1、左海军等农田氮素淋溶损失影响因素及防治对策研究农田氮素淋溶损失影响因素及防治对策研究*左海军12 张 奇1 徐力刚13(1中国科学院南京地理与湖泊研究所。湖泊与环境国家重点实验室，江苏南京210008；2中国科学院研究生院，北京100049；3河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏 南京210098)摘要 农田氮素损失是造成农业非点源污染的主要原因之一，其中由于大量施用氮肥引起的土壤氮素淋溶损失又是农田氮素损失的莺要途径。因此。农田氮素损失研究已成为国际土壤化学和环境科学领域研究的热点问题之一。根据近年来国内外在农田氮素运移领域的研究成果，从降雨和灌溉、施肥状况、土壤性质、耕作方
2、式、作物种类和种植方式等方面分析了影响农田氮素淋溶损失的主要因素。提出了改进施肥方式、优化氮肥管理、推广缓释氮肥以及改善土地利用方式等提高氮肥利用率、减小氮索淋溶损失的防治对策。关键词农田氮素淋溶损失 氮肥硝态氮增施氮肥作为农业生产中的主要增产因子已为越来越多的人们理解和承认。为了满足人口增长对农产品的需求，提高单位土地面积的粮食产量，农田氮肥用量逐年增加。目前，在世界各国的农业生产中，氮肥的生产量和用量均居首位。其中，我国义是世界上氮肥用量最多的国家之一，单位面积的用量也高于世界平均水平，但氮肥利用率仅为30411。研究表明，施用氮肥可以获得明显的增产效果，同时农田中过量氮素通过氨挥发、硝化
3、反硝化、淋溶损失和径流损失等方式从土壤一作物系统中损失，造成河流、湖泊等周边水体环境的富营养化污染程度加剧n。例如，在我国农业集约化程度较高的太湖流域，农田氮素通过地表径流和水土流失大量进入太湖，提升了水体的营养水平，导致太湖水质不断恶化3。ZHANG等41在我国北方14个市、县水质调查发现，半数以上地区地下水和饮用水中硝态氮超过饮用水规定的最低硝态氮标准(50mgL)，这与我国20世纪80年代后大量施用化肥密切相关。调查发现，北京市平原农区地下水污染日趋严重，硝态氮主要来源于地表淋溶，过量施用氮肥和灌水是引起地表径流和地下水硝态氮含量成倍增长的主要原因5J。近年来，随着对农田氮素污染危害性认
4、识的加深，国内外学者对田间条件下土壤一作物系统巾氮素的损失途径进行了很多定性和定量的评价和研究，特别是对农业生态系统中氮素转化机制和损失过程有了更多了解7，这些都有助于促进减少农田氮素损失和防治农业非点源污染方面的研究。因此，深刻认识农田氮素的淋溶损失机制以及不同因素组合对氮素淋溶损失的定量化影响，对减少农田氮素损失、保护农田生态环境等都具有重要的意义。笔者围绕农田氮素淋溶损失这个问题，深入探讨了降雨和灌溉、施肥状况、土壤性质、耕作方式、作物种类和种植方式等因素对农田氮素淋溶损失的影响，提出了减轻农田氮素淋溶损失的防治对策，为有效控制流域氮素淋溶损失，优化农业非点源污染的管理与控制提供科学的理
5、论依据。l农田氮素淋溶损失的影响因素氮素淋溶损失是指土壤中未被作物吸收利用的氮素随着降雨或灌溉水渗入到深层土壤和地下水，并通过沟渠排入河流、湖泊，进而导致农田氮素损失的过程。一般认为，氮素被土壤水淋滤至根系活动层之下的数鼍称之为淋失量。施入土壤中的各种氮肥，在土壤微生物等因素的作用下，转化为可供作物吸收利用的铵态氮、硝态氮等不同形态氮素。由于土壤颗粒对铵根离子的吸附能力强，对硝酸根离子的吸附能力很弱，造成农田土壤中氮素的淋溶形态以硝态氮为主，导致硝态氮在深层土壤中大量累积甚至进入浅层地下水，而铵态氮则主要集中分布在土壤表层。此外，对于作为硝化和反硝化过程中间产物的亚硝态氮，由于其存在时间短，淋
