全 文 ：中国生态农业学报 2011年 9月 第 19卷 第 5期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Sep. 2011, 19(5): 1109−1114 农田氮循环与土壤肥力管理


* 中国科学院知识创新工程项目(KZCX2-YW-449)和国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07209-007)资助
** 通讯作者: 胡春胜(1965~), 男, 研究员, 博士生导师, 主要从事农田生态领域的研究。E-mail: cshu@sjziam.ac.cn
李晓欣(1978~), 女, 博士, 副研究员, 主要研究方向为农田氮素环境效应。E-mail: xiaoxin_li@sjziam.ac.cn
收稿日期: 2011-03-15 接受日期: 2011-06-14
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2011.01109
华北山前平原农田土壤硝态氮淋失与调控研究*
李晓欣 1 马洪斌 1,2 胡春胜 1** 张桂杰 3
(1. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 石家庄 050022; 2. 中国科学院研究生院 北京 100049;
3. 石家庄市环境监测中心 石家庄 050021)
摘 要 本文依托中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦−玉米一年两熟长期定位试验, 应用土钻取土和
土壤溶液取样器取水的方法, 研究了不同农田管理措施下土壤硝态氮的累积变化, 计算了不同氮肥处理通过
根系吸收层的硝态氮淋失通量。结果表明, 小麦−玉米生长季土壤硝态氮累积量和淋失量随着施氮量的增加显
著增加 , 相同氮肥水平下增施磷、钾肥增加了作物的收获氮量 , 施磷肥增加的作物收获氮量最高可达 123
kg·hm−2·a−1, 施钾肥增加的作物收获氮量最高为 31 kg·hm−2·a−1。不同灌溉水平下 0~400 cm土体累积硝态氮随
着灌溉量的增加而降低, 控制灌溉(小麦季不灌水, 玉米季灌溉 1水)、非充分灌溉(小麦季灌溉 2~3水, 玉米季
按需灌溉)、充分灌溉(小麦季灌溉 4~5水, 玉米季按需灌溉)各处理剖面累积硝态氮量分别为 1 698 kg·hm−2、1
148 kg·hm−2和 961 kg·hm−2。与非充分灌溉和充分灌溉处理相比, 控制灌溉在 100~200 cm土层硝态氮累积量显
著高于其他层次, 2003~2005年间控制灌溉剖面增加的硝态氮量占施肥总量的 23%; 非充分灌溉处理剖面增加
的硝态氮量占施肥总量的 22%; 充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的 47%。免耕措施降低了作物
产量, 影响土壤水的运移, 增加了硝态氮的淋失风险。根据作物所需降低氮素投入(N 200 kg·hm−2·a−1), 增施
磷、钾肥, 控制灌溉量是减少华北山前平原地区硝态氮淋失, 保护地下水的有效措施。
关键词 小麦−玉米轮作 硝态氮累积 氮淋失 水量平衡 施肥 灌溉措施 免耕
中图分类号: S19 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2011)05-1109-06
Soil nitrate leaching and control methods in the piedmont of North China Plain
LI Xiao-Xin1, MA Hong-Bin1,2, HU Chun-Sheng1, ZHANG Gui-Jie3
(1. Center for Agricultural Resources Research, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences,
Shijiazhuang 050022, China; 2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3. Shijiazhuang Environmental Monitoring Center, Shijiazhuang 050021, China)
Abstract Soil core and soil water samples were collected in a long-term field experiments to study soil nitrate nitrogen (NO3−-N)
accumulation and leaching in winter wheat/summer maize double-cropping system under different agricultural management practices
in the North China Plain (NCP). The results showed that NO3−-N accumulation in the soil profile and NO3−-N leaching through the
root zone increased with increasing N fertilizer application (P<0.05). Application of P and K fertilizers improved the grain yield and
harvested more N in grains. P and K inputs increased the amounts of harvested N in grains by 123 kg·hm−2·a−1 and 31 kg·hm−2·a−1,
respectively. Based on the experiment, the amount of irrigation also affected NO3−-N accumulation and distribution in the soil profile.
