蔡晨陽,龐桂斌,薛建文,叢 鑫,蘇學(xué)偉,董文旭,王 昕,徐征和
(1.濟(jì)南大學(xué),濟(jì)南 250022;2.桓臺(tái)縣水利事業(yè)服務(wù)中心,山東淄博 256401;3.中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所,石家莊 050022;4.山東省水利科學(xué)研究院,濟(jì)南 250014)
隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展,追求高產(chǎn)豐收,現(xiàn)階段增產(chǎn)方式主要是通過增施氮肥和提高灌水量來實(shí)現(xiàn),對(duì)尿素的需求量不斷增長[1,2],但研究發(fā)現(xiàn)過多的尿素投入并不會(huì)提高農(nóng)作物的品質(zhì),且長期不合理水肥配施方案會(huì)改變了土壤的營養(yǎng)結(jié)構(gòu),還會(huì)導(dǎo)致土壤滲漏、氮素?fù)]發(fā)、硝態(tài)氮淋失等損失[3,4]。在種植作物活動(dòng)中,施入農(nóng)田中的氮肥經(jīng)過硝化和脲酶作用,轉(zhuǎn)化為能夠被作物吸收的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮,部分NO3-鹽和NH4+鹽經(jīng)淋洗、反硝化、NH3揮發(fā)以及NO2-化學(xué)分解等途徑從土壤中損失,大部分將存于土壤中,并以硝態(tài)氮的形式存在,此時(shí)不合理的灌水量往往加劇氮肥淋失,增加淋溶風(fēng)險(xiǎn),污染地下水[5]。
目前,已經(jīng)有很多學(xué)者有關(guān)種植玉米的水肥配比的研究。例如馮嚴(yán)明[6]等通過田間小區(qū)測(cè)坑試驗(yàn)研究水肥使用量對(duì)夏玉米生長及產(chǎn)量的影響,得出灌水量為125.5 mm、供氮量為195 kg/hm2、供磷量為95 kg/hm2的配比處理更有利于夏玉米的生長與增產(chǎn);秦海霞等[7]研究發(fā)現(xiàn)在河南豫中地區(qū)苗期灌水定額60 mm,拔節(jié)期灌水定額105 mm 時(shí)可實(shí)現(xiàn)夏玉米節(jié)水高產(chǎn);連彩云[8]等采用水肥耦合[灌溉定額為4 800 m3/hm2,施氮量(N)240 kg/hm2]及種植密度(密度12.50 萬株/hm2)的最優(yōu)模式,提高壟膜溝灌制種玉米產(chǎn)量和種子活力;關(guān)于水肥配比對(duì)土壤中氮素運(yùn)移的影響研究,例如馮磊磊等[9]研究發(fā)現(xiàn)灌水高肥處理硝態(tài)氮淋失嚴(yán)重,而拔節(jié)期不灌水則顯著影響籽粒產(chǎn)量;張學(xué)科等[10]研究發(fā)現(xiàn)土壤類型、灌水量及施氮量均對(duì)土壤中氮素的累積及損失有顯著影響,相比之下影響程度為施氮量>灌水量>土壤類型。
目前水肥配比研究主要側(cè)重對(duì)作物產(chǎn)量以及土壤氮素運(yùn)移的影響,對(duì)大田試驗(yàn)研究氮素淋失較少。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,優(yōu)化灌溉與施肥等級(jí)[11-13],該研究以山東省灌溉試驗(yàn)中心站為依托,以夏玉米為研究對(duì)象,在滲漏池試驗(yàn)小區(qū)設(shè)計(jì)不同的水氮處理試驗(yàn),通過滲漏池設(shè)備測(cè)定淋失液量以及淋失液中氮素含量,重點(diǎn)研究不同水氮處理模式下土壤氮素淋失的情況;為合理的水氮處理在作物增產(chǎn)的同時(shí)有效減少對(duì)地下水的污染提供重要的理論依據(jù)。
