黄绵土长期定位试验中硝态氮剖面分布特征.docx

1、卒北摩。亍犯2011,20(5):176-180ActaAgriculturalBoreali-occidentaIisSinica黄绵土长期定位试验中硝态氮剖面分布特征杨孔雀微，郝明德3,臧逸飞2,孙占育I,高亚利I(I.渭南职业技术学院.陕西湖南714000,2.西北农林科技大学资源与环境学院，陕西物凌712100；3.西北农林科技大学水利部永土保持研究所.陕西忻凌712100)摘要：对1982年建立的K期肥料定位试验的土壤利面硝态氮含量变化进行分析.结果表明，经25a种植冬小麦施用不同肥料后，土壤0400cm土房硝态氟含故差异显著.施N、NP、NPK在200cm出现累枳蜂，各处理在300

2、cm以下硝态敏含量显著减少(低于1.0mg/kg).对于CK、和单施P处理的100cm以下土壤因长期没有N肥的补给，作物的长期吸收利用，而趋于耗竭(低于1.0mg/kg)；单施N和NP配施处理。400cm土壤剖面中的叙残御量高达1323.3kg/hm',是不施肥的23.3倍.NPK配施也达655.9kg/hm气是不施肥的11.1倍；M处理的残留肱维持在1018.61753.1kg/hmz左右.与化肥处理相比残留快显著增加.M处理比CK处理、NM处理比N处理、NPM处理比NP处理和NPKM处理比NPK处理分别增加/93.1%、21.1%、32.5%和83.3%。单施N的硝态短年残留率最大

3、，相当于施肥玳的48.6%；NP配施残留率33.6%,NPK为21.3%。M、NM、NPM和NPKM处理的硝态氮残留率分别为2.6%、33.2%、25.2%和22.8%.平衡施肥能显著减少硝态氮含量，相同施氮水平下，配施磷肥、钾肥、有机肥的硝态短残留率显著减少.关键词：长期定位试验；土壤硝态短；残御中图分类号：S147.34文献标志码：A文章编号：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基金项目：中国科学院知识创新工程重大项目(KSCW-YW-09P2)和(KSCXYW-O9-O7)，国家柬点基础研究发展计划(2009CB118604)；国家科技支挥计划重大项目(2011BAD31B0D.第一作者：杨孔雀女.硕士研究生，从事土壤梢物养分循环方面的研究。E-rnail:wnzyjsxykq通讯作者：郝明德，男，研究员.博士生导师.从事土壤肥力与黄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化肥增产作用显著，据统计世界农作物增产的30%60%来自化肥，其中氮肥所占比例，约为60%左右。施用氛肥在提高作物产时的同时，也对

10、环境保护造成了极大的威胁,郭胜利等研究表明.施氮区比不施氮区增产30%左右，但是作物产量:并未随着氮肥的增加而增加。氮肥利用率不断下降，目前氮肥的利用率只有30%50%®,施入土壤中的氮肥，除一部分为微生物所固定进入土壤内循环外.其余全部损失，硝态®（NO3N）的淋失就是一个很重要:的过程，因为魂肥的大堕施入超出了作物的吸收能力和土壤的固持能力，造成上壤剖面中硝态氮的大量残留，农田生态系统中氮索盈余，氮素损失量增加，地下水硝态氮的残留，导致水体硝酸盐污染和富营养化等严重的环境问题。中国很多地方的硝酸盐含量超过饮用水的标准，张维理对中国北方14个县市69个地点的地下水和人畜饮

