全 文 ：第 9卷 第 l期
2 0 01年 3月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
voI．9 No．1
March． 2 00I
太湖地区稻麦轮作农田氮素淋洗特点 *
王德建 林静慧 夏立忠
(中国科学院南京土壤研究所 南京 210008)
摘 要 通过捧水采集嚣模拟试验研究了太湖地区不同施肥水平下农田N素淋冼特点。结果表明，N 的渗漏损失
肚硝态氮(No —N)为主，并发生在麦季，铵态氮(NH4+一N)琳冼量尉很少，NOi-一N的量 占渗j胃寝总 N量的 43 ～
72 ，浓度为 2O～ll0mg／kgI渗漏水中N 的音量与土壤 N的淋冼量随施肥量的增加而增加，麦季土壤中NOr—N
的总淋冼量为 17．8～58．5kg／hm。，平均为 39．2kg／hm ，净淋冼量为 5．5～40．7kg／hm ，平均为 21．4kg／hm。，占施
肥量的3．7 ～12．2 I与纯化肥处理比较，化肥+猪龚处理增加了农田N 的淋失，化肥+秸秆处理减少了土壤中
N的淋失。与麦田渗j胃水相比较．稻田渗漏水除水稻生长早期的部舟样品外，No —N和 NH+-N音量均很低，舟别
在 ling／ks和 0．5rag／ks 以下。
关t调 稻麦转作 农田 N素琳冼 模批试验
Characteristics of allmg~ ]eaeMq o|rice-wheat rotation field in Tail~u Lake ilrel1．WANG De-Jian，LIN Jing-Hui．
XIA Li-Zhong(Nanjing Institute of Soil Science，Chinese Academy of Sciences，Naniing 210008)．CJEA，2001．
9(1)t16～18
Abstract A lysimeter experiment was conducted in Taihu Lake area to study nitrogen leaching of rice—wheat rota—
tion under different nitrogen application rates．The results showed that nitrogen was leached away mainly in the
form ofNOi-·N，notNH ·N，andit occurredinthewheatgrowing stage．Ofthetotal nitrogenleached，43 ～72
was No —N with a concentration range from 20 to 110 rag／kg．Nitrogen content in the solution and loss from
leaching increased gradualy with fertilizer applications．The amount of total NOr—N loss from tested land was 17．8
～58．5kg／hm ，its avdragelosswRs 39．2ks／hm。and netNOr—Nlosswas 5．5～40．7kg／hm ，which accountedfor
3．7 ～ 12．2 of total fertilizer applied ．Compared with using fertilizer only，straw combined fertilizer can reduce
the nitrogen leaching while fertilizer combined manure can increase the nitroge n leaching in soil．Except for few
samples taken at early rice growing stage，the concentrations of NOr—N and NO7一N in leaching from rice field were
1mr／kg and 0．5mg／kg，which were lower than those from the wheat．field．
Key words Rice—wheat rotation，Field，Nitroge n leaching，Lysimeter experiment
过量使用化肥对浅层地下水硝酸盐枵染和地表水富营养化的影响已引起广泛关注[1]。太湖地区是我国
化肥用量最高的地区之一，也是我国地表水污染和富营养化严重的地区之一。本研究采用模拟试验与田闻试
验相结合的方法，用生态系统网络建设的大型排水采集器模拟太湖地区主要土壤类型(黄泥土)，进行稻麦轮
作农田不同施肥水平下养分淋洗特点，为定量评估施肥对水环境的影响与制定治理措施提供理论依据。
1 试验材料与方法
试验在中国科学院常熟农业生态试验站进行，共设 12个处理(见表 1)。试验用的排水采集器为长
2m×宽2m×深 1m的水泥池，在池中按黄泥土的发生层次填装入土壤，分别在 20cm、60cm、80cm土体深处