本試驗(yàn)于2020年6-10月在山東省灌溉試驗(yàn)中心站進(jìn)行,試驗(yàn)區(qū)地理位置見圖1,屬于暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū),歷年平均氣溫為14.3 ℃,年均蒸發(fā)量為1 399.8 mm,年平均降水量為654.8 mm,夏玉米生育期內(nèi)平均降雨量為448.9 mm,占全年的68.6%,2020年夏玉米生育期降雨量、氣溫變化見圖2。主要種植作物為夏玉米,供試土壤為壤土,0~100 cm 土壤粒徑分布見表1,夏玉米播種前測(cè)得0~20 cm 土壤平均NO3--N、NH4+-N、有效磷含量分別為3.4 mg/kg、0.41 mg/kg 和33.5 mg/kg,pH值為7.48,土壤容重為1.42~1.65 g/cm3。
表1 土壤粒徑分布%Tab.1 Soil particle size distribution
圖1 試驗(yàn)區(qū)地理位置圖Fig.1 Geographical location map of the pilot area
圖2 2020年夏玉米生育期內(nèi)降雨、氣溫變化Fig.2 Changes of rainfall and temperature during the growing period of summer maize in 2020
2020年6月23日至10月4日在試驗(yàn)站滲漏小區(qū)測(cè)坑中進(jìn)行,試驗(yàn)站內(nèi)有帶地下廊道的測(cè)坑36個(gè),測(cè)坑規(guī)格為3.33 m×2.0 m,測(cè)坑與測(cè)坑之間用鋼板隔開,每個(gè)測(cè)坑底部100 cm 處安裝取水口,定期收集淋溶液,用于研究氮素遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。
(1)施用材料。種植夏玉米品種為“鄭單958”;施用無機(jī)肥:46.4%氮素濃度的氮素、12%磷肥濃度的過磷酸鉀、60%鉀肥濃度的氯化鉀。
(2)試驗(yàn)設(shè)計(jì)。設(shè)置兩個(gè)因素,分別為水、氮的處理:設(shè)計(jì)兩個(gè)灌水方案,一水處理(僅苗期灌水67.5 mm)和二水處理(苗期、拔節(jié)期均進(jìn)行灌水,灌水量分別為67.5 mm、54 mm);設(shè)置2 個(gè)施氮水平,低氮水平150 kg/hm2(N1)和高氮水平200 kg/hm2(N2),兩個(gè)水平下氮素施用量都為基肥和拔節(jié)期追肥各占50%,另外設(shè)置空白處理,每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)。每個(gè)測(cè)坑內(nèi)磷肥施用量為75 kg/hm2,鉀肥施用量為128 kg/hm2,全部基施,試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案見表2;玉米實(shí)驗(yàn)時(shí)期及生育時(shí)期見表3和表4。
表2 夏玉米水氮處理方案Tab.2 Scheme of water and nitrogen treatment for summer maize
表3 夏玉米試驗(yàn)時(shí)間實(shí)施表Tab.3 Table of trial time of summer maize
表4 夏玉米生育期劃分表Tab.4 Table of growing period of summer maize
1.3.1 土壤中NO3--N、NH4+-N和全氮的測(cè)定
