王保剛，馬娟娟，孫西歡，郭向紅

（太原理工大學(xué)，山西 太原 030024）

1 前言

我國是一個水資源相對貧乏的國家，而且水資源分布嚴(yán)重不均勻，南方水多，北方水少，長江流域及以南地區(qū)耕地面積只占全國的40.8%，卻占有著80.4%的水資源量，而長江以北地區(qū)耕地面積占全國的59.2%，卻只分布著19.6%的水資源量。水分不足和養(yǎng)分缺乏是制約廣大旱作農(nóng)地區(qū)生產(chǎn)的兩個關(guān)鍵因素。如何有效地對二者進行調(diào)控，達到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效的生產(chǎn)目的，國內(nèi)外已進行了大量的研究。灌溉施肥技術(shù)是一種在近代展現(xiàn)出來的新型技術(shù)，它是能將灌溉與施肥兩者充分結(jié)合在一起，并從根本上節(jié)約灌溉用水、最大程度提高肥料利用率的實用方式。但是在實際操作中灌溉量、施肥量與灌溉和施肥的時機都不容易實現(xiàn)最優(yōu)化控制。灌溉施肥后的降雨是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的情況，而且灌施肥后的降雨容易引起土壤中氮素的再分布和淋失，這樣不僅會降低氮素的利用率，而且流失氮肥中的硝態(tài)氮會對水環(huán)境造成嚴(yán)重污染。掌握了不同灌水施肥量時水肥在土壤中的分布規(guī)律，制定合理的灌溉施肥制度，才能使水肥利用率大大提高，防止環(huán)境污染。由于氮素是作物吸收養(yǎng)分的主要形式，國內(nèi)外有一些關(guān)于水氮運移特性的研究，本文主要從氮素運移分布的影響因素、水氮運移分布規(guī)律和淋溶損失三方面對水氮運移特性研究做一綜述。

2 節(jié)水灌溉條件下土壤水氮運移和分布影響因素的研究

關(guān)于水氮運移的影響因素，國內(nèi)外學(xué)者作了很多工作，F(xiàn)eigin等[1]對粗質(zhì)地土壤中生長的芹菜進行了滴灌施肥灌溉試驗，試驗使用硫酸銨、緩釋肥和硝酸銨，得出氮的吸收量隨硝酸銨施用量的增加而增加，而隨灌水量的變化不大。武曉峰等[2]研究都表明，噴灌條件下不同深度土層中硝態(tài)氮含量與施肥量呈正相關(guān)關(guān)系，但與灌水量的相關(guān)關(guān)系不明顯。郭大應(yīng)等[3]對灌溉土壤硝態(tài)氮運移與土壤濕度的關(guān)系進行了研究，結(jié)果表明，灌溉土壤硝態(tài)氮的運移與土壤濕度有良好的相關(guān)關(guān)系，在增加土壤濕度時，也加劇了土壤硝態(tài)氮的運移。張建君等[4]利用室內(nèi)模擬試驗研究了點源灌溉施肥條件下硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的分布規(guī)律，認為同一土壤條件下滴頭流量、灌水量和肥液濃度是影響濕潤體內(nèi)硝態(tài)氮和銨態(tài)氮分布規(guī)律的三大主要因素。宋海星等[5]研究了玉米根系的吸收作用及土壤水分對硝態(tài)氮、銨態(tài)氮分布的影響。結(jié)果表明，根系發(fā)育狀況及水分供應(yīng)明顯影響硝態(tài)氮的遷移及分布。銨態(tài)氮的遷移和分布不受根系發(fā)育狀況及水分供應(yīng)的影響。王虎等[6]研究了大田滴灌施肥條件下滴頭流量和灌水施肥量對土壤NH4+-N擴散分布的影響,認為灌水施肥量增大使NH4+-N隨水運移擴散的距離增大,使擴散區(qū)域內(nèi)NH4+-N濃度提高。董玉云等[7]認為質(zhì)地對土壤含水率的分布和再分布影響較大；入滲時間相同時，濕潤深度隨土壤黏粒含量的增加而減小；供水結(jié)束時，不同土壤質(zhì)地的濕潤體上層高含水率段的NO3--N分布均比較均勻，其含量相差較?。籒O3--N本底值對土壤表層10 cm范圍內(nèi)NO3--N含量的分布和再分布影響不大。

