全 文 ：书犇犗犐：１０．１１６８６／犮狔狓犫２０１５０４０７ 犺狋狋狆：／／犮狔狓犫．犾狕狌．犲犱狌．犮狀
张震，唐华，郭彦军．不同环境温度下沼液养分在土壤中的淋失模拟研究．草业学报，２０１５，２４（４）：５７６５．
ＺｈａｎｇＺ，ＴａｎｇＨ，ＧｕｏＹＪ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔｌｅａｃｈｉｎｇｆｒｏｍｓｏｉｌｓｉｒｒｉｇａｔｅｄｗｉｔｈｂｉｏｇａｓｓｌｕｒｒｙｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ．
ＡｃｔａＰｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｅＳｉｎｉｃａ，２０１５，２４（４）：５７６５．
不同环境温度下沼液养分在土壤中的淋失模拟研究
张震１，唐华２，郭彦军１
（１．西南大学农学与生物科技学院，重庆４００７１６；２．西南大学动物科技学院，重庆４００７１６）
摘要：沼液因其养分利用率高，被广泛应用于农业生产中，而环境温度可通过影响土壤的物理化学性质，影响沼液
养分的淋溶损失。试验采用土柱模拟法，研究了不同环境温度对土壤沼液养分淋溶的影响，旨在揭示不同季节土
壤养分淋溶可能存在的差异，为生产中合理施用沼液提供理论依据。土柱规格为内径７．５ｃｍ、高２０ｃｍ的聚氯乙
烯（ＰＶＣ）管，按每公顷施入０，１３０和２６０ｋｇＮ，设置每土柱沼液灌溉总量为０，２００和４００ｍＬ。按当地年平均降雨
量的７０％计算实际浇灌量为１５００ｍＬ，分５次每隔６ｄ模拟不同降雨次数进行浇灌。沼液浇灌前用清水补足不足
部分并混匀。土柱放置于２０和３０℃的温室培养，每次淋溶后收集土壤淋溶液，测定其全氮、硝态氮、铵态氮、全钾、
全磷、速效磷和电导率。结果表明，施用沼液后淋溶液中氮、磷、钾淋失量较清水对照显著增大，其中４０ｍＬ沼液水
平下，全氮含量平均增加７３％，全磷含量增加８８０％，全钾含量增加３８８％，且随着沼液用量的增加淋溶液中的养分
浓度呈增加趋势。环境温度的提高增加了沼液养分在土壤中的淋溶损失，３０℃时淋溶液中的硝态氮、全氮、全钾、
全磷、速效磷含量及电导率整体高于２０℃，其中全氮平均提高１４．６８％，全磷平均提高３３．５９％，全钾平均提高
２４．０８％。整体而言，３０℃下沼液养分较２０℃时更易发生淋失。因此，在农业生产中，应适当减少夏季高温时的沼
液施用次数，增加春秋季节施用次数，但沼液用量不要超过１３０ｋｇＮ／ｈｍ２，防止沼液养分大量流失，污染周边环境。
关键词：沼液；土壤养分；淋溶；温度
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ＺＨＡＮＧＺｈｅｎ１，ＴＡＮＧＨｕａ２，ＧＵＯＹａｎＪｕｎ１
１．犆狅犾犾犲犵犲狅犳犃犵狉狅狀狅犿狔犪狀犱犅犻狅狋犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犛狅狌狋犺狑犲狊狋犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犆犺狅狀犵狇犻狀犵４００７１６，犆犺犻狀犪；２．犆狅犾犾犲犵犲狅犳犃狀犻犿犪犾犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱
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ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｉｇｈｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｎｕｔｒｉｅｎｔｌｅａｃｈｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｓｌｕｒｒｙｂｙａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒ
ｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｉｌｓ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｎｕｔｒｉｅｎｔｌｅａｃｈｉｎｇｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｕｓｉｎｇ
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ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ：３００ｍＬｗａｔｅｒａｓｃｏｎｔｒｏｌ，４０ｍＬｓｌｕｒｒｙｐｌｕｓ２６０ｍＬｗａｔｅｒ，ａｎｄ８０ｍＬｓｌｕｒｒｙ
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ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｌｅａｃｈｅｄｅｖｅｒｙ６ｄａｙｓｆｏｒ５ｔｉｍｅｓｉｎｔｏｔａｌ．Ｔｈｅｌｅａｃｈｅｄｓｏｌｕｔｉｏｎｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｌｅｖｅｌｓ
第２４卷 第４期
Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．４
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
２０１５年４月
Ａｐｒｉｌ，２０１５
收稿日期：２０１４０８２１；改回日期：２０１４１００８
基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金（ＸＤＪＫ２０１４Ｂ００２）和国家重点基础研究发展计划（２０１４ＣＢ１３８８０６１）资助。
作者简介：张震（１９９０），男，河南驻马店人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：ｚｈ６６ｚｈ６６＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅｍａｉｌ：ｑｈｇｙｊ＠１２６．ｃｏｍ
ｏｆｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ，ＮＯ３Ｎ，ＮＨ４Ｎ，ｔｏｔａｌｐｏｔａｓｓｉｕｍ，ｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎ
ｄｕｃｔａｎｃｅ．ＲｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＮＯ３Ｎ，ＮＨ４Ｎ，ｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ｔｏｔａｌｐｏｔａｓｓｉｕｍａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅｄｅ
ｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｄｌｅａｃｈｉｎｇｔｉｍｅｓｏｎｌｙｆｏｒｔｈｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ，ｓｌｕｒｒｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅａｍｏｕｎｔｓｏｆｌｅａｃｈｅｄｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍ．Ｗｉｔｈｔｈｅ４０ｍＬｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｔｏｔａｌｎｉｔｒｏ
ｇｅｎ，ｔｏｔａｌｐｏｔａｓｓｉｕｍａｎｄｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｏｎａｖｅｒａｇｅｂｙ７３％，８８０％ａｎｄ３８８％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅａ
ｍｏｕｎｔｏｆｌｅａｃｈｅｄｎｕｔｒｉｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｄｓｌｕｒｒｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅｓａｎｄｗｉｔｈｈｉｇｈｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｔｅｍ
ｐｅｒａｔｕｒｅｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈ２０℃，ｔｈｅ３０℃ｌｅａｃｈｅｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓｓｈｏｗｅｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
ａｎｄｔｏｔａｌｐｏｔａｓｓｉｕｍｂｙ１４．７％，３３．６％，ａｎｄ２４．１％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｈｉｇｈｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｈｕｓｉｎ
ｃｒｅａｓｅｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔｌｅａｃｈｉｎｇｆｒｏｍｓｏｉｌｓｉｒｒｉｇａｔｅｄｗｉｔｈｂｉｏｇａｓｓｌｕｒｒｙ．Ｉｔｉｓｔｈｕｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔａｐｐｌｉｃａ
ｔｉｏｎｔｉｍｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅｒｅｄｕｃｅｄｉｎｓｕｍｍｅｒａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｉｎｓｐｒｉｎｇａｎｄａｕｔｕｍｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｔｏｔａｌａｍｏｕｎｔｏｆ
ｂｉｏｇａｓｓｌｕｒｒｙｓｈｏｕｌｄｂｅｌｅｓｓｔｈａｎ１３０ｋｇＮ／ｈａｔｏａｖｏｉｄｅｘｃｅｓｓｉｖｅｌｅａｃｈｉｎｇａｎｄｐｏｌｕｔｉｏｎｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎ
ｍｅｎｔ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｂｉｏｇａｓｓｌｕｒｒｙ；ｓｏｉｌｎｕｔｒｉｅｎｔｓ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｌｅａｃｈｉｎｇ
随着中国经济快速发展和农业产业结构调整与优化，农村规模养殖场数量大幅度增加。目前，全国畜禽粪便
年产生量超过２５亿ｔ［１］。粪污经干稀分离后多采用沼气发酵处理，经厌氧发酵后的产物－沼液，是多元速效肥
料，其养分利用率高，能迅速被作物吸收利用［２４］。施入土壤中的沼液能显著改善土壤环境、有效地调节土壤水、
肥、气、热，促进土壤生态环境良性循环［５］，同时又能防治病虫害［６］，促进作物增产，提高农产品品质［７］。但在多雨
湿润的地区施入农田的沼液极易因降雨而发生土壤养分淋溶。一些养分经雨水冲刷后随地表径流流入江河湖
海，造成水体污染［８１０］。
目前，有关土壤养分淋失方面的研究多集中在施用化学肥料后土壤氮肥的淋失上［１１］，对施用沼液可能引起
土壤养分淋失的影响因素鲜有系统而详细的报道。土壤养分淋失受多种因素影响，如温度、降雨量、土质等。环