在夏玉米各生育期,在測(cè)坑內(nèi)0~100 cm 深度用土鉆取樣,每隔20 cm 取一次,土樣放入塑料密封袋帶回實(shí)驗(yàn)室,晾干后研磨過孔徑為0.25 mm 篩。稱取20 g 樣品加入100 mL 濃度為74.55%的KCl 溶液。NH4+-N采用浸靛酚藍(lán)比色法測(cè)定,土壤NO3--N 采用紫外分光光度法測(cè)定,土壤全氮采用凱式定氮儀測(cè)定[14]。
1.3.2 淋溶液NO3--N、NH4+-N的測(cè)定
在夏玉米各生育期,用聚乙烯瓶在地下廊道收集淋溶液,取得樣品放入低溫保溫箱內(nèi),4 ℃溫度下保存并帶回實(shí)驗(yàn)室。淋溶液NH4+-N 采用浸靛酚藍(lán)比色法測(cè)定[14],淋溶液NO3--N 采用紫外分光光度法測(cè)定[15]。
1.3.3 淋溶液中氮素?fù)p失量計(jì)算
采用田間滲濾池監(jiān)測(cè)NO3--N、NH4+-N 流失,每次灌水3~5 d 后,淋溶液通過底部出口匯集水閥收集于容器內(nèi),可測(cè)算累計(jì)滲漏量。氮素淋失總量的計(jì)算公式為:
式中:NL為氮素淋失總量,kg/hm2;n為淋溶液收集次數(shù);CNLi為氮素淋失質(zhì)量濃度,mg/mL;Vi為淋溶液體積,mL;S為小區(qū)面積,m2。
采用Excel 2010和SPSS 24軟件整理數(shù)據(jù),SPSS 24軟件處理采用ANOVA 檢驗(yàn)和Duncan 法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析(P<0.05),表中每一個(gè)指標(biāo)值均為每個(gè)處理下3個(gè)重復(fù)的均值。
圖3為夏玉米各生育期內(nèi)0~60 cm 土壤含水率(SWC)的變化情況。隨著生育期的推進(jìn),不同處理下的SWC 逐漸出現(xiàn)差異,尤其在拔節(jié)期土層SWC 變化明顯,變化主要在中層土壤;二水處理比較一水處理提高中層土壤的SWC,較深層土壤SWC 兩處理差異并不明顯。如圖3所示,受苗期第一次灌水影響,各處理下,7月1日0~40 cm 土壤SWC 差異很小,比6月23日SWC 提高38%~83%;在7月28日灌二水后,I2 處理下8月22日20~40 cm 土層SWC 相比7月24日增加20%,I1 處理降低4%,所以拔節(jié)期灌二水增加中層土壤的含水量,有利于提高作物的水氮利用效率[13]。8月22日與9月9日0~60 cm土壤SWC 整體趨勢(shì)一致,為表層低、深層高;該時(shí)期降雨很少,在無外界補(bǔ)水情況下,9月9日表層SWC 相比8月22日表層SWC降低18%~26%,且I2N2處理降幅最大,水分進(jìn)一步向下運(yùn)移,同時(shí)也增加氮素淋溶的風(fēng)險(xiǎn)。
圖3 2020年土壤含水率變化Fig.3 Changes in soil moisture content in 2020
2.2.1 水氮處理對(duì)土壤中NO3--N分布的影響
夏玉米不同生育期各處理土壤0~100 cm NO3--N 含量變化如圖4所示。可以看出,各處理土壤0~100 cm NO3--N 含量高峰值位置隨著夏玉米生育期的推進(jìn)而不斷下移。
圖4 不同水氮處理下不同生育期土壤NO3--N含量變化Fig.4 Changes of NO3--N content in soil at different growth stages under different water and nitrogen treatments
