陜西渭北蘋果園土壤ＮＯ₃－Ｎ累積的影響因素研究

摘 要：為進一步研究果園土壤硝態氮的累積及分布情況。在陜西渭北主要蘋果產區分別采集了0～120 cm土壤剖面樣品，測定了土壤硝態氮含量，分析了不同因素對果園土壤硝態氮累積的影響。結果表明，氮肥的大量施用會造成硝態氮在土壤中的累積，而配施有機肥、地表生草、合理的種植密度均可減少硝態氮的累積量。灌溉可加速硝態氮向地下的淋洗。研究為采取有效措施控制和減少果園土壤中的硝態氮累積量提供了理論依據。

關鍵詞：蘋果園；硝態氮累積；影響因素

中圖分類號：S661．1 文獻標識碼：A 文章編號：1009－9980(2007)04－411－04

提高氮肥利用率是農業節約肥料資源、增加收益和保護環境的主要途徑之一，也是農業可持續發展的必由之路。因此，該課題一直是國內外科研工作者研究的熱點。陜西渭北黃土高原是我國蘋果的優生區之一，近年來這一地區在氮肥的施用方面存在的問題很多，憑經驗施肥、偏施氮肥，不僅影響了果實的品質和產量，而且造成了大量的肥料浪費和硝態氮的累積。目前對農田、菜田的硝態氮累積因素的研究比較多，但對果園土壤中硝態氮累積因素的研究甚少。我們對陜西渭北蘋果園土壤硝態氮含量進行了測定，分析了不同因素對硝態氮累積量的影響，以期為采取有效措施控制和減少果園土壤中的硝態氮累積量，進而為陜西黃土高原果業的可持續發展提供理論依據。

1 材料和方法

1．1 材料

選蘋果品種富士果園為試材，在陜西渭北主要蘋果產區黃陵、淳化、永壽、長武、彬縣、旬邑、鳳翔、乾縣等8縣進行土壤采樣。每個蘋果產區選擇樹齡10 a左右、666.7 m²產量3000 kg左右、富士品種的9～12個果園進行采樣。

1．2 取樣時間與方法

從2004年11月下旬至2005年2月上旬，即從果樹采果后至早春未施肥前進行采樣。采用人工鉆土的方法，采集0～120 cm土層的土壤，每個果園隨機選15個不同的點進行分層取樣，0～20、20～40、40～60、60～80、80～100、100～120 cm，共6層，同一土層的土樣均勻混合作為一個分析樣品。每個分析樣品用四分法取其中約1 kg鮮土立即裝于密封袋中，帶回實驗室，放置于-20℃冰箱內保存，待集中測定。試驗采集了100個氮肥施用量在2000 kg／hm²和100個施有機肥為主、氮肥施用量少于350 kg／hm²的土樣；36個施肥量在2 000 kg／hm²左右的灌溉果園(大水漫灌)和36個未灌溉果園土壤樣品；70個施肥量在2000 kg／hm²左右的生草果園和70個未生草果園土壤樣品；55個施肥量在200 kg／hm²左右、株行距為2 m×3 m的果園和55個株行距為4m×2.5 m的果園土壤樣品。共計522個土壤樣品。

1．3 測定方法

將土壤樣品迅速過2 mm篩后，及時取一部分土樣用烘干法測土壤含水量，環刀法測土壤容重。采用鍍銅鎘還原一重氮化偶合比色法測硝態氮含量。數據用DPS分析，下式計算出土壤剖面不同層硝態氮累積量：

A=c×h×BD×10／100，

式中：A為硝態氮累積量(kg／hm²)；c為土壤硝態氮濃度(mg／kg)；h為土層厚度(cm)；BD為土壤容重(g／cm³)。

2 結果與分析

2．1 施肥對硝態氮累積的影響

由表1可以看出，氮肥施用量在2000 kg／hm²左右的果園0～120 cm土壤硝態氮累積量超過了施用氮肥350 kg／hm²左右、以有機肥為主的果園，差異顯著。2類果園0～20 cm和100～120 cm土層累積量沒有差異，20～100 cm各個土層累積量差異達到顯著水平，施肥量大的果園硝態氮累積量在40～60cm土層出現累積高峰，累積量為186.5 kg／hm²，100～120 cm土層硝態氮的累積量也達到105.19 kg／hm²。而以有機肥施用為主的果園，各土層硝態氮累積量為(54.44±9.96)kg／hm²。

2．2 灌溉對硝態氮累積的影響

灌溉果園60～80 cm土層累積量達到了最小74.70 kg／hm²(表2)，80 cm以下土層硝態氮累積量為136.10～144.33 kg／hm²。未灌溉果園在0～120 cm剖面中硝態氮的累積分布呈先增加、后減少的趨勢，40～80 cm土層累積了大量的硝態氮，累積量在160kg／hm²左右。80 cm以下土層，未灌溉果園硝態氮的累積量比灌溉果園少，累積量為69.35～102.62 kg／hm²。所調查的這2類果園施肥量均在2000 kg／hm²左右，地表20 cm以上硝態氮的累積量均分布在83 kg／hm²左右。2類果園0～120 cm土壤硝態氮累積量之間差異不顯著，只有60～80 cm和100～120cm土層累積量差異顯著，其他各土層均無明顯差異。