11、用水调杏结果显示，硝态氮含量超标率达50%以上。硝酸盐淋溶残留受施肥量、土壤水分、作物种类与轮作方式、耕作与栽培方式、气候条件与土壤特性和土壤质地的影响，氮肥的大量施用是造成土壤剖面中硝态氮深层积累的主要原因之一，巨晓棠等研究发现氮肥的主要损失途径是淋洗出0100cm±体，在下层土壤中残留。为此，本研究以1982年建立的长期试验为基础，分析不同施肥条件下硝态氮的含量及残留最，明确长期施肥后硝态氮在土壤剖面中的积累和分布特点，以期为黄十.区早地肥料的合理施用、减少环境污染提供理论依据。1材料与方法试验于1982年在甘肃中部的天水市中梁试验站（北纬34.5°,东经105.8&#

12、176;）进行。海拔1650m,年均气温9.6C左右，无指期165d,年均降雨量533mm,日照时数1815.5h.属典型的西北半干早雨养农业区域。供试土壤为黄绵土（CalcaricCambisolFAO,属于FAO分类系统中的钙积始成土）。黄上母质，质地轻壤，肥力中等。1982年布设试验时耕层土壤有机质含所为15.4g/kg,全氮含最为0.822g/kg,戚解氮含最为73.0mg/kg,全磷含量为0.662g/kg,有效磷含域为3.0mg/kg,速效钾含量为166.2mg/kg,pH8.5。试验地土壤肥力状况、地貌特征在黄土高原沟壑区有一定代表性。试验设8个处理：不施肥料（CK）；单施氮肥（

13、N）；施氮磷肥（NP）；施氮磷钾肥（NPK）；有机肥（M）；氮肥+有机肥（NM）；氮磷肥+有机肥（NPM）；敏磷钾肥+有机肥（NPKM）。裂区设计，小区面积33.3nA重复3次，共24个小区。氮肥（NH4NO3）为纯N90kg/hm2（1982-1992年）.150kg/hm2（1993-2006年），磷肥（过磷酸钙）为纯P20kg/hm2（1982一1992年）、33kg/hm2（1993-2006年），有机肥为厩肥,施入量为30kg/hm2（有机质含量36.2g/kg,全氮为3.0g/kg.相当于纯Ml90kg/hm2）e所有肥料一次性施入，21a种植冬小麦，4a种植油料作物（1987.2

14、000.2003年为油菜,1991年种植麻类）。于2006-06在小麦收获期采集0400cm土壤，每20cm分层取土，风干磨细后取干质鼠为10g的土样于150mL塑料瓶中。加入1mol/LKC1的提取液100mL,振荡30min、浸提.过滤.（定俄分析滤纸Whatman42）,采用瑞典造FI515流动注射分析仪测定提取液的硝态氮（NON）含量（结果以风干计）。数据用MicrosoftExcel和SPASS软件进行统计分析。2结果与分析2.1土壤剖面中硝态氮的分布2.1.1长期施化肥长期施用化肥对土壤剖面硝态氮分布影响差异显著（图1），经过24a的长期施肥处理后0400cm土层硝态氮含量差异显著

15、，CK处理耕层的硝态氮含员:仅为4.7mg/kg.而单施、肥、NP配施、NPK配施等处理硝态氮含量显著提高，增加了27.9%80.4%；对于CK100cm以卜.土壤因长期没有N肥的补给，作物K期吸收利用，而趋于耗竭（低于1.0mg/kg）；施N、NP、NPK60cm以下硝态氮含峨随土壤剖面加深而显著增加，在200cm出现累积峰，单施N肥最大残留量达78.1mg/kg.400cm硝态氮含址也在4.7mg/kg以上，表现出向更深土层淋溶的趋势。各处理在300cm以下硝态氮含量显著减少（低于1.0mg/kg）o2.1.2有机肥化肥配施长期配施有机、无机肥土壤剖面硝态氮含量差异显著（图2）,耕层土壤.

