全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
　文章编号 :100028551 (2000) 0520301204
利用15N 研究氮肥对土壤及植物
内硝酸盐的影响
徐晓荣　李恒辉　陈　良
(河北省农林科学院理化研究所　石家庄　050051)
摘　要 :利用15N 研究了肥料氮在土壤中的转化以及作物吸收的氮在体内的代谢、积
累的变化。结果表明 :施氮量越大 ,土壤及植物体内的硝态氮量越高 ;但随着作物的
生长 ,硝态氮的含量又逐渐减少 ;过量施氮肥会造成土壤残留的硝态氮过高 ,不但对
土壤造成污染 ,而且还会通过淋溶作用对地下水造成污染。
关键词 :15N 示踪 ;土壤 ;菠菜 ;硝化
收稿日期 :1998209229
作者简介 :徐晓荣 (1954～) ,女 ,河北石家庄人 ,河北省农林科学院理化所副研究员 ,从事同位素示踪研究和15N 分析工
作
氮素是作物增产的主要营养元素之一 ,然而过量的氮素投入不仅不能提高产量 ,反而由于
氮素的气化和淋溶造成环境污染 ,由于富营养化而形成的硝酸盐和亚硝酸盐对人类健康产生
直接影响。因此 ,利用15N 研究施氮肥对土壤、蔬菜硝酸盐的变化规律 ,确定最佳施肥量 ,对于
合理使用氮肥、减少环境污染具有重要的经济意义。
1 　材料与方法
111 　材料
盆栽试验在河北农林科学院理化研究所网室进行。试验用土为粘壤土。理化指标是 :田
间持水量 19157 % ,p H8128 ,全 N 01112 %。试验用肥料为 : (15N H3) 2CO ,15N 丰度为 51075 % ,
由上海化工研究院生产。试验作物为大叶菠菜。
112 　装盆及管理
在面积为 452cm2 的塑料盆中加入 1kg 石子 ,盖上一层纱布 ,加入 815kg 风干土 ,点播出苗
后每盆定苗 20 株。将所施用的肥料溶于 1000ml 水中 ,以溶液的方式施肥 ,适时浇水 ,各处理
间保持一致。
113 　试验设计
试验设计采用三因素五水平正交试验 ,各处理见表 1。
114 　样品制备及处理
待苗长至 4 片叶后开始按设计表施肥。样品采集自施肥之日起每 3、6、10、15、20、24、31d
进行。取样量为鲜土 25g ,同时测水分、取植株鲜样 10g ,并捣成浆液。以 2mol/ L KCl 溶液浸
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提 ,还原蒸馏法测定 NO -3 2N 含量[1 ] 。滴定液浓缩后 ,用 ZHT203 质谱计测定其15N 丰度[2 ] 。
表 1 　正交试验设计表
Table 1 　Orthogonal test
试验号
No.
水分
water ( %)
施氮量
applied amount
(kg N/ hm2)
施氮次数
times of N
application
1 40 0 1
2 40 120 2
3 40 180 3
4 40 240 4
5 40 300 5
6 50 0 2
7 50 120 3
8 50 180 4
9 50 240 5
10 50 300 1
11 60 0 3
12 60 120 4
13 60 180 5
14 60 240 1
15 60 300 2
16 70 0 4
17 70 120 5
18 70 180 1
19 70 240 2
20 70 300 3
21 80 0 5
22 80 120 1
23 80 180 2
24 80 240 3
25 80 300 4
2 　结果与讨论
211 　不同施氮量对土壤中硝酸盐含量的影响
21111 　施氮量对土壤总 NO -3 2N 的影响 　
从图看出 ,当施肥量为 0 时 ,开始时 NO -3 2N
含量递减 ,到第 6d 时 ,出现 1 个低谷 ,而后
NO -3 2N 含量开始递增 ,到第 10d 达到高峰 ,
而后 NO -3 2N 含量又开始递减。当施肥量为
120kg 时 ,NO -3 2N 含量 10d 后出现低谷 ,15d
时出现了 1 个峰值。当施肥量为 180kg 时 ,
前 10d 内 NO -3 2N 含量变化不大 ,到第 10d
后开始递减 ,第 15d 出现低谷 ,然后开始递
增 ,第 20d 出现峰顶。从施肥量为 0、120kg、
240kg ,这 3 条曲线看出 ,土壤中 NO -3 2N 含
量随时间的推移出现一峰值和低谷值 ,说明
其一方面与土壤中氮的转化有关 ,另一方面
还与蔬菜吸收有关。
当施肥量为 240kg 和 300kg 时 ,与上述
3 条曲线不同 , NO -3 2N 含量起始值逐渐上
升 ,15d 后逐渐下降 ,说明施 N 量少时 NO -3 2
N 含量变化主要取决于土壤本身 ,而施 N 量
达到一定程度后 ,肥料 N 形成的 NO -3 2N 的
补充起了较大的作用 ,因而变化平缓。另外
从图 1 中看出 ,不同的施 N 量处理 ,20d 后的 NO -3 2N 含量都呈下降的趋势 ,施肥量高其残留
浓度也高。
21112 　施 N 量对土壤中肥料 NO -3 2N 的影响 　从图 2 看出 ,随着时间的推移 ,不同的施 N 量
处理都是递增的 ,施 N 量越高峰值越大 ,其峰值出现在 16～22d 之间 ,总的变化趋势仍呈指数
关系。在施肥初期 , NO -3 2N 量施 N 量高的处理与低的处理相差不大。但到后期 ,残留的
NO -3 2N 含量差异很大。从图看出施肥量越高 ,残留的肥料 NO -3 2N 含量也越多。这与施 N 量