6、洗过程并不第一作者：左海军，男。1978年生，博士研究生主要从事农田氮素运移模拟与防控对策方面的研究。*国家闩然科学基金资助项目(No40871026、No40701176)；中困科学院百人计划资助项目；江苏省自然科学基金资助项目(NoBK2006579)；河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室开放基金资助项目(No2006412511)。 83 万方数据环境污染与防治 第30卷 第12期2008年12月重要。研究表明，氮素的淋溶损失是农田氮素损失的重要途径之一，全世界施入土壤的氮肥，大约1040(质量分数)经土壤淋溶作用而进入地下水。CAO等93利用田间试验对上海郊区蔬菜地氮素渗漏的
7、监测表明，硝态氮渗漏占氮素淋溶损失的90(质量分数)以上，对当地地下水环境造成了一定程度的污染。农田氮素通过淋溶方式进入地下水、河流、湖泊等周围环境，不仅造成氮肥和能源的浪费，增加农业生产成本，还引起地表和地下水水质恶化，导致湖泊富营养化程度严重，造成生态环境质量不断下降。农田土壤中氮素发生淋溶损失下移必须满足以下两个基本条件：(1)土壤层中要有易移动性氮素累积(主要是硝态氮)。该条件既受土壤中氮源和氮汇的控制，又受土壤中不同形态氮素转化过程的控制。(2)土壤中存在水分运动。土壤水分运动是土壤溶质运移的主要制约冈素，活跃的土壤水分运动始终是土壤氮素淋溶运移的媒介和驱动力。农田氮素淋溶损失是在土
8、壤中以硝态氮为主的易溶性氮素含量较高和水分运移状况良好的条件下发生的，任何促进或阻碍这两个条件之一的因素都会影响氮素淋溶损失的发生与否及其程度1 0|。一般来说，影响农田氮素淋溶损失的主要因素有降雨和灌溉、施肥状况、土壤性质、耕作方式、作物种类和种植方式等。11 降雨和灌溉土壤水是农田氮素淋溶损失迁移的载体，降雨和灌溉又是制约地表径流和土壤水分运动的动力。氮肥施入土壤后发生一系列形态转化，除一部分氮肥被作物吸收利用之外，残存在土壤中的过量氮肥可随地表径流和土壤人渗水流发生淋溶损失。研究表明，土壤硝态氮淋失鼍与降雨量密切相关，随着降雨量增多和降雨强度增大。氮素的淋失量和迁移强度也相应增大j。王辉
9、等L123采用人丁模拟降雨和天然降雨观测方法研究黄土坡地氮素淋溶过程，发现降雨鼍与硝态氮淋溶深度和淋失量均呈正相关，大约每4 mm降雨量可使土壤中硝态氮下渗1 cm。王少平等131通过上海两郊水旱轮作地中麦期的淋溶损失研究表明，氮素的淋溶损失以硝态氮为主，主要发生在小麦根系处于非活跃阶段的幼苗期，在下渗水流的驱动下硝态氮向深层推移，其中较多的硝态氮淋溶损失到地下水，引起地下水环境的污染。研究者研究密西两比河盆地氮素径流损失时发现，在春季河道径流量最大时，硝态氮浓度和流失通量 84 趋向最高，径流量与硝态氮浓度间的这种正相关关系可能是由于降雨偏多引起土壤非饱和层硝态氮渗漏损失造成的。吴希媛等41
