氮素在作物生產(chǎn)中起著關(guān)鍵作用，氮肥是促進(jìn)作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵。然而，不合理地施用氮肥不僅會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量較低，不能發(fā)揮其他農(nóng)藝措施所帶來(lái)的增產(chǎn)效果, 而且還會(huì)增加氮肥在土壤中的殘留量和損失量，大氣和水體產(chǎn)生污染風(fēng)險(xiǎn)。在我國(guó)，由于過(guò)多的氮肥通過(guò)淋溶和徑流損失至水體中而造成富營(yíng)養(yǎng)化，已經(jīng)成為當(dāng)今環(huán)境問(wèn)題的重中之重，嚴(yán)重地威脅著我們的生產(chǎn)和生存環(huán)境安全。

土壤氮素的向下淋溶是氮肥損失的重要途徑，也是造成地下水質(zhì)量下降以及水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因。旱田是我國(guó)重要的耕地類(lèi)型，約占耕地總面積的 54.4%，也是重要的氮素淋失和面源污染發(fā)生區(qū)域。因此，研究旱地農(nóng)田土壤氮素淋失阻控技術(shù)是面源污染相關(guān)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。已有許多相關(guān)研究對(duì)此進(jìn)行了探索和試驗(yàn)，如減量施肥、平衡施肥等施肥管理，使用緩/控釋肥、保水劑和生物炭等新型土壤調(diào)節(jié)劑，進(jìn)行免耕和種植綠肥相結(jié)合的耕作方式和通過(guò)調(diào)整灌溉制度和方式來(lái)優(yōu)化田間水分管理等措施。本文從施肥管理角度（減量施肥和平衡施肥）、水分管理角度（灌溉制度、灌溉方式和保水劑施用）以及緩/控釋肥和生物炭這 2 種近些年較為熱門(mén)的添加材料的角度，綜述旱田土壤氮素淋溶損失的阻控技術(shù)措施，以此為減少氮淋失造成的面源污染環(huán)境問(wèn)題及提高氮肥利用率提供依據(jù)和技術(shù)支持。

1 施肥管理

1.1 減量施肥

合理施用氮肥可以提高氮肥利用效率，減少氮肥浪費(fèi)，是既能維持高水平作物產(chǎn)量，又能減少氮肥環(huán)境污染的重要手段。氮肥施用過(guò)多，對(duì)作物產(chǎn)量增長(zhǎng)無(wú)貢獻(xiàn)，反而造成投入成本的提高以及過(guò)多氮素在土壤中的殘留，形成高氮素淋失風(fēng)險(xiǎn)，因此，氮肥減量施用成為阻控氮素淋失的首選手段。

目前，由科技部啟動(dòng)的“十三五”計(jì)劃“雙減”項(xiàng) 目，即：化學(xué)肥料和農(nóng)藥減施增效綜合技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專(zhuān)項(xiàng)，已經(jīng)接近尾聲，化學(xué)氮肥的減量施用就是該項(xiàng)目的主要目的之一。這體現(xiàn)了國(guó)家層面上的對(duì)于減量施肥手段的重視。有關(guān)減量施肥的研究眾多，也有相關(guān)的文獻(xiàn)對(duì)其進(jìn)行了綜述，證明了減量施肥是保證作物較高產(chǎn)量、阻控氮素淋失的有效手段。唐珧等綜述氮素淋溶影響因素研究進(jìn)展時(shí)指出，現(xiàn)有減量施肥研究的處理方式大多集中于在當(dāng)?shù)厥┓驶A(chǔ)上進(jìn)行 20%~30% 的減量處理，但也有達(dá)到50%的高量減氮處理，而多數(shù)研究結(jié)果表明減量施肥是保持作物產(chǎn)量穩(wěn)定、減緩氮素淋溶行之有效的措施。

