2022, Vol. 59
2. 土壤生态系统健康与调控福建省高校重点实验室，福州 350002
2. Fujian Provincial Key Laboratory of Soil Environmental Health and Regulation, Fuzhou 350002, China
氮素在土壤生态系统中的存在形态及迁移转化与土壤氮素供应和生态环境质量密不可分。土壤中可被水或可溶性盐溶液（0.5 mol·L-1 K2SO4、1 mol·L-1 KCl、10 mmol·L-1 CaCl2等）浸提出来的有机氮称为可溶性有机氮（soluble organic nitrogen，SON）；利用真空杯、渗滤仪等采集的原位土壤溶液或土壤自然淋洗液中的有机氮称为溶解性有机氮（dissolved organic nitrogen，DON）[1]。SON包括了几乎全部的DON和土壤胶体上吸附的以及生物细胞溶出的潜在有机氮，与土壤有机氮的矿化过程密切相关[2]。SON的迁移性强，在耕层土壤中的吸附率仅为20%[3]，易随水分的运移而发生径流或淋溶损失，影响水质，产生一定的环境风险。研究[4]发现，农田土壤中SON含量与矿质氮相当，是土壤氮库中氮素流失的主要形态。因此，研究农田生态系统中土壤SON的动态变化和迁移特性，对防控土壤氮素损失、预防水体污染具有重要意义。
农田氮素损失是造成农业生态系统面源污染、水体富营养化的重要原因之一。大量施用氮肥会导致田面可溶性氮浓度升高，从而增加地表径流损失的风险，促进淋溶损失[5]。研究表明，尿素和生物矿质复混肥的施用增加水溶性有机氮化合物的淋失[6]，而控释氮肥和腐殖酸肥的施用却可有效降低稻田土壤SON的淋失[7]。有机肥的施用可显著增加土壤SON含量，使土壤累积更多的SON，从而增加其淋失的风险[8]。施用鸡粪有机肥能够增加表层土壤SON的含量，并在降水条件下淋溶至深层土壤中[9]。长期施用猪粪后土壤中SON的淋失量显著增加，年平均淋失量为3.8~5.4 kg·hm-2，占淋失总氮的6%~11%[10]。低量生物炭的施用下黑钙土氮素淋失分别降低29%和74%，紫色土氮素淋失分别减少41%和78%；但高量生物炭的施用却使黒钙土和紫色土氮素淋失量分别增加22%和2%[11]。胡晓珊等[12]研究绿肥翻压对土壤SON的影响表明，籽粒苋处理土壤中SON和矿质氮随土层加深而降低趋势最明显，这说明籽粒苋可有效减少氮素淋溶。因此，施肥对土壤SON的迁移和损失具有显著影响，但不同种类氮肥其组成和化学性质差异显著，对SON迁移的影响也各异。
紫云英是我国南方地区常见的绿肥作物，其盛花期含氮量高达28~37 g·kg-1，施用于土壤后可补充土壤有效氮，减少化肥用量。在农业生产中紫云英的施用量通常高达15 000~45 000 kg·hm-2[13]，施入土壤后在矿化作用下能够产生大量的SON，可能导致农田生态系统的面源污染及地下水污染。然而国内外关于紫云英翻压的研究主要集中于紫云英翻压对作物产量、土壤肥力、土壤微生物和酶活性等影响方面[14-15]，而有关紫云英翻压对稻田土壤SON累积和迁移影响程度如何，是否会增加稻田土壤DON的损失而产生一定的环境风险等问题仍有待进一步研究。因此，本研究以亚热带典型水稻土（灰泥田）为研究对象，采用总有机碳分析仪和连续流动注射分析仪结合的差减法，研究亚热带灰泥田施用不同数量紫云英后土壤SON及DON的动态变化规律，揭示亚热带不同施肥处理灰泥田土壤SON和DON的迁移特征，评估紫云英翻压后DON的损失量及可能产生的生态风险，为稻田土壤合理施肥、防控水田土壤氮素面源污染和完善氮素循环理论提供依据。
1 材料与方法 1.1 研究区概况试验小区位于福建省闽侯县白沙镇溪头村的福建省农业科学院科教基地（119°04'10"E，26°13'31"N），属于典型的亚热带季风性气候，年均温19.5 ℃，年日照时数1 813 h，年均降水量1 350 mm。供试土壤类型为灰泥田（闽侯灰泥田），土壤质地为黏土，试验开始时耕层土壤的基本化学性质为：pH 5.60，有机质20.45 g·kg-1，全氮1.04 g·kg-1，有效磷5.19 mg·kg-1，速效钾31.07 mg·kg-1。