The amounts of accumulated NO3−-N in the 0~400 cm soil profile significantly decreased with increasing irrigation frequency. Arid
irrigation treatment (i.e., no irrigation and one irrigation during winter wheat and summer maize seasons, respectively) produced 1
698 kg(N)·hm−2 of accumulated NO3−-N in the 0~400 cm soil profile. This was significantly higher (P < 0.05) than those of deficient
irrigation (i.e., 2~3 irrigations during winter wheat season, irrigation when needed during summer maize season) and sufficient irri-
gation (i.e., 4~5 irrigations during winter wheat season, irrigation when needed during summer maize season) with accumulated
NO3−-N in the 0~400 cm soil profile of 1 148 kg(N)·hm−2 and 961 kg(N)·hm−2, respectively. Compared with deficient and sufficient
irrigation treatments, accumulated NO3−-N in the 100~200 cm soil layer was higher than in the other soil layers under arid irrigation
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treatment. From 2003~2005, increases in NO3−-N in the 0~400 cm soil profile were different among different irrigation treatments.
The amounts of fertilizer N left in the soil under arid irrigation, deficient irrigation and sufficient irrigation were 23%, 22% and 47%,
respectively. No-tillage decreased grain yield, changed soil water movement and increased water storage in deep soils, which in turn
increased the risk of NO3−-N leaching. Based on the results, 200 kg·hm−2·a−1 N input with less irrigation and balanced fertilization
were the most effective mode that protected groundwater from nitrate pollution in NCP.
Key words Wheat-maize rotation, Nitrate nitrogen accumulation, Nitrogen leaching, Water balance, Fertilization, Irrigation
practice, No-tillage
(Received Mar. 15, 2011; accepted Jun. 14, 2011)
华北山前平原小麦−玉米一年两熟的高集约农
业生产依赖于水和肥料的投入, 为获得高产, 大量
的氮肥进入农田, 加上不合理的灌溉, 导致作物氮
肥利用率低 , 损失加剧 , 引起各种环境问题 , 地下
水的硝酸盐污染就是其中之一[1−7]。硝酸盐淋失受诸
如土壤、气候和农业措施等因素的影响, 如何采用
合理的农业管理措施(降低施氮量、平衡施肥以及合
理灌溉)减少华北平原土壤硝酸盐淋失[8−17], 首先要
了解冬小麦−夏玉米轮作体系下农田硝态氮累积与
淋失过程。多年来, 众多科研工作者针对华北平原