Valkama等綜合春播作物的研究結(jié)果進(jìn)行Meta分析得出的結(jié)論為減量施肥的具體實(shí)施提供了一定的借鑒，分析結(jié)果表明減少氮素投入20~75 kg/hm2能夠在不影響經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的情況下減少農(nóng)田系統(tǒng)中氮失10~40 kg/hm2。劉兆輝等也總結(jié)了減量施肥對(duì)小麥、玉米和蔬菜等影響的進(jìn)展，并對(duì)其包括氮素淋失方面的生態(tài)環(huán)境影響也進(jìn)行了綜述，提出應(yīng)注意個(gè)別地區(qū)減量施肥對(duì)產(chǎn)量的負(fù)影響，而適當(dāng)配施有機(jī)肥或者綠肥等有機(jī)物料可能會(huì)達(dá)到促進(jìn)減氮措施阻控氮素淋失和保持作物產(chǎn)量?jī)煞矫婕娴玫男Ч?。近幾年關(guān)于減量施肥的最新研究也均支持了減量施肥可以阻控土壤氮淋溶淋失的論斷。 

1.2 平衡施肥

減量施肥是減少多余氮素淋失的直接辦法，除此之外，通過(guò)平衡施肥也能在一定程度上達(dá)到減少氮素淋失的效果。平衡施肥與減量施肥在涵義內(nèi)容上具有一定程度上的重疊，兩者均是對(duì)施肥量進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到肥料利用率最大化的目的，而在當(dāng)前化學(xué)肥料施用量普遍過(guò)大的背景下，平衡施肥實(shí)際上也需要通過(guò)減量施肥來(lái)達(dá)其“平衡”的目的。然而，平衡施肥并不像減量施肥那樣，僅僅是針對(duì)一種或幾種過(guò)量施用的主要肥料而言的，其目的在于施肥配比的“平衡” 性，而非單純的肥料“減量”，而這種“平衡”本身也可以在一定程度上達(dá)到減弱氮素淋失的效果。氮肥和磷肥配施以及氮肥、磷肥和鉀肥配施可以有效地降低小麥-玉米輪作土壤的氮素淋溶損失，而施磷和施鉀的不足則會(huì)增加硝態(tài)氮的淋失。劉德平等的研究結(jié)果模擬出施磷、鉀量均分別與 0~160 cm 土層硝態(tài)氮累積量滿足二次多項(xiàng)式關(guān)系，缺磷、缺鉀能夠抑制作物對(duì)氮素的吸收，造成土體中硝態(tài)氮?dú)埩粼黾樱纬傻亓苁эL(fēng)險(xiǎn)，而氮、磷、鉀合理配比平衡施肥能夠有效減少土壤硝態(tài)氮的殘留，進(jìn)而減弱氮素淋失風(fēng)險(xiǎn)。

楊萬(wàn)忠等的研究結(jié)果也表明，盡管氮肥施用量從 13.9 kg/hm2大幅度增加至 181.2 kg/hm2，但是在磷肥和鉀肥也同樣大幅度增加的情況下，80~160 cm 的下層土壤硝態(tài)氮含量及累積量無(wú)顯著變化。平衡施肥能夠降低土壤氮素淋失的機(jī)理主要在于它可以提高作物機(jī)體的活性和生物量，如增施磷肥可明顯提高根系的活性吸收面積，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，這有利于作物擴(kuò)大對(duì)土壤中深層次氮素的吸收和利用，降低土壤剖面中的氮素的累積，以及淋溶損失。因此，合理的氮、磷、鉀配施，做到平衡施肥，可以提高氮肥利用率，也是降低土體中氮素淋溶損失的有效措施之一。

減量施肥和平衡施肥，都是在施氮技術(shù)上的改進(jìn)，且很多時(shí)候需要配合秸稈還田、無(wú)機(jī)肥配施等措施，以保障氮素的投入，而這些改進(jìn)一方面很大程度上增加了工作量和生產(chǎn)成本，需配套機(jī)械進(jìn)行大面積推廣和應(yīng)用，從而受到一定程度的限制。另一方面，減量多少和如何平衡的問(wèn)題在不同地區(qū)的土壤和作物等情況下千差萬(wàn)別，這還需要進(jìn)行大量的研究工作，進(jìn)而能因地制宜地制定相應(yīng)施肥制度。 

