1.2.3　秸秆覆盖对土壤氮素及地下水氮污染的影响

氮素是作物生长必不可少的营养元素之一。农业生产过程中，为了追求高产而盲目地大量施用氮肥，但过量地施用氮肥，不仅对作物增产效果不显著，降低了氮肥利用效率，还会导致盈余氮素在土壤中积累，随着土壤水的逐渐渗漏，移动到深层土壤及地下水中，成为地下水质潜在的污染源，并且过量地施用氮肥在一定程度上会抑制作物营养器官的氮素向作物籽粒转移，影响作物的产量，还可能会大大增加农业面源污染的风险。研究表明，农业生产过程中合理的施氮量可有效地减少进入地下水总氮的浓度，极大地降低了盈余氮素向深层土壤淋溶的风险，进而改善了农田的生态环境。赵允格等研究成垄压实的施氮肥法发现，压实形成的阻水层能够有效减弱施肥区的入渗水流，减少了玉米生育后期的土壤硝态氮向深层土壤的淋溶量；春玉米覆膜种植配施适量氮肥可促进春玉米吸收利用氮肥，提高了氮肥利用效率，实现了春玉米产量和氮肥利用率的协同提高。

河套灌区每年的农业种植，生产出大量的作物秸秆，但作物秸秆的利用率一直较低，并且作物秸秆还会产生不同程度的环境污染。因此，提高灌区作物秸秆资源化利用率，对灌区农业可持续发展具有重要的现实意义。农作物秸秆是一种碳氮等营养元素含量丰富的能源物质，可作为一种氮素缓释有机肥。农作物秸秆还田能提高土壤的有机质，改善土壤团粒结构，有助于土壤肥力的提高，增加耕地的碳汇能力，已被证实在作物增产、降低氮素淋失风险等方面具有积极的效果。研究表明，覆盖栽培对提高旱地土壤温度，蓄水保墒，增加产量有积极的作用，基本成为干旱地区玉米增产的普遍措施。秸秆深埋还田能取得较好的增产效果，增加其液相和气相，起到改变土壤结构和培肥地力的作用，显著增加土壤氮素，减少后期氮素投入量，有利于作物对土壤氮素的吸收，降低氮素的流失概率；与覆膜结合可有效地减少氮素淋溶量；缓解农田生态环境的污染和因使用化肥过量造成的土壤退化等问题，有效地减缓地下水氮素污染。也有研究指出，高覆盖量秸秆还田增大了土壤硝态氮含量，降低固定态铵含量，使土壤氮素盈余增加，增大了土壤氮素淋失风险；有机肥连续施用提高了土壤可溶性有机氮含量，Maeda等通过7年的田间定位试验发现，施用有机肥的前3年可实现作物增产和低水平硝态氮淋失，但长期施用仍会导致大量硝态氮淋失。

综上所述，秸秆覆盖既能阻控氮素流失，提高氮素的利用效率，也可利用秸秆腐烂还田提高作物生长后期土壤的供氮能力，为作物生长提供一个良好的土壤环境。关于氮肥减量施用及其他田间措施对土壤氮素及地下水质氮污染的影响，前人已做了大量的研究，取得了积极的研究成果，但关于秸秆覆盖、氮肥减施及其他田间措施对氮素影响的结论存在差异，也鲜见关于三者间对农田土壤中氮素影响及地下水氮污染影响的报道。因此，本研究在优化灌水量下，尝试以减少氮肥施用量，结合秸秆覆盖拦截氮素运移过程间互作作为出发点，分析优化灌水量的不同秸秆覆盖方式与减量施氮耦合对土壤的氮素分布、地下水氮污染、氮利用效率及夏玉米生长的效应，以期优化秸秆覆盖-施氮耦合下夏玉米施氮定额，并丰富秸秆还田理论，减少灌区农田面源污染提供技术支撑和理论依据。