16、M处理的梢态氮含量最低.为8.2mg/kg,而与N、NP、NPK咽施的硝态会含量均显著增加，增加了22.2%40.9%,说明单施有机肥只对提高土壤表层硝态窥的残留技具有显著作用。纵观整个剖血.单施有机肥的硝态氮淋溶不明显,0100cm含量在3.08.5mg/kg,220cm以下趋于耗竭。配施N肥处理在200cm左右均表现出硝态觥残留的趋势。NPM、NPKM处理的含图1施用化肥对土壤剖面硝态氮分布的影响Fig.1Theeffectofnitrateaccumulateinsoillayerafterapplyingchemicalfertilizers励态瓶含量/(mg/kg)NO；-Ncont

17、entFig.2Theeffectofnitrateaccumulateinsoillayerafterapplyingmanure-combinedfertilizersqQ.DP=os日£«%哩-H量相当，约90.0mg/kg.而NM处理在180cm就达到累积峰（123.8mg/kg）.在340cm土层.各处理硝态氮含量达到稳定（1.0mg/kg左右）。2.2 土壤硝态氮残留量小麦收获后的土壤容重以1.30g/cm，估算土壤硝态氮残留址（表1）。长期不施肥060cm土壤硝态氮残留屈为28.4kg/hm2,单施N残耕址为56.9kg/hm'NP配施残留量最高.为7

18、8.9kg/hm2QNPK配施硝态氮残留仅为35.9kg/hm2，是单施N的60.3%；而0100cmCK的残留最为43.0kg/hm2,施NP最高，为247.1kg/hm2.施NPK残留咆相当于CK的2倍，单施N的残留量显著增加，高达156.0kg/hm2,增加了262.5%；0300cm单施、和NP配施的残留最高达1323.3kg/hm2,是不施肥的23.3倍.NPK配施也达655.9kg/hm2,是不施肥的11.1倍，残留量相当于单施N的一半；与0300cm相比，300400cm各处理残留量增量不大，增幅1.9%13.6%。各施N肥处理主要残留在200cm土层。有机肥能显著增加七壤硝态氮

19、含咏.耕层060cm硝态氮残留为78.9119.3kg/hm，.是CK的2倍，与单施有机肥相比，NM、NPM、NPK处理的残留段也显著增加,增加了6.1-10.1倍。0-400cm硝态氮残留以NM处理最高，达1753.1kg/hm2oM处理残留量为1018.61753.1kg/hn?,.与化肥处理相比残留量显著增加，M处理比CK处理、NM处理比N处理、NPM处理比NP处理和NPKM处理比NPK处理分别增加了93.1%、21.1%、32.5%和83.3%。2.3 土壤硝态氮残留率长期施肥造成硝态氮残留，并随降雨向土壤深剖面硝态敏的运移，造成氮肥大量损失，在雨养农业区也有淋出根系吸收范围的、可能造

20、成环境污染。硝态氮残留淋溶是氮肥损失的主要途径。对长期施肥后该试验各处理土壤0400cm的俩态氮残留率分析（表2）,24a后各处理硝态氮含量差异显著，长期不施肥土壤硝态氮含量为61.£kg/hm2,年均残留量2.5kg/hm2,其增加的原因可能是大气氮沉降、种了、以及固氮微生物等，带入生态系统的。各处理硝态氮含贵扣除对照得各姓理的硝态敏残留员。施NM的残割量最大，为1691.3kg/hm2，年均残留量为67.7kg/hm2；单施N肥的残留量:次之，达1385.5kg/hm2.年均残留髭为55.4kg/hm2；NP肥配施残留量达956.8kg/hm，比单施N肥减少了30.9%,硝态氮年

21、均残留虽显著减少.为38.3kg/hm2；NPM配施能进一步减少硝态氮残留，残留量为606.9kg/hm'比单施N肥减少了56.2%,年均残留最为24.3kg/hm2.单施有机肥残留量为57.5kg/hm2,年均残留址为2.3kg/hm2,在施有机肥的基础上施N、NP.NPK增加了氮素投入，残留M为1691.31164.2kg/hm2，年均残留量为67.746.6kg/hm。但均比化肥处理残留址降低，减少了22.1%91.8%,各处理的年均硝态氮残留址除以施肥址得残留率。同一施N水平下，平衡施肥能显著减少硝态氮残留率，其原因可能是施有机肥提供小麦生长必需元索P、K等.增加了N索的吸收造

