentcropsandretentioninsoilJ.Plantandsoil.2002,242i123-137.3郭勝利，哭金水，都明德.等.長期施肥對NO,N深慶枳累和土填剖血中水分分布的影響IJJ.應(yīng)用生態(tài)學2003.14(1):75-78.4黨廷輝.郭勝利，茄明德.黃土早墀長期施肥下硝態(tài)氮深層殘留的定依研究J.水土保持研究.2003,11(3):58-60.5 劉曉宏.田梅被，郝明德1,等.黃七早墀長期輪作施肥土埃制面硝態(tài)氮的分布與積-J面土壤肥料.2001(1):9-12.6 陳盆.郝明德，張少比，等.黃土高原早地長期施肥對小麥養(yǎng)分吸收和土埃肥力的影響-J.植物菅芥與肥料學報2006(3),230-235.C7張維理.出哲旭，張寧，等.我國北方農(nóng)用氮肥造成地F水的酸鹽污染的調(diào)查J.植物菅養(yǎng)與肥料學報，1995.1(2)：80-87.8 樊軍，郝明德.黨廷輝.早地長期定位拖肥對土壤剖面確態(tài)氤分布與殘留的影響J.土壤與耳境.2000.9(1),23-26.9 物生茂.李鳳民.索東讓.等.長期施肥對綠洲農(nóng)田土壤生產(chǎn)力及土壤硝態(tài)氮枳累的影響J.中國農(nóng)業(yè)