拔節(jié)期進(jìn)行二次追肥和灌水,使得I1N1、I2N1 處理相對(duì)于I1N2、I2N2 處理的變化趨勢(shì)差異較大,I1N1、I2N1 處理下NO3--N 含量變化趨勢(shì)為表層高中層低,I1N2、I2N2 處理下NO3--N 含量變化趨勢(shì)為表層低中層高;且受7月中旬與8月中旬豐沛降雨的影響,各處理下NO3--N 均不同程度滲入深層土壤,其中高氮處理下NO3--N 下滲最為明顯。下面由具體數(shù)據(jù)分析:在夏玉米拔節(jié)期,I1N2、I2N2處理在0~20 cm土層中的NO3--N 含量較低,相比苗期分別降低70.91%、68.21%;在20~40 cm 含量達(dá)到高峰值,相比苗期分別增加14.43%、41.45%。I1N1、I2N1處理在0~20 cm 土層中NO3--N 含量較高,分別為18.30 mg/kg、16.56 mg/kg;在20~40 cm 土層中I2N1 處理中NO3--N 濃度最低為2.56 mg/kg,且I1N1、I2N1 處理的NO3--N 含量相比苗期分別降低17.98%、70.79%??梢姕\中層土壤中NO3--N 含量受拔節(jié)期施肥量與灌水量的共同影響,低氮處理下拔節(jié)期不灌水則會(huì)使NO3--N 更多聚集在0~20 cm 土層中;在高氮處理下,拔節(jié)期灌二水可以增強(qiáng)NO3--N 在0~20 cm土層向20~40 cm土層下滲。
抽雄期乃至成熟期,NO3--N 含量不斷向下淋溶,各處理下NO3--N 含量在60~80 cm 達(dá)到峰值,這與NO3--N 陰離子帶負(fù)電荷與土壤中帶負(fù)電荷離子互相排斥而難被吸附有關(guān);成熟期I1N2、I2N1、I2N2處理在60~80 cm土層中NO3--N濃度為10.16~10.48 mg/kg,三者差異不明顯,而I1N1 處理含量最低為6.16 mg/kg,可見深層土壤氮素積聚與施氮量與灌水量呈正相關(guān)。
2.2.2 水氮處理對(duì)土壤中NH4+-N分布的影響
夏玉米不同生育期各處理土壤0~100 cm NH4+-N 含量變化如圖5所示。各處理下NH4+-N 含量變化整體趨勢(shì)差異不明顯,隨時(shí)間推移NH4+-N 緩慢下滲,在夏玉米生育期前期階段NH4+-N 含量峰值在0~20 cm 處,到夏玉米生育期后期NH4+-N含量峰值在40~60 cm 處,這是因?yàn)镹H4+-N 能被帶負(fù)電荷的土壤膠體吸附,在土壤中比較穩(wěn)定,不易流失的特點(diǎn)。下面由具體數(shù)據(jù)分析:該地區(qū)土壤初始NH4+-N 含量很低,為0.3~1.0 mg/kg,在苗期基肥施入后各處理表層土壤NH4+-N 含量顯著提高達(dá)到3.46~4.36 mg/kg;拔節(jié)期追肥灌水影響,各處理下土層中NH4+-N 均呈現(xiàn)下滲遷移趨勢(shì),其中I2N2 處理下滲最為明顯,I2N1 處理次之,20~40 cm 土層中I2N1、I2N2 處理NH4+-N 含量分別增加5.54%、42.02%;在0~20 cm 土層中I1N2 處理下NH4+-N 含量最高為3.99 mg/kg,在20~40 cm 土層中含量則較低,其分布趨勢(shì)與I1N1 處理相似;這說明在拔節(jié)期追肥需要灌二水的重要性,是為了無機(jī)氮向中層土壤下滲,避免表層土層存留過多而不利于作物根區(qū)吸收氮素。
圖5 不同水氮處理下不同生育期土壤NH4+-N含量變化Fig.5 Changes of soil NH4+-N content in different growth stages under different water and nitrogen treatments