境温度可通过影响土壤、水体的物理化学性质［１２１３］，继而影响土壤养分淋失。国秀丽［１４］研究了不同温度和水分
下土壤氮素含量的变化，发现３０℃下土壤硝态氮、铵态氮含量高于２０℃下的，温度的升高有利于土壤硝态氮的积
累。杨佳佳等［１５］研究了氮、磷形态转化的影响及机制，发现温度的高低对土壤磷的有效性有显著影响。Ｌａｉｒｄ
等［１６］在进行生物碳（猪粪）淋溶试验时指出，生物碳量、淋溶次数等均影响养分淋溶量。Ａｎｄｅｒｓｓｏｎ等［１７］发现温
度升高可使腐殖质中的有机碳和有机氮淋溶增加。这些研究结果表明，不同环境温度下土壤养分淋失可能因土
壤养分转化效率的不同而产生差异。所以，在农业施肥或灌溉中环境温度是一个不容忽视的影响因素，尤其是在
多雨季节，其高低直接影响着肥料在土壤中的淋失量。因此，研究环境温度与土壤养分淋失之间的关系有助于指
导农业沼液施用或灌溉，因时而异、适时而作，减少土壤养分流失给周边环境带来的潜在影响，提高养分利用率。
鉴于此，本试验采用土柱模拟法，通过设置不同环境温度，研究沼液养分在土壤中的淋失情况，为农业生产中科学
合理地利用沼液提供理论依据。
１ 材料与方法
１．１ 供试土壤
供试土壤采自重庆市北碚区歇马镇菜园表层０～３０ｃｍ土壤，近５年来主要种植白菜（犅狉犪狊狊犻犮犪犮犪犿狆犲狉狊狋狉犻狊
ｓｐｐ．狆犲犽犻狀犲狀狊）、芹菜（犗犲狀犪狀狋犺犲犮犾犲犮狌犿犫犲狀狊）等，土壤类型为酸性黄壤（ｐＨ值６．２）。室内晾晒风干后，拣出残根
及石块，过２ｍｍ筛，混匀，用于土柱模拟试验。土壤全氮、全磷、全钾及有机质含量分别为２．５０９，０．７０９，１７．０２
和２５．３９ｇ／ｋｇ，碱解氮、有效磷及速效钾含量分别为９４．７７，９．６５，１８４．７１ｍｇ／ｋｇ。
１．２ 供试沼液
供试沼液取自重庆市北碚区歇马镇互援奶牛合作社沼气池。沼液全氮０．２８９ｍｇ／ｍＬ，全磷０．０２７ｍｇ／ｍＬ，
全钾１．１１ｍｇ／ｍＬ。沼液经过滤后（２ｍｍ）置于４℃冰箱备用。
８５ 草 业 学 报 第２４卷
１．３ 土柱设计
土壤养分淋失一般主要集中在０～２０ｃｍ的表层土壤，故设计土柱规格为内径７．５ｃｍ，高２０ｃｍ的聚氯乙烯
（ＰＶＣ）管。用尼龙布（３．８μｍ）固定ＰＶＣ管底部，在尼龙布上放置装有１ｃｍ厚的石英砂，然后将供试土壤混匀，
装入土柱中，每个土柱装土１ｋｇ。土柱上面再铺１ｃｍ厚的石英砂，以免淋溶时扰乱土层。装完柱后，将试验土
柱放置于支架上。待试验正式开始前，以２００ｍＬ去离子水润湿土壤，持续３ｄ，以稳定土柱和减少土柱间的孔隙
差异，使各土柱土壤容重保持一致。土柱上方加水，下方用容器收集淋溶液。
１．４ 试验设计
１）模拟重庆市降雨量进行灌溉。重庆市近几年的平均年降雨量１２０８．３ｍｍ，本试验以１２００ｍｍ计算，扣除
３０％通过地表径流循环，确定模拟试验降雨量为年平均降雨量的７０％。根据土柱上表面积计算实际浇灌量为
１５００ｍＬ，分５次浇灌，每次每柱浇灌量为３００ｍＬ。
２）试验处理。重庆地区春秋季日均气温多在１５～２３℃之间，夏季日均气温多在２７～３４℃之间。试验设置２
个温度梯度，即２０和３０℃，模拟重庆地区春秋季、夏季日均气温。沼液施用量设置为２００和４００ｍＬ，相当于每
公顷施入１３０和２６０ｋｇＮ，分５次模拟不同降雨次数进行浇灌，即每次４０和８０ｍＬ沼液。沼液浇灌前用清水补
足３００ｍＬ后混匀，即４０ｍＬ沼液梯度每次浇沼液４０ｍＬ和２６０ｍＬ清水；８０ｍＬ沼液梯度每次浇沼液８０ｍＬ
和清水２２０ｍＬ。对照只浇清水３００ｍＬ，作为０ｍＬ沼液梯度。试验设置４个重复，于２０１１年１１月至２０１２年４
月，完成处理和分析测试工作。
土柱置于培养箱培养，在淋洗前，将沼液放入相应的培养箱中，使沼液与处理温度保持一致。淋洗时，３００
ｍＬ的浇灌量控制在０．５ｈ内浇完，同时用塑料杯接收土柱底部渗出的淋溶液，直到不再渗出为止。淋洗完毕后，
在土柱顶部用保鲜膜封好，以免水分蒸发损失。淋洗处理每隔６ｄ进行１次，整个试验一共淋洗５次。每次淋洗
完毕后，立即对收集的淋溶液进行养分测定。第５次淋洗之后，取出土壤，分别测定土壤速效钾、碱解氮和有效磷