10、采用模拟降雨的试验手段对不同降雨强度下坡地氮素流失特征进行了研究，发现在降雨过程中随着降雨强度的增加，氮素流失浓度和流失总量都会相应增加，在植被覆盖度较小时，降雨强度对氮素流失浓度和流失总量起决定作用。降雨强度大或过量灌水导致的农田氮素大量淋溶损失在氮素急剧下渗运移的过程中表现明显。王兴武等m1通过田间小区试验发现，集中、大量的降雨或过量的灌溉对硝态氮垂直运移具有明显的推动作用，高水处理的土壤溶液硝态氮浓度最高值出现的深度，要比低水处理深约40 cm，达到了100 cm，这无疑增加了硝态氮淋溶损失的潜在风险。SINGH等6发现间隔较长的高水量灌溉可导致大量硝态氮未被作物利用而从根区土层淋溶损失
11、。TOUFIQ70研究不同氮肥处理小麦地硝态氮垂向和侧向渗漏情况发现，在小麦播种期硝态氮淋溶损失是氮素损失的主要途径，农田灌溉增大了土壤硝态氮下移渗漏的强度。张哑丽等18利用室内模拟降雨试验研究了黄土区土壤矿质氮素流失和入渗的变化动态，发现降雨和径流是土壤氮素迁移的动力，降雨强度增大，土壤矿质氮素淋失量增大、硝态氮入渗深度加深。一般认为，作物根区层的土层深度为100 cm，随着降雨量或灌水量的增大，硝态氮在土层中移动的强度加大，可被淋洗至深度为100 cm的根区土层，甚至在300400 cm的土层仍有硝态氮的累积19。这部分硝态氮是很难被作物吸收利用的，最终只能引起农田氮素的大量淋溶损失，对土
12、壤及地下水环境造成不同程度的污染2。可以看出，尽管国内外学者研究了不同降雨量或灌水强度条件下农田氮素的淋溶损失特征，得出了它们之间的一些基本规律，但都是单一因素对氮素淋溶损失的影响，并没有综合考虑地面接水量(主要是降雨和灌溉)与其他因素的相互作用，今后应进一步加强对不同降雨强度、灌水量、地形和土地利用方式等不同组合条件下农田氮素淋溶损失规律的研究。12施肥状况121 氮肥品种与用鼍研究表明，土壤氮素淋溶损失还与氮肥品种和用鼍密切相关。在各种常规氮肥中，硝酸钾中的氮素淋失量最大，其次为尿素，硫酸铵和碳铵的氮素淋失量明娃偏小21|。张福珠等心21在模拟土柱中应用万方数据左海军等农田氮素淋溶损失影响
13、因素及防治对策研究15N研究了潮土中氮素淋溶损失动态。结果表明，氮素淋失量随氮肥品种和用量而发生变化，大量施用硝铵时淋失率达930，而尿素和硫铵的淋失率仅为023051。通常土壤中不同形态氮素的淋溶损失强度由大到小依次为硝态氮、亚硝态氮、铵态氮、有机氮。太湖地区水稻、小麦轮作农田氮素的渗漏损失以硝态氮为主，主要发生在小麦种植期，硝态氮的淋失量占渗漏液总氮量的4372(质量分数)，铵态氮的淋失量则很少，总的来说，渗漏水中氮素的浓度与土壤中氮素的淋失量随施肥量的增加而增加【2引。冯兆忠等24 3研究认为，在常规灌溉条件下，河套灌区不同年度、不同生长季土壤硝态氮的淋失量与土壤水分的下渗量密切相关，输
14、入氮素中30(质量分数)以上以硝态氮的形式淋溶损失。近年来。随着对农业生产过程巾常规化肥利用率偏低以及农田氮素损失造成环境污染El益加剧的认识加深，控释氮肥、缓释氮肥成为提高氮肥利用率和减轻地下水环境氮素污染的有效方法。控释氮肥具有控制养分释放的特点，在氮素释放的高峰期，农田氮素淋失最较大，如果田间条件下氮素释放高峰期与作物吸肥高峰期相吻合，则会显著地降低其淋失率，从而提高肥料的利用率。纪雄辉等【25j利用15N同位素法研究稻田土壤中的氮素淋溶迁移过程，发现在90 kghm2氮肥用量下控释氮肥的氮利用率比尿素分2次施用的利用率高出389，控释氮肥的氮素淋失量比尿素分2次施用降低271，表明在稻