抽雄期各處理下NH4+-N 主要分布在0~60 cm 土層中,I2N1、I2N2 處理在0~20 cm 土層中NH4+-N 含量分別降低39.78%、16.14%;在40~60 cm 土層中I2N1、I2N2 處理NH4+-N 含量較高分別為3.43 mg/kg、3.64 mg/kg,相比前期分別增加42.27%、47.37%;I1N1、I1N2處理在20~40 cm 土層中NH4+-N含量分別降低20.98%、12.60%;在40~60 cm 土層中NH4+-N含量分別為1.70 mg/kg、2.65 mg/kg;均低于I2N1、I2N2 處理;這反映說明NH4+-N 向中深層土壤運(yùn)移主要受拔節(jié)期追二水影響,只施肥而不追水不利于氮素向作物根區(qū)土壤運(yùn)移。雖然NH4+-N 整體含量不高,但亦會(huì)受施肥灌水影響,主要由0~40 cm土層下滲到40~60 cm土層中。
到成熟期,各處理NH4+-N 主要積聚在40~60 cm 土層中,更深層土壤中NH4+-N 含量依舊不高;在沒有外界灌水影響下,NH4+-N 容易被硝化,且?guī)д姾梢妆粠ж?fù)電荷的土壤膠體吸附固持而不容易發(fā)生遷移。
2.2.3 土壤中全氮分布特征
夏玉米不同生育期各處理下土壤0~100 cm 全氮含量變化如圖6所示。與圖4中NO3--N含量變化對(duì)比分析,土壤全氮含量變化與土壤NO3--N 含量變化趨勢(shì)總體一致,隨著夏玉米生育期推移,各處理全氮濃度的峰值不斷下移;苗期經(jīng)過施肥灌水后土壤全氮含量升高,各處理下全氮在0~100 cm 土層中分布趨勢(shì)相同,且主要積聚在0~20 cm 土層中,濃度為5.27~9.27 g/kg;而在拔節(jié)期不同處理下全氮分布差異明顯,其中I2N1、I2N2 在二期灌水施肥影響下全氮開始下滲,但兩處理變化趨勢(shì)相似,均在20~40 cm 中含量達(dá)到峰值;I1N1、I1N2處理全氮主要積聚在0~20 cm 處,在20~40 cm 處全氮含量最低分別為1.69、1.21 g/kg;在20~40 cm 土層中I2N2 處理全氮含量比I1N2處理高出77.52%,I2N1處理全氮含量相比I1N1處理高出75.88%,這說明拔節(jié)期灌二水有利于全氮在中層土的累積,與上文硝態(tài)氮分布特征的分析結(jié)果一致;在8月初試驗(yàn)田降雨量大,土壤含水率均不同程度升高,使得抽雄期各處理土壤0~20 cm 全氮下滲,在20~40 cm 處達(dá)到峰值,其中I1N2 含量最高,濃度為5.73 g/kg,但在40~60 cm 處I2N2 處理下全氮含量最高,濃度為2.89 g/kg。在成熟期,各處理下全氮主要積聚在40~60 cm,此時(shí)各土壤層全氮濃度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
圖6 不同生育期全氮濃度Fig.6 Total nitrogen concentration at different growth stages
2.3.1 水氮處理對(duì)土壤中NO3--N淋失分布
夏玉米不同生育期各處理下土壤淋濾液中NO3--N 含量變化如圖7(a)所示。各處理在0~15 d 淋溶液硝態(tài)氮濃度達(dá)到峰值,I2N2 處理濃度最高為4.78 mg/kg,I2N1 處理最低為2.32 mg/kg;各處理在45~60 d 淋溶液硝態(tài)氮濃度達(dá)到最低為0.77~1.25 mg/kg;在70 d 之后回歸平穩(wěn),范圍在2.21~2.61 mg/kg。出現(xiàn)峰值的原因主要受灌水追肥以及降雨的影響,出現(xiàn)回落主要是玉米生育期對(duì)硝態(tài)氮的高消耗吸收作用,此時(shí)淋溶液硝態(tài)氮含量差異不大。生育末期硝態(tài)氮淋溶液濃度趨于穩(wěn)定,是無作物吸收利用情況下,土壤氮庫淋洗出硝態(tài)氮的穩(wěn)定狀態(tài)。