2．3 種植密度對硝態氮累積的影響

由表3可以看出，0～40 cm土層，栽培密度大的果園和密度小的果園土壤剖面硝態氮累積量差異不顯著。40 cm以下各土層累積量之間差異顯著。2類果園0～120 cm土壤硝態氮累積量之間差異顯著。2種類型的果園在40～60 cm剖面都出現了累積高峰，累積量分別為215.02 kg／hm²和132.43 kg／hm²。所調查的這2類果園施肥量均在200 kg／hm²左右，所以在地表20 cm以上硝態氮的累積量均分布在25kg／hm²左右。

2．4 生草對硝態氮累積的影響

從表4可以看出，生草園各土壤剖面硝態氮的累積量比沒有生草的果園累積量少，0～120 cm土壤剖面硝態氮累積量差異顯著。由于調查的這2類果園施肥量均在2000 kg／hm²左右，所以地表20 cm以上硝態氮的累積量均分布在150 kg／hm²左右。生草園硝態氮各土壤剖面累積量在50.73～138.82 kg／hm²，未生草果園硝態氮各土壤剖面累積量為87.15～181.6 kg／hm²。

3 討論

3．1 施肥與硝態氮累積的關系

許多學者的研究結果表明：硝態氮在各土層中的累積量與氮肥的施用量呈正比，當氮肥的施用量大時，硝態氮在各土層累積的量也大，而且向土層深處淋失的可能性極大。本試驗結果與此一致。蘋果樹的根系主要分布在80 cm以上，累積于80 cm根區以上的硝態氮還有可能繼續被果樹吸收利用，但是累積于果樹80 cm根區以下的硝態氮能否被果樹進一步利用還有待于研究。配施有機肥可減少硝態氮的累積量。配施有機肥改善了土壤理化性質，增加了土壤團聚化程度。加強了微生物活性，最后降低了硝態氮在土壤中的累積。本試驗中以有機肥施用為主的果園。土壤硝態氮累積量各土層差異不大，每層的累積量均比大量施用氮肥的果園少。有機肥是有機質的重要來源，有機質本身是一種疏松多孔的物質，可以使土壤疏松，增強通氣透水性和保水性，促使土壤形成良好的團粒結構和孔隙系統。適量施用有機肥可以協調土壤養分供應能力，促進氮素吸收，增加對銨的固定及反硝化作用，降低了硝態氮淋失的風險。目前，對于有機肥的用量和有機肥與化學肥料的配合比例還有待于進一步研究。

3．2 灌溉與硝態氮累積的關系

水分是硝態氮在土壤中淋失的載體。短期內大量灌溉常常造成硝態氮向土壤下層大量淋溶和累積。本試驗中，灌溉果園硝態氮在60～80 cm根區范圍累積量最小，80 cm以下土層硝態氮的累積量比未灌溉果園多。根系對水分和養分的吸收利用降低了近根區土壤養分的含量，因此在近根區累積的硝態氮含量少。未灌溉果園根區累積量高的原因還需進一步研究。溶解在水中的硝酸根離子不能全部被樹體吸收利用，隨著水分的下滲，淋失并累積到80 cm根區范圍以下。

3．3 栽培密度與硝態氮累積的關系

本試驗中。栽培密度大的果園硝態氮累積量比密度小的果園大．40 cm以下各土層差異顯著。由于樹體對硝態氮的吸收過程受光合作用的直接影響，栽培密度的大小對硝態氮累積量的影響可能與此有關。關于栽培密度、光合作用與硝態氮累積的關系還需進一步研究。

3．4 生草與硝態氮累積的關系

生草減少了土壤剖面各土層硝態氮的累積量。果園生草，一方面草吸收利用了一部分氮素，另一方面草根系對肥料和水分具有阻截作用，使得氮素不易隨著水分的下滲而向土壤深處遷移。果園生草能夠明顯的提高蘋果園土壤的腐殖質含量，改變腐殖質各組分與結合態的比例，對果園土壤團聚體的形成及土壤性質改善具有重要作用。覆草增加了氨化細菌的數量，降低了硝化細菌的數量。大量的含氮有機物經過氨化產生NH₄^＋，被植物吸收利用或被土壤吸附。由于硝化細菌數量少，硝化作用不能產生大量的NO₃，從而減少了硝態氮累積量。

4 結論

過量的氮肥投入造成大量硝態氮累積于土壤剖面中，配施有機肥可明顯減少硝態氮的累積量。灌溉可明顯減少近根區的硝態氮累積量，但在根區以下，灌溉又加速了硝態氮的淋溶。栽培密度大的果園40 cm以下土壤剖面硝態氮的累積量比密度小的果園大。生草減少了土壤剖面各土層的硝態氮累積量。