15、田土壤上施用控释氮肥可减小氮素的淋失量，提高稻田的氮素利用率和水稻产量。除受氮肥品种影响之外，氮肥用量也显著影响农田氮素淋失量和淋失强度。庄舜尧等f263利用”N标记示踪研究蔬菜地中的氮肥去向，发现随氮肥用量的增加，农田氮素淋溶损失的可能性明显增加。范丙全等【27利用农田小区灌水试验发现，氮肥用量显著影响硝态氮淋溶下移的数量，是硝态氮淋溶损失的决定因素。孙波等28通过田间定位试验发现，氮肥用量在150 kghm2内，氮素淋失率随着氮肥用量的增加而提高，但化肥和有机肥配施后氮素淋失率显著降低。在同等管理条件下，氮肥用聋是制约农田氮素渗漏损失的主要因素，其中随氮肥用量的增加，硝态氮淋失量显著增大。
16、122施肥方式不同施肥方式对作物氮素吸收利用率和农田氮素淋失量影响不同。研究表明，与传统的平地施肥、垄沟施肥相比，成垄压实施肥因施肥区大容重障碍层的存在影响了土壤水的运动和分布，从而减少根层肥料向深层土壤的渗漏下移2 91。杨治平等【3们研究发现，在灌水条件一致的情况下，与传统施肥处理相比。推荐施肥处理可以节约氮肥用鼍，提高氮的使用效益，减轻农田氮素淋失量。李晓欣等3嵋通过4年田间定位试验证实，长期大量施用氮肥，会造成土壤硝态氮的累积，且土壤硝态氮浓度随氮肥用量的增加呈直线上升趋势；在施氮肥的基础上增施磷肥和钾肥可以减少硝态氮的累积量，增施磷肥可以从整体上减少土壤各层次的硝态氮浓度，而增施钾肥
17、主要降低根系分布层的硝态氮浓度。习金根等32采用室内土柱模拟试验方法发现，与浇灌施肥相比，滴灌施肥显著地减小了氮素的淋溶损失，增加了土壤中有效态氮的含量。田间种植试验发现，长期优化施肥可使O60 cm土壤硝态氮浓度维持在同一个水平，而长期习惯施肥则使土壤硝态氮浓度有增加的趋势，长期不施肥使土壤硝态氮浓度稳定在较低水平，优化施肥节约化肥36845297(质量分数)，可以有效抑制土壤中硝态氮浓度增加的趋势，从而减小了农田氮素发生淋溶损失的潜在风险n。此外，氮肥施用深度应以作物根系集中分布的土层范围为宜，这样既叮以保证氮肥在中层土壤中稳定持久地为作物生长提供充足的养分供应，也有利于减小氮肥冈氨挥发、
18、硝化反硝化及淋洗发生的损失量。对于碳铵、氨水等铵态氮肥，由于都是速效氮肥，深施盖土可以防止挥发，又不易从土壤中淋溶损失；而硝态氮肥在土壤中移动性强，肥效也快，适宜用于旱作农田的定期追肥。此外，氮肥与适量磷、钾肥混施，可以优化土壤养分构成，促进作物对肥料的吸收利用，减小氮肥浪费损失。13 土壤性质土壤理化性质不同，如土壤质地、通气性、有机质含量等，对农田氮素淋溶损失的影响也很大。土壤质地不同显著影响其保水、保肥的特性，也对土壤氮素淋失强度造成影响。ZHOU等刈认为，粘壤土中氮素淋失量仪为施氮量的5796(质量分数，下同)，而砂壤土中氮素淋失量町达施氮量的162304，表明在通透性好的砂壤土中氮素
