滴灌下生物質改良材料對鹽漬土水鹽氮運移的調控效應

姚榮江 李紅強,2 楊勁松 陳 強 鄭復樂,2 尚 輝

(1.中國科學院南京土壤研究所土壤與農業可持續發展國家重點實驗室， 南京 210008； 2.中國科學院大學， 北京 100049；3.內蒙古杭錦后旗農牧業技術推廣中心， 巴彥淖爾 015400； 4.江蘇省沿海開發(東臺)有限公司， 東臺 224237)

0 引言

在鹽漬農田改良利用過程中，傳統改良方法主要依靠大水壓鹽的方式達到洗鹽控鹽的目的，但這種方式存在土壤養分淋失和水資源浪費造成的水肥低效問題。在我國北方鹽漬農田農業生產中，大量采用水肥一體化滴灌和化學改良方法，以此應對鹽漬農田水肥低效和鹽堿障礙等問題[1-3]。水肥一體化滴灌一方面可以根據作物水肥需求規律進行適時供給，避免大水漫灌造成的養分淋失，節約水資源，從而提高了水肥利用效率[4-5]；另一方面通過滴灌水流的淋洗作用在作物根層營造一個淡化脫鹽區[6]，為鹽漬農田的作物生長提供適宜的生長環境。以向鹽漬土壤中添加各種改良材料為特征的化學改良方法是鹽漬農田改良的另一種手段。生物炭和腐殖酸是兩種最具代表性的生物質改良材料，它們主要通過降低土壤容重[7]、促進土壤團聚體形成[8-9]來改良土壤結構、促進鹽分淋洗[10-11]，從而改善土壤生物環境，實現鹽漬農田障礙消減。

關于水肥一體化滴灌在鹽漬農田上的應用研究，主要集中在不同因素(滴灌流量、溶液濃度、灌水時間、灌水量、土壤質地等)對土壤水鹽運移過程[12-13]、作物產量和水肥利用效率[14-15]的影響方面。關于改良材料對鹽漬農田障礙消減作用的研究，主要集中在不同改良材料對土壤理化性質、作物產量影響的對比研究上[16-18]。目前，對水肥一體化滴灌過程中水、鹽、氮時空分布的綜合研究較少，一些研究主要以水鹽空間分布為對象，缺乏時間-空間的同步研究；還有一些研究從水、鹽、氮各自角度展開，缺乏三者綜合的研究，改良材料對土壤水-鹽-氮時空分布的影響效應鮮有報道。

本研究采用土箱模擬方法，研究水肥一體化滴灌條件下土壤水-鹽-氮時空分布特征及生物炭和腐殖酸兩種改良材料的影響效應，以深入了解滴灌土壤水肥運移的變化規律及其時空分布特點，探究改良材料對水、鹽、氮運移過程及時空分布的影響效應，為鹽漬農田障礙消減和水肥增效提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

1.2 試驗材料

試驗所用生物炭材料為玉米秸稈生物炭，由遼寧金和福農業開發有限公司提供，該生物質炭在限氧和450～550℃溫度下熱裂解得到。所用腐殖酸由寧夏天鑫源生物化工有限公司提供，生物炭和腐殖酸具體理化性質如表1所示。

表1 生物質改良材料基本理化性質Tab.1 Basic physical and chemical properties of biomass improved materials

1.3 試驗方法及設計

采用室內土箱單點源滴灌模擬試驗，研究水肥一體化微咸水滴灌條件下土壤水鹽氮的時空分布特征及改良材料的影響效應。試驗用土箱由有機玻璃制成，結構如圖1所示。將備好的土壤按容重1.45 g/cm3分層填入土箱，每層5 cm填土4.89 kg，共裝填50 cm深。并且土樣按田間采樣時0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土層原樣裝填，保持與田間小區試驗土壤一致的土層結構。具體裝填時，自下而上，0～20 cm土層裝填田間所采集的純土，20～50 cm土層按3.5 g/kg(15 t/hm2)的比例向土壤中均勻拌入生物炭后再進行裝填，標記為生物炭處理(SWT)。與生物炭處理相同，20～50 cm土層按0.14 g/kg(0.6 t/hm2)的比例均勻拌入腐殖酸的土箱標記為腐殖酸處理(FZS)。不添加改良材料的土箱記為空白處理(CK)。每個處理設置3個重復，共計裝填9個土箱。裝填時將每層之間的土面拉毛，避免出現分層現象。