1.2 试验设计试验在等氮磷钾条件下设置化肥（CK）、低量紫云英（鲜草15 000 kg·hm-2，CMV1）、中量紫云英（鲜草30 000 kg·hm-2，CMV2）和高量紫云英（鲜草45 000 kg·hm-2，CMV3）4个不同的施肥处理，每个处理3次重复，采用随机排列，小区面积12 m2（3 m × 4 m），各小区间田埂铺设薄膜以防窜渗。试验中施用的化肥为尿素481.7 kg·hm-2、过磷酸钙900 kg·hm-2和氯化钾300 kg·hm-2，尿素和氯化钾50%作基肥（紫云英翻压后第9天），50%做分蘖肥施用（紫云英翻压后第25天），过磷酸钙全部作基肥施用。供试紫云英品种为“闽紫七号”，于盛花期异地鲜草翻压回田。紫云英含水量为900 g·kg-1，有机质752.8 g·kg-1、全氮30.94 g·kg-1、全磷5.91 g·kg-1、全钾32.47 g·kg-1、酸解氨基酸82.35 mg·kg-1、蛋白质193.4 g·kg-1。施用紫云英处理中氮磷钾不足的部分在施用基肥时用化肥补齐。试验区采用单季稻种植，在紫云英翻压后10 d移栽，株行距20 cm ×15 cm，水稻品种与农事管理措施均与当地保持一致。
1.3 样品采集与处理根据紫云英腐解特性与水稻生育期在紫云英翻压后0 d（本底土壤）、5 d、10 d、17 d、24 d、38 d、59 d、80 d、101 d和122 d多点采集0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm土壤分层混合样品。采集的鲜样剔除动植物残体、根系和石块等侵入体，混匀后一部分鲜样用于SON的测定，另一部分样品经风干过筛后用于测定土壤相关理化性质。紫云英翻压前在各试验小区不同深度土层（0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm）中垂直埋设两组连接带盖不锈钢管的砂滤管，在采取土壤样品的同时采集0 cm（淹水层）、0~20 cm、20~40 cm和40~60 cm土壤渗滤液混合样品，装入聚乙烯瓶中密封后带回实验室。渗滤液经0.45 μm微孔滤膜过滤后用于测定溶解性总氮（TSN）和溶解性无机氮（SIN）含量，未能及时测定的样品置于4℃（短期）和-20℃（长期）冰箱中保存。在研究过程中为了防止各处理小区之间淹水层的窜渗，当出现连续降水量超过50 mm时，小区淹水层向外排水5 cm，水田淹水层排水所致的潜在径流损失量利用排出水中的DON含量进行估算。
1.4 测定项目与方法土壤相关理化性质采用土壤农化常规分析方法[16]测定。土壤SON采用70 ℃热水浸提、可溶性总氮（TSN）与可溶性无机氮（NH4+、NO3-和NO2-，SIN）差减法测定[17]，即称取5 g新鲜土样于50 mL具塞三角瓶中，加入25 mL蒸馏水，置于70℃恒温振荡器加热提取18 h后震荡5 min，再用高速离心机离心10 min，浸提液经0.45 μm微孔有机滤膜过滤，滤液中的可溶性总氮和可溶性无机氮分别采用带有氮检测器的总有机碳分析仪（TOC-L，Shimadzu，日本）和连续流动注射分析仪（SAN++，Skalar，荷兰）测定，土壤SON采用SON = TSN - SIN计算获得。DON采用0.45 μm微孔有机滤膜过滤采集的淹水层和渗滤液样品，滤液中DON测定方法同SON。
1.5 数据统计与分析本研究采用Excel 2010和SPSS 24.0进行数据处理，使用SigmaPlot 14.0软件作图，不同处理间SON和DON差异显著性采用单因素方差分析（邓肯法，P < 0.05）。本研究中紫云英翻压59 d之后，不同施肥处理不同层次渗滤液中DON含量均低于检出限，故DON的数据仅显示并计算0~59 d，潜在淋溶损失量参考Nie等[18]描述的公式进行计算。
| $ \begin{array}{l} {L_{{\text{DON}}}} = \sum\limits_0^{59} {{C_{{\text{DON}}}} \times {V_{\text{w}}} \div } 1\;000 \hfill \\ \;\;\;\;\;\;\;\;\; = \sum\limits_0^{59} {{C_{{\text{DON}}}} \times \frac{{{B_{\text{S}}} \times S \times {H_{\text{S}}} \times {M_{\text{w}}}}}{\rho }} \div 10\;000 \hfill \\ \end{array} $ | (1) |
| $ {R_{{\text{DON}}}} = \sum\limits_0^{59} {{C_{\text{d}}} \times {V_{\text{d}}} \div 1\;000} $ | (2) |