19、更易发生淋溶损失。SOGBEDJI等3”通过不同土壤类型、不同施肥水平下的分组试验发现，砂壤土农田的氮素淋溶损失强度始终大于粘壤土，过量施肥是导致农田氮肥利用率低下的主要原因。不同类型土壤对施入氮肥的保持能力也不同。85万方数据环境污染与防治第30卷 第12期2008年12月砂壤土氮素的淋失量明显大于粘壤土，说明在砂壤土地区应重视水分、养分的调控L3引。土壤质地影响土壤通透性、含水量和土壤有机质的分解速度，进而影响土壤硝化和反硝化作用的强弱程度3 7|。易时来等L380利用原状回填土渗漏池研究了小麦生长季节氮素在紫色土中的运移情况，发现氮素淋失量依次为：酸性紫色土中性紫色土钙质紫色土，这是因为
20、酸性紫色土砂砾含量较高，结构性差，因而保水、保肥的能力较弱，土壤巾硝态氮的淋失量最大；而中性紫色土和钙质紫色土的粘粒含量高，土壤结构性能好，保水、保肥能力较强，所以土壤中硝态氮的含量较高，其相廊淋失量也较小。此外，在中性和微碱性条件下，硝化过程中自养硝化细菌的生长和代谢最旺盛，造成土壤中硝态氮累积，可见适宜的土壤酸、碱性也为农田氮素主要是硝态氮的大量淋溶损失提供了可能性。研究表明，土壤的粘粒含量和有机质含量越高，土壤对各种离子的吸附能力越强，因此在粘性土壤中增施有机肥可以提高肥料利用率，延缓养分释放过程，还能起到减轻土壤氮素淋溶损失的作用3 9。通常认为土壤胶体是带负电荷的，铵态氮施入土壤后易
21、被土壤胶体吸附，而由铵离子转化形成的硝酸根离子则很难被土壤胶体吸附，因此土壤对于无机氮的解吸特性也是引起土壤氮素淋溶损失的重要影响凶素。随着土壤中粘粒含量的增高，水一土系统的厌氧程度提高，有利于底部土壤反硝化作用的进行；在土壤表层，由于有充足的氧源，促进硝化作用的进行，土壤中硝态氮浓度较高。14耕作方式耕作方式对农田水土流失和氮素淋溶损失有较大影响4州。不同耕作方式在不同程度上改变了土壤的空间结构和水肥状况，为作物生长创造了不同的土壤环境，改变了土壤水分运动和农田氮素的迁移转化过程，进而对作物产量、肥料和土壤水分利用率产生不同影响。胡立峰等41对华北平原小麦、玉米两熟区不同耕作方式下土壤硝态氮
22、迁移过程进行了研究，发现翻耕、旋耕与免耕条件下硝态氮累积峰值在玉米苗期分别出现在不同的土壤深度，即130、110、15 cm，这表明硝态氮淋溶到深层地下水的风险以翻耕最大，旋耕次之，免耕淋溶损失风险最小。GOSS等L420利用试验分析不同耕作方式对土壤氮素淋溶损失的影响发现，与条播耕作方式相比，土壤翻耕增大了21(质量分数)的硝态氮淋失量。在黄淮海平原的玉米田，秸秆还田配施氮肥处理的氮素淋失 86 率比单施氮肥处理高6531307，这是由于秸秆还田配施氮肥可使土壤淋溶水体积显著升高，将作物秸秆耙碎翻耕人土，改变了土壤的物理结构，增大了土壤总孔隙度，致使土壤水流沿土壤大孑L隙下渗，有利于土壤中大
23、量氮素发生淋溶损失4 3。耕作方式引起氮素在土壤一作物系统和地下水体之间的迁移转化与再分配，是制约农田氮素损失和地下水硝态氮污染的主要原因之一4 4|。推广科学合理的耕作方式，对于提高氮肥利用率、减轻土壤和水环境的氮素污染具有重要的现实意义。15作物种类和种植方式农田氮素淋溶损失特别是硝态氮的淋失量与作物种类、种植方式密切相关。针对不同土壤类型的特点，根据不同种类作物对氮肥的喜好特点，采取不同的种植方式，均对控制农田氮素淋溶损失和提高氮肥利用率起到了一定的作用。不同作物对氮素的要求是不一样的，同一作物在不同生育期施氮肥的效果也不一样。水稻苗期喜好铵态氮肥，尤以氯化铵、碳铵和尿素效果好，而烟草和