圖1 土箱結構示意圖Fig.1 Schematic of soil container structure

以馬氏瓶為流量控制裝置，以9號醫用針頭為滴頭，用人工配制的與田間小區試驗所用的滴灌地下水鹽分組分相同的水進行模擬滴灌，通過調節馬氏瓶水頭將滴灌流量控制為0.8 L/h，滴水總量2 L，滴灌時間2.5 h。滴灌同時隨水按質量濃度1.0 g/L滴入尿素2.0 g(相當于施氮量0.067 5 t/hm2)。滴灌結束后，土面表面自滴頭一側起覆蓋25 cm塑料薄膜。

1.4 樣品采集及測定

1.5 數據分析

采用Excel進行數據處理和分析，SPSS 25.0的LSD(Least significant difference)法進行差異顯著性檢驗和多重比較，同時用Surfer 12繪制等值線圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理下土壤水分的時空分布特征

以滴頭正下方入滲點為原點，豎直向下和水平向右為縱橫坐標軸，(X,Y)表示與滴頭水平距離為X、豎直距離為Y的空間點坐標，構建描述滴灌土壤水-鹽-氮運移與再分布過程的二維坐標系。滴灌結束后，將不同時間、不同位置的土壤含水率繪制成等值線圖，不同處理土壤水分的時空分布如圖2所示。整體而言，不同處理的水分分布都表現為：以滴頭為中心，水分向四周擴散形成近圓形分布，且垂直方向擴散距離大于水平方向距離。隨時間增加，濕潤體內各處土壤含水率逐漸減小，且水平方向比垂直方向減小更快。不同處理之間的差異主要表現在水分擴散速率和濕潤體上。

圖2 不同處理下土壤水分的時空分布Fig.2 Temporal and spatial distributions of soil moisture under different treatments

圖3 不同時間時土壤含水率在對角線和水平方向的空間變化曲線Fig.3 Spatial changes of soil moisture content at different times in diagonal and horizontal directions

為對比不同處理間水分的空間分布差異，考慮到水分分布的對稱性，選取沿濕潤體對角線上(5 cm, 5 cm)、(15 cm, 15 cm)、(25 cm, 25 cm)、(35 cm, 35 cm)4個點和水平方向上(5 cm, 5 cm)、(15 cm, 5 cm)、(25 cm, 5 cm)、(35 cm, 5 cm)4個點作為考察點，不同處理土壤含水率在滴灌結束后第1天和第49天的分布如圖3(圖中不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，下同)所示。滴灌結束后第1天，(5 cm, 5 cm)和(15 cm, 15 cm)處3個處理的含水率沒有顯著差異(P>0.05)，(25 cm, 25 cm)處腐殖酸和空白處理下的含水率接近于干土區背景值,而生物炭處理的含水率為10%，顯著高于其他兩個處理(P<0.05)。(35 cm, 35 cm)處，3個處理的含水率都接近于背景值。這說明腐殖酸和空白處理下濕潤體的邊界在25 cm以內，而生物炭處理可以提高水分在土壤中的運移范圍，濕潤體邊界為25～35 cm之間。在水平方向上，生物質改良材料的施加增加了水分水平方向的移動，使生物炭和腐殖酸處理在(15 cm, 5 cm)、(25 cm, 5 cm)處含水率顯著大于空白處理(P<0.05)。相對于第1天，經過水分繼續入滲與再分布過程，第49天3個處理的含水率整體都有所降低，但是腐殖酸處理的濕潤體土壤含水率顯著高于生物炭和空白處理(P<0.05)，并且腐殖酸處理在第49天的空間分布趨勢與第1天的分布趨勢比較接近，這說明腐殖酸的施加提高了土壤的水分保持能力。