硝酸盐淋失问题, 围绕高产农田不同管理措施对作
物氮素吸收利用率的影响与土壤硝态氮累积分布开
展了大量工作, 但以往的研究主要集中于作物根系
吸收层, 对不同管理措施下根区以下深层土壤硝态
氮累积及硝态氮淋失过程与淋失量的研究相对较
少。本研究通过监测不同氮磷钾配合施肥、不同灌
溉制度及不同耕作管理下深层土壤硝态氮的累积分
布, 以及不同氮肥投入水平硝态氮淋失量年际间的
差异, 分析了影响硝态氮淋失的多种因素, 并根据
试验结果提出控制硝态氮淋失的合理调控对策。
1 材料与方法
1.1 试验地点
试验在中国科学院栾城农业生态系统试验站
(以下简称栾城试验站)进行, 该站位于东经 114 o41′,
北纬 37o53′, 海拔 50.1 m, 属于半湿润半干旱季风气
候。试验站地处太行山山前平原的中部位置, 农业
生产可代表整个山前平原区。该地区种植制度为小
麦−玉米轮作, 实行一年两熟制。小麦于 10 月初播
种, 第 2 年 6 月上中旬收割。玉米于小麦收割前人工
套种于小麦行中或在小麦收割后播种, 9月下旬收获。
1.2 试验处理
1.2.1 不同氮肥处理硝态氮淋失通量试验
不同施氮水平试验为小区(养分池)试验, 试验于
1998年 10月冬小麦季开始进行, 养分池面积为 6.25 m2
(2.5 m×2.5 m), 四周均由水泥墙隔离, 防止不同处理
间肥、水的侧向运移。小区内种植方式为小麦−玉米轮
作, 施入的氮肥品种为尿素, 共设 4 个施氮水平(纯 N
200 kg·hm−2·a−1、400 kg·hm−2·a−1、600 kg·hm−2·a−1和 800
kg·hm−2·a−1), 3 次重复, 随机排列, 氮肥分 4 次平均施
入土壤, 分别为小麦底肥、拔节期追肥、玉米提苗肥
和大喇叭口期追肥。小麦施底肥时同时施过磷酸钙(折
合纯 P 45 kg·hm−2·a−1)。选择施氮水平为 200
kg·hm−2·a−1、400 kg·hm−2·a−1和 800 kg·hm−2·a−1的处理,
在土壤不同深度安装土壤溶液取样器, 通过真空泵,
抽负压采集土壤溶液, 研究不同处理间土壤溶液中硝
态氮含量的变化, 计算氮素的淋溶损失; 在安装土壤
溶液取样器的池子中央安装中子管, 深度为 2 m, 应
用中子仪对不同深度土壤含水量的变化进行连续观
测。各小区的灌溉量由水表统一控制, 并保持一致。
1.2.2 氮、磷、钾肥不同施用量试验
试验在长期定位试验田进行(1997 年 10 月开始
试验)。设 4个 N水平(0 kg·hm−2·a−1、200 kg·hm−2·a−1、
400 kg·hm−2·a−1和 600 kg·hm−2·a−1), 分别用 N0、N200、
N400和 N600表示; 设 3个 P水平(0 kg·hm−2·a−1、32.5
kg·hm−2·a−1和 65 kg·hm−2·a−1), 分别用 P0、P32.5 和
P65表示; N、P随机组合, 并选择 4种不同氮、磷肥配
比组合进行增施钾肥的对照试验 , 施钾量为 150
kg·hm−2·a−1(K150), 共设 4个处理, 分别为N0P0K150、
N200P32.5K150、N400P65K150和 N600P32.5K150)。
故试验共 16个处理, 每个处理 3次重复, 随机排列。
1.2.3 不同灌溉水平试验
试验在栾城试验站的水分长期观测场进行
(1998年 10月开始试验), 设置控制灌溉、非充分灌
溉和充分灌溉 3个处理, 每个处理设 3次重复, 随机
排列。控制灌溉处理小麦季不进行灌水, 玉米季为
保证出苗灌溉 1水; 非充分灌溉处理小麦季灌溉 2~3
水 , 玉米季按需灌溉 ; 充分灌溉处理小麦季灌溉
4~5水, 玉米季按需灌溉。小麦播种前底肥施磷酸二
胺和尿素, 第 2 年春季追施尿素; 玉米季追施尿素,
施氮总量为 490 kg·hm−2·a−1。
1.2.4 不同耕作试验
不同耕作试验于 2001年开始, 根据冬小麦播种
时的土壤耕作方式和秸秆还田方式 , 设以下处理 :
秸秆还田翻耕(F)、秸秆还田旋耕(X)、秸秆粉碎免耕
(MF)和秸秆直立免耕(MZ)。不同耕作方式的肥料投
第 5期 李晓欣等: 华北山前平原农田土壤硝态氮淋失与调控研究 1111


入和灌水量保持一致, 灌溉方式为喷灌。小麦播种
前底肥施磷酸二胺和尿素, 第 2 年春季追施尿素;
玉米季追施尿素, 施氮总量为 410 kg·hm−2·a−1。
1.3 土壤硝态氮含量的测定
土壤硝态氮的测定: 作物收获后用土钻取土至
400 cm, 每 20 cm为 1层; 称取新鲜土样 10.00 g, 加
入 1 mol·L−1的 KCl 50 mL, 振荡浸提 1 h, 将振荡液
过滤, 取其滤液, 低温 4 ℃以下保存, FLOW IV流动
