郑 霞，马娟娟，孙西欢，李京玲，郭向红

（太原理工大学水利科学与工程学院，山西 太原 030024）

1 引言

水是生命之源，是维持生态系统功能和支撑地球社会经济系统发展不可替代的资源[1，2]。2011年中央1号文件将加快发展水利事业作为重中之重。加快水利改革发展，不仅事关农业农村发展，而且事关经济社会发展全局。随着经济社会的发展，水资源短缺的矛盾日益突出，更加制约了我国农业的发展。大力发展节水灌溉已成为解决我国农业缺水的根本出路。

水分和养分是作物生长必需的两大要素,适宜的水分条件和合理的养分供应是作物高产优质的基本保证。氮素是作物生长必需的大量营养元素之一，充足的氮是细胞分裂的必要条件，氮素供应的充足与否直接关系到器官分化及形成[3]。因此，适时适量地施用氮肥是作物稳产和增产的重要保证。我国是世界上氮肥使用量最多的国家之一，氮肥也成为我国农业生产中不可或缺的当家肥。

目前由于缺乏科学合理的灌溉施肥技术，大水漫灌下盲目施肥使得氮肥大量损失，氮肥利用率较低，对环境造成严重的污染问题。农业灌溉中不适当的耕作和灌溉方式，如大水漫灌、串灌等，使土地中耕作层土壤肥力变衰、土地贫瘠、水体富营养化。不适当的灌溉方式还加重了土地的次生盐渍化。下文将对目前国内不同灌溉施肥方式下土壤氮素运移作一分析，为在节水灌溉条件下制定合理的灌施措施进一步研究提供依据。

2 滴灌施肥

2.1 滴灌技术特点

滴灌是目前广泛使用的一种节水灌溉技术，该技术是将养分溶于水中，通过微灌系统措施输送到植物根部区域，供植物吸收利用的先进施肥技术。滴灌施肥是解决旱区农业水肥资源供给不足、利用效率低下、水肥不协调等问题的有效措施之一[4]。与传统灌溉方法相比，滴灌可有效控制灌水的数量和频率，大大提高了水分利用效率[5]，同时能将肥料直接施于作物根区，保证根区养分供应，有效减少氮素淋失，显著提高肥料利用率[6]。

2.2 滴灌灌施下土壤氮素运移研究现状

Israeli等[7]将尿素、硝酸铵和硝酸钾三种不同的肥料应用在土壤质地为黏壤土的香蕉园后研究发现，肥料随水滴施进入土壤后硝态氮含量随土壤深度和距滴头距离的增加呈逐渐降低的趋势。王虎等[8]通过在大田进行水肥滴灌试验指出，同一灌水施肥量下，滴头流量较小时，铵态氮在滴头处先吸附累积后扩散，随距滴头距离的增大浓度逐渐降低；滴头流量较大时，铵态氮在表层随距滴头距离的增大浓度逐渐升高。滴头流量的合理确定不仅能增加养分的水平运送距离，还能在一定程度上减少资金投入。侯振安等[9]研究了不同滴灌施肥方式下土壤水、盐、氮和棉花根系的分布，通过比较四种不同的滴灌施肥方式指出，滴灌条件下,氮肥在一次灌溉过程的前期施用有利于提高氮肥利用率，减少氮素的淋洗损失。

滴灌施肥技术在国外已有30余年的历史，在果树、蔬菜及大田作物上都得到了广泛的应用。研究表明，滴灌施肥技术的突出效果表现在增产增质、节省肥料、保护环境三个方面。目前将滴灌与覆膜技术结合起来的膜下滴灌技术（膜孔灌溉）对我国干旱缺水区，特别是盐碱地农业的开发利用起到积极的作用。由于滴灌施肥技术还需要配套的自动化设备与资金的投入，因此更适宜在经济价值较高的作物上使用。

3 波涌灌溉施肥

3.1 波涌灌溉技术特点

波涌灌溉也称间歇灌溉，它是按一定时间间隔周期性地将水引入到沟（畦）中的一种节水型地面灌溉技术[10]。与传统的连续灌溉相比，波涌灌溉使得田间土壤经历着吸湿与脱湿的反复交替过程，致使土壤表层形成致密层、土壤入渗能力减小。因此，灌水量相同时，波涌灌溉较连续灌溉能够推进更长的距离。

波涌灌溉具有减少氮肥深层渗漏、提高灌水效率、改善灌水均匀度等优点，比较适宜我国旱作农田地面灌溉。结合波涌灌溉这种节水灌溉技术进行施肥，有利于减少硝态氮的淋失，对提高氮肥利用率、预防潜在的环境污染具有重要意义。

3.2 波涌灌施下土壤氮素运移研究

吴军虎等[11]利用一维垂直入渗装置在室内进行了土壤间歇与连续入渗试验。研究表明，在灌施条件下浅层土壤中更利于硝态氮的保存；相同时间下，间歇入渗硝态氮锋面推进距离较连续入渗要浅，且浅层土壤中硝态氮含量较高，深层土壤中含量较低。灌施间歇入渗有利于将硝态氮保持在耕作土壤中，有效减少氮素损失，提高了氮肥利用率。同时利用一维垂直间歇入渗装置对不同周期供水时间条件下肥液间歇入渗的水氮运移特性进行了试验研究。研究表明，不同周期供水时间下，肥液间歇入渗湿润锋推进速度较慢，能有效减少肥液的深层渗漏，易于硝态氮保存在浅层土壤中，铵态氮则在表层土壤中集中分布且不受周期供水时间的影响。

