全 文 ：第 34 卷第 16 期
2014年 8月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.16
Aug.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:环保公益性行业科研专项经费(201009017)
收稿日期:2012鄄12鄄27; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄03鄄04
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: shiqiyang@ 126.com
DOI: 10.5846 / stxb201212271888
杨世琦,王永生,谢晓军,韩瑞芸,杨正礼.宁夏引黄灌区猪粪还田对稻作土壤硝态氮淋失的影响.生态学报,2014,34(16):4572鄄4579.
Yang S Q, Wang Y S, Xie X J, Han R Y, Yang Z L.Effect of nitrate nitrogen leaching of paddy field based on swing manure application in the Yellow
River irrigation district of Ningxia.Acta Ecologica Sinica,2014,34(16):4572鄄4579.
宁夏引黄灌区猪粪还田对稻作土壤硝态氮淋失的影响
杨世琦1,2,王永生3,谢晓军4,韩瑞芸1,2,杨正礼1,2,*
(1. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,农业清洁流域团队,北京摇 100081;
2. 农业部农业环境与气候变化重点开放实验室,北京摇 100081;
3. 中国科学院地理科学与资源研究所生态网络观测与模拟重点实验室,CERN综合研究中心, 北京摇 100101;
4. 西北农林科技大学林学院, 杨凌摇 712100)
摘要:以宁夏引黄灌区稻田为例,探索猪粪还田条件下稻田土壤硝态氮淋失规律。 试验设置 3 个处理:常规施肥 300 kg 纯 N
kg / hm2(CK)、常规施肥条件下施用 4500kg / hm2(T1)和 9000 kg / hm2(T2)猪粪。 利用树脂芯法吸附稻田 30cm、60cm和 90cm 土
层的硝态氮流失量。 结果表明:在常规施肥的基础上增施猪粪,可以减少稻田生育期内 60cm与 90cm处土壤硝态氮淋失量,与
CK相比,T1、T2在两个土层处淋失量的减少比例分别为 4.93%、13.92%与 7.48%、13.77%。 同一土层不同处理之间差异显著性
比较看(P<0.05),30cm 处 T1、T2与 CK相比没有达到显著性差异;60cm 处,T1与 CK 未达到显著差异,T2与 CK 达到显著差异;
90cm处,T1、T2与 CK相比达到显著差异;60cm和 90cm土层处的 T2与 T1之间均达到显著差异。 T1和 T2在 30cm处的淋失量高
于 CK,但增加不明显,处理之间以及处理与对照相比差异不显著。 稻田生育期内不同土层硝态氮淋失量在 13.61—17.77
kg / hm2(纯 N)。 硝态氮淋失集中在插秧至分蘖期(5 月中旬—6 月下旬),该阶段的硝态氮淋失量占生育期内总淋失量的
61郾 62%—72.84%;后期淋失量明显减少。 处理 T1、T2的水稻产量增产率分别为 15.86%与 12.85%。 由此可见,在引黄灌区稻
田,一定数量的猪粪还田,不仅能够减少土壤硝态氮向深层淋失,防控地下水污染,还有利于水稻增产。
关键词:宁夏引黄灌区;猪粪还田;硝态氮;淋失;树脂芯
Effect of nitrate nitrogen leaching of paddy field based on swing manure
application in the Yellow River irrigation district of Ningxia
YANG Shiqi1,2, WANG Yongsheng3, XIE Xiaojun4,HAN Ruiyun1,2, YANG Zhengli1,2,*
1 Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
2 Key Laboratory of Agro鄄Environment and Climate Change,Ministry of Agricultural, Beijing 100081,China
3 Synthesis Research Center of CERN, Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources
Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
4 College of Forestry, Northwest Agriculture and Forestry University, Yangling 712100, China
Abstract: The Yellow River irrigation district of Ningxia is an important agricultural area in North China, where the nitrate
leaching and water pollution have been an increasing problem in recent year. Water in a number of drainage ditches is of
Inferior quality, in which the main pollutants are nitrate and ammonium nitrogen. The concentration of ammonium is usually
20—30mg / L and can be much higher up to 70 mg / L in extreme cases, so that downstream water quality is severely
affected. The proportion of total nitrogen and ammonia nitrogen from field was up to 61%—66% and 76%—81%,
respectively. The concentration of nitrate nitrogen in about half of shallow groundwater was more than 10 mg / L. Content of
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soil organic matter, ranging from 9.2 to 14.5g / kg with the mean of 10.2 g / kg, was low; consequently it facilitates the loss
of soil nutrient nitrate nitrogen. In this study, we investigated the effect of swine manure application in management of
nitrate nitrogen leaching and improvement of soil organic matter in this area. The characters of nitrate nitrogen leaching in
paddy fields in the Yellow River irrigation district of Ningxia were explored in the condition of swine manure application.