注射分析仪测定。
土壤溶液的提取及硝态氮的测定: 利用真空泵
连接土壤溶液取样器上部的 PVC软管抽气, 使其腔
体内达 0.07~0.08 MPa 负压, 在此压力下平衡 24 h
后, 抽取土壤溶液, 溶液取出后在 4 ℃以下温度保
存, 土壤溶液中的硝态氮含量用 FLOW IV型流动注
射仪测定。土壤溶液的抽取一般每 20 d进行 1次, 有
较大降水和灌溉后则隔天取水。
降水量与灌溉量: 降水量由栾城试验站气象观测
场的雨量计测定, 灌水量在每次灌溉时用水表计量。
农田蒸散量: 利用栾城试验站的大型蒸渗仪逐
日称重观测的数据计算农田蒸散量。
土壤含水量: 由中子水分仪进行测量, 安装有
土壤溶液取样器的池子对应都安装有 1 根中子管,
埋深为 2 m, 土壤含水量的测定层次与取水的层次
一致, 一般 5 d观测 1次, 小麦越冬期 10 d测定 1次,
抽取土壤溶液当天同时测定含水量。作物收获后, 土
钻取土的同时, 用铝盒装新鲜土样, 称重, 105 ℃下烘
24 h至恒重后称重, 求出各层的土壤重量含水量。
1.4 统计分析
采用 Excel 2003和 SPSS 11.5 软件进行试验数
据分析, 采用 LSD 方法分析数据间的差异显著性
(P<0.05, P<0.01)。
2 结果与分析
2.1 不同肥料投入对土壤硝态氮残留累积的影响
不同氮、磷、钾肥投入水平的长期定位试验
在种植 5 年后取土(2002 年 10 月), 不同施肥处理
0~400 cm土壤剖面硝态氮累积量如图 1 所示。施
氮量是土壤硝态氮残留累积的主要影响因素 , 随
施氮量的增大 , 土壤累积的硝态氮量显著增大 ,
年施氮 600 kg·hm−2处理累积硝态氮量最多。相同
氮肥水平下增施磷、钾肥提高了作物产量 , 增加了
作物的收获氮量 (作物收获后 , 秸秆全部还田 , 作
物从土壤中带走的氮量由籽粒中的全氮含量和籽
粒产量决定)。



图 1 不同施肥处理 0~400 cm土层硝态氮累积量
Fig. 1 Accumulation of NO3−-N in 0~400 cm soil under
different N, P, K application treatments
N、P、K 分别表示氮肥、磷肥和钾肥，其后的数字为肥料施用
量, 单位为 kg·hm−2; 下同。N, P, K mean nitrogen, phosphorus and
potassium fertilizers, the number following them are their application
rates, the unit is kg·hm−2. The same below.

2001 年 10 月~2004 年 10 月不同处理作物收获
的氮量如表 1 所示: 施磷显著增加了作物的收获氮
量, 最高增加量可达 123 kg·hm−2·a−1; 施氮、磷肥的
基础上增施钾肥也增加了作物收获氮量, 最高增加
量为 31 kg·hm−2·a−1。增施磷、钾肥处理经多年的种
植与收获后, 4 m土体硝态氮累积量有不同程度变化,
但经统计检验, 由磷、钾肥造成的硝态氮累积差异
未达显著水平。分析原因, 主要是增施磷、钾肥(特
别是增施磷肥), 提高作物收获氮的同时, 显著改变
了土壤微环境, 抑制了土壤 pH过度升高, 降低了施
入尿素的氨挥发损失[18−19]。

表 1 2001年 10月至 2004年 10月不同施肥处理作物收获氮量
Table 1 Grain harvest nitrogen under different N, P, K application treatments from Oct. 2001 to Oct. 2004 kg·hm−2·a−1
年份 Year N0 N200 N400 N600
P0 2002 101 (113) 129 121 134
2003 105 (115) 128 133 136
2004 89 (97) 125 129 128
P32.5 2002 115 209 (229) 207 224 (262)
2003 134 212 (219) 225 239 (259)
2004 100 216 (247) 224 228 (255)
P65 2002 105 219 226 (247) 219
2003 125 233 255 (244) 259
2004 79 235 238 (263) 248
括号内为增施钾肥(150 kg·hm−2·a−1)处理作物收获氮 The data in the brackets are the grain harvest nitrogen with potassium fertilizer added.
