免耕土地土壤氮素的有效性及其管理措施

馬海濤

摘 要 盡管氮肥的使用是保障農業高產的重要條件，但也帶來了危害人類健康和生態系統的氮素污染問題；氮素的使用對發揮免耕潛力十分重要，但其管理研究的滯后性卻損害了免耕的持續發展。基于此，主要對免耕土地土壤氮素的有效性與管理措施進行了探討。

關鍵詞 免耕土地；土壤氮素；有效性；管理措施

中圖分類號：S158 文獻標志碼：B 文章編號：

保障農業高產的重要措施之一是使用氮肥，但日益增大的人口壓力和日益增長的糧食需求造成對氮肥的過度依賴，其后果是氮肥利用效率低下、損耗嚴重、氮素污染對人類健康和生態系統的威脅加大。

1 有效性

1.1 氮的礦化與固定

大通縣免耕通過對氮素的固定作用降低了植物可利用的氮比例，從而降低了氮肥的有效性。在作物和微生物有足夠的氮能夠滿足其生長需求的情況下，這種固定效應會有所降低。相對傳統耕作方式而言，由于有機質的累積和礦化，長期來看，免耕系統對肥料的需求呈下降趨勢。免耕對氮素礦化的影響在不同季節程度有所不同，春季氣溫較低時，影響作用較大；夏季溫度較高時，影響作用則大大降低。此外，免耕條件下，固定效應造成的氮素損失根據秸稈和氮肥管理的具體情況將有所不同。

1.2 硝化-反硝化

將秸稈埋入農田中后，反硝化細菌會借助秸稈分解的碳源增強新陳代謝，同時，因為秸稈分解會消耗大量的氧氣增大厭氣微區區域，使得N2O排放量顯著增加。干旱的高原地區免耕N2O釋放經常低于傳統耕作，在相對濕潤地區則恰好相反。但研究灌溉土壤上時發現，移走部分的作物殘留物能夠降低N2O釋放量。這說明在免耕系統下，水分管理與秸稈不同時，N2O釋放量亦會不同。因此了解N2O的釋放機理有利于提高氮肥的利用率。

1.3 揮發

由于免耕缺乏土壤耕作這一環節，盡管施肥后進行澆水和用秸稈覆蓋，氮肥的氨揮發損失在免耕的覆蓋處理中也是難以忽視的。使用尿素肥料的氮損失則更大，其原因是作物中脲酶活性的殘留。此外，肥料融入土壤不充分也會導致氨揮發高的問題。免耕條件下，氮源和施肥方式對氨揮發損失有重要影響，這種損失又影響著作物可利用的氮含量。

1.4 侵蝕

在干旱地區，風蝕造成農田富含有機質和養分的表層土壤損失，降低了農田土壤的產量，是一個十分嚴重的問題。農田土壤高強度的耕作是使風蝕問題日益嚴重的重要原因。所以，實施免耕在一定程度上能夠降低風蝕。而免耕的主要作用在于土壤表面保留的大量作物殘留物能在一定程度上減少風的侵蝕作用。免耕系統特別是在嚴重的水土流失區域憑借殘留覆蓋作用可以有效降低風蝕、減少土壤侵蝕、保持土壤養分。

2 管理措施

2.1 控制氮源

銨態氮肥、尿素以及硝態氮肥是農業中比較常用的3種氮肥。一般，硝態氮肥易于淋失損失、不易揮發，銨態氮肥不易淋失損失但揮發損失較硝態氮肥大。但是微生物都能很容易地將這2種肥料固定。由于進行表施時，硝態氮肥相對比尿素和銨態氮肥更有效。但在免耕系統中，氨揮發損失的風險較大。因此，為將免耕系統中氮的損失降到最低，減少氨的揮發，應選擇合適的氮源進行表施并調整相應的管理措施。

2.2 氮肥用量參考值

相比于傳統耕作，免耕系統的氮需求量更大，因為它的氮固定量更大且土壤氮礦化較小。在免耕系統中，由于作物殘留物很少包含進土壤內，所以，殘留氮釋放以及殘留分解的速度會被延緩、減小。然而，免耕系統為了能夠獲得比傳統耕作更多的籽粒產量，以致在轉為免耕的前幾年需要更多的氮肥。但是，在傳統耕作條件下，為獲得高產常會使用氮肥用量高于常值，且氮肥過量、氮淋失量也會增加。所以，并不能選其氮肥用量作為免耕系統的參考值。

2.3 施肥方式

傳統耕作條件下，表施的肥料在耕作過程中被翻埋入土壤降低了氨揮發的潛力。氮肥帶施和穴施，氨揮發顯著減少，與傳統耕作相比，免耕條件下表施改為帶施后，氮回收率有相對更大的提高。和傳統耕作方式相比較，在氮肥表施上，免耕系統利用率更低，這是因為在該系統下表施氮肥的揮發效應和固定效應都更強。而傳統方式，由于耕作作用表施的氮肥會被翻埋進土壤內，從而將氨揮發降低。但在免耕條件下，將氮肥表施改變為穴施與帶施后，相對而言，氮回收率會提高，氨揮發大幅度減少。在免耕系統中，氮肥利用效率會因施肥方式的不同差異會更明顯。除此之外，氮肥帶施于殘留層之下，能夠有效減少肥料和正處于分解中的殘留物及土壤微生物的接觸面，將固定損失降到最低。

2.4 使用時間

在植物達到最大吸收量前，施用氮肥能夠實現其最大利用率。因為這樣可以有效降低氮肥因反硝化和淋失等原因而損失的時間。

3 結語

免耕的有效性和對免耕的高效管理十分重要，它改變了土壤微生物組成和微環境，從肥料的利用率和土壤中氮的轉化規律2個方面影響作物對氮的利用，從而對農業的可持續發展發揮著獨特影響。今后的農業生產應格外重視對免耕土地土壤氮素有效性和管理措施的研究，并將研究成果及時應用于生產實踐，以達到緩解資源短缺的目的。

（責任編輯：劉昀）