三亞水稻田不同形態氮的含量調查

周娜娜 杜前進 丁文慈 王剛 馮素萍 林偉

摘 要：為了研究三亞水稻田氮素的分布及對地下水的污染情況，對三亞市的水稻田每30cm一層進行土壤取樣，直至取到地下水，測定不同形態氮的含量。結果表明：隨著土壤深度的增加，土壤全氮、堿解氮、銨態氮和硝態氮的含量都呈明顯的下降趨勢；相同深度的土層，土壤硝態氮的含量均低于銨態氮的含量；常規施肥水稻田氮素的回收率為37.8%，氮肥的農學利用率為10.7%；水稻田的地下水硝態氮含量平均為16.12 mg·kg-1。三亞水稻田偏施氮肥嚴重，要配合使用其他肥料。

關鍵詞：三亞；水稻；土壤；地下水；氮

中圖分類號：S-3 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180329001

氮肥的施用顯著性增加了作物的產量，為追求經濟效益及產量而大量施用化學氮肥和有機肥，提高了作物的經濟效益。氮肥施用過量其利用率下降，當剩余的氮肥不能被植物吸收和土壤吸附，便會流向環境中，加劇氮的淋失，造成地下水中硝酸鹽濃度不斷升高，污染環境，破壞生態[1]。國內外學者圍繞稻田氮素損失及氮素平衡問題開展了大量的科學研究，并取得了許多寶貴的成果和經驗[2]。水稻田氮素的分布情況損失受灌水、農事活動、土壤性狀、栽培方式和水肥條件等綜合影響，土壤中氮素的含量和損失都不容易確定。在提高氮肥利用效率和保證作物穩產高產條件下，減少農田氮素流失和對環境的壓力，協調好作物、資源和環境間的矛盾，是農業可持續發展面臨的重要課題。三亞市水田水稻種植集約化程度高，因不合理施肥引起的農田面源污染較為嚴重。因此通過測量稻田土壤剖面全氮、NO3—N、NH4+-N及地下水硝態氮的濃度變化，了解水稻田土壤氮素分布現狀，尋找出適合三亞市水田的施肥調控措施，對控制氮素淋失、提高肥料利用效率以及保護區域生態環境有著重要的科學價值和現實意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

實驗地點主要分布在三亞市吉陽區的部分水稻田。試驗地地勢平坦且肥力均勻、地下水淺。土壤為磚紅壤水稻土，30cm土壤土層土壤呈酸性，pH為4.67～5.16，有機質含量較低19.04～32.67g·kg-1，土壤基礎肥力中等。

供試水稻（Oryza sativa L.）品種為“粵雜922”。

1.2 試驗方法

試驗田的種植制度為：一年三熟常規施肥水稻田，每季水稻的施肥量為尿素300 kg·hm-2；還有一塊水稻田最后一季水稻不施肥作對照，具體的田間栽培管理為當地常規種植管理方法。第三季水稻收獲后進行測產，并采用“S”形取樣法、取水稻田土樣，每30cm 1層，直至取到地下水。土壤樣品帶回實驗室進行土壤氮素含量的測定。實驗于2016年和2017年分別進行2次重復，取平均值進行數據分析。

1.3 指標測定與計算

土壤全氮含量采用微量凱氏定氮法測定，土壤中堿解氮的含量采用堿解擴散法測定，土壤中NO3--N的含量測定采用紫外分光光度法，土壤NH4+-N的含量測定采用KCl浸提-蒸餾法[3]。

另外，氮素積累量（kg·hm-2）=氮素含量×干物質積累量；氮肥農學利用率（kg·kg-1）=（施氮區產量-不施氮區產量）/施氮量；氮肥回收利用率（%）=（施氮區地上部吸氮量-不施氮區地上部吸氮量）/施氮量×100% [4]。

1.4 數據分析

利用Microsoft Excel 2003和 SPSS17.0 對實驗數據進行處理與作圖。

2 結果與分析

2.1 土壤中不同形態氮含量

土壤中氮的含量大小可以用來衡量土壤基礎肥力的高低，銨態氮和硝態氮是水稻吸收氮素的主要形態，含量的高低則反映土壤短期內氮素的供應情況，同時也是造成環境污染的主要物質。從圖1可看出，相同土壤深度對照的全氮、堿解氮、銨態氮和硝態氮的含量都比常規施肥的低。隨著土壤深度的增加，土壤全氮、堿解氮、銨態氮和硝態氮的含量都呈明顯的下降趨勢。0～30cm的土層全氮、堿解氮、銨態氮和硝態氮的含量都最高，分別為0.78g/kg、109.75mg/kg、23.20mg/kg和13.7mg/kg；90～120cm土層的全氮、堿解氮、銨態氮和硝態氮的含量都最低，僅為0.15g/kg、50mg/kg、12.5mg/kg、6.2mg/kg。相同深度的土層，土壤硝態氮的含量均低于銨態氮的含量，隨著土壤深度增加，差距縮小。