| $ {T_{{\text{DON}}}} = \frac{{{L_{{\text{DON}}}} + {R_{{\text{DON}}}}}}{N} \times 100\% $ | (3) |
式中，LDON为DON淋溶损失量，kg·hm-2；CDON为DON浓度，mg·L-1；Vw为单位面积土壤溶液体积，m3；Bs为土壤容重，g·cm-3；S表示面积，hm2；Hs为土层厚度，cm；Mw为土壤含水量，g·kg-1；ρ为渗滤液溶液密度，g·cm-3；RDON为DON的径流损失量，kg·hm-2；Cd为淹水层排水的DON浓度，mg·L-1；Vd为单位面积淹水层排水体积，m3；TDON为DON总损失率，%；N为施氮量，kg·hm-2。
土壤SON密度指单位面积一定厚度土层中SON的质量，可以指示土壤SON的储量。土壤SON密度参考张仰等[19]描述的公式进行计算：
| $ {D_{\text{i}}} = {C_{\text{i}}} \times {B_{\text{i}}} \times {H_{\text{i}}} \div 10 $ | (4) |
式中，Di为第i层土壤可溶性有机氮密度，kg·hm-2；Ci、Bi、Hi分别为第i层土壤中对应可溶性有机氮含量（mg·kg-1）、土壤容重（g·cm-3）、土层厚度（cm）。0~60 cm土层SON密度则为各层土壤SON密度之和。
2 结果 2.1 翻压紫云英后稻田不同土层SON含量的动态变化供试灰泥田不同土层SON的动态变化如图 1所示。结果表明，采样期内同一处理不同土层SON含量随土层加深而降低，0~20 cm土层SON浓度（不同处理均值）分别较20~40 cm和40~60 cm土层提高了141.0%和364.4%，20~40 cm土层SON度较40~60 cm土层提高了92.75%。采样期内同一土层4种不同施肥处理SON含量具有一定差异，其中0~20 cm土层CMV3处理SON含量较CK处理显著增加，而CMV1和CMV2处理与CK处理无显著性差异；20~40 cm和40~60 cm土层不同施肥处理间SON含量无显著差异。同一施肥处理不同土层SON的动态变化具有一定差异，其中0~20 cm土层不同施肥处理SON含量均表现为紫云英翻压后快速上升，至翻压后10 d达到峰值，翻压后10 d~59 d SON含量逐渐下降至最低，随后SON含量逐渐上升，至翻压后80 d达第二个峰值，之后逐渐趋于稳定；20~40 cm土层SON的变化规律具有一定差异，在紫云英翻压后10 d达到峰值后，快速下降至最低，并于翻压24 d后逐渐上升，至翻压后80 d达峰值，之后下降并趋于稳定；40~60 cm土层不同施肥处理SON含量无显著差异。可见，施用紫云英有利于灰泥田0~20 cm土层SON的累积，且SON含量随土层的加深而降低，但具向下迁移的趋势。
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注：CK为施化肥处理，CMV1为低量紫云英处理，CMV2为中量紫云英处理，CMV3为高量紫云英处理。下同。 Note: CK stands for treatment of application of chemical fertilizer, CMV1 stands for treatment of incorporation of milk vetch at a low rate, CMV2 stands for treatment of incorporation of milk vetch at a moderate rate, CMV3 stands for treatment of incorporation of milk vetch at a high rate. The same below. 图 1 灰泥田不同处理土层可溶性有机氮含量动态变化 Fig. 1 Dynamic changes in soil soluble organic nitrogen(SON)content in the grey-mud fields relative to treatment |