1112 中国生态农业学报 2011 第 19卷


2.2 不同灌溉量对土壤硝态氮残留累积的影响
长期不同灌溉量处理下(1998年 10月开始试验)
0~400 cm 土层土壤剖面硝态氮累积量存在显著差
异。选择 2003~2005 年比较不同灌溉水平土体硝态
氮累积变化, 如图 2所示, 2003年 10月 0~400 cm土
壤硝态氮累积量控制灌溉处理为 1 473 kg·hm−2, 非
充分灌溉处理为 928 kg·hm−2, 充分灌溉处理为 504
kg·hm−2, 3个处理的差异达显著水平(P<0.05); 随着
种植年限的增加, 各处理 0~400 cm土壤累积硝态氮
都有所增加, 2005年 10月玉米收获后 0~400 cm剖
面增加的硝态氮量控制灌溉处理为 225 kg·hm−2, 占
施肥总量的 23%; 非充分灌溉处理为 220 kg·hm−2,
占施肥总量的 22%; 充分灌溉处理为 457 kg·hm−2,
占施肥总量的 47%。控制灌溉和非充分灌溉处理增
加的硝态氮主要集中在 200 cm深度以下, 充分灌溉
处理 0~400 cm剖面各土层硝态氮都明显增加。
不同灌溉量不仅造成土体硝态氮累积量的不同,
也影响了土壤剖面硝态氮分布。控制灌溉处理
100~200 cm土层累积硝态氮量最多, 0~100 cm土层
其次, 400 cm厚的土壤剖面约 75%的硝态氮累积在
0~200 cm土体内; 非充分灌溉处理以 100~200 cm土
层累积硝态氮最多, 各层次累积量差异不显著, 整个
剖面 48%的硝态氮累积在 200 cm以上土层; 充分灌溉
处理以 300~400 cm土层累积硝态氮最多, 200~300 cm
土层其次, 0~100 cm土层最低, 硝态氮累积量在整个
土壤剖面自上到下呈逐步增加的趋势。
2.3 不同耕作措施对土壤硝态氮残留累积的影响
不同耕作方式和秸秆还田措施影响了作物生
长、土壤贮水量及田间水分运动 , 进而影响土壤
NO3−-N的淋失。2004年玉米收获后取土测定不同耕
作措施下 0~180 cm土层土壤含水量和 NO3−-N含量,
结果如图 3 所示: 秸秆粉碎免耕和秸秆直立免耕处
理 100 cm 以下土层含水量显著高于翻耕和旋耕处理,
主要是由于免耕没有扰动土壤, 连续的土壤结构更
有利于降水和灌溉的入渗, 加上秸秆覆盖的保墒作
用, 更多地将水分贮存于下层土壤中。不同处理土
壤 NO3−-N 累积量以免耕最高(秸秆粉碎免耕>秸秆
直立免耕 ), 旋耕其次 , 翻耕最低 , 免耕处理的
NO3−-N含量在 100 cm以下土层显著高于其他处理。
分析原因, 主要在于免耕一定程度上造成了作物减
产 [20−22], 同时免耕阻碍作物根系下扎, 使根系更多
地分布于表层, 作物对表层养分吸收较多, 对土壤
深层养分的吸收较少, 土壤 NO3−-N残留高; 翻耕处
理由于作物长势较好, 根系发达, 能够更多地利用
深层土壤中的水分和养分, 同时翻耕处理土面蒸发
剧烈, 表层土壤水分消耗较多, 使得土壤深层水分
向上移动, 从而带动 NO3−-N向耕层移动, 更多地被
作物利用, 因而下层 NO3−-N含量较低。

表 2 不同灌溉处理下 0~400 cm各土层硝态氮累积量及所占比率
Table 2 Amount of accumulated NO3−-N in different soil depth under different irrigation treatments
控制灌溉 Arid irrigation 非充分灌溉 Deficient irrigation 充分灌溉 Sufficient irrigation 土层深度
Soil depth
(cm)
累积量
Accumulation (kg·hm−2)
占比例
Percent (%)
累积量
Accumulation (kg·hm−2)
占比例
Percent (%)
累积量
Accumulation (kg·hm−2)
占比例
Percent (%)
0~100 454ab 31.1 181a 19.2 92a 18.3