The field experiment was conducted with 3 treatments: tradition fertilization without swine manure ( CK), tradition
fertilization with swine manure of 4500kg / hm2( T1 ) and tradition fertilization with swine manure of 9000 kg / hm
2( T2 ).
Nitrate nitrogen leaching rates were measured for 30, 60, 90 cm depth soil layer with a resin core absorption method. The
results are shown as follows: (1) The treatments with swine manure application reduced the nitrate nitrogen leaching loss at
60 and 90 cm depth soil layers in the paddy field during rice growth period. The decreases were 4.93% (60 cm) and
13郾 92% (90 cm) for T1 vs. CK and 7.48% (60 cm) and 13.77% (90 cm) for T2 vs. CK. (2) In comparisons of the
statistical significance of nitrogen leaching loss at the same soil layer between different treatments (P<0.05), the variations
among T1, T2 and CK were not significant at 30 cm depth. In the soil samples from 60 cm depth, T1 and CK were not
significantly different, while T2 was significantly different from CK. Compared to CK, both T1 and T2 caused a significant
reduction in nitrogen loss at 90 cm depth. Meanwhile, the difference between T1 and T2 were significant at 60 and 90 cm
depth. Although the nitrate nitrogen leaching loss of T1 and T2 were higher than that of CK at 30 cm depth, the difference
did not reach statistical significance among CK and T1 and T2 . (3) The nitrate nitrogen leaching loss was 13.61—17.77 kg /
hm2(pure nitrogen) in different soil layers during rice growth period. The major loss accounting for 61.62%—72.84% of the
whole growth period occurred during the time from rice transplantation to tillering, corresponding to the season from middle
May to end of June, and the loss was obviously alleviated at the late stage of rice growth. (4) The rice yield in T1 and T2
was increased by 15.86% and 12.85%, respectively. Taken together, our study suggests that swine manure application is
effective to prevent nitrate nitrogen leaching loss in the Yellow River irrigation district of Ningxia and beneficial to rice
production as well.