圖7 不同水氮處理下NO3--N、NH4+-N、總氮淋失變化Fig.7 Leaching loss of NO3--N、NH4+-N、total nitrogen under different water and nitrogen treatments
2.3.2 水氮處理對(duì)土壤中NH4+-N淋失影響
夏玉米不同生育期各處理下土壤淋濾液中NH4+-N 含量變化如圖7(b)所示。淋濾液中NH4+-N 含量變化趨勢(shì)與淋濾液中NO3--N 含量變化趨勢(shì)大致相同,都出現(xiàn)峰值,并降至最低后回歸平穩(wěn)狀態(tài),所以出現(xiàn)該變化的原因與NO3--N 淋失變化原因一致;但淋溶液中NH4+-N濃度明顯低于NO3--N濃度,主要是因?yàn)镹H4+-N 容易被硝化,且?guī)д姾煽杀粠ж?fù)電荷的土壤膠體吸附固持而不容易發(fā)生遷移,與上文土壤中NH4+-N 遷移規(guī)律研究結(jié)果一致。
2.3.3 水氮處理對(duì)淋失液中總氮的影響
夏玉米不同生育期各處理下土壤淋濾液中總氮含量變化如圖7(c)所示。淋濾液中總氮濃度變化與NO3--N、NH4+-N濃度變化過程基本一致;淋濾液總氮含量變化與施氮量成正比,在拔節(jié)期處理的淋濾液總氮含量最高,為12.96 g/kg,在后期該處理下淋溶液總氮濃度依舊最高為8.91 g/kg,均高于I2N2 處理;I1N1、I2N1 處理淋溶液中總氮濃度較低。
2.3.4 夏玉米農(nóng)田氮素失量分析
如圖8(a)所示各處理累積滲漏液量,I1 灌水水平下累計(jì)滲漏液量均低于I2 灌水水平下,而降低施氮量與累計(jì)滲漏液量無顯著影響。如圖8(b)所示,氮素淋溶損失中有機(jī)氮約占79%~86%;NO3--N 約占12%~17%,NH4+-N 約占2%~4%,這與前人關(guān)于NO3--N、NH4+-N 淋失特征分析一致[16]。I1N2 處理中NO3--N、NH4+-N 和有機(jī)氮淋失量與其他處理均為最大值;處理I2N2 處理相比I1N2 處理氮素淋溶損失顯著降低(P<0.05),降幅為16.36%,這同樣說明拔節(jié)期二水可顯著降低了氮素淋溶損失;I2N1 處理總氮淋溶量略大于I1N1 處理總氮淋溶量,但相比I1N2、I2N2處理均顯著降低,這與圖8(a)所得出的結(jié)論一致。
圖8 水氮處理下累計(jì)滲漏液量和氮素累計(jì)淋失Fig.8 Cumulative leaka ge volume and nitrogen leaching loss under water and nitrogen treatment
目前學(xué)者們對(duì)水氮管理研究廣泛,主要聚焦于作物生長狀況、土壤中氮素運(yùn)移,如楊宇等[16]就水氮互作對(duì)玉米葉面積指數(shù)(LAI)、干物質(zhì)積累、根系生長、光合特性、產(chǎn)量和水氮利用效率的影響研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述;趙經(jīng)華等[17]通過大田試驗(yàn)研究不同灌水定額和不同施氮水平條件下小麥土壤硝態(tài)氮運(yùn)移、氮平衡的變化情況,發(fā)現(xiàn)淋溶損失是氮素?fù)p失主要途徑,大部分硝態(tài)氮隨水分滲漏被淋洗至60 cm 以下的深層土壤中,且隨施氮量的增加硝態(tài)氮淋溶更為嚴(yán)重;此類研究都是分析土層中的氮素運(yùn)移,沒有對(duì)淋失液進(jìn)行測(cè)定。而大田試驗(yàn)中氮素淋失量不易準(zhǔn)確測(cè)定,所以前人對(duì)氮素淋失研究多為室內(nèi)試驗(yàn),如孔柏舒等[19]通過土柱試驗(yàn)與玉米盆栽試驗(yàn),研究酸化沸石在減施尿素條件下可有效降低土壤氮素淋失,提高玉米籽粒氮肥利用率;董達(dá)等[18]采用室內(nèi)土柱淋溶試驗(yàn),研究竹炭和炭基緩釋肥添加對(duì)毛竹林土壤氮素流失和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響。而土柱試驗(yàn)側(cè)重對(duì)機(jī)理性變化的細(xì)致研究,無法準(zhǔn)確模擬大田的實(shí)際情況。
