氮肥运筹和少免耕对麦田氮素径流流失的影响

２３ 麦季径 流 氮素质 量 浓度 变化 规律 ．
由图４ 可以看 出，麦季径流水全氮 （ Ｎ） Ａ Ｔ 质 量浓度随着小麦生育期而呈现 出的升 降变化 主要 归 因于后 期 追 肥 ，试 验 期 间 ，分 别 于 ２ １年 ３ １ ００ 月 １ 日和２ １年４ １ ０ ０ 月 ６日追 施 返 青拔 节 肥 和孕 穗 肥 ，而 Ｔ 质量浓度所呈现的２ Ｎ 个峰值与此相对应。就整个 麦季而言 ， 径流水Ｔ 平均质量浓度由高到低依次为 Ｎ 常规施肥、 少免耕和肥料运筹 ， 分别为１．１ １． ０ 、０８ ５ ２ 和９ ９ｍ ・～ ． ｇ 。较常规施肥处理 ，少免耕和肥料运 ２ Ｌ 筹处理能降低Ｔ 平均质量浓度达２ ６ （ Ｎ ． ％ Ｐ＞０ ５ ２ ． ） ０
量达 ３． ｇ ｍ 其 中 ， 流水 氮素流失量 占麦季氮素总流失量 ９％以上 ，Ｔ 处理减少 麦季氮素总流失量达 ９ ５ ７ ｋ ・ ， １６ ｈ 径 ５ １ ． ％，而 ２
Ｔ ２处理则增加麦 季氮素总流失量达 １ ． ％。 ６５ ７ 关键词 ：氮肥运筹 ；少 免耕 ；氮 ；养分流失 ；径流侵蚀泥沙
日期 （ ／ 日） 年 月／
图 ３ 麦 田径 流 事件 发生 后耕 层土 壤含 水量 变化 规律
Ｆ ｇ ３ Ｔ ｅｓ ｒａ ｅｓ ｉ ｗａ ｅ ｏ ｔ ｎｓａ ｔｒｓ ｒ ａ ｅｒ ｎ ｆ ｉ ． ｈ ｕ ｆ ｃ ｏ ｌ ｔｒ ｎ ｅ ｔ ｆ ｕ ｃ ｕ ｏ ｃ ｅ ｆ
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一
主。实际上 ，在 自然降雨条件下 ，氮素径流流失形 态不仅与降雨强度有关 ，还取决于土壤条件、施肥 情况等诸 多因素 。另据朱兆 良 估算 ，我国农 田径 】 流 损 失 氮 量 在 未 包 括 土壤 氮 和 有 机 肥 氮 的 径 流 损 失 量 的情 况下 ，约 占化肥 氮消 费量 的 ５ ％左 右 。 同 时 ，由农 田径流等面源污染物引起的水体富营养化 相当严重 ， 对我国太湖、滇池和巢湖全氮的贡献率 分别高达 ５％、 ３ ９ ３ ％和 ６％Ｌ 。虽然 ，多年研究为 ３ ｌ 引 农 田氮 素径 流流失及其负面影响积累 了一定数据 资料 ， 然而 ，对于 自 然降雨条件下氮肥运筹模式及 少免耕对稻麦 两熟制农 田麦季地表径流流失氮素 的影 响缺 乏系 统研 究 。本试 验 通过 大 田小 区定 位试 验研究 自然降雨条件下 ， 稻麦两熟农 田麦季氮素径 流流失特征 ， 包括径流水和径流侵蚀泥沙对氮素流 失的贡献 ，以期为养分流失有效控制策略提供理论 依据。 １ 材 料 与 方 法
氮肥运 筹和少免耕对麦 田氮 素径 流流失 的影 响
郭智 ，周炜 ，陈留根 ，郑建 初
江 苏省 农业 科学 院农 业 资源 与环 境研 究所 ，江 苏 南 京 ２ ０ １ １０ ４
摘要 ：采用 田间小 区定位试验研究 了 自然 降雨 条件下氮肥运筹和少免耕措施对稻麦两熟农 田麦 季氮素径 流流失特征的影响 。
和１． ％ （ ０ ５ ｏ １ ３ Ｐ＜ ． 麦季径流侵蚀泥沙Ｔ 平均质 ６ ０ Ｎ 量分数表现为常规施肥高于肥料运筹和少免耕处 理 （ Ｂ） 图４ ，分别为 １ ９ ． 和 １ ０ ｇ ｇ 。较常 ． 、１ ２ ． － ～ １ １ １ ｋ