進一步對比不同處理水分分布的時間動態，選取(15 cm, 15 cm)和(25 cm, 25 cm)兩個點作為考察點，前者可以代表濕潤體內部的水分狀況，后者可以代表濕潤體邊緣的水分狀況，兩處水分動態如圖4所示。(15 cm, 15 cm)處的濕潤體內部水分隨時間呈降低趨勢，滴灌結束14 d以內，生物炭處理的含水率顯著低于其他兩個處理(P<0.05)，14 d以后生物炭處理的含水率降低速率低于其他兩個處理。這是由于在入滲總水量相同的情況下，生物炭處理的濕潤體范圍顯著大于其他兩個處理從而使分布在濕潤體內的含水率變小(P<0.05)，14 d以后隨著土體水分蒸發及二次分布，3個處理的含水率趨于一致。其次，(25 cm, 25 cm)處的濕潤體邊緣土壤水分隨時間增加，滴灌結束后1～5 d內逐漸增加，且3個處理的土壤含水率由大到小依次為生物炭處理、腐殖酸處理、空白對照。5 d以后含水率逐漸減小，且3個處理中，對照處理含水率前期依然低于其他2個處理，后期三者逐漸趨于一致。

滴灌結束5 d以內，濕潤體邊緣水分持續增加，說明水分依然在水勢差的驅動下以擴散的形式由內向外運動，5 d以后逐漸減小則說明這種由濕潤體向干土區擴散的行為停止，水分運動轉為蒸發驅動的向上擴散。不同處理間的差異則說明改良材料能夠提高土壤水分擴散的速率。具體地，在滴灌開始階段，此時土壤水分的運動主要是以大孔隙飽和水的運動為主，而生物炭能夠增加土壤的大孔隙，因此生物炭會提高土壤水分在第一次運移過程中的分布范圍和速率，從而導致滴灌結束1 d時，生物炭處理濕潤體邊緣的土壤含水率顯著高于其他處理(P<0.05)。而在以擴散為主的水分再分布過程中，影響水分運動的主要是土壤的毛管孔隙，結合圖2，可以看出，腐殖酸處理縮短了二次重分布的時間，增強了二次重分布強度，這說明腐殖酸處理影響了土壤的毛管孔隙。

圖4 濕潤體內部和邊緣位置土壤含水率隨時間變化曲線Fig.4 Diagrams of moisture content inside and in edge of soil wetted volume with time

圖5 不同處理下土壤鹽分的時空分布Fig.5 Temporal and spatial distributions of soil salinity under different treatments

2.2 不同處理下土壤鹽分的時空分布特征

如圖5所示，電導率時空分布等值線圖與水分時空分布等值線圖類似，但是規律性不如水分分布。滴灌條件下，土壤鹽分隨水分運移發生重分布，在水平和垂直方向，距滴頭15 cm內形成淡化脫鹽區，在濕潤體邊緣(25 cm處)鹽分快速積聚，且垂向積累速率大于水平向積鹽速率。滴灌結束后，鹽分隨水分擴散發生二次重分布，淡化脫鹽區面積隨著時間增加先增大后減小，濕潤體邊緣積鹽區鹽分隨時間增加逐漸降低，鹽分重新返回到其他區域。經過49 d的水鹽重分布后，滴頭垂向5～10 cm以內依然保持脫鹽狀態，而30 cm深處和表層距滴頭25 cm處形成一個相對積鹽區，其他區域恢復初始狀態。

鑒于鹽分運移分布在各個方向上的差異性，分別選取水平和豎直兩個方向來考察土壤鹽分的時空動態。以點(5 cm, 5 cm)、(5 cm, 15 cm)、(5 cm, 25 cm)、(5 cm, 35 cm)4個點位代表垂直方向土壤的鹽分情況，以(5 cm, 5 cm)、(15 cm, 5 cm)、(25 cm, 5 cm)和(35 cm, 5 cm)4個點位代表水平方向土壤的鹽分情況。如圖6所示，滴灌結束1 d后，生物炭處理垂直方向淡化深度在25～35 cm間，大于腐殖酸處理和空白處理，腐殖酸處理和空白處理垂直方向淡化深度均在15～25 cm之間；在水平方向上，空白處理水平方向淡化距離小于15 cm，腐殖酸處理淡化距離在15～25 cm之間，而生物炭處理淡化距離則在25～35 cm之間。生物質改良材料的添加改變了鹽分運動的規律，擴大了淡化脫鹽區范圍，一方面，生物質改良材料的添加使水分移動速度增加，進而使鹽分移動速度相應增加；另一方面，生物質改良材料的添加增加了鹽分的可移動性，進而促進了鹽分的運動。并且各處理均表現出垂直方向淡化深度大于水平方向淡化距離，鹽分的垂直方向積累程度也大于水平方向積累程度。

圖6 滴灌后1 d垂直方向和水平方向土壤電導率的變化曲線Fig.6 Changes in soil EC in vertical and horizontal directions on the first day after drip irrigation