Key Words: the Yellow River irrigation district of Ningxia; swine manure application; nitrate nitrogen; leaching;
resin core
摇 摇 宁夏引黄灌区是我国重要的灌区之一,年农田
退水量 25亿 m3,总氮流失约 1.8万 t,其污染负荷贡
献高达 61%—66%[1]。 主排水沟常年劣吁类水质,
主要污染物 NO-3 鄄N与 NH
+
4 鄄N,其中 NH
+
4 鄄N浓度 20—
30mg / L,最高达 70mg / L。 “十一五冶期间境内黄河
水质达标率仅为 38. 3%,国控断面 NH+4 鄄N 浓度
2郾 57—3.94 mg / L,将近一半的浅层地下水 NO-3 鄄N 浓
度超过 10mg / L[2]。 灌区水体污染的主要原因,一是
农田退水大;二是施肥量大,氮肥用量 301kg / hm2,是
国家平均的 1.6倍;三是土壤有机质低,保肥性差,试
验区周边农田有机质平均 10.2 g / kg,高值 19.04g /
kg, 15g / kg以下占 95%。 由于畜禽粪便还田受施用
量、土壤理化性质、灌溉等影响,不同地区试验结果
有一定差异。 本研究通过有机肥(猪粪)还田提升土
壤有机质,研究增施有机肥对土壤氮素流失的影响
规律,探索有机肥还田控制土壤氮素流失在宁夏引
黄灌区的可行性,目前该区域尚未发现类似试验研
究报道。
多数研究结果表明施用有机肥能够控制和减少
硝态氮淋失,也有相反结论报道。 土壤无机氮的垂
直分布特征主要受制于土壤有机质的分布影响,表
层土壤的有机质含量丰富,大约 80%—97%的氮存
在于有机质中,剖面下层土壤的有机质含量低,无机
氮含量就较低[3]。 有机肥施用可有效地控制土壤硝
态氮的淋洗深度,有机农业土壤具有较高的反硝化
效率和土壤微生物活性,化肥处理的年硝态氮流失
是有机肥 4.4—5.6 倍,复合肥介于中间。 施用堆肥
均能降低硝态氮淋失[4];林地施用有机肥 7d 截获铵
态氮 20%—70%[5],施用鸡粪 100—200kg / hm2(纯
氮)降低了硝态氮淋失量[6],稻田施用秸秆和秸秆堆
肥能够降低田面水和 10—20cm 土层渗漏水硝态氮
浓度[7]。 施用氮同位素标记肥料试验表明,不同有
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机肥对 30cm土层氮的去向影响不同,猪粪堆肥小区
保留了 25%的15N,废弃物堆肥小区保留了 10%的
15N,对照小区保留了不到 10%的15N[8]。 在设施菜
地,适宜施用有机肥减少硝态氮的累积和土壤剖面
硝态氮的垂直迁移;在同等施氮水平下,有机肥与化
肥配施可减少硝态氮向深层土壤的淋溶迁移[9]。 实
验室培养条件下添加不同碳形态的有机质能够使土
壤无机氮溶出量明显降低(无机氮以硝态氮为主,占
无机氮的 81.13%—97.62%),其中小麦秸秆粉降低
最多,锯末和褐煤粉的活性都较低[10]。 对 35 条河
流的可溶性有机物与硝态氮负相关结果表明,在区
域尺度上农田碳不足将导致氮淋失严重增加[11]。
过量有机肥的施用会直接导致硝态氮在土壤的大量
积累,当施肥量 60 t / hm2时,不仅对耕层土壤各土层
都造成不同程度的积累,而且引起了硝态氮在深层
土壤的轻微淋溶[12]。 不排除大量施用有机肥产生
的硝态氮淋失对地下水的潜在威胁,因此,欧盟提出
了有机肥的限量指标,在硝酸盐敏感地区有机肥的
年施用量不应超过 175 kg N / hm2,而洛桑试验站则
将 276 kg N / hm2作为有机肥的限量指标[13]。
采用树脂法研究土壤氮素流失,一般采用树脂
袋、树脂芯及树脂膜法[14鄄18],过去研究主要针对森林
和草原土壤氮素的净矿化速率及氮素有效性,深度
限于 20cm 土层以内。 本研究采用改进树脂芯法,设
置 30、60和 90cm土层深度,每层底部放置一定数量
的树脂材料,吸附硝态氮淋失数量,揭示灌区稻田不
同有机肥水平处理下的硝态氮淋失特征及淋失