采样期内灰泥田不同施肥处理0~60 cm土层SON的密度呈“升高-降低-升高-降低”的变化趋势（图 2）。翻压紫云英后灰泥田土体SON密度在翻压后10 d内迅速上升至峰值，翻压后10 d不同施肥处理SON密度较本底土壤显著提高60.08%~82.73%，翻压10 d后逐渐下降，至翻压后38 d降至最低，随后逐渐上升，至翻压后80 d达到第二个峰值，之后土壤SON密度逐渐下降并趋于稳定，翻压后122 d（水稻成熟期）不同施肥处理SON密度较本底土壤提高13.84%~30.30%。就不同施肥处理而言，采样期内施用紫云英处理（CMV1、CMV2和CMV3）SON密度均值分别较CK提高了5.57%、10.11%和21.39%。该研究结果进一步表明，在水稻生育期内施用紫云英有利于SON在土体（0~60 cm）中累积。
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图 2 灰泥田不同处理土体可溶性有机氮密度的动态变化 Fig. 2 Dynamic changes in soil soluble organic nitrogen density in the grey-mud fields relative to treatment |
采样期内灰泥田不同施肥处理淹水层DON浓度均呈先急速上升至峰值后快速下降并逐渐趋于平稳的变化趋势（图 3）。紫云英翻压后第5天，施用紫云英处理（CMV1、CMV2和CMV3处理）淹水层DON浓度分别较CK处理显著提高了170.4%、187.2%和321.3%。翻压后5~10 d，淹水层中DON的浓度迅速上升，于翻压后10 d达到峰值，翻压后10 d CK处理淹水层DON浓度较CMV1、CMV2和CMV3处理分别显著提高了82.99%、410.4%和1808%。翻压后10~17 d，淹水层DON浓度快速下降，翻压后17 d CK处理淹水层DON浓度较CMV1、CMV2和CMV3处理分别显著提高了33.06%、122.1%和144.1%。翻压后17~24 d，不同施肥处理淹水层DON浓度呈小幅度降低，不同施肥处理间无显著差异。翻压后24~38 d，不同施肥处理变化幅度较小。翻压后38~59 d，不同施肥处理淹水层DON浓度显著降低，且不同施肥处理间无显著差异。可见，采样期内不同施肥处理灰泥田淹水层DON浓度具有一定差异，翻压后5 d和翻压后38~59 d DON浓度差异表现为：CMV3 > CMV2 > CMV1 > CK，10~24 d DON浓度差异表现为：CK > CMV1 > CMV2 > CMV3；此外，所有施肥处理淹水层DON浓度均于翻压后10 d达到峰值。
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图 3 灰泥田不同处理不同深度渗滤液溶解性有机氮浓度动态变化 Fig. 3 Dynamic changes in dissolved organic nitrogen concentration in leachate from the grey-mud fields relative to depth and treatment |
灰泥田不同采样期不同施肥处理DON迁移规律如图 3所示。结果表明同一采样期同一施肥处理不同土层渗滤液DON浓度具有一定差异，紫云英翻压后5~24 d随着土层加深DON浓度逐渐降低，翻压后38 d 0~20 cm渗滤液DON浓度高于0 cm，而翻压后59 d 0~20 cm和20~40 cm渗滤液DON浓度均高于0 cm。同一土层同一采样期不同施肥处理渗滤液DON浓度也具有一定的差异。0~20 cm土层翻压后17 d和38 d不同施肥处理渗滤液浓度差异均表现为：CK > CMV1 > CMV2 > CMV3，翻压后17 d和38 d时CK处理0~20 cm渗滤液浓度显著高于CMV1、CMV2和CMV3处理，而其他采样期不同施肥处理间渗滤液浓度无显著差异；采样期内20~40 cm和40~60 cm土层不同施肥处理渗滤液DON浓度无显著差异。同一土层同一施肥处理不同采样期渗滤液DON的浓度也具有一定差异。0~20 cm土层翻压后5~10 d渗滤液DON浓度无显著变化；翻压后10~17 d快速增加，翻压后17 d不同施肥处理渗滤液DON浓度较翻压后10 d增加100.5%~582.3%；翻压后17~24 d渗滤液DON浓度逐渐下降；翻压后24~38 d不同施肥处理渗滤液DON浓度显著增加，翻压后38 d时渗滤液DON浓度较翻压后10 d增加75.19%~90.71%；翻压后38~59 d不同施肥处理渗滤液DON浓度显著下降。20~40 cm和40~60 cm土层不同施肥处理渗滤液DON浓度均于翻压后24 d达到峰值，分别较其他采样时期增加69.42%~223.1%和55.48%~94.11%。可见，随着采样时间的推移，灰泥田中DON有向下层淋溶的趋势，不同深度土层DON浓度峰值出现的时间具有一定延迟性。此外，施用紫云英能够减缓DON向下淋溶。