圖7 不同處理下濕潤體內土壤電導率隨時間的變化曲線Fig.7 Changing curves of EC in soil wetted volume with time under different treatments

考慮到鹽分運移主要受水分運動的影響，因此選取濕潤體邊緣處鹽分變化強烈的(15 cm, 5 cm)點作為觀察點，如圖7所示，根據(15 cm, 5 cm)處土壤電導率隨時間的變化情況，可以直接反映土壤鹽分的運移方向和速率變化。首先，在滴灌結束1 d時，空白處理的土壤鹽分顯著高于其他兩個處理(P<0.05)，結合前述淡化區的大小差異，進一步說明在第一次水鹽重分布的過程中，腐殖酸處理和生物炭處理的淡化區范圍更大，鹽分向外運移的距離和速率更高。在1～5 d過程中，空白處理的電導率則降低到和其他兩種處理相近水平，而腐殖酸處理和生物炭處理的鹽分則開始緩慢增加，這是由于腐殖酸和生物炭的影響，造成土壤水分運移范圍和速率比空白處理大，因此施加改良材料的處理水鹽第一次重分布伴隨滴灌過程快速進行，在結束滴灌過程1 d內就完成，而空白處理土壤鹽分在水分運移驅動下繼續向濕潤體外運移的結果，直到第5天才完成第1次土壤水鹽重分布。5 d以后，3種處理的電導率又開始逐漸增加，直到與土壤背景值(2 400 μS/cm)相近水平保持不變，這一過程主要是在土壤蒸發驅動下，土壤水鹽發生二次重分布，鹽分由濕潤體邊緣積聚區向濕潤體淡化區反向擴散的結果。

2.3 不同處理下土壤氮素的時空分布特征

如圖8所示，滴灌條件下，銨態氮沒有表現出明顯的運移再分布特征。從空間分布上，銨態氮只在滴頭下方15 cm處形成一個高值中心區，以此為中心向四周呈近圓形遞減分布。從時間變化上，滴灌結束后，隨著時間增加，銨態氮含量先增加，到21 d時達到最大，隨后逐漸減小，濕潤體內部銨態氮分布趨于均勻。各處理銨態氮的分布規律近似，差異主要體現在動態變化上。

通過對比滴灌結束后第1天的銨態氮分布，可以發現空白處理在結束滴灌后第1天內銨態氮含量增加程度明顯高于腐殖酸處理和生物炭處理。腐殖酸處理銨態氮含量在滴灌結束1 d后才開始明顯增加，而生物炭處理則在滴灌結束5 d后才開始快速增加。從整體上看，腐殖酸處理和生物炭處理抑制了尿素轉化開始的時間，但是腐殖酸處理并沒有減少銨態氮達到最高含量的總時間。21 d以后各處理銨態氮含量都開始減小，但是腐殖酸處理和生物炭處理的減小速率均低于空白處理，而銨態氮含量的減少主要受硝化作用影響，這說明生物質改良材料的施加抑制了土壤的硝化作用。除影響銨態氮含量變化的速率外，腐殖酸處理和生物炭處理增大銨態氮最終(第49天)的分布范圍，其中生物炭處理下銨態氮分布擴散方向主要向下，而腐殖酸處理下其擴散方向呈輻射狀。

進一步分析圖9所示的不同處理硝態氮時空分布情況可以發現，滴灌條件下，硝態氮表現出比銨態氮更強烈的運移特征，隨水分運移，硝態氮分布特征與水鹽分布類似，濕潤體內部形成一個相對低值區，濕潤體邊緣處大量積聚，原土體中的硝態氮隨水鹽運移發生重分布。滴灌結束后，隨時間增加，硝態氮隨水鹽一起繼續向濕潤體外運移積聚。21 d前，除集聚區外，其他區域硝態氮含量均呈降低趨勢，整體分布趨于均勻，21 d后，濕潤體內部受硝化作用影響，硝態氮含量增加，到49 d時，形成一個與銨態氮分布近似重合的高值區。

對比不同處理間硝態氮的時空動態差異：首先，腐殖酸處理和生物炭處理下硝態氮表現出比空白處理更強烈的運移特征，在前21 d內，隨水鹽擴散，更多更遠地向濕潤體外圍運移積聚；其次，滴灌結束(49 d)時，雖然3個處理濕潤體內部硝態氮含量均增加，但是腐殖酸處理低于其他兩個處理，結合前文所述銨態氮的變化差異，說明腐殖酸對銨態氮向硝態氮轉化的硝化過程有抑制作用。