负荷。
1摇 研究方法
1.1摇 试验区概况
试验站位于宁夏灵武农场(106毅17忆52义E,38毅07忆
26义N),年均气温 8. 9益,降水量 193mm,蒸发量
1763mm,无霜期 150d。 主要种植模式稻旱轮作,种
植作物水稻、玉米和春小麦。 土壤为灌淤土,肥力中
等,0—30cm土层容重 1.57 g / cm3,有机质含量 14.47
g / kg,土壤全氮 0.87 g / kg,速效氮 96.33 mg / kg。 地
下水位深度 1. 5—2. 0m。 水稻全生育期的灌水量
1郾 5—1.8伊104m3 / hm2。
1.2摇 试验设计
试验小区面积为 200m2,水泥埂隔开,沿埂开沟
深 120cm,沟内压塑料膜,以防小区相互干扰。 CK
为灌区常规施肥,处理 T1、T2是常规施肥下分别施入
4500、9000kg / hm2腐熟猪粪,先一年水稻收获后施
入,3次重复。 尿素(纯 N)300 kg / hm2、重过磷酸钙
105 kg (P 205) / hm2、氯化钾 60 kg(K2O) / hm2。 磷
钾肥作基肥一次施入,尿素 50%做基肥,剩余 50%按
照 3颐1颐1 的比例作追肥,分 3 次施入,分别在 5 月 31
日(苗期返青期)追施 30%,6月 25日(分蘖期)追施
10%,7月 26日(孕穗期)追施 10%。 2010年 5月 13
日插秧,行距 30cm,株距 10cm,9 月 10 日收获,大田
生长期 120d。
1.3摇 试验方法
树脂芯法在用于草原或者表层土壤氮矿化量的
测定,与直接采集土壤或测定土壤渗漏水的结果基
本一致[19鄄23]。 本试验采用改进的树脂芯法,由 76mm
(直径)伊0.82mm(管壁厚度)的不锈钢管(高度根据
需要调整)、60目尼龙网制作的 8伊8cm树脂袋(内装
有 15g 氯型,强碱性阴离子树脂)和两片直径为
74mm的铝塑板(铝塑板上打有 13个直径为 3mm的
小孔)组成,装置见图 1。 树脂袋上下的两片铝塑板
以防上下层土壤对树脂袋的污染,铝塑板设置小孔。
为减少管内外土壤环境差异,管壁上打孔。 把手的
功能是方便树脂管提取。 采用 001伊7 型强酸性苯乙
烯系阳离子交换树脂。 主要改进之处体现在一是取
样深度增加,最深 90cm;二是取样频次增加且不破
坏土壤结构,基本上实现原为培养。
图 1摇 改进的树脂芯装置图
Fig.1摇 The improved device figure of the resin鄄core
试验开始时,先将长度为 42、72、102cm(楔面长
10cm)的树脂管垂直打入小区土壤中,管子上部与地
面齐平,管子间隔 2m,小区内沿对角线设置 3 个重
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复;然后利用把手将树脂管提出,用螺丝刀剔除管子
底部 2cm(楔面以上)厚的土壤,依次安装铝塑板、树
脂袋、铝塑板、防滑轴,然后回填楔面土壤,再插回原
处进行培养。 一段时期后,取出树脂袋在冰箱保存
(-4益);同时,放入新的树脂袋,继续下一阶段试
验。 水稻生育期树脂取样 7次。
1.4摇 测定方法与计算方法
离子交换树脂吸附硝态氮用 1mol / L KCl溶液浸
提[22鄄23],硝态氮采用紫外分光光度法测定。 不同土
壤层次硝态氮淋失量用下面公式计算:
硝态氮淋失量 ( kg / hm2 ) = 树脂吸附硝态氮含量
(kg) /树脂管面积(m2)伊10000(m2)
2摇 结果与分析
2.1摇 硝态氮淋失总量
水稻大田期不同处理下的 3 个土层硝态氮淋失
量如图 2 所示。 结果表明,硝态氮(纯 N)淋失量
13郾 61—17. 77 kg / hm2,占氮肥施用量的 4. 17%—
5郾 88%。 与对照相比,处理 T1、T2在 30cm 土层的硝
态氮淋失量增加 4郾 64%、3郾 22%, 60cm 土层减少
4郾 93%、13郾 92%,90cm 土层减少 7郾 48%、13郾 77%。
处理 T1、T2与对照 CK在 60cm土层的硝态氮淋失量