安置1个 lOcmX15cm的渗漏水采集盒，通过侧向管收集盒中的渗漏水。施N肥比例和施用时间为水稻基
肥占50 (6月18～20日施用)}拔节肥占2O (7月 18~20日施用)；穗肥占 30 (8月10日施用)。小麦基
肥占 50 (10月 25～28日施用)；分蘖肥占20 (12月初施用)；拔节孕穗肥占 30 (3月 15日左右施用)。
所施基肥为碳酸氢铵、猪粪、秸秆、过磷酸钙，追肥为尿素、氯化钾。土壤渗漏水样品稻季每 lSd采集 1次，麦
季采样频率依降雨情况而定，所采水样经过滤处理后立即分析铵态氮(NH —N)、硝态氮(NO~-一N)、总N、总
P和 K的含量。NH —N分析用靛酚蓝比色法【 ，NO —N用紫外分光光度法，总 N含量用过硫酸钾氧化一紫
· 九五 中国科学院重大项目(KZ951一AI一301)和特别支持项目(KZ95T一04一O1)共同资助
收稿日期：2000—08—28 改回日期 2000-09—28
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第 1期 王藩建等：太湖地区稻麦轮作农田氮豪淋洗特点 17
外分光光度法，总P含量用过硫酸钾氧化一钼蓝比色法，K用火焰光度法。每年采集 1次耕层土壤样品，分析
其速效养分的变化。
衰 1 排水采集器模拟试验的施肥量
Tab．1 Fertilizer rate in the lysimeter experiments
稻 锻 处理 稻季Rice growth atage 麦季Wheat growth stage T恼1Ⅱ脚N P K 猪龚或秸秆 N P K 猪彝或秸秆
I ⋯ j gmarc~ o【sm n ⋯ ⋯ m⋯ I咖
CK 0 0 0 一 Ⅵ 300 24． ．4 一 0 93 一
I 150 1 6．4 62． 一 1 50 26．2 ． 一 V1 225 32． f ．4 一 5 03 一
I 225 24．6 93． 一 2Z5 39．3 ． 一 1I 225 2I． 1{ ．5 —— 5 120． 一
J 300 32．712I． 一 300 52．I1 ． 一 300 32． 1： ．5 15000 0 120． 15000
IV 450 I9．1 136． 一 450 73．E 1 6． 一 X 150 16． E ．3 3000· 0 62． 3000。
v 150 16．0 62． 300oo 150 26．2 b2． 30000 Ⅺ 300 32． 12 ．5 1500‘ 0 ．12I． 1500。
*表 示 萜 秆 。
2 结果与讨论
2．1 麦田渗■水的N案淋洗特点
渗漏液的N素组成。以80cm深土层渗漏液作为 N素养分淋洗到地下水的量(因该区地下水水位在
80cm左右)。在测定的NH+一N、NO —N和总N中14次水样分析结果表明，渗漏液中可溶解的N以NO；．N
为主，占总N含量的43 ～72 ， 渗漏液中NH+一N的含量很低，低于检测下限，部分渗漏液分析结果见
表 2。渗漏液中NO —N占总 N含量的比例随时间的变化特点是两头高中间低，越冬前占 50 ～60 ，越冬
后下降到 40 ～50 ，翌年开春后增加到 70 ～74 ，显示出与温度变化的一致性，即温度升高渗漏液中
NO[一N比例增加，温度降低 NO；一N比例下降。导致麦季渗漏液N素以NO —N为主的原因一是旱季有利
于好气的消化细菌活动，使土壤中N素易转化为NO —Ni二是与 2种离子的电荷特性有关，NH+ N带正
电，易被土壤腔体吸附，不易随水淋洗，而 NO —N则相反。
衰2 麦季渗嗣液中不同形态N素含量
Tab．2 Content of various form nitrogens in the leaching solu~on in wheat field
化肥处理渗漏液中NO；一N含量的变化。麦季渗漏液中 NO —N含量随施肥量和时间的变化见图 1，试
验结果表明，施肥处理渗漏液中NO；一N含量随施N肥量的增加而增加，依次为Ⅳ>I> I> I>CK。不
i l i
时间 c月．日1
Date(m~th-day)
宁
g 苫 苫
图 I 化肥处强麦季渗嗣液中 No -N含量的变化
Fig．1 Change of No —N in leaching solution in
同施肥水平渗漏液的NO ．N含量随时间变化的特点是开始
阶段曲线变化平缓，之后大致呈抛物线分布；而无肥处理渗漏
液中NO —N含量一直很低且曲线变化平缓，其原因是在开
始采样阶段的l1月底～12月初连续降雨，渗漏液中NO ·N
浓度很低，掩盖了不同施肥处理间的差异i在 12月 26日第 1
次追肥后，加大了不同处理土壤中养分含量的差异，加之冬季
气温低，小麦吸收养分少，使渗漏液中 NO —N的含量增加i
在3月份以后随着气温的回升，小麦进入拔节阶段，对养分吸
收迅速增加，土壤中易淋洗的N素含量随之下降。除无肥处
理外，小麦生长期间内不同施肥处理的渗漏液中 NO —N含
量绝大部分超过 20mg／kg，最高达 llOmg／kg，这表明小麦生
wheat fie‘d under diferent appled nitrogens 长期内土壤中NO ．N的淋洗是显著的
