設施水稻氮肥投入與土壤氮素狀況研究

齊國峰，趙 蔚，劉中卓，于艷青

（1 遼寧省鹽堿地利用研究所，遼寧 盤錦 124010；2 盤錦市現代農業發展中心，遼寧 盤錦 124010）

水稻是人們餐桌上經常食用的糧食之一，在整個生長周期中，最適溫度約在18～25℃，食用部分形成期喜愛弱光，喜濕耐澇，因此，在如今，設施栽培逐漸的應用到水稻種植業來。 氮是影響水稻產量最重要的因素之一，增加氮肥施用量可以提高產量。但不合理的氮肥投入會導致氮肥利用率的降低，施肥經濟效益下降［1-2］，合理施氮是提高水稻產量和肥料利用率、 保持農業可持續發展的重要途徑，對于保障我國糧食安全至關重要［3］。 關于氮肥施用對水稻產量及利用率的研究一直是科學研究中的熱點［4］。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 土樣 3 月12 日從十一戶水稻種植農戶的15 處種植地塊用取土器取15 份土樣，攤開，在陰涼干燥處風干，用鑷子挑出石子等雜物，取10～20 g 過1 mm 篩，置于廣口瓶備用。

1.1.2 試驗器材 分析天平（0.0001 g），漏斗，擴散皿， 恒溫箱， 半微量酸式滴定管， 三角瓶（250 ml），玻璃棒，移液管（2 ml），移液管（10 ml），吸耳球、藥匙等。

1.2 試驗方法

1.2.1 設計調查問卷 以貴陽市水稻種植土壤作為該項研究的試驗對象， 設計關于施用化肥有機肥情況的調查問卷。

1.2.2 水稻施肥情況調查及調查取樣方法 農戶調查，選擇有代表性的15 塊地塊，當面詢問每位農戶關于調查問卷的相關內容并如實記錄。

取樣方法，考慮當地土質為沙壤土，使用帶有“T” 形把手并加裝50 cm 延長桿的取土器土鉆，遵循隨機取樣的原則，“S 形” 五點取樣， 去除3 cm 左右的表層土壤，取至地下20 cm，混合均勻，每組土樣約1 kg。 將每組土樣置于實驗室陰涼干燥處的塑料盤上平鋪均勻，使其自然風干，后挑去石子及根系。 將土樣過1mm 篩，用四分法取出土樣，標好序號，放于硫酸紙袋備用。

1.2.3 土壤堿解氮的測定方法 使用堿解擴散法。 在擴散皿中，在硫酸亞鐵存在和堿性壞境下，土壤中的易水解態氮與硝態氮易被水解還原，釋放出氨，被硼酸吸收。 這時，可用硫酸標準溶液滴定，硼酸指示劑顏色變化時，可確定滴定終點。

取過篩后的2.00 g 土樣與0.2 g 硫酸亞鐵粉末一同置于擴散皿外室， 輕輕搖動擴散皿使之均勻鋪平鋪滿外室。 向內室中加入2 ml 硼酸指示劑。在擴散皿外邊緣均勻涂抹凡士林，蓋上毛玻璃并旋轉，使之密封。 輕輕旋開毛玻璃，使外室邊緣留一狹縫， 快速向內室加入10.0 ml 氫氧化鈉溶液， 立即將其蓋嚴， 用皮筋固定并輕輕搖動擴散皿。 將其放入40±1 ℃的恒溫箱， 堿解擴散24±0.5 h 后取出。 用硫酸標準溶液滴定內室，當溶液由藍色變為微紅色時為滴定終點，記錄數據。設置空白試驗，每組土樣平行重復三次。

結果計算

式中， 為土壤堿解性氮的質量分數， 即土壤有 效 氮 含 量， 單 位 為mg·kg-1；c 為 硫 酸（1/2 H2SO4）標準溶液濃度，經標定為0.01037 mol·L-1；V 為滴定消耗硫酸標準溶液體積， 單位為ml；V0為空白樣品消耗硫酸標準溶液的體積， 經過三次平行試驗， 測得該值為0.06 ml；M 為氮的摩爾質量14 g·mol-1；m 為稱取的土樣質量，在本實驗中為2.00 g。