2.5 翻压紫云英后稻田渗滤液DON的潜在损失不同施肥处理灰泥田DON潜在损失量见图 4。不同施肥处理DON总损失量和损失率的差异均表现为：CK > CMV1 > CMV2 > CMV3，与CK处理相比，CMV1、CMV2和CMV3处理DON的损失量分别较CK处理显著降低30.26%、55.67%和67.18%，损失率分别较CK处理显著降低6.18%、11.36%和13.71%。就DON淋溶损失而言，不同施肥处理DON的淋溶损失量差异表现为：CK > CMV1 > CMV2 > CMV3，CMV3处理DON淋溶损失量较CK处理显著低19.22%，其他处理间DON淋溶损失量无显著差异。通过淋溶损失量的拟合曲线对时间进行求导可知，不同施肥处理（CK、CMV1、CMV2和CMV3）DON淋失速率分别为0.32 kg·hm-2·d-1、0.30 kg·hm-2·d-1、0.28 kg·hm-2·d-1和0.25 kg·hm-2·d-1。就DON径流损失而言，施用紫云英处理（CMV1、CMV2和CMV3）DON径流损失量较CK处理分别降低42.08%、75.73%和90.03%（P < 0.05）。可见，DON是稻田土壤氮素损失的重要形态之一，施用紫云英能够减缓供试稻田DON的损失，尤其是减缓径流损失。
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图 4 灰泥田不同处理溶解性有机氮的潜在损失及淋失速率 Fig. 4 Potential loss and leaching rate of dissolved organic nitrogen in the grey-mud fields relative to treatment |
采用线性相关分析紫云英翻压后灰泥田DON损失量与可能的影响因子间的关系（表 1），表明紫云英翻压后DON的径流损失与0 cm DON含量呈极显著正相关，相关系数高达0.995；与降水量和施肥量呈显著正相关，相关系数分别为0.495和0.418。DON的淋溶损失与施肥量呈显著正相关，相关系数为0.416；与降水量和SON密度呈极显著负相关，相关系数分别为-0.745和-0.529。可见，供试灰泥田DON的径流损失主要受0 cm DON含量、降水量和施肥量的影响，而DON的淋溶损失主要受降水量、SON密度和施肥量的影响。
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表 1 灰泥田不同处理溶解性有机氮潜在损失与影响因子的相关系数 Table 1 Correlation analysis of dissolved organic nitrogen potential loss with impact factors in the grey-mud fields relative to treatments |
水稻生育期不同土层SON含量变化具有一定差异，耕层土壤SON含量于紫云英翻压后0~10 d显著增加，至翻压后10 d达第一个峰值；翻压后10~59 d则快速下降至最低；随后逐渐上升，至翻压后80 d达第二个峰值后趋于稳定，这与王飞等[20]提出的“紫云英腐解具有快速腐解期、腐解速率迅速降低期、腐解加速期和缓慢分解期4个阶段”的结论相一致。本研究中供试紫云英C/N低（14.11），翻压后能快速分解产生SON，而施入的化学氮肥（尿素）作为小分子SON[21]，可直接给土壤带来大量的酰胺态氮，故短期内显著提高耕层土壤SON含量。由于初期阶段紫云英腐解的产物主要以可溶性小分子有机物（如氨基酸、有机酸等）以及无机养分为主[20]，在土壤中的移动性较强，故紫云英翻压后10 d不同处理0~20 cm和20~40 cm土层SON含量均达到峰值（图 1）。20~40 cm土层SON含量于翻压后24 d降至最低后逐渐上升，与耕层土壤具有一定差异（图 1），这是由于紫云英翻压后25 d施用分蘖肥，酰胺态氮在土壤中的移动性强，容易随重力水向下迁移[22]，导致翻压24 d后20~40 cm土层SON含量逐渐升高，而耕层土壤脲酶活性显著高于底层[23]，0~20 cm土层脲酶活性为0.96 mg·g-1·d-1（以NH4+-N计），较20~40 cm和40~60 cm土层提高了43.58%和48.20%，尿素作为小分子有机氮施用于土壤后被快速分解为NH4+[24]，且该时期水稻生长旺盛，根系吸收养分能力增强，从而导致耕层土壤中可溶性氮浓度较低。由于本研究供试土壤质地较为黏重，故SON主要迁移至20~40 cm土层，而40~60 cm土层中SON含量无显著差异。施用紫云英能够促进土壤SON向下迁移，CMV1、CMV2和CMV3处理20~40 cm土层SON含量较CK处理提高3.51%、3.69%和6.10%（图 1），这可能是由于紫云英的施用显著增加耕层土壤中SON含量，从而增加了SON迁移的来源。
