浅析在砂土上种植马铃薯降低硝酸盐淋洗的策略

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  摘要:农业种植是导致地下水中硝酸盐含量升高的一个重要影响因素,并且这个问题不断地成为科学家和公众备受关注的焦点,例如马铃薯这种种植密集、灌溉量大的作物,容易造成硝酸盐急速淋洗进入地下水,尤其是在砂土上种植马铃薯,这种担心表现的尤为明显。有些种植马铃薯的地区土壤养分含量高,导致它们淋洗过程中可能出现的淋洗物种类减少。现在惯用的蔬菜种植模式,施用大量的氮肥、采用喷水灌溉方式导致地表水和地下水双重污染。本文简单地阐述了在砂土上种植马铃薯时,引起硝酸盐淋洗的现状、原因以及与其相对应的治理策略。
  关键词:砂土;马铃薯种植;硝酸盐;淋洗;策略
  中图分类号:S532文献标识码:A
  地下水是饮用水的主要来源。在人类健康和环境安全这两方面源头的驱使下,这种由农业种植导致地下水硝酸盐浓度上升的担心由此产生,而且已经引导人们去呼吁一种新的农业管理模式的实施。对于在砂土种植马铃薯,阻止地下水污染和提高经济产量的重要因素是提高氮肥的最大使用效率。必须提出减少硝酸盐淋洗的策略并且执行适当的对抗措施。例如,如果淋洗主要是因为土壤持水量和养分含量过低,那么这些策略的侧重点应该放在如何提高土壤有机质(SOM)含量上,这样可以促进土壤水和养分的保持并且达到高效供应。不过,种植者应该注意不要在的较短时间内施入大量有机质,因为这样可能会加大由有机质矿化造成的淋洗。有报告指出,提高碳素隔离、增加土壤有机质含量是降低硝酸盐淋洗的方法,碳隔离这种模式应该列入到现有的养分管理方案中,因为这对改善环境有重要影响。有试验证明将玉米作物剩余秸秆移出田间会导致更高程度的硝酸盐淋洗,这表明保留适量的作物残茬、提高土壤有机质含量可以应用于降低硝酸盐淋洗的策略中。
  1硝酸盐淋洗的原因
  11土壤条件导致硝酸盐淋洗进入地下水
  硝酸盐淋洗需要的两个主要过程:大量硝酸盐进入土壤后,大量的降雨或灌溉水会把植物根际的氮素从冲洗走。如果降水量或地表积水超过土壤持水量(WHC)或者与其持平,在生长季即将结束时会有残留的大量硝酸盐在土壤表层,因此硝酸盐淋洗进入地下水的时间就会大部分集中在秋天和冬天(土壤水分蒸发蒸腾量较低的时间段)。此外,在秋天或者融雪以后,硝酸盐淋洗也发生在有机质和作物残茬的矿化过程中,尤其是在融雪速度很快的早春时期。
  有试验显示硝酸盐淋洗的可能性在农作物活跃生长期比较低。然而,在秋天和春天,作物活跃生长期的前后一段时间内,硝酸盐淋洗的趋势较高。在冬天,作物停止生长的这段时间,种植者可以通过一些适当的方法治理硝酸盐的淋洗。因此,在秋天和春天这些开始淋洗之前的季节,这些管理策略应该把重点放在减少土壤硝酸盐数量上。
  目前,對于栽培学家、养分管理学家、土壤学家和环境学家来说,在降低硝酸盐淋洗的策略中存在挑战,因此他们必须熟悉并且进一步改进养分、水分和作物管理计划,在这计划中要考虑到氮肥施用的方法和时间、施用量、氮肥的来源情况、土壤水分和土壤特性、土壤水分蒸发蒸腾、具体地点的播种和耕作方法。最佳管理就是在不降低马铃薯产量的情况下减少氮肥施入和灌溉量,这样可以降低硝酸盐污染地下水这种风险的可能性,从而改善水质、减少一种重要温室气体的排放,即一氧化二氮的排放。有时,实行这些最佳管理模式更能增加马铃薯产量、提高块茎品质,同时也能减少硝酸盐淋洗。
  12氮肥管理
  氮肥管理中至关重要的就是将流失到自然环境中的那一部分氮降至最低,尽可能提高马铃薯产量、优化块茎品质。氮肥施用应该以作物最基本的养分需求为基础。不过,施用时期、施入方法和施用氮肥的种类同等重要。
  由氮肥施用产生的过多的氮素是导致氮淋洗一个主要原因。由于增加了氮肥用量导致硝酸盐淋洗的急剧增加。因此,在砂土上,适当的氮肥施用量是管理人员首先要考虑的问题。种植者要考虑很多影响因素,包括土壤质地、将要种植作物种类、前茬作物、预计收获时期、预期产量、作物残茬、土壤改良历史、历史降雨量以及灌溉情况,为具体地块确定适宜的氮肥施用量。随着氮肥施用量的增加作物获得氮肥量的减少,在砂土上获得氮肥的量更少。因此,砂土以及使用特殊灌溉系统的地块需要分次施用氮肥以此增加氮肥利用率、减少硝酸盐淋洗。如果可能,在砂土上种植不寻常的品种,这种品种对氮的需求量较小、也不需要通过大量的氮肥施用获得,这对于降低硝酸盐淋洗的可能性来说是一个好的策略。例如,在砂土上一个历时三年的研究表明,某一品种的马铃薯需氮量比另一品种的马铃薯需氮量少20%。在需氮量不明确的情况下,使用推荐的氮肥施用量会增加沙土中硝酸盐的淋洗。前茬作物的残留有助于沙土中硝态氮在淋洗物中的聚集。豆科作物残留、后茬作物和土壤改良应该综合考虑,而且马铃薯肥料的需求应该根据它们进行适当的调节。砂土上种植马铃薯需要增加灌溉频率、分次施用氮肥,在某一个季节,因降雨引发的淋洗出现的早。种植过程中,氮肥施用量的最小化在硝酸盐淋洗上的作用是更受关注的。在密歇根州,灌溉砂土的研究表明,较低的氮施用量与目前正在应用的施用量相比,前者得到了一个更可观的马铃薯块茎产量,并且降低了硝酸盐淋洗的可能性。
  2建议及解决策略
  21避免过量施用的氮肥
  在恰当的时间和地方施用氮肥,施氮量和植物需氮量的协调以增加氮素的利用效率和减少硝酸盐的淋失,在培土时条施,培土后,施肥根据测试的叶柄硝酸盐含量而定(用便携式电子NO3-计量器测量)。
  22灌溉管理
  灌水量和时间按土壤持水量、蒸发量、降雨量和作物生长阶段而定。进行精细化管理以便减少硝酸盐的淋失,在沙质土壤上,最佳灌溉量一直是等于或略高于种植物特定阶段的所需消耗的水分。
  作者简介:郑男男(1978-),女,汉族,黑龙江省五常市人,任职于五常市安家镇农业畜牧综合服务中心,研究方向:农业技术。
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