咸水滴灌对棉田土壤氨挥发及氮肥利用率的影响

摘要

【目的】氨挥发是农田土壤氮素损失的重要途径之一。咸水灌溉导致根区土壤盐分增加，直接或间接影响土壤氨挥发、氮素淋洗以及作物氮素吸收。研究咸水滴灌对棉田土壤物理、化学和生物学特性的影响，揭示咸水滴灌棉田土壤氨挥发和氮素淋洗规律，阐明不同水氮管理措施对咸水滴灌棉花氮素吸收、产量和氮肥利用率的影响效应，为咸水滴灌棉田水氮高效利用提供理论依据。
　　【方法】田间小区试验于2014-2015年进行，包括：
　　（1）灌溉水盐度和施氮量试验：设置三个灌溉水盐度水平（电导率，ECW）：0.35、4.61和8.04 dS/m（分别用FW、BW、SW表示）；四个施氮量（N）水平：0、240、360、480 kg/hm2（分别用N0、N240、N360、N480来表示）。
　　（2）灌溉水盐度、灌水量及施氮量试验：灌溉水盐度同试验（1），两个施氮量（N）水平：0、360 kg/hm2（分别用N0、N360来表示）。两个灌水量水平：100％ETC、75%ETC（ETC表示棉田实际蒸散量）。
　　【主要结果】
　　（1）咸水灌溉土壤容重和土壤盐度显著增加，土壤大团聚体比例减少。随着灌溉水盐度的增加，土壤阳离子交换量、有机质、全氮、碱解氮显著降低，速效磷和速效钾影响不大。咸水灌溉显著降低土壤微生物生物量碳、量氮和土壤基础呼吸。土壤脲酶活性随着施氮量的增加而增大，咸水和微咸水灌溉显著促进脲酶活性。
　　（2）土壤铵态氮含量随着灌溉水盐度的增加显著增加，而土壤硝态氮含量显著降低。施用氮肥可以显著增加无机氮含量。土壤铵态氮主要积累在0~40 cm土层，而硝态氮主要集中在60~80 cm的土层。
　　（3）无机氮（NH4?N和NO3?N）淋洗量和淋洗比例随着灌溉水盐度增加而显著增加。增加施氮量同样显著增加无机氮（NH4?N和NO3?N）淋洗量，但氮素淋洗比例不受施氮量的影响。氮素淋洗量在5.0-25.5 kg/ha之间，占尿素N的1.81%-4.79%。
　　（4）氨挥发在灌溉施肥后1-2天达到最大，随后降低，氨挥发总量在9.0-33.7 kg/ha之间，占施氮量的3.2%-3.8%。土壤氨挥发和氮素淋洗损失量随着灌溉水盐度、灌水量和施氮量的增加而显著增加，土壤氨挥发和氮素淋洗损失量均表现为咸水灌溉最大，微咸水次之，淡水最低。100%ETc灌量处理土壤氨挥发和氮素淋洗损失量也均显著高于75%ETc灌量处理。
　　（5）棉花干物质重、氮素吸收量和产量随着灌溉水盐度增加显著降低。施用氮肥可促进棉花生长，提高棉花氮素吸收量和产量。100%ETc灌量处理棉花干物质重、氮素吸收量和氮肥利用显著高于75%ETc灌量处理。
　　【结论】
　　咸水灌溉促进土壤脲酶活性，增加土壤铵态氮含量，降低硝态氮含量。随着灌溉水盐度增加，土壤氨挥发和氮素淋洗损失显著增加，棉花氮素吸收和氮肥利用率降低。增施氮肥和增加灌水量可促进棉花生长和氮素吸收，提高棉花产量，但土壤氨挥发和氮素淋洗损失显著增加。因此，咸水滴灌条件下，增加施氮量和灌水量会加剧氮素损失风险。