肥料的施用对农作物的增产具有重要的促进作用^[1]，氮素是植物生长必需的大量元素之一，氮肥的用量显著影响作物的产量^[2]。为了保证作物高产，过量施肥现象普遍存在^[3]，每年消耗的氮肥在肥料总量中占很大比重^[4]，导致氮肥过剩和地表水富营养化等环境问题，严重影响着农业的可持续发展^[5]。研究表明，合理施肥有助于提高作物的产量和品质，而过量施肥往往适得其反^[6-7]，因此，减少氮肥施用量成为减施增效的重要途径之一。方辉等^[8]采用大田试验表明，减施氮肥显著降低了7个小麦品种的产量。崔正果等^[9]在连续多年秸秆还田试验地中研究发现，氮肥减施2/9条件下可充分协调玉米的产量与氮利用效率，为氮肥最佳减施处理。王庆彬等^[10]对大田小白菜的研究表明，宛氏拟青霉提取物在减施1/3氮和正常施氮水平下较清水对照提高氮素农学效率和氮肥偏生产力；减施2/3氮配施提取物与正常施肥产量相当，氮素农学效率和氮肥偏生产力分别显著提高。而关于施氮量对土壤速效养分在肥际微域中迁移过程的报道较少。本文采用室内试验研究了不同施氮量对速效养分在砂质潮土和壤质潮土肥际微域中的迁移和转化的影响，以期为田间合理氮肥减施提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 供试材料

供试土壤分别为河南清丰砂质潮土和鹤壁壤质潮土的0 ~ 20 cm的耕层土，风干、研磨，过20目筛备用，其基本理化性质见表 1。供试肥料尿素、磷酸二铵和硫酸钾以及分析用药品均为分析纯试剂。

1.2 试验设计

试验设置当地习惯施肥N 315 kg/hm²、高产推荐施肥N 210 kg/hm²和高产推荐施肥减氮20%的N 168 kg/hm²处理，同时设置不施肥处理为对照，磷、钾肥均为75 kg/hm²，各处理的肥料用量如表 2所示。将3种肥料粉碎，过60目筛，混匀后使用，每个处理重复3次^[11-12]。

培养容器为石蜡浇铸的高20 cm、内径6 cm、壁厚2 cm圆柱形筒体。根据供试土壤的容重计算所需土壤质量，并均匀地装入蜡筒中，使土柱的容重与实际土壤相一致。

将蜡筒竖直置于盛有石英砂的托盘中，加入去离子水直至淹没底部1 cm，静置24 h，使土柱吸水至饱和。然后放掉托盘中的水分，静置8 h以去除土壤孔隙水。用parafilm膜封闭蜡筒两端，竖直置于恒温恒湿培养箱中，35 ℃下平衡48 h。

去除蜡筒顶端的parafilm膜，在土柱上放置一张直径与蜡筒内径相当的滤纸，将供试肥料均匀地分散到滤纸上，重新用parafilm膜封口后置于培养箱中继续培养28 d。

培养结束后，用图 1所示的切片机自土柱顶端依次切取2 mm厚度的土壤薄片，将样品置于自封袋中备用。

1.3 样品测定和数据分析

测定供试样品中氮磷钾水溶性和速效性养分含量，测定方法参照《土壤农业化学分析方法》^[13]。所有试验数据经Origin软件进行统计分析。

2 结果与分析 2.1 氮肥减施对水溶性氮和速效氮迁移的影响

进入砂质潮土与壤质潮土肥际微域的水溶性氮与速效氮的总氮量如表 3所示。高产推荐施肥和减氮20%施肥处理的速效氮的迁移量比例均高于习惯施肥处理，砂质潮土肥际微域氮迁移量分别增加了4.68%、15.71%，壤质潮土肥际微域氮迁移量分别增加了33.95%、53.08%。表明合理减少施氮量可提高复合肥料中氮素在土壤的迁移，壤质潮土比砂质潮土粒径小、毛细管多、持水量大，进入土壤的速效氮量增加^[14]。过多肥料氮的投入导致土壤NH₃挥发和N₂O排放，影响了肥料氮的分配，研究显示，NH₃挥发率达10% ~ 19%，人为N₂O排放的60%来自于农业土壤^[15-16]。