对土壤总 NO -3 2N 的影响 (21111)的结果相同。说明土壤中 NO -3 2N 的差异取决于肥料用量。
残留量与施肥量呈正相关。
212 　施 N量对产量、肥料利用率及蔬菜体内 NO -3 2N浓度的影响
21211 　施 N 量对产量的影响 　从图 3 看出 ,随着施 N 量的增加 ,产量亦增加。施 N 量在
240kg N/ hm2 时产量最高 ,施 300kg N/ hm2 时产量逐渐下降 ,从经济施肥和产量两个因素考
虑 ,以 240kg/ hm2 为最适宜施 N 量。
21212 　施肥量与肥料利用率的影响 　施 N 量与肥料利用率的关系见图 4。从图中看出 ,肥料
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利用率随施肥量增加而减少 ,呈逐渐下降的趋势 ,近似呈直线关系 ,变化幅度达 10 %。
图 1 　不同施 N 量土壤中 NO -3 2N 浓度的动态变化
Fig. 1 　Variation of NO -3 2N amount in soil
with the added N fertilizer
图 3 　不同施 N 量对菠菜产量的影响
Fig. 3 　Effect of amount of added N
fertilizer on spinach yield
图 2 　不同施 N量土壤中肥料 NO -3 2N浓度的动态变化
Fig. 2 　Variation of fertilizer NO -3 2N amount
in soil with the added N fertilizer
图 4 　不同施 N 量对肥料利用率的影响
Fig. 4 　Utilization rate of
fertilizer with theadded N
21213 　施 N 量对菠菜体内 NO -3 2N 含量的影响 　从图 5 中看出 :当施肥量从 0～180kg N/
hm2 时菠菜体内的 NO -3 2N 含量较快上升 ;当施肥量由 180～300kg N/ hm2 时 ,菠菜 NO -3 2N 含
量的变化呈正弦负半波曲线 ,说明施肥量对菠菜体内的 NO -3 2N 影响较为复杂 ,与菠菜本身的
代谢等因素有关。
303　5 期 利用15N 研究氮肥对土壤及植物内硝酸盐的影响
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图 5 　不同施 N 量对成熟菠菜体内 NO -3 2N 浓度的影响
Fig. 5 　NO -3 2N amount in mature spinach with the added N fertilizer
3 　小 　结
从以上的试验结果看出 ,不同的施 N 量对产量、肥料利用率、土壤中 NO -3 2N 的影响较大。
通过施肥量对肥料利用率、菠菜体内的硝态氮含量及产量 3 项指标的影响来看 ,以 240kg
N/ hm2 的施氮量较为适宜 ,即可达到高产 ,肥料利用率较高 ,且菠菜体内 NO -3 2N 含量较低。
参考文献 :
[ 1 ] 　李酉开 ,等. 土壤农业化学常规分析方法. 北京 :科学出版社 ,1983. 91～93
[ 2 ] 　陈良. 应用 ZHT203 质谱计准确测定15N 同位素丰度. 北京 :农业科技出版社 ,1987. 328～332
INFL UENCE OF NITROGEN FERTIL IZER ON NO -3 2N
IN BOTH SOIL AND PLANTS
XU Xiao2rong 　L I Heng2hui 　CHEN Liang
( Intit ute of physics2Chemist ry , Hebei Academf of A gricult ure and Forest ry , Hebei Prov . 　S hijiaz huang 　050051)
ABSTRACT :The nitrif icaion of nitrogen fertil izer in soil as well as its metabol ism and trans2
form in plants was studied by using 15 N. The results showed that the amount of NO -3 2N in soil
and plants increased with the increase of nitrogen fertil izer amount , but decreased gradually
with the growth of plants. Over application of N fertil izer as 300kg N/ hm2 caused higher residu2
al NO -3 2N in soil , which not noly harms soil but also pollutes groundwater by drip washing. In
order to gain high production and alleviate pollution , a simple procedure was suggested to deter2
mine optimum amount of N fertil izer.
Key words :N ; soil ; spinach ; nit rification
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