所以本文根據(jù)馮嚴(yán)明[6]等對(duì)水肥施用量對(duì)夏玉米生長的影響研究,在同一個(gè)灌溉試驗(yàn)中心進(jìn)行試驗(yàn);在保證作物穩(wěn)定產(chǎn)量的水氮管理措施下,通過滲漏池小區(qū)精準(zhǔn)測(cè)定淋失液總量以及淋失液中的氮素濃度,研究夏玉米農(nóng)田中土壤氮素運(yùn)移及氮素淋失。
試驗(yàn)結(jié)果表明,不同水氮處理對(duì)不同土層中NO3--N、NH4+-N 以及全氮含量的影響主要體現(xiàn)在拔節(jié)期。在拔節(jié)期I2處理中層土壤中氮素含量明顯高于I1 處理,與秦海霞[7]等研究發(fā)現(xiàn)拔節(jié)期定額灌溉有利于玉米生長結(jié)論一致;對(duì)于不同處理,I1N2 處理下淋溶液中氮素淋失含量最高,I2N2 處理通過拔節(jié)期灌水導(dǎo)致滲漏量相比I1N2 處理增加15.96%,氮素淋失含量顯著降低14.84%,分析原因可能是拔節(jié)期灌水促進(jìn)作物根系對(duì)氮素的吸收利用,這與王利書、顧桂棟等研究結(jié)論一致[20,21]。
淋失液中主要以有機(jī)氮淋失為主,無機(jī)氮中主要以硝態(tài)氮淋失為主,因?yàn)橥寥滥z粒一般帶負(fù)電荷,對(duì)硝態(tài)氮具有較弱的吸附性能,而對(duì)銨氮具有較強(qiáng)的吸附性能,導(dǎo)致硝態(tài)氮移動(dòng)能力強(qiáng)于NH4+-N,所以淋濾液中硝態(tài)氮含量要高于NH4+-N 含量,該結(jié)論與叢鑫等研究一致[22]。與I2N1 處理對(duì)比發(fā)現(xiàn),I2N2 處理產(chǎn)生較多的氮素淋失,所以在拔節(jié)期灌水量相同情況下,氮素淋失量與拔節(jié)期施肥量成正相關(guān);而I2N1 處理與I1N1 處理相比,其淋失液中氮素濃度較低,說明在拔節(jié)期施肥量相同情況下,相比不灌水處理,灌水會(huì)有效降低滲漏液中的氮素濃度,這說明合理的水氮處理可提高作物的水氮利用效率,這與叢鑫等[23]減氮適水的理念相一致。
(1)整個(gè)生育期中土壤中全氮含量變化與NO3--N 含量變化趨勢(shì)總體一致,隨著生育期的推進(jìn),土壤中全氮含量與NO3--N 含量的峰值不斷下移,并在生育期后期達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。與I1 處理相比,I2 處理主要加快淺層土壤中的氮素下滲,提高中層土壤的氮素含量,滿足作物生長需求;在拔節(jié)期20~40 cm 土層中,I2N2 處理下NO3--N 含量、全氮含量相對(duì)I1N2 處理分別增加12.93%、77.52%,且I2N1 處理下中層土氮素累積情況與I2N2 相比差異不大,可見I2N1 亦可以很好滿足中層土的氮素累積需要。
(2)與I1N2 處理相比,I2N2 處理滲漏量增加15.96%,氮素淋失含量顯著降低14.84%(p<0.05);I2N2處理與I2N1處理相比,兩者滲漏量差異不大,但I(xiàn)2N1 處理下氮素淋失量顯著低于I2N2 處理,可見I2 處理可以顯著降低氮素淋失量;且I2處理下,氮素淋失量與拔節(jié)期施肥量成正相關(guān)。