3 討論

3.1 生物質改良材料對土壤水鹽運移的調控效應

滴灌條件下，土壤水鹽運移的過程具有內在的關聯性，既有空間上的運移過程，又有時間上的變化過程。均勻分布在土體中的鹽分隨水分在土體中運移包括兩個階段：第1階段，隨滴灌水分的入滲過程，土壤中的可溶性鹽分溶解于滴灌進入的水分中，在土壤孔隙中隨水由濕潤體內部向外部運移，鹽分發生第一次重分布，重分布的結果是鹽分在濕潤體邊緣聚集，而濕潤體內部形成一個淡化脫鹽區。第2階段，在蒸發和水分擴散作用下，鹽分隨水分由濕潤體邊緣向內部反向運移，發生二次重分布，重分布的結果是原濕潤體內部土壤鹽分增加，濕潤體邊緣鹽分積聚程度降低。滴灌條件下水鹽運移的這種特征與呂殿青等[20]、陳帥等[13]研究結果一致。

影響第1階段的主要因素有滴頭流量、滴水量、土壤孔隙特性等，影響第2階段的主要因素有表土蒸發條件、土壤水分分布和土壤孔隙特性。改良材料對于水鹽分布的影響主要與它對土壤孔隙特性的影響有關。EASTMAN[21]發現施用生物炭25 t/hm2后，粉砂壤土總孔隙度增加了6.4%，大孔隙(1 500.0 μm) 和微孔隙(0.5 μm)均顯著增加。而JONES等[22]研究發現，施用生物炭顯著增加土壤中等孔隙和微孔隙，但降低了土壤大孔隙。田丹等[23]研究結果表明生物炭對于不同質地土壤的水分擴散影響規律并不一致。綜合已有報道，生物炭和腐殖酸等改良材料對于土壤孔隙特性有顯著影響，但是影響規律受生物炭的原料類型、熱解溫度、施用量和土壤質地等因素的綜合影響而表現出不確定性。

本研究中，如圖10a所示，生物炭處理下土壤的飽和導水率顯著高于其他處理(P<0.05)，而飽和導水率則直接與土壤大孔隙有關[24]，故而生物炭可能增加了土壤大孔隙的數量，從而增加土壤水分和鹽分在第1階段的擴散范圍。而腐殖酸處理土壤的田間持水率為16.68%，顯著高于其他處理(P<0.05)，這可能是因為腐殖酸能夠促進土壤團粒結構的形成[25]，從而通過增加土壤毛管孔隙的數量增加土壤持水能力，這種影響會增加土壤孔隙水的保持量和聯通性，從而增強土壤水分的擴散能力[26]，進而增強土壤水鹽的二次重分布范圍和強度。

圖10 不同處理下土壤飽和導水率和田間持水率Fig.10 Soil saturated hydraulic conductivity and field water holding capacity under different treatments

生物炭對水鹽運移第1階段水鹽運移范圍的影響有利于擴大滴灌土壤濕潤體和鹽分淡化區的范圍，結合滴灌水量的優化，為滴灌節水控鹽提供科學依據。而腐殖酸對于水鹽運移第2階段土壤鹽分二次分布強度的影響，直接影響作物根區水鹽環境能否持續保持適宜的生長狀態，進而影響對滴灌頻次的設計和優化。也就是不同改良材料盡管都可以影響土壤孔隙結構，進而影響土壤水鹽運移，但是影響尺度和方式不一樣。對這種差異的進一步研究有助于在應用改良材料進行鹽漬農田改良時，對于鹽漬農田節水控鹽技術方案的制定更加科學和精細，與滴灌技術的配合方式更加協調。

3.2 生物質改良材料對土壤氮素時空分布的調控效應

3.2.1對土壤銨態氮時空分布的調控效應

滴灌條件下，銨態氮沒有表現出明顯的運移再分布特征，即只有時間上的變化過程，沒有空間上的變化過程，這主要是因為氮素輸入是以尿素態進入土壤，且只分布在濕潤體內部，尿素水解成銨態氮后，由于銨態氮的運移性較低，故而只分布在濕潤體內部，因此銨態氮以原位轉化為主，其含量隨時間先增大后減小，穩定分布在濕潤體內部。這種一般規律與侯紅雨等[27]的研究結果相印證，所不同的是本試驗中銨態氮的峰值來臨時間為滴灌結束14 d前后，這比王旭洋等[28]研究所得的3 d前后要晚，可能是本研究所用土壤的鹽堿特性造成的。