结果 表明 ：自然降雨后麦 田耕层 土壤平均水分 质量 分数 ２． ％为径流事件发生 的临界土壤水分质量分数 。常规施肥 （ Ｏ ６４ ３ Ｔ）
条件下 ， 麦季径流水量达 ２ ８ ． ．ｍ～ 径流侵蚀泥沙量达 ７ ６ ８ｋ ・ ， １５０ ｍ３ ５ ｈ ， １． ｇｈ ０ ｍ０ 少免耕 （ ２） Ｔ 处理增加麦 田径流水量达 ２ ． ％， ９６ ７ 减少径流侵蚀泥沙量达 １ ．６ ３９ ％，而肥料运筹 （ ｔ Ｔ ）与 Ｔ ０处理差异不显 著 ；就整个麦季而言 ，Ｔ ０处理 条件 下 ，径流水全氮 （Ｎ） Ｔ 平均质量浓度 和径 流侵蚀 泥沙 Ｔ Ｎ平均质量分数分别 为 １．１ ・ 和 １ ９ｇ ｇ ， １ Ｏ５ Ｌ ｍｇ ． ・ ～ Ｔ 处理显著降低径流水 Ｔ １ ｋ Ｎ质量浓 度和侵蚀泥沙 Ｔ Ｎ质量分数分别达 １．３ ６ ％和 ５９ ％， ２处理显著降低径流侵蚀泥沙 Ｔ １ ．３ Ｔ Ｎ质量分数达 ７９ ％； ．５ 麦季氮素径流流 失主要集 中在小麦生育前期 ，包 括径 流水氮素流失量和径流侵蚀过程 中由泥 沙流失 的氮素量。Ｔ ０处理条件下 ，氮素流失总
养分供应能力 ， 但施用不平衡极易造成养分流失和 利用率降低…。我国氮肥利用率仅为 ３ ％ ５ ％【， ０ ～ ０ ２ Ｊ 大部分通过淋溶渗漏【 地表径流【 】气体挥发［ ３ 、 ５、 西 ７ 】 等途径而损失。大量研究［ｕ ８ ］ 田氮素径流流失 － 对农 规律 、 流失机制及其环境效应进行 了探讨。相关研 究［－】 １１表明， 田氮素径流流失主要 以溶解态氮为 ２３ 农
生态 环境 学报 ２ １， ０８９： ２ ３１ ５ ０ １２ （—） １５ —２ ８
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１１ 试 验点 概况 ．
积水渗漏流入径流池 。同时 ， 在靠近试验小区一侧
基 金项 目： 国家科技支撑计划项 目 （ ０ ７ Ａ ９ ２）；江苏省博士后科研资助计划 （ ３ １０ ２０ Ｂ Ｄ８Ｂ１ ５ １０４）；江苏省农业科学院博士后基金 （ ５０ １ ６ １９４）
作 者简 介 ：郭智 （ ９ １ １８ 年生 ） ，男，博士 ，主要从事农业生态与资源利用研究。Ｅｍａ ： ｏｈ７３ ａｏ ． ． － ｉ Ｇｕｚ ｉ ＠ｙｈｏｃ ｌ ０ ｎ
通 信作 者 ：郑 建初
收稿 日期 ：２０１Ｉ０５ Ｏ６ ． 一
郭智等 ：氮肥运筹和少免耕对麦 田氮素径 流流失 的影 响
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回归方 程 分别 为 ： ＝０２ ６ ｘ １． ６ Ｒ ＝０６２） Ｙ ．１ ＋ ６２ （ ．７ 、 ３ ３
Ｙ＝０２ ７ｌ ． ｘ＋１ ．９ （ ．６ 和 Ｙ＝０１ ６ ｘ ０ ７ １ Ｒ ＝０６ ３ ０ ２） ．６ ＋ ９ ９５ ７ 尺 ＝０６ ２２）。 ．５ ６（ ． ３
２２ 麦季 小 区降 雨后 径 流 事 件发 生 的耕 层 土壤 水 ．
分 质量 分 数确 定
Байду номын сангаас