最小,处理小于 CK,且处理 T2小于处理 T1;30cm 土
层,尽管处理 T1、T2较对照淋失量增加,但在 30cm以
下与 60cm以上的土层中得到储存,所以 60cm 土层
的硝态氮淋失量减小。 60cm与 90cm 土层淋失量大
小均表现为 CK>T1 >T2,其中 90cm 土层的 CK 的淋
失量最大。 30cm 土层硝态氮淋失量,T1、T2与 CK相
比没有达到显著性差异(P < 0郾 05,下同);60cm 土
层,T1与CK未达到显著差异,T2与CK达到显著差
异;90cm处,T1、T2与 CK相比均达到显著差异;60cm
和 90cm土层处,T2与 T1之间均达到显著差异。 以上
结果表明,增施猪粪可以减少了稻田深层土壤硝态
氮淋失量,在小于 9000kg / hm2情况下,施用量增加,
硝态氮淋失量减小。
图 2摇 水稻生育期内硝态氮淋失总量
Fig.2摇 The total leaching losses of nitrate nitrogen in the rice
growth period
2.2摇 不同生育阶段硝态氮淋失量及变化特征
稻田不同时间段的硝态氮淋失量比例见表 1。
可以看出, 5 月 30 日与 6 月 12 日的硝态氮淋失量
比例明显高于其它时期,6 月 12 日最高,8 月 23 日
与 9月 25日的淋失量比例明显低于其它时期。 5 月
16日至 6月 12日是稻田硝态氮淋失关键时期,占总
淋失量的 50.11%—58.70%。 主要原因是在水稻生
长前期,对养分的需求较弱,但此时 80%的肥料已经
施入稻田,土壤氮素盈余较多,引起硝态氮淋失量增
加;后期淋失量比例低的原因是土壤残留减少和晒
田因素。
表 1摇 不同土壤深度硝态氮淋失量比例 / %
Table 1摇 The percentage of nitrate nitrogen leaching losses in different period
日期
Date
CK
30cm 60cm 90cm
T1
30cm 60cm 90cm
T2
30cm 60cm 90cm
05鄄16 12.27 7.81 6.48 8.56 12.26 11.09 9.17 12.52 12.95
05鄄30 22.37 19.59 20.24 18.64 21.17 15.62 19.62 18.83 18.73
06鄄12 24.06 25.41 24.55 29.61 22.91 22.68 26.32 18.90 21.38
06鄄26 14.14 17.40 19.23 13.48 10.44 12.23 17.89 14.30 13.91
07鄄25 11.66 12.85 13.88 13.91 13.24 18.32 9.92 13.16 12.25
08鄄23 8.88 10.35 9.38 8.80 13.02 13.69 10.24 14.70 13.82
09鄄25 6.63 6.57 6.24 7.00 6.97 6.36 6.82 7.58 6.96
摇 摇 T1:常规施肥条件下施用 4500kg / hm2 Tradition fertilization with swine manure of 4500kg / hm2;T2:常规施肥条件下施用 9000 kg / hm2 Tradition
fertilization with swine manure of 4500kg / hm2
5754摇 16期 摇 摇 摇 杨世琦摇 等:宁夏引黄灌区猪粪还田对稻作土壤硝态氮淋失的影响 摇
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摇 摇 稻田不同土层各处理的硝态氮淋失量变化情况
见图 3。 在 30cm土层,硝态氮峰值出现在分蘖前期
(6月 12日);T1、T2的淋失量高于 CK(P>0.05,下
同);泡田至缓苗期(5月 30 日)CK的淋失量明显高
于 T1、T2;分蘖初期、拔节、抽穗、灌浆期(6 月 12 日