2 水分管理

土壤中水分是造成氮素淋失的基本條件，不合理的灌溉會(huì)造成嚴(yán)重的氮素淋溶損失問(wèn)題。通過(guò)水分管理達(dá)到阻控氮素淋失的主要原則是減少根層土壤的水分滲漏，主要是通過(guò)優(yōu)化灌溉制度和調(diào)整灌溉措施，在滿足作物對(duì)水分需求的同時(shí)，減少多余水分向土壤下層流動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

2.1 優(yōu)化灌溉方式和制度

按照作物需水規(guī)律和降雨情況優(yōu)化灌溉方式和制度是降低氮素淋失的有效措施。井大煒的研究表明，與大水漫灌相比，畦灌使 0~40 cm 土層的硝態(tài)氮含量顯著升高，而60~100 cm土層的硝態(tài)氮含量卻明顯降低。張志云等在保證總灌水量相同的前提下，觀察了灌溉頻率分別為間隔3、6和9 d情況下的土壤氮素淋失狀況變化，發(fā)現(xiàn)灌溉頻率為9 d的處理土壤氮淋失最大，因此，研究主張?jiān)谔囟ㄊ┑胶凸喔葪l件下，根據(jù)實(shí)際情況盡量選擇“少量多次”的灌溉方式。李桂花等依據(jù)當(dāng)?shù)?0 a的氣象資料，結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的習(xí)慣，對(duì)玉米-小麥輪作設(shè)定了 5 種灌溉方式，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)不同降雨量采用相應(yīng)的灌溉模式，既可以保證產(chǎn)量，又可以減少氮淋失。能夠做到最大化阻控氮素淋失的灌溉制度，是根據(jù)氣象條件、田間墑情以及作物生長(zhǎng)狀況等實(shí)時(shí)信息來(lái)制定“實(shí)時(shí)”灌溉計(jì)劃。實(shí)時(shí)灌溉是農(nóng)業(yè)灌溉走向智能化、自動(dòng)化和現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，可達(dá)到節(jié)水、高產(chǎn)、高效益的目的，也是實(shí)現(xiàn)氮素淋失阻控的重要手段。 

2.2 運(yùn)用噴灌、滴灌和滲灌等灌溉技術(shù)

一般認(rèn)為，農(nóng)田灌溉技術(shù)或裝備中能夠提高水分利用率的，同時(shí)也會(huì)提高氮素利用率，降低氮素淋失。噴灌、滴灌和滲灌是有效的節(jié)水灌溉技術(shù)，能夠保障水分被有效地輸送到農(nóng)田，同時(shí)能夠較好地調(diào)控灌溉水量和頻率，防止水資源的過(guò)多流失，所以可以避免氮素等養(yǎng)分的淋失。

張學(xué)科等的研究結(jié)果表明，滴灌比溝灌減少灌水量20%時(shí)，作物產(chǎn)量增加，且在 0~120 cm 土層土壤硝態(tài)氮含量比溝灌低，這也使滴灌條件下氮素利用率顯著高于溝灌。Sharma等也指出利用滴灌替代溝灌之后，氮淋失量（硝態(tài)氮）由150 kg/hm2下降了近一半，至76 kg/hm2。當(dāng)然，要使先進(jìn)的灌溉技術(shù)達(dá)到節(jié)水、穩(wěn)產(chǎn)、減少氮淋失的目的，新技術(shù)也需要遵循作物需水規(guī)律，進(jìn)行合理的灌溉，而實(shí)施水肥一體化灌溉則能更好地達(dá)成目的。

值得注意的是，噴灌雖然是一種比大水漫灌節(jié)水的灌溉技術(shù)，但其節(jié)水和減少氮淋失的效率要低于滴灌、滲灌。Barakat等對(duì)不同灌溉方式進(jìn)行綜述時(shí)指出，大水漫灌和噴灌均屬于按照一維單向幾何學(xué)特征使土壤水分飽和，而滴灌和滲灌則是按照二維或三維多向幾何學(xué)特征使水分飽和，前者比后者使土壤氮素具有更高的淋失風(fēng)險(xiǎn)。但只要灌水時(shí)能夠嚴(yán)格調(diào)整灌水量和施氮量，噴灌也能夠達(dá)到和滴灌、滲灌同等的減少氮淋失的效果。

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