。
有机肥对渗漏液中NO —N含量变化的影响。化肥与有机肥配合施用下土壤渗漏液中NO —N含量的变
化特点见图2，其总的变化趋势与纯化肥处理大致相同。施N肥量为 150kg／hm。处理(I、V、x)中纯化肥
(1)、化肥+猪粪(V)、化肥+秸秆(X)处理渗漏液NO7一N浓度差异不大，曲线重合在一起；而施N肥量为
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18 中 国 生 态 农 业 学 报 第 9卷
300kg／hm 处理(I、Ⅸ、XI)中不同处理间在第 1次追肥后差异变大 ，Ⅲ处理渗漏液中NO；-一N含量高于Ⅺ
处理，而低于 x处理，这是由于微生物分解 C／N高的秸秆固定N，减少了土壤中无机 N；分解C／N低的猪粪
释放N，增加了土壤中无机N。Ⅲ与XI、Ⅸ及 I与 x、V处理差异较小，表明N肥易转化为NO；-一N随渗漏水
淋洗，秸秆与化肥混施有利于减少土壤中无机N渗漏损失。 12o
渗漏液中总 N含量的变化。渗漏液 中总 N含量与 {io
NO7一N的变化趋势一致，但其含量显著高于NOr—N，连无肥 善l
处理总N含量的最高浓度也达40rag／kg。化IE+有机肥处理 耋
前期(2000年 3月 3日前)Ⅺ、Ⅸ处理的 N浓度高于I处理，2。
后期渗漏液总N浓度为Ⅸ> Ⅲ>Ⅺ处理。
NO；-一N的淋洗量。试验结果表明，No —N淋洗量随施 i ! i i i § ；
肥量的增加而增加，依次为Ⅳ>Ⅸ> I>Ⅺ> Ⅱ> I>CK 时间(月一日)
处理，变化范围为 17．8～58．5kg／hm~；扣除无肥处理每 hm ‘
有17．8OkgNO；-一N淋洗量外，每 hmz麦田由施肥而导致的 围2化肥+有机量处理囊田藩嗣液中NO；-N言量的壹化
NOr—N净淋洗量分别为 I处理 5．52kg，I处理 14．71kg，Ⅺ g¨ ange毗NUf-N m 虻hing洲玳m “
处理20．26kg，I处理 31．5gkg，Ⅸ处理 36．69kg，Ⅳ处理 whe．毗field pNyingm rogen Ⅱd加
40．69kg，占总施 N肥量的 3．7 ～12．2 ，平均6．9 。施 N肥量越高，NO；-一N淋失的比例越高。
06-25 07·I5 僻_05 O 加 09-I5 IO-O5
时间(月-日
Date oa~,4ay)
圉3 稻季藩嗣液中NO~-N浓度的壹化(1999)
F ．9 Cha~e of NO _N leaching sd~tioa in r峨 ndd in 1 999
2．2 稻田渗■承的N案淋洗特点
与麦作不同，稻田土壤常处于淹水还原状态，消化作用
弱，其渗漏液中NO —N与NH+一N含量均很低。1999年稻季
渗漏液中NO{一N含量变化状况见图3，结果显示施肥量低的
I、I处理及 cK、Ⅺ处理水稻全生长季节渗漏液中 NO —N
含 量均很低(0．5mg／kg)；施肥量高的 I、Ⅳ和 Ⅸ处理的
NO —N在 6月 20日插秧后一段时期内保持较高的浓度，之
后下降很快，至 8月 5日采样时不同施肥处理渗漏液中
NO —N含量已接近同一水平。1997～1998年2年稻田渗漏
液中NO；-一N含量变化与上述情况相似，形成这种养分变化
的原固是施肥量高的处理水稻基肥N肥用量占总施N肥量的50 ，而水稻苗期吸收养分少，多余 N肥易转
化为 NO；-一N随水流失，但随着水稻植株的长大，尤其是进入拔节～孕穗期对养分吸收增多，土壤中可供淋
洗的速效氮含量下降，故渗漏液中的NO；-一N浓度低。渗漏液中NH 一N含量在水稻生长期内均很低，1998
年稻季为0～0．5rag／kg，1999年由于改用自来水作灌溉水源，除个别样品外，其含量均低于检测下限，表明
稻田由渗漏淋洗的NO{一N和NH+一N量均很少。
3 小 结
稻麦轮作农田中N的渗漏损失以NOr—N为主并发生在麦季，渗漏液中NO；-一N占总 N含量的比例为
43 ～72 ，其比例随温度的升降而增减，浓度为 20~ll0mg／kg，NH 一N则很少；而稻季除施肥量高的处
理在水稻生长早期 NO；-一N含量较高外，稻田渗漏液中 NO；一N和 NHt—N含量均很低，分别为 ling／kg、
0．5mg／kg以下}渗漏液中N的含量与淋洗量随施肥量的增加而增加，施N肥量为150~450kg／hm ，麦季
NOg—N总淋洗量为 17．8～58．5kg／hm ，平均为 39．2kg／hm。，净淋洗量为 5．5～40．7kg／hm ，平均为21．4
kg／hm。，占施肥量的3．7 ～12．2 ；与纯化肥比较，化肥+猪粪处理增加了N的淋失，化肥+秸秆处理减
少了化肥N的淋失。
参 考 文 献
1 张国良，章 申．农田氮索淋失研究进晟．土壤，1998(69 291～296
2 马立珊，钱敏仁+太潮流域水环境硝志氟和亚硝态氟污染的研究．环境科学，1987，8(2)=60~65
3 崔玉亭等．苏南太湖蔬蛾木稻氮肥利用串及氮肥淋洗量的研究．中国农业大学学报，1998．3(5)：51～54
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