农 田径流事件虽然具有随机发生的特性 ， 但在 特定 的土壤 和环境 条件 下 ，又表现 出一定 的规律 性 。麦季径流与土壤的降雨下渗强度、土壤性质 、 降雨特征和地表特征等 因素有关Ｉ 。 １ 陆敏【 研究认 引 ｌ ８ 】 为 ，小麦越冬期 ，雨量在 １－ ０ ｌ Ｉ ５ ２ ｌ 时，即有径流 ＩＴ ｌ 产生 ，而在小麦生长后期 ，即使一次降雨雨量达到 ３ Ｕ 仍未有径流发生。然而 ，本研究中，降雨量 ３Ｔ Ｉ ＩＴ 达 ７ ＩＩ ．ＩＴ时也有径流事件发生 （ ２ １／ ｌ 图 Ｂ），原因是 此前 降雨 导致径 流事件发生后无降水 日持续时 间 较短 ，土壤耕层水分质量分数较高所致。事实上 ， 麦季径 流事件的发生与麦 田降雨前土壤水分质量 分数和保水性能密切相关 ，即降雨事件发生前无降 水 日持 续 时间直 接 影响农 田径流 事件 的发 生 ，并 且 由此可 以推 断出特 定土壤条件下径流发生 的临界 土壤 水 分质 量分 数 。本研 究 中 ，径 流事 件发 生前 无 降水 日持续时间为 １ ｌ ｄ 降雨后麦田土壤耕层水 ～１， 分质 量 分数 为 ２ ．５ ２ ．１ （ ３）。可 见 ，在 ４８％～ ７５％ 图 本试验土壤条件下 ， 降雨后麦田耕层土壤平均水分 质量分数 ２ ． ％为径流事件发生 的临界土壤水分 ６４ ３ 质 量 分数 。
东南部 ，属北亚热带向中亚热带 的过渡区 ， 年平均 气温 １ ．℃ ， ５ ５ 年平均 日照 ２ ４ ．ｈ 年平均降雨量 ５ ， １ ８ １ ３．ｍ ６９ ｍ，年无 霜期 ２ ７ｄ ０ ３ 。试 验 时 间为 ２０ ０ ９年 １ 月至 ２ １ １ ００年 ６月小麦生长季节 ，期间田间最高 气 温和 最低 气温 变化 情况 见 图 ２（ ） 验 田土 壤 Ａ 。试 属 黄棕壤 ，其 基本 理化 性状 为 ：ｐ （ ２ ，ｌ： ） ＨＨＯ ５ ６２￣ ． ，有 机质 （・ｇ ）１．２ ３１ ，全氮 （・ ） ．１０５ ３ ｇｋ ６６￣ ． ５ ｇ ０ ７０ １ ． ￣ ． ，全磷（・ ） ． ￣ ． ， ８ ０ ｇ Ｏ ４ ０ １ 速效氮（ ｇ ｇ ） ２ ０ ｍ ‘ ｋ ３ ． ￣ ． ，速 效 磷 （ ｇ ｇ ）１ ４ ２ ３ ５１ １ ８ ６ ５ ｍ ・ １． ￣ ． ，速 效 钾 ｋ ８ ２ （ ・ｇ ） ９ ３ ３８ 。小麦 品种 为 宁麦 １ ，ｌ 月 ２ ｍｇ ８ ． ￣ ． ｋ ２ ４ ６ １ ６ 日 播种 ，播种采用条播 ，行距 ２ ５ ｍ。 ｃ １２ 试 验设 施 ． 试 验小 区之 间均 以宽 ２ 的水泥 小埂 分 隔 ， ４ｃ ｍ 深 ６ ｍ，防止小 区 间发生 水 分和养 分 的交 换 （ ０ｃ 图 １ 。小区规格为 １ ｍ￣ （ 宽 ） ） ５ ４ ｍ 长× ，田间水泥小 埂宽度为 ２ ｍ，麦季小区两侧开沟 （ ６ｃ 防止小区积 水 ，收集径 流 ） ，宽度 为 ３ ｍ。 ５ｃ ９个 小 区并排 排 列 ， 侧设置灌水沟 ， 每个小区靠近灌水沟一侧有进水 口，其高度保持一致 ；另一侧为径流收集池 ，其规 格为 ４ × ．ｍ× ．ｍ （ 宽× ） 靠近径流池 的 １ １ 长× 高 ， ｍ ５ ５ 大埂及出水 口均 以水泥筑成 ， 挖深至少 １０ ｍ， ０ 这 ｃ 样既能保证各出水 口高度保持一致 ， 又能防止田间