由图 2与图 3可知，砂质与壤质潮土所有处理的肥际微域水溶性氮与速效氮含量均随迁移距离增大而降低。从图 2可看出，砂质潮土高产推荐施肥与减氮20%施肥处理的水溶性氮和速效氮的迁移为40 mm和46 mm，习惯施肥处理水溶性氮和速效氮的迁移距离为52 mm和58 mm。在施肥点周围，处理间水溶性氮和速效氮含量相差较大，并随迁移距离的增大而减小。在0 ~ 2 mm时，习惯施肥处理的水溶性氮和速效氮含量比减氮20% 处理分别高43.16% 和40.21%，两处理的迁移距离无显著差异。从图 3可看出，壤质潮土所有处理水溶性氮与速效氮的迁移距离为66 mm和68 mm，习惯施肥处理水溶性氮和速效氮含量显著高于高产推荐施肥和减氮20%施肥处理。

2.2 氮肥减施对水溶性磷和有效磷迁移的影响

如表 4所示，减氮20%处理的砂质潮土与壤质潮土肥际微域中有效磷迁移量比例高于习惯施肥和高产推荐施肥处理，分别增加了7.27%、3.44%和3.79%、6.89%，表明在施磷量相同的情况下减施氮肥可以增加复合肥料中磷素向砂质潮土和壤质潮土的迁移。有资料显示类似规律，施氮20 kg/hm²与30 kg/hm²相比，0 ~ 20 cm土层有效磷含量相当，20 ~ 40 cm土层有效磷含量前者比后者高出52.2%，40 ~ 60 cm土层有效磷含量则高出64.7%^[17]。肥料氮水解和硝化导致土壤中金属离子溶解，磷酸盐沉淀出现，降低了有效磷的迁移。

由图 4与图 5可知，砂质潮土与壤质潮土肥际微域中水溶性磷和有效磷含量随迁移距离增大而降低。从图 4中可看出，砂质潮土各处理的水溶性磷和有效磷的迁移距离分别为18 mm和24 mm，在同一迁移距离的减氮20%处理水溶性磷和有效磷含量与习惯施肥处理、高产推荐施肥处理无显著性差异。从图 5可看出，壤质潮土各处理的水溶性磷和有效磷的迁移距离分别为16 mm和22 mm。

2.3 氮肥减施对水溶性钾和速效钾迁移的影响

砂质潮土与壤质潮土肥际微域水溶性钾与速效钾的迁移量如表 5所示。砂质潮土各处理水溶性钾与速效钾的迁移量为减氮20%施肥处理最高，习惯施肥处理最低，这是由于NH₄⁺与K⁺在离子交换过程中相互竞争，氮肥施用量的增加影响K⁺的交换，抑制了水溶性钾与速效钾的迁移。砂质潮土减氮20%施肥处理的速效钾迁移量比例分别比习惯施肥和高产推荐施肥处理增加13.14%和8.98%；壤质潮土各处理的迁移量顺序与砂质潮土相反。

由图 6和图 7可知，砂质潮土与壤质潮土所有处理肥际微域中水溶性钾与速效钾的含量随迁移距离增大而降低。从图 6可看出，砂质潮土各处理的水溶性钾与速效钾的迁移距离随施氮量的减少而增大，习惯施肥、高产推荐施肥和减氮20%施肥处理水溶性钾和速效钾的迁移距离依次为38、40和44 mm；且在距施肥点16 mm范围内，减氮20%施肥处理的水溶性钾与速效钾含量显著高于其他处理。从图 7可看出，壤质潮土各处理的水溶性钾与速效钾的迁移距离随施氮量的减少而减小，习惯施肥、高产推荐施肥和减氮20%施肥处理水溶性钾和速效钾的迁移距离依次为62、56和50 mm。

3 结论

以高产推荐施肥为基础，氮肥减施20%时，复合肥料进入砂质潮土和壤质潮土肥际微域的速效氮量比例比习惯施肥增加了15.71%、53.08%，比高产推荐施肥增加了10.54%、14.28%；有效磷量比例比习惯施肥增加了7.27%、3.44%，比高产推荐施肥增加了3.79%、6.89%；砂质潮土速效钾量比例比习惯施肥、高产推荐施肥分别增加了13.14%和8.98%，壤质潮土则低于后两者。砂质潮土速效氮迁移距离与高产推荐施肥相当，为46 mm，低于习惯施肥的58 mm；有效磷迁移距离与习惯施肥、高产推荐施肥无显著性差异；速效钾迁移距离分别增加了15.79%和10.00%。壤质潮土速效氮、有效磷迁移距离与习惯施肥、高产推荐施肥无显著性差异，速效钾迁移距离低于两个处理。降低肥料用量，注重养分协同、水肥协同、作物吸收与土壤供应协同以及微区域环境条件协同等大数据的应用是实现肥料减施增效、提高肥料利用率的关键。