24、蔬菜则喜好硝态氮。对于喜氮作物、高产作物及深根系作物来说，由于其在生长过程中可以从土壤巾吸收较多的氮素，因而对氮肥的利用率较高，氮素的淋失量较小。彭琳等n 5利用田间微区和径流小区试验发现，不同作物地残留KN在土壤剖面上的分布各不相同，谷子地残留15N只分布在100 cm土层内，表明施人氮肥只淋溶下渗至100 cm，而大豆地与裸露地的残留15N淋溶下渗较深，均超过120 cm，发生淋溶损失的可能性较大。不同种植方式显著影响农田土壤水分运动，进而影响氮素淋溶损失过程。一般认为，轮作比连作可减少农田氮素淋失量。HUANG等【46j通过试验发现，大豆、玉米轮作比玉米连作减少了农田硝态氮的损失，原因在
25、于轮作比连作有利于改善土壤结构，增加土壤的持水能力，从而提高作物对氮素的吸收利用能力，促进土壤养分良性循环。ZHU等47J对水稻、小麦轮作制度下农田氮素渗漏情况进行了研究，发现在小麦生长期氮素淋溶损失以硝态氮为主，耕施氮肥后初春时期的硝态氮淋失量很大，在30、60 cm土层处渗漏液硝态氮均超过50 mgI。，甚至在90 cm土层处渗漏液硝态氮也高于15 mgL；而在稻田淹水期硝态氮质量浓度降低，低于15mgI。WEBSTER等48对可耕牧草地进行连续5年以上轮作试验发现，长期轮作有利于保持土壤氮素，从而减少凶施j钉氮肥引起的氮素淋溶损失。王万方数据左海军等农田氮素淋溶损失影响因素及防治对策研究
26、西娜等49利用黄土高原南部有大量氮素残留的田块研究了夏季多雨季节种植方式对土壤水分与氮素淋移的影响，发现相同降雨条件下不种植作物与种植作物的土壤相比，不种植作物可使土壤贮水量显著增加；种植作物的土壤水分可下渗至180 cm深的土层，硝态氮主要分布在60 cm以上的土层，而不种植作物土壤中水分可下渗到260 cm深处且硝态氮也被淋移到220 cm深的土层，表明硝态氮向下层土壤的移动显著滞后于水分，夏季种植玉米可有效防止硝态氮向下层土壤的淋移。在大田条件下，造成农田氮素淋溶损失的因素是多方面的，各因素间又是相互影响、相互制约的，所以往往难以区分单方面因素对氮素淋溶损失的影响。研究农田氮素迁移转化机
27、制和影响氮素淋溶损失的主要因素，以便进一步揭示各因素间的作用机制，为制定防治农田土壤氮素淋溶损失的有效对策和减轻氮素淋溶损失对环境的污染负荷提供科学依据。2防治农田氮素淋溶损失的对策21 改进施肥方式，提高氮肥利用率一般来说，肥料效应随着气候条件、土壤质地和作物品种的不同而不同。大量研究表明，氮肥用量与氮素利用率存在显著的负相关，施氮量过多并不能增加作物产量，反而浪费了肥料，还易造成氮素在土壤中累积，从而为氮素的淋溶损失提供了有利条件。为了提高氮肥利用率，增加农产品产量，减轻农田氮素流失对环境的污染，可以采用根据最佳管理措施(BMPs)获得的最佳施氮量调控氮肥用量，以期获得施用氮肥的最大经济效
28、益，即投入产出比最大化。因此，应根据不同氮肥肥效特点和不同作物对养分的需求量确定合理的施肥量、施肥时间和方式，促进作物对氮肥的吸收利用，减小农田氮素流失的风险。大量田间试验表明，与氮肥表施相比，混施和深施可以减少农田氮素的氨挥发和反硝化损失，在相同氮肥用量条件下作物增产效果明显，进而提高了氮肥的利用率。氮肥深施也应控制在一定深度为佳，施肥过深不利于作物对氮素的吸收。此外。对于砂壤土等渗漏性较强的土壤，施用氮肥过深更易增大氮素的淋溶损失5州。针对作物在不同生长阶段对氮肥的不同需求，分次施用氮肥，尤其是作物生长旺盛时期追施氮肥，提高作物对氮肥的吸收利用率，也可以有效减小农田氮素的淋溶损失。作物对养