22、成的。单施N肥的硝态氮年残留率最大，相当于施肥址的48.6%；NP配施残留率33.6%,NPM处理为21.3%。M、NM、NPM和NPKM处理的硝态氮残留率分别为2.6%、33.2%、25.2%和22.8%。表】长期施肥土壤硝态氟残留上展深度/cmSoildepth处理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土壤硝态氛残留率Table2Nitrateaccumulationrateinsoillayer处理Treatment含依/(kg/hm2)Nitratecontent残MS/(kg/hm2)Nitrateaccumulation年均残御就/(kg/hm2)Annualaccumulation年均施肥靖/(kg/h

24、mz)Annualfertilizer氮肥残留率/%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列不同大写字母表示差异达1%显著水平.Note：Differentcapital

25、letterstneachcolumnmeansignificantatI%level.3结论与讨论硝态氮淋溶也是该区土壤氮素损失的重要途径之-.长期施肥各处理硝态氮含依:变化差异显著，施N、NP、NPK60cm以下硝态氮含址随土壤剖面加深而显著增加，在200cm出现累积峰。单施有机肥的硝态氮淋溶不明显，120cm以下趋于耗竭(低于1.0mg/kg)。配施N肥处理在200cm左右均表现出硝态氮残留的趋势。NPM、NPKM处理的含量相当，约90.0mg/kg,而NM处理在180cm就达到了累积峰(123.8mg/kg).在340cm土层，各处理硝态氮含达到稳定(1.0mg/kg左右)。长武K期定

26、位试验也得到类似的结果幻，在小麦连作体系中单施氮肥120kg/hm.冬15a后100-180cm土层残留的硝态氮达601kg/hm2；其中PM处理残留层位于60120cm,相当于残留了3a的施肥量(120kg/hm2),NP处理残留层位于80140cm,相当于1.4a施肥成。杨生茂的研究结果认为NPM的硝态敏的残留层在140180cm的土层中，而本试验的结果累积峰到达200cm,有更深淋溶的趋势，洛桑试验站的研究结果表明K期连续超虽施用有机肥的生态风险依然存在。参考文献：口朱兆良，文启孝.中国土壤氮索M.南京：江苏科学技术出版社.1992,2:MacdonaldAJ.HoultonPR.Jen

27、kinsonDS.Thedateofresidual15Nlabelledfertilizerinarablesoil：it'savailabilitytosusbsequentcropsandretentioninsoilJ.Plantandsoil.2002,242i123-137.3郭胜利，哭金水，都明德.等.长期施肥对NO,N深庆枳累和土填剖血中水分分布的影响IJJ.应用生态学2003.14(1):75-78.4党廷辉.郭胜利，茄明德.黄土早墀长期施肥下硝态氮深层残留的定依研究J.水土保持研究.2003,11(3):58-60.5 刘晓宏.田梅被，郝明德1,等.黄七早墀长期轮作施肥土埃制面硝态氮的分布与积-J面土壤肥料.2001(1):9-12.6 陈盆.郝明德，张少比，等.黄土高原早地长期施肥对小麦养分吸收和土埃肥力的影响-J.植物菅芥与肥料学报2006(3),230-235.C7张维理.出哲旭，张宁，等.我国北方农用氮肥造成地F水的酸盐污染的调查J.植物菅养与肥料学报，1995.1(2)：80-87.8 樊军，郝明德.党廷辉.早地长期定位拖肥对土壤剖面确态氤分布与残留的影响J.土壤与耳境.2000.9(1),23-26.9 物生茂.李凤民.索东让.等.长期施肥对绿洲农田土壤生产力及土壤硝态氮枳累的影响J.中国农业