的含量。整个试验过程中并未见到有土壤颗粒流出，土柱表面也无青苔出现。
１．５ 测定方法
淋溶液的测定项目包括［１８］：全氮，硝态氮，铵态氮，全磷，速效磷，全钾，电导率。全氮测定采用碱性过硫酸钾
消解紫外分光光度法，硝态氮测定采用紫外分光光度法，铵态氮测定采用水杨酸分光光度法，全磷含量采用过硫
酸钾消解钼酸铵分光光度法进行测定，可溶性磷采用钼锑比色法进行测定，钾采用火焰原子吸收分光光度法进行
测定，电导率直接用电导率仪进行测定。
土壤养分的测定［１９］：有机质测定采用重铬酸钾容量法，全氮测定采用凯氏消化法，全磷测定采用 ＮａＯＨ熔
融－钼蓝比色法，全钾测定采用ＮａＯＨ熔融－火焰光度法，速效钾测定采用醋酸铵－火焰光度法，速效磷测定采
用ＮａＨＣＯ３－钼蓝比色法，碱解氮采用１ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ水解提取法进行测定。
１．６ 数据分析
采用ＳＰＳＳ１３．０软件进行变量之间的显著性分析，差异显著性水平（犘＜０．０５）采用最小显著差数法（ｌｅａｓｔ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ，简称ＬＳＤ法）检验。
２ 结果与分析
２．１ 淋溶液中的氮含量变化
两种环境温度下，施用沼液后淋溶液中的铵态氮、硝态氮及全氮含量均增加（图１，图２），其中铵态氮含量平
均增加１３９９％（４０ｍＬ沼液）和５０８６％（８０ｍＬ沼液），硝态氮含量分别增加１０４％（４０ｍＬ沼液）和２０％（８０ｍＬ
沼液）。随着淋溶次数的增加，清水对照组（０ｍＬ沼液）淋溶液中铵态氮、硝态氮含量逐渐下降，全氮含量先增加
后降低。施用沼液后淋溶液中硝态氮和全氮含量随淋溶次数的增加有升高趋势，而铵态氮含量先增加后降低。
培养温度为３０℃时，淋溶液中的硝态氮及全氮含量整体显著（犘＜０．０５）高于２０℃时，而铵态氮含量除清水对照
前３次淋溶显著增加及４０ｍＬ沼液第２次淋溶显著下降外，其余均无显著性变化（Ｐ＞０．０５）。整体上，环境温度
对硝态氮和全氮含量的影响大于对铵态氮含量的影响。清水对照及４０ｍＬ沼液水平下，淋溶液中的硝态氮含量
９５第４期 张震 等：不同环境温度下沼液养分在土壤中的淋失模拟研究
显著（犘＜０．０５）大于铵态氮含量，而８０ｍＬ沼液水平下铵态氮含量显著（犘＜０．０５）高于硝态氮含量。淋溶液中
铵态氮与硝态氮含量之和不及全氮含量的一半。
图１ 环境温度对淋溶液硝态氮和铵态氮含量的影响
犉犻犵．１ 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犲狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋犪犾狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲狅狀犮狅狀狋犲狀狋狊狅犳犖犗３犖犪狀犱犖犎４犖犻狀犾犲犪犮犺犲犱狊狅犾狌狋犻狅狀
同一次淋溶数据柱上小写字母不同表示在犘＜０．０５水平上差异显著。Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓａｂｏｖｅｄａｔａｂａｒａｔｅａｃｈｌｅａｃｈｉｎｇｔｉｍｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ犘＜０．０５．下同。Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
图２ 环境温度对淋溶液全氮含量的影响
犉犻犵．２ 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犲狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋犪犾狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲狅狀狋犺犲犮狅狀狋犲狀狋狅犳狋狅狋犪犾狀犻狋狉狅犵犲狀犻狀犾犲犪犮犺犲犱狊狅犾狌狋犻狅狀