2.2 水稻對氮素的吸收利用

2次重復的實驗數據平均，得到不施氮肥區水稻的產量為1917.5 kg·hm-2，常規施肥區水稻產量為3392.2 kg·hm-2，增產76.9%，見表1。氮素的積累量對照組和常規施肥組分別為41.8 kgN·hm-2、103.9 kgN·hm-2。常規施肥水稻田氮素的回收率為37.8%，氮肥的農學利用率為10.7%。合理施肥有助于作物高產，并提高肥料的利用率。

2.3 地下水中硝態氮含量分析

如圖5所示，三亞常規施肥水稻田的地下水硝態氮含量平均為16.12 mg·kg-1，根據地下水的國家標準，三亞的地下水達到Ⅲ類水質標準。三亞的地下水質量比較樂觀。

3 總結與討論

三亞水稻田的土壤0～30cm土層的全氮、堿解氮、銨態氮和硝態氮含量分別為0.78g·kg-1、109.75mg·kg-1、23.20mg·kg-1和13.7mg·kg-1，參考土壤養分等級分級標準，三亞的水稻田全氮含量為缺乏，土壤肥力評定為4級水平。90～120cm土壤深層的土壤全氮、堿解氮、銨態氮和硝態氮的含量分別為0.15g/kg、50mg/kg、12.5mg/kg、6.2mg/kg，作物基本不能吸收利用。在水稻田通氣不良的條件下，土壤中的銨態氮含量明顯高于硝態氮含量。這與姚金玲等[5]在稻菜輪作系統中硝態氮和氨態氮含量的變化一致；而與聶大杭等[6]在大棚內施肥土壤硝態氮的含量大于銨態氮含量的研究不一致。三亞水稻田的的地下水位高，硝態氮容易隨水流失；部分銨態氮的揮發不利于保肥增效。

常規施肥水稻田氮素的回收率為37.8%，氮肥的農學利用率為10.7%。氮素的回收率[7]比較高，但是氮肥的農學利用率較低[8]，說明氮肥對水稻產量的貢獻不大，水稻田的氮肥施用量比較合適，要想進一步提高產量，需要配施其他肥料。三亞水稻田的地下水硝態氮含量平均為16.12 mg·kg-1，根據地下水的國家標準，三亞的地下水達到Ⅲ類水質標準，但是超過世界衛生組織制定的飲用水標準，不能直接飲用生水。

肥料的施用有助于作物高產，但是偏施氮肥會造成浪費，而過多的氮素離開植物-土壤系統，造成生態污染的環境。因此，三亞的水稻田今后應該避免偏施氮肥，重施有機肥，并配施其他多元肥料。

參考文獻

[1]李陏玉.不同農業種植方式對土壤中硝態氮淋失的影響[J].農民致富之友，2017（14）：75.

[2]趙營，郭鑫年，冀宏杰，等.施肥對水旱輪作作物產量、土壤無機氮殘留及氮素平衡的影響[J].2015，46（4）：940-947.

[3]遲春明，卜東升，張翠麗.土壤學實驗與實習指導[M].成都：西南交通大學出版社，2016.

[4]習金，陳河龍，譚施北，等.不同施氮水平對劍麻生長的影響[J].廣東農業科學，2013，40（9）：62-64.

[5]姚金玲，張克強，郭海剛，等.不同施肥方式下洱海流域水稻-大蒜輪作體系氮磷徑流損失研究[J].2017，36（11）：2287-2296.

[6]聶大杭，陳蕾蕾，梁青，等.減控氮施肥量對大棚土壤硝態氮和銨態氮的影響[J].遼寧農業科學，2017，52（4）：29-33.

[7]王姍娜，黃慶海，徐明崗，等.長期不同施肥條件下紅壤性水稻土雙季稻氮肥回收率的變化特征[J].植物營養與肥料學報，2013，19（2）：297-303.

[8]陳小飛.肥水耦合處理對水稻氮素、水分利用率及產量的影響[D].大連：沈陽農業大學，2016.

作者簡介：周娜娜（1978-），女，碩士，山東濰坊人，海南熱帶海洋學院副教授，研究方向為栽培生理與高產理論。