29、分的需求是多方面的，长期过量单一施用氮肥，不仅不利于作物对肥料的吸收利用，也不利于改善土壤结构，造成土壤养分供应失衡。因此，在合理施用氮肥的同时，特别注意磷肥、钾肥以及有机肥的配合施用，协调土壤养分供应平衡，加快作物对多重养分的吸收利用，促进氮肥增产、增收效果的发挥5h5 2。22优化氮肥管理，实施控水灌溉农田氮素的淋溶损失一般随着农田水分渗漏强度的增加巾i增大L5 3。，因此采用合理的灌溉方式，不仅可以控制水分的渗漏强度，还能有效减小农田氮素的淋溶损失。田间试验表明，与常规灌溉相比，相同施氮处理(26475 kghm2)采用节水灌溉时稻谷增产41，氮肥当季利用率提高3，氮素渗漏量下降890
30、kghm2，可见水稻节水灌溉是当前降低太湖流域水体氮素污染行之有效的重要措施之一5引。研究证实，减少灌水量和灌水次数可降低硝态氮运移速度，延缓其在根区的停留时间，从而有效减小氮素淋失量。在满足作物正常生长对水分需求的前提下，实施控水灌溉，可以调控氮素在土壤中的迁移转化过程，既有利于作物对氮肥的吸收利用，减小因地表排水和地下渗水而引起的氮素损失，又有效降低囚农田氮素淋溶损失而对水环境产生的污染负荷5 5|。23推广缓释氮肥，添加生物抑制剂控释肥料是指通过某种调节机制达到控制肥料养分供应速度目的的肥料。根据土壤性质和不同作物生长特点合理施用不同的缓释控释肥料，可以满足作物生长发育的养分需要，最大限
31、度地提高肥料的肥效，同时也降低过量施用常规氮肥而引起的养分损失，从而达到既提高氮肥利用率又减小农田氮素淋溶损失的效果565 7|。研究发现，水稻控释氮肥中氮素的淋溶损失在水稻整个生长期间比较平稳，水稻控释氮肥和尿素的淋溶损失分别占施人氮肥的095和102，但水稻控释氮肥利用率高达738，比尿素高出349，主要是由于水稻控释氮肥养分释放缓慢，通过淋溶、氨挥发、硝化反硝化途径损失的氮素较少L58j。MIKKELSEN等59通过植物盆栽试验发现，与未包膜肥料相比，施用包膜控释氮肥不仅可以有效减小氮素渗漏损失强度，还能刺激作物生长，提高植物组织的氮素浓度。PARAMASIVAM等L6叫认为，对于硝态氮
32、易发生淋溶损失的砂土，与施用可溶性氮肥相比，施用控释氮肥叮以在很大程度上减小氮素渗漏损失。氮肥施入土壤后，必须转化为可供作物吸收利用的形态才能产生肥效。土壤中不同形态氮素的转 87 万方数据环境污染与防治 第30卷 第12期2008年12月化过程受制于多种生物因素和环境因素的制约，因此可以通过添加生物抑制剂调控土壤中氮素转化过程，达到提高肥效和农产品产量的目标。施用氮肥时添加的生物抑制剂主要有硝化抑制剂、脲酶抑制剂等1|。硝化抑制剂可以有效抑制硝化菌的繁殖及其活性，延缓土壤中铵态氮向硝态氮转化的速度，从而减小氮素的硝化损失以及硝酸盐的淋溶损失引。常用的硝化抑制剂主要有双氰胺(DCD)、硫脲(A
33、SU)和2一氯一6一三氯甲基吡啶(CP)等。WALTERS等L63j发现施用硝化抑制剂可以减小硝态氮淋失强度，进而有效降低发生农业非点源污染的潜在危害，在此基础上合理施氮并配合科学灌水管理对减小氮素淋溶损失必将更为有效。铵态氮可被土壤胶体吸附而不易流失，硝态氮则因土壤胶体吸附性差而极易流失，冈此合理使用硝化抑制剂可以控制土壤中的硝化反应速度，降低土壤硝态氮浓度，减少农田氮素流失，提高氮肥的利J率【6 4。施用脲酶抑制剂，可以抑制脲酶对尿素的水解。使尿素易于扩散下移到较深的土层中，从而减小表层土壤和稻田水中氨挥发损失和硝态氮的淋溶损失，达到减小农田氮素损失的目的。常用的有效脲酶抑制剂有氢醌(HQ