２．２ 淋溶液中的磷含量变化
施用沼液后淋溶液中的全磷及速效磷含量显著增加（图３），其中全磷含量平均增加８８０％（４０ｍＬ沼液）和
２５００％（８０ｍＬ沼液），速效磷含量分别增加１９９１％（４０ｍＬ沼液）和５３３６％（８０ｍＬ沼液）。随着淋溶次数的增
加，清水对照组淋溶液中全磷含量逐渐减少，速效磷含量在前３次淋溶中变化不大，后２次淋溶中显著（犘＜
０．０５）减小。培养温度为３０℃时，在无沼液施用情况下（清水对照）淋溶液中的全磷含量除第１次淋溶显著增加
和第２次淋溶无显著变化外，其余３次淋溶均显著（犘＜０．０５）低于２０℃时，而速效磷含量除第２和第３次淋溶显
著（犘＜０．０５）高于２０℃时外，其余无显著变化。在施用沼液情况下，除４０ｍＬ沼液水平下第１次淋溶无显著变
化外，３０℃时的全磷及速效磷含量显著（犘＜０．０５）高于２０℃时（８０ｍＬ沼液水平下，第５次淋溶时全磷含量变化
０６ 草 业 学 报 第２４卷
不显著）。清水对照处理淋溶液中的速效磷含量只占全磷含量的３４％，而施用沼液后淋溶液中的速效磷含量占
到全磷含量的７０％以上。
图３ 环境温度对淋溶液全磷及速效磷含量的影响
犉犻犵．３ 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犲狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋犪犾狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲狅狀狋犺犲犮狅狀狋犲狀狋狊狅犳狋狅狋犪犾狆犺狅狊狆犺狅狉狌狊犪狀犱犪狏犪犻犾犪犫犾犲狆犺狅狊狆犺狅狉狌狊犻狀犾犲犪犮犺犲犱狊狅犾狌狋犻狅狀
图４ 环境温度对淋溶液全钾含量及电导率的影响
犉犻犵．４ 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犲狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋犪犾狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲狅狀狋犺犲犮狅狀狋犲狀狋狊狅犳狋狅狋犪犾狆狅狋犪狊狊犻狌犿犪狀犱犲犾犲犮狋狉犻犮犮狅狀犱狌犮狋犪狀犮犲犻狀犾犲犪犮犺犲犱狊狅犾狌狋犻狅狀
２．３ 淋溶液中的全钾含量及电导率变化
施用沼液后淋溶液电导率及全钾含量显著（犘＜０．０５）增加，且随着沼液用量的增加呈显著提高趋势（图４）。
随着淋溶次数的增加，清水对照组淋溶液中电导率逐渐降低；施用沼液后全钾含量整体呈上升趋势，电导率２０℃
１６第４期 张震 等：不同环境温度下沼液养分在土壤中的淋失模拟研究
时变化相对平稳，３０℃时随淋溶次数增加有升高趋势。培养温度为３０℃时，清水对照组淋溶液电导率第１和第２
次淋溶时显著（犘＜０．０５）低于２０℃，第４次淋溶时显著（犘＜０．０５）高于２０℃，其余两次无显著变化；而全钾含量
显著（犘＜０．０５）高于２０℃时（第５次淋洗除外）。施用沼液后，淋溶液３０℃时的电导率和全钾含量显著（犘＜
０．０５）高于２０℃时（高沼液梯度下第１次淋溶除外）。
２．４ 淋溶前后土壤养分含量变化
淋溶前，土壤速效钾、碱解氮及有效磷的含量分别为１８４．７１，９４．７７，９．６５ｍｇ／ｋｇ。淋溶结束后，清水处理组
土壤有效磷、碱解氮、速效钾的含量较淋溶前呈下降趋势（２０℃下的土壤有效磷除外）。４０ｍＬ沼液施用量下，土
壤速效钾含量较淋溶前提高５７％（２０℃）和６３％（３０℃），有效磷含量提高５９％（２０℃）和８％（３０℃），而碱解氮含
量有所下降（表１）。８０ｍＬ沼液施用量下，土壤速效钾含量较淋溶前提高１３０％以上，碱解氮含量提高２０％以
上，有效磷含量提高５０％以上。培养温度对土壤速效钾积累无显著影响，除清水对照土壤碱解氮外，２０℃时的土
壤碱解氮、有效磷的含量均显著（犘＜０．０５）高于３０℃时的。
表１ 环境温度对淋溶土壤速效钾、碱解氮和有效磷含量的影响
