施肥方式對土壤中氮固持作用的影響研究

賀俊 衡圓圓 曾錦 鄭昊 張馨元

摘 要 為解決云南省玉溪市江川區撫仙湖流域的面源污染問題，減少種植過程中氮磷隨地表徑流流失對水體造成污染，尋找一種環境友好型的施肥模式，研究了玉米種植過程中幾種不同施肥方式對地表徑流氮磷流失的影響。結果表明：在相同施氮量下，不施肥組（CK）產量最低，生物炭加沼肥（E）處理產量最高。各處理銨態氮和硝態氮流失總量占總氮含量的11.93%～21.68%。生物炭加沼肥處理與幾種普通施肥方式相比，更有助于促進作物生長，減少了氮磷流失量，能夠有效減少地表徑流中的氮磷流失量。

關鍵詞 固持能力;生物炭;氮磷流失;撫仙湖流域

如何協調土壤中氮素的供應以及土壤中微生物所含氮素以及氮素轉化的關系是一個值得研究的問題。土壤對氮的固持作用是減少氮流失以及提高土壤肥力的重要因素。生物炭特殊的物理化學性質，使其成為一種優質高效的吸附性材料。從生物炭的結構上看，生物炭的疏松多孔結構比表面積大，具有超強的吸附能力。從化學性質上看，生物炭富含多種化學官能團，能與陰陽離子發生螯合配位作用，使其也保持良好的吸附特性[1]。化肥和沼肥配施對作物產量的影響已有一些報道[2-3]。本試驗通過在撫仙湖流域種植玉米，研究幾種常規施肥方式和添加生物炭施肥方式進行比較，明確其土壤對不同形態外源碳素的固持與轉化的影響;準確測算通過地表徑流途徑流失的氮元素，明確種植業污染源排放量，為撫仙湖流域玉米種植的氮減排提

供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區域和供試土壤

在撫仙湖流域進行定點大田試驗，試驗區土壤為旱地紅壤。試驗開始前，開展基礎土壤樣品采集，除去明顯的植物、根和石頭，每個樣品量不少于10 kg，然后將土壤風干并過篩，冷凍保存。表1為試驗區土壤的基本理化性質。

1.2 試驗設計

監測點位于云南省玉溪市江川區撫仙湖流域，總面積為920 m2，檢測區為矩形，面積為36 m2，小區長寬比為9∶4，共18個監測小區。小區周圍設有保護行，保護行寬2 m。小區底部、監測中央設置徑流收集池，長2 m，寬1 m，高1.5 m，每個徑流收集池間設置防滲墻，防止小區之間串水。實驗設置6個處理，每個處理重復3次，具體如表2、表3所示。

1.3 田間管理

種植試驗歷時100 d。玉米品種為雪妃9 000，施入基肥后翻耕土壤使肥料混合均勻后起壟，壟的高度為15～20 cm，壟臺頂部的寬度為10 cm左右，壟臺底部的寬度為30 cm左右，壟的癥狀為梯形，上細下粗，以株距0.3 m、行距0.6 m進行幼苗移栽。按照當地傳統的耕作模式進行澆水、施肥、除草等田間管理模式。玉米成熟時及時采收，對于長勢不整齊的地塊分期采收，對每個處理進行分區計錄產量，記錄相應指標，分別稱量生物學產量和經濟學產量。

1.4 地表徑流的采集和分析

降雨后并在徑流池中產生徑流水后，記錄徑流量后采集徑流水樣。收集水樣后及時將池中徑流水排放干凈，再將遮擋板蓋好防止雨水進入池內，通過徑流量和徑流水中的各成分濃度來計算地表徑流氮磷損失強度。

1.5 作物氮磷流失量和流失率

2 結果與分析

從地表徑流的總氮流失總量來看，從大到小依次是F處理>B處理>D處理>C處理>E處理>CK處理，施用生物炭加沼肥處理可以顯著降低地表徑流總氮含量的流失量，氮損失率和流失量整體趨勢一致，F和B處理總氮流失量顯著高于其他處理;而D處理也顯著高于E處理和CK處理，說明施加沼肥對地表徑流中總氮的流失量也具有降低的作用，并且生物炭加沼肥的配施能夠最大程度地降低地表徑流中的總氮含量，對地表徑流中的總氮含量有一定的控制作用。與F處理相比，CK、B、C、D、E處理的總氮流失量分別降低了4 499.81 g·hm-2、999.46 g·hm-2、2 119.17 g·hm-2、1 469.9 g·hm-2和3 359.36 g·hm-2，即分別降低了54.8%、12.17%、25.81%、17.90%和40.92%。另外，地表徑流中銨態氮和硝態氮的流失特征與總氮基本一致。與CK處理相比，B、C、D、E、F處理的硝態氮分別增加了78.42%、63.57%、64.70%54.76%和77.29%，銨態氮流失總量分別增加了59.62%、51.27%、56.78%、52.03%和67.53%。從硝態氮的流失量來看，B處理和F處理間無顯著差異但顯著高于其余處理，C處理和D處理之間也無顯著差異。E處理的硝態氮在施肥處理總流失量最低。在銨態氮流失量中，F處理顯著高于其余處理，B處理和D處理間無顯著差異，但要高于C處理、E處理和CK處理，C處理和E處理之間無顯著差異并且是施肥處理中銨態氮流失量最低的兩種，由此可以表明生物炭加沼肥的施肥方式能夠降低土壤中氮損失的風險。

3 結論

沼肥加化肥以及生物炭加沼肥的施肥模式可以提高土壤的氮肥利用率，其中生物炭加沼肥的施肥模式能夠將大部分施入的氮肥固持在土壤中，對土壤氮素的穩定持續供應有一個很好的提升，提高了作物產量和氮素利用率。生物炭加沼肥的施肥模式對氮磷隨地表徑流有較大的控制作用，利用其團聚體的穩定性，加大對土壤中氮的固持作用，減少硝態氮和銨態氮的流失，對地表氮磷流失這一條主要途徑起到了一定的抑制作用，減少了水體的富營養化。綜上所述，在撫仙湖流域種植玉米采用生物炭加沼肥的施肥方式能夠保證作物產量的同時降低地表徑流中氮磷的流失量，減少河流中氮磷的攝入量，緩解水體富營養化，是一種環境友好型的施肥模式。

參考文獻：

[1] 王寧，侯艷偉，彭靜靜，等.生物炭吸附有機污染物的研究進展[J].環境化學，2012（3）：287-295.

[2] 劉守龍，童成立，吳金水，等.等氮條件下有機無機肥配比對水稻產量的影響探討[J].土壤學報，2007，44（4）：106-122.

[3] 董春華，高菊生，曾希柏，等.長期有機無機肥配施紅壤稻田水稻產量及土壤有機碳變化特征[J].植物營養與肥料學報，2014，20（2）：336-345.

（責任編輯：趙中正）