至 8月 23 日)硝态氮淋失量是 T1、T2高于 CK;从灌
浆末期到收获期,3个处理间淋失量差异不明显。 可
以看出,前 15d(5 月 30 日之前)猪粪对减少硝态氮
淋失发挥了作用,中间时期(6月 12日至 8月 23日)
却增加了流失量,后期(8 月 23 日以后)失去作用,
这种现象有待进一步研究。 在 60cm土层,硝态氮淋
失高峰期出现在 6月 12日,与 30cm土层表现一致;
泡田至缓苗期, CK、T1、T2淋失量没有显著差异;分
蘖期(6月 12至 26日),CK 的淋失量高于 T1、T2;T2
在 6月 26 日淋失量高于 T1外,其它均低于 T1,反映
T2对硝态氮的固持要好于 T1;拔节孕穗至收获(7 月
25日至 9月 25 日) T1、T2与 CK 淋失量无差异。 在
90cm土层,硝态氮淋失高峰期出现在 6 月 12 日,与
30cm和 60cm土层表现一致,CK 的淋失量高于 T1、
T2,但与 T1没有显著差异,仅与 T2达到显著差异;泡
田期(5月 16日)T1、T2大于 CK;缓苗期(5月 30 日)
CK大于 T1、T2,但 T1与 CK未达到显著差异;分蘖期
(6月 26日) T1、T2与 CK 达到显著差异,T1、T2无明
显差异;拔节至抽穗期(7 月 25 日) T2明显低于 CK
与 T1,但 CK 与 T1没有显著差异;灌浆期(8 月 23
日),T1、T2明显高于 CK,但 T1、T2没有显著差异;烤
田期(9月 25 日) T1、T2与 CK 达到显著差异。 可以
看出,整个生长期 T1与 T2硝态氮淋失有显著差异出
现在分蘖前期与拔节抽穗期,T2低于 T1,其主要原因
可能是中后期有机肥发挥了作用。 上述分析表明,
硝态氮淋失关键期是 5月 30日至 6月 26日,该阶段
T1、T2与 CK 相比,30cm 土层淋失量增大,60cm 和
90cm 土层淋失量减小,表明猪粪能够储存硝态氮,
减少流失。
图 3摇 不同土层中硝态氮淋失量的时间变化
Fig.3摇 The variation of the nitrate nitrogen leaching loss in the different soil layer
2.3摇 生育期内硝态氮日平均淋失量
稻田硝态氮日平均淋失量见图 4。 可以看出,3
个土层的硝态氮日平均淋失量的变化情况相似,硝
态氮日平均淋失量均是在 5 月 30 日至 6 月 26 日最
大,进一步表明该阶段是淋失关键期;30cm 土层的
日平均淋失量变幅最大,90cm 次之,60cm 最小,最
大值与最小值差距约 10 倍。 30cm 土层日平均淋失
量是 T1、T2大于 CK,60cm与 90cm均为 CK大于 T1、
T2。 处理不同时段的硝态氮日平均淋失量差异显著
性(P>0.05)证明了上述分析。 淋失规律总体表现为
前期多后期少,具体来说是:分蘖前期是淋失高峰
期,泡田期、拔节、抽穗和灌浆是次要时期,收获期的
淋失量最小。 在不影响水稻对养分需求的前提下,
建议采用减少前期施肥量、少量多次或施肥量适当
后移等措施,能够控制和减少硝态氮淋失。
6754 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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2.4摇 产量情况
从表 2 看,施用猪粪提高了水稻产量,与 CK 相
比,增产效果明显(P>0.05);T1、T2的增产率分别是
15.86%、12.85%。 T1谷草比的降低,T2谷草比升高,
差异不显著(P>0.05)。 T1、T2千粒重降低,与 CK 相
比达到了显著差异,处理之间差异不明显。 从产量
构成因素分析,T1、T2增产的原因主要是亩穗数增
加,后期的田间试验调查结果表明,对照 28.6 万穗,
T1达到 32.2万穗,T2达到 31.5 万穗。 可见有机肥对
提高水稻有效分蘖有很大贡献。
图 4摇 不同土层硝态氮淋失量日平均变化情况
