半干旱半湿润农田生态系统不可忽视的土壤氮库-土壤剖面中累积的硝态氮

为了有效利用氮肥，减少残留NO3^--N在土壤剖面中的累积，在位于半干旱半湿润地区的陕西岐山、杨凌、澄城和甘肃的定西，我们连续几年对不同试验处理条件下土壤剖面中残留NO3^--N的累积强度及其影响因子进行了系统研究。研究结果表明，在半干旱半湿润农田生态系统石灰性土壤剖面中累积着大量的残留NO3^--N。在所有测定土壤剖面中，NH4^4-N含量和累积量不仅在不同土层中差异不大，而且在不同生态系统和管理条件土壤剖面中的差异也不大，其含量变化在1～3μgN／g之间，累积量相当于14～42kg／hm^2，平均28kg／hm^2，显著小于残留NO3^--N。残留NO3^--N累积量平均占总矿质氮(NO3^--N NH4^ -N)累积量的75％以上，是土壤剖面中可浸取态矿质氮的主体。在岐山测定的129个土壤剖面中，O～100cm土层残留NO2^--N累积量小于50kg／hm^2的有26个，占20％，大干70kg／hm^2的有86个，占66．7％，大于100kg／hm^2的有47个，占36％，大干140kg／hm^2的有13个，占10％，每季作物吸氮量大约是70kg／hm^2，说明在目前施肥和生产水平下，有66．7％田块O～100cm土层中的残留NO3^--N最少与1季作物吸氮量相当；在杨凌、澄城、定西等地大部分试验小区(与当地一般施肥水平相当的小区)，甚至有些不施氮肥对照小区土壤剖面中残留的．NO3^--N与1季作物的吸氮量也基本一致。这些结果充分说明，在半干旱农田生态系统石灰性土壤剖面中残留累积的NO3^--N是不可忽视的有效氮库。因此，在估计土壤供氮水平和确定施氮量，或者在制定这一地区土壤供氮指标测定方法时，必须要充分考虑在一定土层土壤剖面中的残留NO3^--N。土壤剖面中的残留NO3^--N通过对流(Convection)和扩散(Diffusion)等途径，逐渐向深层移动，脱离根区。在杨陵灌溉试验站和蔬菜试验站的测定结果表明，O～1000cm土层累积的NO3^--N分别高达1295．6kg／hm^2和710．4kg／hm^2，O～600cm土层累积的NO3^--N分别为。706．1kg／hm2和435．1kg／hm^2。在200cm土层以下累积着大量NO3^--N。在以上观测的2个剖面中，200～400cm、400～600cm、600～800cm和800～1000cm各土层累积的NO3^--N数量显著大干0～200cm土层，说明在上层(特别是在耕层)以各种途径增加的NO3^--N，通过长期淋溶，完全有可能脱离根区，淋溶到1000cm以下土层。在不同试验区进行的所有试验结果均表明，与不施氮对照小区相比，施氮小区在作物收获时，土壤剖面中残留．NO3^--N累积量呈增加趋势，并随施氮量增加，残留累积量增加。在杨凌和澄城进行的长期定位试验表明，连续施用氮肥，特别是高量氮肥田块，土壤剖面中残留NO3^--N与不施氮对照之间的差异很大：在杨凌长达25a的长期定位试验中，NP处理O～120cm土层残留NO3^--N累积量(163．4kg／hm。)比不施肥对照(51．8kg／hm^2)增加111．6kg／hm^2，如果在施NP的基础上休闲，残留NO3^--N增加效果更加突出，比对照增加156．5kg／hm^2；试验还发现，在施NP的基础上，配施玉米秸秆，一定程度上能够降低残留NO3^--N累积量，并随秸秆用量增加，残留NO3^--N累积量下降；在澄城，连续4季作物施用氮肥后，从2个灌水处理平均结果看，与不施氮对照相比，在每季作物施氮量低(＜75kg／hm^2)时，不会发生NO3^--N残留累积，而当施氮量高于112．5kg／hm^2时，在O～120cm土层中残留NO3^--N累积量显著增加。在杨凌进行的2次大田试验表明，无论是在降雨丰富年份，还是在干旱年份，休闲都能够显著增加土壤剖面中NO3^--N的累积量，并且不管在任何采样时期，休闲小区100～120cm土层的NO3^--N含量均比复种玉米小区高，复种玉米能够减少残留NO3^--N在土壤剖面中的累积。由于地膜覆盖改变了土壤水热状况和生物性质，因而也必然影响土壤氮素转化过程，从而影响NO3^--N在土壤剖面中的累积。在定西进行的2a试验结果表明，如果在春小麦播种后全生育期覆膜，能够显著增加收获时土壤剖面中残留NO3^--N的累积：1999年，不施氮时，增加9.4kg／hm^2，施氮后，增加88．9kg／hm^2；2000年，不施氮时，增加17．9kg／hm^2，施氮后，增加39．9kg／hm^2；定西试验还表明作物生育前期覆膜，后期揭膜，有利于减少残留NO3^--N在土壤剖面中的累积。在作物生长后期，地膜覆盖处理耕层土壤水分条件较好，温度较高，有利于土壤有机氮的矿化。而在这一时期，小麦对NO3^--N的吸收能力减弱，需要量减小，因而在土壤剖面中易产生残留NO3^--N的大量累积。小麦收获后，值降水较多期，累积的NNO3^--N非常容易通过淋溶和反硝化损失，从这一角度考虑，在春小麦栽培中，不宜提倡全生育期地膜覆盖。

Soil nitrogen pool not to be ignored residualNO3--N Accumulated in soil profile in semiarid and semihumid agro-ecological system