將肥料投入量與測得的土壤有效氮含量、pH與土壤有效氮含量做成散點圖， 并求得其R 方，研究其相關性。

1.2.4 土壤pH 值測定方法 將過1 mm 篩的土樣10 g，將其置于燒杯中，加入25 ml 蒸餾水，用玻璃棒劇烈攪拌，然后靜置30 min。用pH 計測量每份土樣的pH 并記錄。

2 結果與分析

2.1 設施水稻土壤施氮量有效氮含量、pH

研究調查和測得的所有數據見表1，1 號，4號，5-②號農戶不能準確給出氮肥的施入量，因此，在研究與氮肥施入量相關數學關系時，不將其列入數據分析范圍。

由表1 可看出， 給出了施氮量的農戶對于氮肥的施用量較為平均，除5-①號土樣未額外增施氮肥外，其余多施用40～50 kg 氮肥。 證明農戶都非常了解氮肥的施用對水稻生產的重大作用。 試驗測得的有效氮含量相差較大， 最低僅有51.3 mg/kg，最高可達175.55 mg/kg。 且與同學測得的土壤有效磷與有效鉀含量一同分析，可知5-①號土樣數據整體偏高，原因未知，有待探究。 試驗測得土樣pH 均處于約4.5～7 之間，可知土樣均為酸性土壤，而據部分資料顯示，水稻種植所需土壤最適pH 約為6，由數據可得多數土樣偏酸，并不位于最適pH 附近，可能會導致水稻最終產量偏低。

表1 設施水稻土壤施氮量有效氮含量、PH 情況

2.2 氮肥的施用量對土壤堿解氮含量的影響

圖1 是根據試驗所測得的土樣有效含氮量與施氮量之間的數學關系散點圖， 經計算可得R2=0.2066。 由此可知，施氮量與土壤有效氮含量并無明顯數學相關性。 但由圖中大體走向可知， 總體上，兩者呈現出施氮量越多，有效氮含量越多的趨勢。這符合我們日常生活中的基本邏輯。而根據具體情況分析可知，由于采集土樣時，每戶種植情況與收割情況不同， 土樣中的有效氮含量會隨之改變。 因此只能從圖1 中得知大體趨勢。

2.3 土壤pH 與土壤堿解氮含量

圖2 為試驗測得的土壤pH 與有效氮含量之前的關系散點圖，計算可得R2=0.0795，可知pH與有效氮含量也無明顯關聯性。由圖可知，基本有土壤中有效氮含量越多，pH 越小的規律。 是因為土壤有效氮含量越高， 代表NO3-等酸根離子越多，導致土壤酸化現象嚴重。在如今的作物種植過程中，農戶施用過多的氮磷鉀肥，而對一些中微量元素投入量不足，導致土壤元素比例失衡，使土壤膠體中的鎂、鈣等堿基元素輕易被氫離子置換，導致土壤酸化現象嚴重，pH 值下降。

3 結論與討論

3.1 結論

由所測得的土壤有效氮含量、pH， 與所調查的土壤氮肥施入量綜合分析，可得出以下結論：氮肥投入量與有效氮含量、 有效氮含量與pH 之間均無明顯關聯性； 且根據兩兩做出的散點圖可推測出，在采集的農戶中，均了解氮元素對水稻生長的重要性，有意識的為水稻種植增施氮肥，然而，由試驗得出的數據來看， 農戶施用的氮肥已超過最適施加量，一旦超過這個數字，氮肥施用越多，反而會造成水稻產量隨之下降。

因此，在今后的水稻種植生產過程中，應注意適量施用，同時可合理施用肥料，增加土壤中植物所需中微量元素的含量， 這樣就不會破壞土壤養分比例，達到為水稻增產的目的。

3.2 討論

由本次試驗測得的數據，基本可推知，貴陽市的11 戶農戶的15 塊地塊， 大多存在氮肥的施入量過多， 使土壤中NO3-等酸性離子過多使多余部分大量堆積和土壤養分比例失調， 土壤膠體中的鎂、鈣屬于堿基元素，這些物質容易發生被氫離子置換的狀況，造成土壤pH 降低，土壤就會變得酸化，水稻作物產量就會受到影響。