3 節(jié)水灌溉條件下土壤水氮運移和分布規(guī)律研究

Bar-Yosef等[8]對滴灌條件下黏土和砂土中水分、NO3-和P的分布進行了試驗研究，結(jié)果表明，黏土中，在灌水結(jié)束后，濕潤體邊緣有NO3-的累積，而濕潤體內(nèi)部NO3-濃度小于灌溉水中的濃度，這是反硝化作用的結(jié)果。砂土中也存在類似現(xiàn)象，不同的是，土壤溶液中的NO3-的濃度沒有明顯小于灌溉水中的濃度，這主要是由于砂土中有機質(zhì)很少，因此反硝化過程幾乎沒有發(fā)生。Laher等[9]以硫酸銨為肥料對香蕉樹進行滴灌施肥灌溉試驗，得出灌水器周圍硝態(tài)氮含量以及硝化細菌的含量很低。Khan[10]以KBr為溶質(zhì)進行了田間試驗，研究了點源情況下滴頭流量、灌水量和溶液濃度對水分和溶質(zhì)分布的影響，結(jié)果表明，初始溶質(zhì)濃度不同，在水平方向和垂直方向的水分和溶質(zhì)運移表現(xiàn)出不同的特征,在水平方向，水分和溶質(zhì)基本一致；在垂直方向，初始濃度大時水分和溶質(zhì)運移基本一致，而在初始濃度小時，水分的運動比溶質(zhì)運移超前。Hajrasuliha等[11]用15N標(biāo)記肥料，通過田間試驗分析了肥料為KNO3和（NH4）2SO4時土壤中氮素的分布，并分析了作物對肥料的吸收情況。結(jié)果指出，肥料為銨態(tài)氮時氮素向下運動到150 cm；而肥料為硝態(tài)氮時氮素可以向下運移至210～240 cm，在作物生長季節(jié)作物吸收利用的氮僅占施入氮的21%～23%。在國內(nèi)，沈仁芳等[12]進行室內(nèi)土柱試驗，認為硝態(tài)氮遷移基本上隨土壤水分運動，其運動以對流為主。呂謀超等[13]探討了停灌后不同時間內(nèi)，同步滴灌施肥條件下根際土壤水氮分布試驗研究。表明硝態(tài)氮的含量隨徑向距離及土層深度增加先增大后減小。李久生等[14]利用室內(nèi)試驗，對滴灌點源施肥灌溉條件下硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的分布規(guī)律進行了研究，研究結(jié)果表明，硝態(tài)氮在距滴頭一定范圍內(nèi)呈均勻分布，在濕潤邊界上硝態(tài)氮產(chǎn)生累積。袁新民等[15]研究了不同施肥量對土壤NO3-N累積的影響，發(fā)現(xiàn)對0～2 m土層NO3-N累積影響尤為突出，指出作物吸氮量與化肥氮施用量呈非線性關(guān)系，超過正常施氮量，土壤NO3-N會大量累積。費良軍、脫云飛等[16]通過室內(nèi)膜孔肥液自由入滲試驗，觀測分析不同入滲時間和再分布過程中銨態(tài)氮運移和分布特性，結(jié)果表明：在肥液自由入滲過程中，銨態(tài)氮鋒面運移滯后于土壤水分鋒面，但土壤銨態(tài)氮含量和土壤含水率以膜孔為中心向外逐漸減小；在再分布初期，土壤銨態(tài)氮鋒面和土壤水分鋒面運移一致，土壤銨態(tài)氮含量和含水率以膜孔為中心向外逐漸減小，減小的速度變慢，但隨著再分布時間延長，土壤銨態(tài)氮開始硝化成硝態(tài)氮，銨態(tài)氮含量減小，硝態(tài)氮含量增加。