100~200 646a 44.1 270a 28.8 109a 21.7
200~300 226bc 15.5 266a 28.3 144a 28.6
300~400 137c 9.3 222a 23.6 158a 31.4
控制灌溉: 小麦季不灌水, 玉米季为保证出苗灌溉 1水; 非充分灌溉: 小麦季灌溉 2~3水, 玉米季按需灌溉; 充分灌溉: 小麦季灌溉 4~5
水, 玉米季按需灌溉; 数据后不同小写字母表示不同土层在 α=0.05水平差异显著。Arid irrigation: no irrigation and one irrigation during winter
wheat and summer maize seasons, respectively; deficient irrigation: 2~3 irrigations during winter wheat season, irrigation when needed during summer
maize season; sufficient irrigation: 4~5 irrigations during winter wheat season, irrigation when needed during summer maize season. Different small
letters mean significant difference among different soil depths at α = 0.05 level.



图 2 不同灌溉处理下土壤硝态氮累积量随土层深度的变化
Fig. 2 Soil accumulated NO3−-N changes along soil profile under different irrigation treatments
a: 控制灌溉 Arid irrigation; b: 非充分灌溉 Deficient irrigation; c: 充分灌溉 Sufficient irrigation.
第 5期 李晓欣等: 华北山前平原农田土壤硝态氮淋失与调控研究 1113



s
图 3 不同耕作处理下 0~180 cm土层土壤含水量与 NO3−-N含量分布
Fig. 3 Distribution of soil water content and NO3−-N concentration in 0~180 cm soil profile under different tillage treatments
F: 翻耕秸秆粉碎还田 Traditional tillage with crushed straw; X: 旋耕秸秆粉碎还田 Rotary tillage with crushed straw; MF: 免耕秸秆粉碎还
田 No-tillage with crushed straw; MZ: 免耕整秸覆盖 No-tillage with entire straw.



图 4 不同年度小麦−玉米生长季累计输入水量与下渗水变化
Fig. 4 Accumulated water input and drainage during the wheat-corn season in different years

2.4 小麦−玉米生长季硝态氮淋失时期与淋失量
不同降雨年型、不同灌溉量下通过作物根系吸
收层(180 cm 深度)的下渗水量不同, 如图 4 所示:
2001~2002 作物生长年通过降水和灌溉进入土体的
水量为 1 080 mm(降水为 382 mm, 灌溉 698 mm), 共
造成 4 次土壤水的下渗, 其中 3 次土壤水的下渗都
由灌溉引起, 小麦播种前灌底墒水(2001 年 10 月 7
日)、越冬期的冻水(2001年 11月 30日)和春季的返
青拔节水(2002年 3月 15日)使大量水下渗进入深层
土壤, 而 2002年 7月份土壤水的下渗是玉米季灌溉
和雨季降雨综合作用的结果。
2002~2003作物生长年进入土体的水量为 896 mm