34、)、N-丁基硫代磷酸三酰胺(nBPT)和苯基磷酸二胺(PPD)等。试验证明，应用脲酶抑制剂町以节省尿素的用量，同时确保提高作物产量，为减少农田生态系统的氮素污染提供一种可持续的农业生产技术引。24 改善土地利用方式，建立合理轮作制度，防止土壤侵蚀不同耕作制度对土壤的理化性质和生物特性影响不同，进而导致不同耕作制度下农田氮素的损失机制也不一样。与传统条件下的单一耕作制度相比，推广不同作物套种和轮作，实施退耕还林、退耕还草等保护性耕作措施，扩大地表植被覆盖度，可以改善土壤理化特性，增加土壤有机质含量，提高土壤保水、保肥能力，减小底层土壤的渗漏强度，从而减少农田氮素特别是硝态氮发生淋溶损失的可能性。
35、从宏观上来看，农田氮素流失是造成农业非点源污染的主要原因之一，其中土壤氮素渗漏淋溶损失是导致地下水环境污染的直接原因。所以，根据不同地区特点采用适宜的土地利用方式，是控制农田氮素淋溶损失的有效途径，特别是在水土流失严重的农耕区，应大力推广少耕或免耕、保持地表良好植被覆盖状况等保护性措施，防止土壤侵蚀作用而引起农田氮素等营养盐的大量流失。 88 3问题和展望土壤氮素淋溶损失是农田氮素损失的主要途径之一，导致土壤中氮素过量积累。地表、地下水环境质量不断下降，造成一系列生态环境问题。笔者分别从降雨和灌溉、施肥状况、土壤性质等方面分析了农田氮素淋溶损失的影响因素，提出了减小农田氮素淋溶损失的防治对策。
36、目前，关于农田氮素淋溶损失的研究主要是通过室内试验或田间现场观测与试验的方法，大多数研究仅局限于探讨农田氮素淋失量对湖泊、河流、地下水等不同水环境的污染负荷，对于农田氮素淋溶损失与各因素间的定量关系研究较少。因此，基于农田氮素淋溶损失受诸多因素综合作用的复杂性，有必要加强不同学科间的联系，开展各因素不同组合情况下的交叉试验，定量评价不同因素对氮素淋溶损失的影响程度，为深入理解农田氮素淋溶损失机制、防治农业非点源污染以及开展流域BMPs的制定提供科学依据。当前，利用数学模型模拟农田氮素运移转化过程已经成为研究农田氮素损失的有力手段之一，今后应开展基于GIS原理的流域或区域尺度的农田氮素淋溶损失规
37、律的模型研究，与区域气候、水文过程、作物生长过程特别是人为因素相结合，为进行宏观的农田管理、提高氮肥利用率以及减轻环境污染提供重要的理论依据和决策支持。参考文献：1朱兆良，文启孝中国上壤氮索M南京：江苏科学技术出版社。I 992：21 3 2492徐玉宏氮肥污染与防治J环境污染与防治。2002，24(3)：1 741 753程波，张泽，陈凌，等太湖水体富营养化与流域农业面源污染的控制J农业环境科学学报，2005，24(增刊)：11 81 244ZHANG W I。，TIAN z XZHANG N。et a1Nitrate pollutionof groundwater in northern
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