犜犪犫犾犲１ 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犲狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋犪犾狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲狊狅狀狋犺犲犿犪狊狊犳狉犪犮狋犻狅狀狅犳狊狅犻犾犪狏犪犻犾犪犫犾犲狆狅狋犪狊狊犻狌犿，
犪犾犽犪犾犻狀犲犺狔犱狉狅犾狔狊犻狊狀犻狋狉狅犵犲狀犪狀犱犪狏犪犻犾犪犫犾犲狆犺狅狊狆犺狅狉狌狊
沼液量
Ｓｌｕｒｒｙａｍｏｕｎｔ
（ｍＬ）
速效钾
Ｓｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅｐｏｔａｓｓｉｕｍ（ｍｇ／ｋｇ）
２０℃ ３０℃
碱解氮
Ｓｏｉｌａｌｋａｌｉｎｅｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｎｉｔｒｏｇｅｎ（ｍｇ／ｋｇ）
２０℃ ３０℃
有效磷
Ｓｏｉｌａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ（ｍｇ／ｋｇ）
２０℃ ３０℃
０ １５８．６４±１．５３ａ １６３．５１±２．８８ａ ８２．７０±１．３９ａ ７６．３９±１．２８ａ １３．８４±０．８７ａ ８．７２±１．４６ｂ
４０ ２８９．５５±８．０８ａ ３０１．３０±９．３５ａ ９０．０９±１．２１ａ ７９．４６±３．８０ｂ １５．３１±０．７２ａ １０．４２±０．９５ｂ
８０ ４６２．９７±１１．９２ａ ４３０．２６±２１．６６ａ ２３４．９５±１６．９２ａ １１３．３３±１２．１３ｂ ２８．９３±２．５１ａ １４．７８±０．７５ｂ
同一沼液梯度下数据后面小写字母不同表示在犘＜０．０５水平上差异显著。
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓａｆｔｅｒｔｈｅｄａｔａｆｏｒｅａｃｈｓｌｕｒｒｙｒａｔｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ犘＜０．０５．
３ 讨论
沼液所含速效养分相对较高，施入土壤后未能及时被植物吸收利用或被土壤颗粒吸附的养分将发生淋溶损
失［２０］。本试验中，土壤施用沼液后淋溶液中的铵态氮、硝态氮、全氮、全磷、速效磷、全钾及电导率均显著增加，且
淋溶结束后土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量较淋溶前显著增加，这提高了施用沼液对环境的污染风险。在施用
沼液前提下，随着淋溶次数的增加，土壤吸附固定的养分含量逐渐增加，且淋溶液中的养分浓度整体呈上升趋势。
Ｗａｃｈｅｎｄｏｒｆ等［２１］报道草地施入家畜尿液后土壤硝态氮及有机氮淋溶损失量显著增加。在长达８年的施用牛粪
试验中，Ｏｌｓｏｎ等［２２］发现土壤硝态氮淋溶损失量随牛粪施用量的增加而增加。Ｖｏｌｆ等［２３］研究认为当厩肥施用量
超过农作物养分需要量时将成为磷素淋溶损失的主要来源。这些研究结果表明施用有机肥后土壤养分淋溶损失
是不可避免的，在生产中应结合植物养分需求提出合理的有机肥施用量。
在本试验中，环境温度对淋溶液中硝态氮和全氮含量的影响整体要大于对铵态氮含量的影响，这可能与土壤
对铵态氮的强吸附性和温度影响土壤微生物硝化作用有关［２４］。硝化细菌的硝化作用最适温度在２７～３２℃之间，
低温下硝化作用几乎停止，随着温度的升高硝化速率迅速提高［２５］。通过硝化作用形成的硝态氮，因土壤胶体对
ＮＯ３－的吸附甚微，易遭雨水或灌溉而淋失。在高温环境下（３０℃）淋溶液中的硝态氮和全氮质量整体高于低温
环境（２０℃）。罗时石等［２６］的研究结果也表明在施氮量相同的情况下，当温度上升时，土壤中硝态氮的浓度也高，
更容易淋失。刘健等［２７］研究发现硝态氮是氮素淋溶的主要形态，经过多次淋溶后，硝态氮的淋溶量占全氮淋溶