(降水、灌溉量分别为 476 mm和 420 mm), 期间发
生 2 次土壤水的下渗, 分别为 2002 年 10 月 7 日和
2002 年 11 月 16 日, 这两次土壤水的下渗都是由于
灌溉引起的, 小麦播种前的底墒水以及越冬前的冻
水造成大量水下渗进入深层土壤。
2003~2004 作物生长年降水较多, 降雨总量达
611 mm, 灌溉量为 360 mm, 作物生长期间共发生 3
次土壤水的下渗, 分别为 2003年 10月 12日、2004
年 3 月 22日和 2004年 8 月 15日, 2003年 10月土
壤水的下渗是由于连续 4 d 84.7 mm的降雨造成的,
而 2004年 3月土壤水的下渗则是由小麦返青期灌溉
造成, 2004 年 8 月土壤水的下渗是玉米季灌溉和随
1114 中国生态农业学报 2011 第 19卷


后的降雨共同作用的结果。
2006~2007 作物生长年未发生土壤水下渗, 一方
面是由于 2007年雨季降水量相对较少(409 mm), 另一
方面适时适量灌溉(419 mm)既满足了作物生长所需又
不会造成土壤水深层渗漏, 引起硝态氮深层淋失。
不同作物生长年各施肥处理的硝态氮淋失量不同,
2001~2002 作物生长年, 年施氮量为 200 kg·hm−2、
400 kg·hm−2、800 kg·hm−2 处理的淋失氮量分别为
2 kg·hm−2、38 kg·hm−2和 160 kg·hm−2; 2002~2003作
物生长年, 年施氮量为 200 kg·hm−2、400 kg·hm−2、
800 kg·hm−2 处理的淋失氮量分别为 6 kg·hm−2、46
kg·hm−2和 144 kg·hm−2; 2003~2004 作物生长年, 年
施氮量为 200 kg·hm−2、400 kg·hm−2、800 kg·hm-2处
理的淋失氮量分别为 11 kg·hm−2、90 kg·hm−2和 145
kg·hm−2; 2006~2007 作物生长年由于没有土壤水的
深层下渗, 各处理不存在硝态氮的淋失损失。
3 讨论
硝态氮淋失是氮肥施入土壤后主要损失途径之
一, 在栾城试验站进行的田间试验结果表明: 随着
氮肥投入量的增多, 土壤累积和淋失量增加; 相同
氮肥施入量下增施磷、钾肥显著提高了作物产量和
籽粒收获氮量, 增施磷、钾肥后改变了土壤微环境,
尤其是以过磷酸钙形式施入的磷肥, 含有 10 %左右
游离酸, 能够中和尿素水解时产生的 OH−, 抑制土
壤微环境 pH 过度升高, 降低了施入尿素的氨挥发
损失, 增施磷、钾肥对土壤硝态氮累积的影响是增
加作物吸收和减少氨挥发共同作用的结果, 两者的
影响效果与比例还有待于进一步研究。
灌水量越多上层土壤累积的硝态氮量越少, 淋失
至下层的硝态氮量越多。多年试验表明, 小麦越冬前
期与返青拔节期及雨季是华北山前平原地区硝态氮淋
失发生的主要时期。根据土壤墒情和作物需求安排灌
溉, 尤其是减少播前水和越冬水造成的硝态氮淋失,
对于保护地下水具有现实指导意义。合理的灌溉不仅
可以降低灌溉本身造成的淋溶损失, 还能增加土体对
雨季大的降水的缓冲能力, 降低雨季淋失风险。免耕
可将更多的水分贮存于下层土壤, 但同时增加了硝态
氮淋失的风险, 采用免耕措施可以配合减少 1次灌溉。
传统管理农田小麦−玉米生长所需氮量为 360
kg·hm−2, 充分利用作物收获后土壤残留氮、大气沉
降氮和土壤矿化氮(约 168~260 kg·hm−2)[23−24], 减少
氮肥施用量, 施氮 200 kg·hm−2·a−1能够满足小麦−玉
米生长所需。
参考文献
[1] 张维理, 田哲旭, 张宁, 等. 我国北方农用氮肥造成地下水硝
酸盐污染的调查[J]. 植物营养与肥料学报, 1995, 1(2): 80−87
[2] 李保国 , 白由路 , 胡克林 , 等 . 黄淮海平原浅层地下水中
NO3–-N 含量的空间变异与分布特征[J]. 中国工程科学, 2001,
3(4): 42–45
[3] 刘宏斌, 李志宏, 张云贵, 等. 北京平原农区地下水硝态氮污