4 關(guān)于土壤水氮深層滲漏和淋溶損失的研究

關(guān)于氮的淋失，王小彬等[17]認為肥料氮中NO3--N容易淋溶主要是因為NO3--N極易隨水分移動。黃元仿等[18]在研究了北京郊區(qū)畦灌的大白菜地不同施肥條件下土壤無機氮動態(tài)及其污染潛力后認為：灌水量較大或土壤保持較濕潤的條件下,高施肥量能明顯導(dǎo)致上層土壤無機氮向下淋洗。郭大應(yīng)等[3]經(jīng)室內(nèi)地中滲透儀實驗觀測和對自然界一些現(xiàn)象的分析，證實灌溉土壤硝態(tài)氮的累積量與土壤濕度負相關(guān)。土壤剖面的濕度越小,越有利于上層土壤中的硝態(tài)氮因大量重力水下滲而累積于底土,污染地下水。高濕度土壤,雖然用較少的水就可將上層硝態(tài)氮向下淋洗,但由于機械彌散和反硝化作用,較少有硝態(tài)氮在底土和地下水中大量累積。習(xí)金根等[19]研究了在滴灌施肥條件下，化學(xué)氮肥施入土壤后的遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律以及對作物生長的效應(yīng)，得出：三種氮肥（硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和尿素態(tài)氮）在沙質(zhì)土和黏質(zhì)土中的淋失量均是硝態(tài)氮肥>尿素>銨態(tài)氮肥。崔遠來等[20]采用15N示蹤方法，觀測分析了氮素在稻田的揮發(fā)及淋失損失規(guī)律特征。結(jié)果表明：雖然節(jié)水灌溉下稻田滲漏液NH4+及NO3-濃度較淹灌高，但由于此時總滲漏量顯著減少，氮的總淋失較淹灌條件少。李曉欣等[21]通過監(jiān)測玉米生長季前后土壤中硝態(tài)氮含量及不同時期土壤含水量的變化，對玉米季硝態(tài)氮的淋失進行了研究。結(jié)果表明，灌溉降雨對 NO3--N在土體中的分布起再分配的作用,玉米季大的灌溉和降雨會造成NO3--N的淋溶損失。氮肥施用過量,土體本身NO3--N含量高是造成NO3--N淋失的主要原因。張興昌等[22]、陳效民等[23]研究得出土壤NO3--N淋溶深度及淋失量主要受地面接納水量（降水+灌溉水）影響，還與土壤質(zhì)地、耕作方式、氮肥類型、作物種類、生長密度、降雨以及地下水位有很大的關(guān)系。

5 結(jié)語

綜上所述，國內(nèi)外的學(xué)者們在水氮運移方面做了大量研究，為我們以后進一步研究水氮運移做出了很大貢獻。通過總結(jié)可以得到以下幾點：第一，硝態(tài)氮是氮素在土壤中存在和運動的一種形式，易隨水分的運動而運移，容易在濕潤鋒邊緣產(chǎn)生積累。第二，硝態(tài)氮的分布規(guī)律還與灌水施肥量、土壤質(zhì)地和本底值等有關(guān)，綜合考慮各種因素重復(fù)試驗才能掌握氮素的分布規(guī)律。第三，土壤含水率高，氮肥施用過量,土體本身NO3--N含量高是造成NO3--N淋失的主要原因。第四，銨態(tài)氮的遷移和分布不受根系發(fā)育狀況及水分供應(yīng)的影響。要針對不同的作物，因地制宜，綜合考慮各方面因素，合理制定灌水量和施肥量，提倡“少量多次”的優(yōu)化灌施制度，既提高了水肥利用率，又可避免肥料的滲漏而導(dǎo)致環(huán)境污染。

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