量的７０％以上。但是本试验中，硝态氮及铵态氮之和不及全氮的一半。这说明除了铵态氮和硝态氮之外，还有
其他形态的氮素，如有机氮。Ｃｈａｐｍａｎ等［２８］报道土壤有机氮溶解率随温度的升高而增加，温度的升高使其更易
随淋溶而损失。就沼液作为肥料而言，其氮素淋失既包括硝态氮和铵态氮，同时也包括有机氮。
２６ 草 业 学 报 第２４卷
磷在土壤中移动性差，易被土壤固定，其在土壤中的形态转化及其有效性主要受温度和水分等因素的影
响［２９］。在本试验中，施用沼液后淋溶液中的全磷与速效磷含量３０℃时显著高于２０℃时，这与温度的升高提高了
土壤磷的活性进而使磷素更易移动有关。Ｓｉｌｖｅｉｒａ和Ｏ’Ｃｏｎｎｏｒ［３０］对有机污泥土壤磷的移动性研究发现，在２０℃
下磷的淋溶损失主要集中在第１次，随后的几次淋溶损失较低；而３２℃时磷的淋溶损失随淋溶次数的增加而增
加。张奇春和王光火等［３１］研究指出，提高温度可以显著促进土壤磷的释放。蔡景波等［３２］关于沉水植物底泥的
研究结果发现，温度的提高显著降低了底泥有机磷的含量，这说明温度的升高促进了底泥有机磷的释放，间接使
底泥全磷含量降低。Ｈｏｌｉｓｔｅｒ等［３３］进行生物碳对磷的吸附试验时发现在较高温度下生物碳对磷的吸附性较低。
这些研究结果都较好地支持了本试验结果，即在较高的温度下土壤对磷的吸附性降低，加剧了磷的淋溶损失，导
致３０℃时的全磷淋溶损失高于２０℃时。随着淋溶次数的增加，在３０℃高沼液施肥水平下（８０ｍＬ沼液）淋溶液
全磷及速效磷含量逐渐增加，到第５次下降；而在低沼液水平下整体呈下降趋势。这可能与土壤中累积的养分浓
度有关。章明清等［３４］研究表明，在中低施肥量范围内，土壤渗漏水硝态氮、总磷和钾浓度随施肥量提高而以线
性形式增加，但随着施肥量继续提高，则表现为非线性关系。
沼液中的钾素一般以无机形态存在，施入土壤后部分能被土壤胶体吸附固定，但是环境温度显著影响土壤对
钾的吸附固定能力。龙怀宇等［３５］对钾吸附动力学的研究结果表明，温度越低，钾的吸附越容易自发进行，温度升
高不利于钾的吸附。在本试验中，除清水对照第５次淋溶外，３０℃时淋溶液全钾含量均显著高于２０℃，且随淋溶
次数的增加全钾含量呈增加趋势。原因可能在于，３０℃时土壤对钾的吸附性小于２０℃，使得３０℃时钾素的淋失
量大幅度增加。杜昌文等［３６］指出温度升高能使矿物质中Ｋ＋释放加快。金继运等［３７］发现随温度升高后土壤供
钾能力增加而缓冲性能下降。此外，多次淋溶时，积累在土壤中的钾素随下一次淋溶再次淋失，使得淋溶液全钾
含量呈现持续增加趋势。本试验中，施用沼液后３０℃时淋溶液电导率显著高于２０℃，这可能与３０℃时较多的土
壤养分淋失有关。此外，随淋溶次数的增加，清水对照组淋溶液电导率呈显著下降趋势，说明在无外源养分施入
的情况下，土壤中的离子经淋溶损失，致使土壤肥力下降。
４ 结论
沼液是速效养分含量相对较高的有机肥源，因其产量大且一般只能就地消纳，使得养殖场周边地区的环境负
荷较重。本试验沼液用量相当于１３０ｋｇＮ／ｈｍ２（２００ｍＬ沼液）和２６０ｋｇＮ／ｈｍ２（４００ｍＬ沼液）。施用沼液后
土壤速效养分存在明显积累过程，淋溶液中氮、磷、钾淋失量显著增大，其中１３０ｋｇＮ／ｈｍ２ 沼液水平下，全氮含
量平均增加７３％，全磷含量增加８８０％，全钾含量增加３８８％。环境温度的提高增加了沼液养分在土壤中的淋溶
损失，３０℃时淋溶液中的硝态氮、全氮、全钾、全磷、速效磷含量及电导率整体高于２０℃，其中全氮平均提高
１４．６８％，全磷平均提高３３．５９％，全钾平均提高２４．０８％。环境温度及沼液浓度影响沼液养分在土壤中的淋溶损
失，今后在生产中应结合不同作物的需肥特点及作物对沼液的利用效率，适当减少夏季高温时的沼液施用次数，
增加春秋季节施用次数，但沼液用量不要超过１３０ｋｇＮ／ｈｍ２ 为宜。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊：
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