染状况及其影响因素研究[J]. 土壤学报, 2006, 43(3): 405–413
[4] 赵同科, 张成军, 杜连凤, 等. 环渤海七省(市)地下水硝酸盐
含量调查[J]. 农业环境科学学报, 2007, 26(2): 779–783
[5] 王凌, 张国印, 孙世友, 等. 河北省环渤海地区地下水硝态氮
含量现状及其成因分析 [J]. 河北农业科学 , 2009, 13(10):
89–92
[6] 叶灵, 巨晓棠, 刘楠, 等. 华北平原不同农田类型土壤硝态氮
累积及其对地下水的影响[J]. 水土保持学报 , 2010, 24(2):
165–168
[7] 郭战玲, 沈阿林, 寇长林, 等. 河南省地下水硝态氮污染调查
与监测[J]. 农业环境与发展, 2008, 25(5): 125–128
[8] 巨晓棠, 张福锁. 中国北方土壤硝态氮的累积及其对环境的
影响[J]. 生态环境, 2003, 12(1): 24–28
[9] 刘宏斌, 李志宏, 张云贵, 等. 北京市农田土壤硝态氮的分布
与累积特征[J]. 中国农业科学, 2004, 37(5): 692–698
[10] 张庆忠, 陈欣, 沈善敏. 农田土壤硝酸盐积累与淋失研究进展
[J]. 应用生态学报, 2002, 13(2): 233–238
[11] 樊军, 郝明德. 旱地农田土壤剖面硝态氮累积的原因初探[J].
农业环境科学学报, 2003, 22(3): 263–266
[12] 刘晓宏, 田梅霞, 郝明德. 黄土旱塬长期轮作施肥土壤剖面硝
态氮的分布与积累[J]. 土壤肥料, 2001(1): 9–12
[13] 张霞, 罗延庆, 张胜全, 等. 限水条件下氮肥用量及施氮时期
对冬小麦产量、土壤硝态氮含量的影响[J]. 华北农学报, 2007,
22(3): 163–167
[14] 王志勇, 红梅, 杨殿林, 等. 供氮水平和有机无机配施对夏玉
米产量及土壤硝态氮的影响[J]. 中国土壤与肥料 , 2008(6):
11–14
[15] 杜春先, 聂俊华, 王介勇. 不同水肥条件下硝态氮在土壤剖面
中垂直分布规律研究[J]. 土壤通报, 2006, 37(2): 278–281
[16] 刘方春, 聂俊华, 刘春生, 等. 不同施肥措施对土壤硝态氮垂
直分布的特征影响[J]. 土壤通报, 2005, 36(1): 50–53
[17] 姜东燕, 于振文. 灌溉量对冬小麦产量和土壤硝态氮含量的
影响[J]. 土壤通报, 2008, 39(3): 703–705
[18] 董文旭, 胡春胜, 张玉铭. 不同施肥土壤对尿素 NH3挥发的影
响[J]. 干旱地区农业研究, 2005, 23(2): 76–79
[19] 董文旭, 胡春胜, 张玉铭. 华北农田土壤氨挥发原位测定研究
[J]. 中国生态农业学报, 2006, 14(3): 46–48
[20] 胡立峰, 胡春胜, 安忠民, 等. 不同土壤耕作法对作物产量及
土壤硝态氮淋失的影响 [J]. 水土保持学报 , 2005, 19(6):
186–189
[21] 董文旭, 陈素英, 胡春胜, 等. 少免耕模式对冬小麦生长发育
及产量性状的影响[J]. 华北农学报, 2007, 22(2): 141–144
[22] 江晓东, 李增嘉, 侯连涛, 等. 少免耕对灌溉农田冬小麦/夏玉
米作物水、肥利用的影响[J]. 农业工程学报 , 2005, 21(7):
20–24
[23] Li X X, Hu C S, Delgado J A, et al. Increased nitrogen use effi-
ciencies as a key mitigation alternative to reduce nitrate leaching
in North China Plain[J]. Agricultural Water Management, 2007,
89(1/2): 137–147
[24] 张玉铭, 胡春胜, 张佳宝, 等. 太行山前平原农田生态系统氮
素循环与平衡研究[J]. 植物营养与肥料学报 , 2006, 12(1):
5–11