添加生物炭和腐殖酸對于土壤銨態氮的影響主要表現在銨態氮的分布范圍和時間變化兩方面。銨態氮的分布范圍方面：腐殖酸處理和生物炭處理都會增大銨態氮的分布范圍，其中生物炭處理下銨態氮分布擴散方向主要向下，而腐殖酸處理下其擴散方向呈輻射狀。對于分布范圍的影響機制與對水鹽運移的影響一致，都是通過影響土壤孔隙特性，增大了水分和尿素的運移范圍從而增大了銨態氮的分布范圍。時間動態方面：本試驗各項條件下，土壤銨態氮的總體變化趨勢是隨時間推移先增大后減小。生物炭和腐殖酸的添加會推遲銨態氮開始增加的時間，抑制尿素的水解過程。根據LIU等[29]的研究，腐殖酸對于尿素水解的抑制與其對脲酶的抑制作用有關。但是生物炭對尿素水解的抑制作用與劉遵奇等[30]的研究結果相反，這可能與生物炭對土壤環境及氮素轉化作用機理的復雜性有關，需要進一步探究，而這種影響將進一步影響到硝態氮的時空分布過程。

3.2.2對土壤硝態氮時空分布的調控效應

滴灌條件下，硝態氮表現出比銨態氮更強烈的運移特征，隨水分運移，硝態氮分布特征與水鹽分布類似，濕潤體內部形成一個相對低值區，濕潤體邊緣處大量積聚，原土體中的硝態氮隨水鹽運移發生重分布。因此在由尿素轉化的銨態氮開始硝化之前，土壤硝態氮的運移分布規律受水鹽運移影響，在尿素水解轉化為銨態氮后，硝化作用進一步開始，土壤硝態氮的含量和分布主要受銨態氮的分布及硝化過程影響。這種特點與鄭彩霞等[31]的研究結論一致。所不同的是本研究中濕潤體內硝態氮達到峰值的時間長達49 d以上，遠大于同類研究中的7 d左右[28]，這可能與本研究所用土壤的高鹽堿環境對硝化作用的抑制有關，同時根據周才平等[32]的研究，含水率低于20%時，土壤含水率與凈硝化速率呈正相關，本試驗各處理在21 d后土壤含水率低于10%的環境也抑制了土壤硝化過程。

生物炭和腐殖酸對于硝態氮時空分布的影響可以分為兩方面：①硝態氮作為運移性較高的鹽分離子，生物炭和腐殖酸對其的影響規律與前述水鹽運移規律一致。②硝態氮作為銨態氮硝化作用的產物，各個處理主要在時間變化過程中具有差異，腐殖酸處理的硝態氮含量低于其他處理，硝化作用被抑制。根據閆雙堆等[33]的研究腐殖酸在土壤中與尿素的絡合產物對于尿素轉化的各個環節有較強的抑制作用，這也可能是產生上述現象的原因。

4 結論

(1)在滴灌條件下，鹽漬土壤水鹽的時空動態變化過程包括水分入滲驅動的第一次鹽分重分布過程和蒸發擴散驅動的水鹽二次重分布過程。生物炭能夠提高土壤飽和導水率，增大水鹽在第1階段的運移范圍；腐殖酸能夠提高土壤的田間持水率，增加土壤孔隙水的保持量和聯通性，從而增大土壤水鹽的二次重分布范圍和強度。

(2)在滴灌條件下，銨態氮沒有表現出明顯的運移再分布特征，在時間上則表現出先增大、后減小的變化趨勢；硝態氮的時空分布一方面表現出與水鹽相近的運移特征，另一方面又受銨態氮的硝化作用影響。

(3)滴灌尿素后，生物炭和腐殖酸兩種改良材料對土壤銨態氮及硝態氮的時空分布產生影響，既有水鹽運移調控的影響，也有氮素轉化過程調控的影響。生物炭的調控影響以前者為主，可以擴大氮素的分布范圍；而腐殖酸的調控影響以后者為主，對尿素的水解和硝化過程表現出更強的抑制效果。