Fig.4摇 The variation of the average daily nitrate nitrogen leaching losses in the different soil layer
表 2摇 水稻产量性状
Table 2摇 The characters of the rice yield
处理
Treatment
谷草比
Ratio of grain to straw
千粒重 / g
1000鄄grain weight
产量 / (kg / hm2)
Yield
增产率 / %
Yield increase
CK 1.58a 12.85b 7470a
T1 1.53a 11.24a 8655b 15.86
T2 1.60a 10.85a 8430b 12.85
3摇 讨论
试验结果表明,在宁夏黄灌区增施猪粪能够减
少稻田土壤硝态氮向深层淋失,T1、T2在 60cm 土层
淋失量减少了 4. 93%、13. 92%;90cm 土层减少了
7郾 48%、13.77%;而 30cm土层增加了 4.22%、3.64%。
土壤硝态氮淋失量减少的原因一般认为是施用猪粪
后提升了土壤有机质,进而改善了土壤理化性状,提
高粘粒及团聚体的含量,增强了对硝态氮束缚能力,
从而减少了淋失量[23鄄24]。 本试验 T1、T2在 60cm 和
90cm土层内的储存了较多硝态氮,反映施用猪粪能
够有效控制土壤硝态氮流失范围,或者降低淋失速
率;同时由于试验施用猪粪 C / N(50.3)较大,激发土
壤微生物利用和固定无机态氮,减少硝态氮浓度,降
低了淋失量。
有机肥(猪粪)能够提升土壤有机质水平,在一
定程度上固持土壤中暂时盈余的氮素,相当于增大
了土壤氮素的库容。 在土壤有机质含量较低的情况
下,对硝态氮的控制效果会更明显。 许多研究表明,
土壤氮素淋失的控制是一个碳氮平衡过程,合适的
碳氮比例有利于减少氮素流失,提高无机氮的利用
效率。 有机农业也做不到完全避免硝态氮流失。 尽
管有机农业的土壤有机质含量明显较高,有较好的
保肥性,可有效的减少氮素淋失,但仍存在淋失的可
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能性[25]。 有机农业的硝态氮流失水平低,对地下水
环境潜在的负面效应要远远低于集约农业。 为了消
除有机肥污染问题,美国科学家 Adams 指出畜禽粪
便施用量应该小于 11. 2t / hm2 [26]。 欧洲的一些报
道也表明地下水中硝态氮并非仅来自化学氮肥,还
有有机氮矿化和秋季施于农田的家禽粪尿。
施用猪粪小区试验始于 2008年,2010 年测定土
壤有机质(9次取样的平均值)结果表明,30cm 土层
的 CK、T1和 T2的有机质含量分别为 11.53、13.08 和
13.64g / kg,处理与对照相比增加了 13.4%和 18.3%。
依照传统认识,应该是 30cm土层处理比对照的硝态
氮流失量低,但结果却是差异不显著。 由于土壤硝
态氮流失是一个复杂过程,土壤性质、类型、水分状
况等也是影响硝态氮流失的重要原因。 宁夏银南灌
区灌溉排水量控制不合理,在下渗水流驱动力作用
下,易发生硝态氮淋失[27]。 T1、T2与 CK 相比, 60cm
和 90cm土层的有机质增幅更加明显,最低 17.4%,
最高 75.0%。 宁夏引黄灌区土壤有机质偏低,施用
有机肥和提升土壤有机质的空间较大,但需要在施
用量以及施用年限等方面进一步研究。
树脂芯法在观测稻田土壤硝态氮淋失的主要优
点是提高了试验重复性,尽最大可能降低了土壤的
扰动,试验结果的准确度与精确度有较大提高,直接
得到土层硝态氮淋失量,省去了估算环节。 试验不
足之处一是树脂材料与土壤存在界面差异,扰动了
土壤水分及其溶质的运动过程,这一点与真空抽取
法和渗漏计法有共同之处,目前还没有更的好办法
克服;二是由于管壁打孔数目有限,形成管内外水分
运动环境差异,对试验观测结果有影响;三是管子直
径小,没有考虑到作物根系吸收硝态氮这一重要
因素。
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