波涌灌溉技术不需要投入特定的设备，只是将连续灌溉变为间歇灌溉，根据土壤不同的入渗特性，使得氮肥更易于保存在耕作土壤中，减少氮肥的淋溶损失，有利于作物根系的吸收利用，同时在一定程度上节省了肥料、提高了氮肥利用率。

4 污水灌溉施肥

4.1 污水灌溉技术特点

污水灌溉是指用处理后的工业污水和生活污水灌溉农田。污水灌溉分为纯污灌溉和清污灌溉。纯污灌溉是利用工业废水或城市生活污水作为农业长期的灌溉水源，适当采用后可提高农作物产量、减轻城市污水对水体的污染。清污灌溉是利用工业废水或城市污水作为农业灌溉的补充水源，既利用了废污水中的氮、磷、钾等营养物质，又可使有害物质不在农作物中富集，既解决了城市废污水排放问题，又缓解了农业用水的不足，因此在实际生产中得到了广泛应用。

4.2 污水灌施下土壤氮素运移研究

刘凌等[12]通过对污水灌溉过程中离子交换问题的研究表明，铵离子随污水灌溉到土壤后，与土壤胶体表面的钙离子、镁离子发生离子交换反应，进而造成地下水硬度升高和土壤含氮量的增加。姜翠玲等[13]利用徐州奎河的生活污水进行灌溉试验，研究表明，污水一次性饱和灌溉虽可在短时间内提高土壤肥力，但因氨挥发、硝化、反硝化作用，氮素容易损失且对地下水造成严重污染。齐志明等[14]选取经过预处理的生活污水和自来水两种灌溉水源进行了污水灌溉和清水灌溉的田间对比试验，结果表明，与清水灌溉相比，污水灌溉使得草坪草根系土层中硝态氮大量累积，容易淋洗而影响地下水。

污水灌溉由于采用工业废水和城市生活污水进行灌溉，对灌溉区域的地域分布有较高要求，应距城区较近，有充足的污水水源；同时由于污水中含有大量的有机离子，将污水灌溉应用于农业作物的安全性问题还有待研究，但可将其用于草场等一般性灌溉，以提高土壤肥力、节约肥料。

5 结语

将先进的节水灌溉技术与科学的施肥方式相结合，是发展新型节水灌溉农业的关键。根据不同区域不同的土壤质地条件以及当地的经济发展状况，选择经济有效的节水灌溉施肥方式，是在水资源短缺的情况下保证农业增产稳产的重要措施。目前各种节水灌溉方式下氮素运移的研究主要是关于硝态氮和铵态氮的运移研究，而有关尿素态氮、氮素平衡及氮肥利用率方面的研究还较少。因此，结合先进的节水灌溉方式进行有关土壤氮肥利用率的研究，对更好地调整水肥配比、减少氮肥的无效损失具有重要意义。

[1]夏军，谈戈.全球变化与水文科学新的进展与挑战[J].资源科学，2002，24（3）：1-7.

[2]Saeijs H L Fand van Berkley M J.Global water crisis：the major issue of the 21st century,a growing and explosive problem[J].European Water Pollution Control，1995，5（4）：26-40.

[3]李文庆，张民，束怀瑞.氮素在果树上的生理作用[J].山东农业大学学报，2002，33（1）:96-100.

[4]张建君，李久生，任理.滴灌施肥灌溉条件下土壤水氮运移的研究进展[J].灌溉排水，2002，21（2）：75-78.

[5]Bresler E.Trickle-drip irrigation,principle and application to soil-water management[J].Advances inAgronomy，1977（29）：343-393.

[6]Bar-Yosef B.Advances in fertigation[J].Advances in Agronomy，1999（65）：1-77.

[7]Isreali Y，Hangin J，Shelly K.Efficiency of fertilizers as nitrogen sources to banana plantations under drip irrigation[J].Fertilizer Research，1985（8）：101-106.

[8]王虎，王旭东，杨莹.滴灌施肥条件下土壤铵氮分布规律的研究[J].干旱地区农业研究，2006（1）：51-53.

[9]侯振安，李品芳，吕新，等.不同滴灌施肥方式下棉花根区的水、盐和氮素分布[J].新建农业科学.2008，45（S2）：57-64.

[10]巨小棠,张福锁.关于氮肥利用率的思考 [J].生态环境,2003，12（2）：192-197.

[11]吴军虎，费良军，李怀安，等.灌施连续与间歇入渗硝态氮运移与土壤含水量的关系[J].水土保持学报，2004（18）：43-45.

[12]刘凌，王瑚，王则成.污水灌溉过程中离子交换问题的研究[J].河海大学学报，1996，24（3）:88-93.

[13]姜翠玲，夏自强，刘凌，等.污水灌溉土壤及地下水三氮的变化动态分析[J].水科学进展，1997，8（2）:183-188.

[14]齐志明，冯绍元，黄冠华，等.清、污水灌溉对夏玉米生长影响的田间试验研究[J].灌溉排水学报，2003，22（2）:36-38.