褐土区氮磷在土壤发生层中淋溶的差异性*

马琳杰，霍晓兰，靳东升，刘 平，霍 晨，惠 薇，李丽君**

(1.山西大学生物工程学院 太原 030006； 2.山西农业大学资源环境学院/山西省土壤环境与养分资源重点实验室 太原030031)

近年来，在我国农业生产中由于施肥量逐年增加，地下水污染程度愈发加重，污染面积日益扩大[1]。全国地下水污染调查结果表明： 我国超过90%的地下水受到一定程度污染，约60%地下水污染严重[2]。氮磷污染则是我国地下水污染最普遍和突出的问题之一[3]。农业生产中，化肥和农药的过量及不当使用是造成地下水污染的主要原因之一[4]。袁丽金等[5]对河北省定州市设施菜地养分累积对地下水污染研究指出，设施栽培区20 m 表层地下水受硝态氮污染严重，超标率和严重超标率分别为39.3%和7.1%； 而40 m 深层地下水硝态氮含量7.4 mg·L−1和9.6 mg·L−1，超标率分别为25.0%和37.5%。由于氮磷化肥的大量投入，农田或蔬菜地土壤氮磷残留显著，当土壤中的氮磷积累到一定程度时，则会通过淋溶、径流的方式随降雨、灌溉进入周边环境，造成养分流失，带来严重的环境问题[6]。目前尽管有大量研究报道了地下水中氮磷含量的变化，但针对包气带不同土层的氮磷淋溶研究鲜见报道。

褐土分布面积大，一般分布在海拔500 m 以下，地下潜水位在3 m 以下，总面积约2561 万hm2[7-8]。典型褐土的发生层包括耕层、淋溶层、钙积层、黏化层和母质层。耕层和淋溶层有机质积累多，颜色深暗，植物根系和微生物也最集中，多具团粒结构，土质疏松； 钙积层多为粉砂质黏土或黏壤土，具有极强发育的屑粒状和次棱块状结构，干时硬、湿时坚实，结构体面上具有<100 mm 的白色碳酸钙质结核，有极强的石灰反应； 黏化层为粉砂质黏土，具有极强发育的棱块状结构，结构体面上有20%～80%的黏粒胶膜和<20 mm 的白色碳酸钙质结核，无石灰反应； 母质层处于土体最下部，没有产生明显成土作用，由不同程度的岩石风化物和地质沉积物构成[9]。从地表耕层到地下水的包气带中，由于土层理化性质的变化，致使氮磷等溶质运移呈现显著差异。不同质地的土壤中水分的运移速率不同，是因为不同的土壤质地造成了透水性的差异。一般黏粒含量低的土壤透水性好，比黏性土壤氮磷淋溶严重。同延安等[10]对陕西3 种类型土壤剖面中硝酸盐的累积、分布与土壤质地的关系研究发现，含黏粒量少的土壤土体疏松，更易造成硝酸盐的淋失。细质地土壤的中小孔隙发达，相同含水率条件下土壤吸力更大； 而粗质地土壤较细质地土壤水分和硝态氮运移深度明显较大，易造成水氮淋失[11]。沈仁芳等[12]对黄淮海地区潮土石灰性土壤的磷吸附试验表明，黏粒和碳酸钙含量是影响土壤吸附能力的主要因素； 但也有研究表明，土壤中影响磷吸附固定的主要土壤组分为0.01 mm 物理性黏粒，碳酸钙只起次要作用[13]。郭晓冬等[14]研究发现阳离子交换量越大，土壤吸附磷的数量越多。除土壤本身黏粒含量、碳酸钙和阳离子交换量等因素外，有机质含量也是影响土壤氮磷淋溶的主要因素。随着有机质的增加，土壤固铵量会降低[15]。因此，研究氮磷在不同土壤发生层中的迁移转化差异，对于阻控氮磷淋失和保护地下水安全有重要意义。

褐土区是我国农业主产区，在山西省分布的面积最大，历史最久。……