施用紫云英对稻田不同土层SON含量的影响随深度增加而减弱（图 1），究其原因一方面与施入的紫云英和水稻根系分布主要集中于0~20 cm土层有关。供试紫云英自身含有大量的蛋白质（193.4 g·kg-1）和酸解氨基酸（82.35 mg·kg-1），施用于土壤后主要累积在表层土壤中，酶底物充足，为0~20 cm土层微生物活动提供丰富营养和能源，从而提高有机物质的矿化速率[25]；此外，紫云英的施用有利于水稻的生长，促进根系分泌物的增加，而已有研究表明植物根系分泌物是土壤SON的重要来源之一[26]。另一方面与土壤对SON的吸附作用有关。有研究[3]表明，SON在土壤中的移动性受土壤吸附过程的影响，本研究供试土壤质地较黏重（黏土），故SON易被土壤所吸附，下渗能力相对较弱，且稻田土壤犁底层在地表下20 cm处，对水分下渗具有一定的截留作用，因此仅有部分的SON迁移至下层[18]。
3.2 紫云英翻压对稻田DON浓度的影响淹水层DON主要来源于施入的化肥和有机物料、根系和微生物的代谢产物及分泌物、有机质分解的中间产物等[1]。本研究表明，不同处理稻田淹水层DON浓度随时间具有一定差异，紫云英翻压后5 d和38~59 d稻田淹水层DON浓度均表现为：CMV3 > CMV2 > CMV1 > CK，翻压后10~24 d的DON浓度表现为：CK > CMV1 > CMV2 > CMV3（图 3），这可能是由于不同处理施用的氮肥种类、配比及其施用时间不同所致。低C/N比紫云英翻压后快速分解，短期内可显著提高DON含量[21]，而CK处理此时尚未施用化肥，导致紫云英翻压处理5 d时淹水层DON含量高于CK处理。翻压后9 d时稻田施用基肥，尿素作为小分子有机氮[24]，施用后导致CK处理淹水层DON急速升高，致使翻压后10~24 d CK处理淹水层DON浓度显著高于紫云英翻压处理。此后，施入的尿素被快速分解为无机氮，而紫云英仍在持续分解并向淹水层释放DON，致翻压38 d后紫云英翻压处理淹水层DON含量高于CK处理。施肥是影响稻田DON浓度的重要因素[5]，基肥施用后淹水层DON浓度急剧升高，并于翻压后10 d达到峰值（图 3）。紫云英翻压10 d后由于研究区出现持续强降水（7天内降水总量为77 mm）导致大量的DON随地表径流排出稻田，致使翻压后17 d不同施肥处理淹水层DON浓度较翻压后10 d降低2.56~125.2 mg·L-1。因此，淹水层DON含量、降水量和施肥量是稻田径流损失的主要影响因素（表 1）。施肥后7 d是防止稻田氮素流失的关键时期[27]，应尽量减少稻田排水，从而有效降低稻田氮素随径流损失。
农田土壤中氮素在重力水流的作用下淋溶进入地下水体，由于DON分子量小，流动性强，易随下渗水向下迁移损失，是农田土壤氮素损失的重要来源之一[28]。本研究结果表明，随着时间的推移不同处理稻田DON均有向下层淋溶的趋势，且不同层次间具有一定的延迟性（图 3）。这是由于土壤SON和DON之间存在吸附-解吸平衡[2]。本研究供试土壤质地较为黏重，黏粒含量高（519.8 g·kg-1），具有较大的比表面积与电荷密度，有利于土壤吸附渗滤液中的DON，减缓其向下淋溶的速度[29]。研究[30]表明，土壤对NH4+-N的吸附和截留作用，使其在土壤中迁移也具有明显的延迟效应。DON的累积与淋洗是一个动态平衡的过程，并受多种因素的共同调控。外源氮肥的添加可显著提高DON的含量，增加DON淋失风险（表 1）。不同类型氮肥其形态、成分和理化性质差异显著，对DON淋失的影响也有一定的差异。本研究结果表明，施用紫云英处理灰泥田DON淋溶速率显著低于等氮量的CK处理，说明施用紫云英能够降低稻田DON的淋溶损失。究其原因与SON的组分及土壤的吸附和固持作用差异有关。研究[31]表明，小分子亲水性SON不易被土壤吸附，吸附后生物稳定性差，还易出现解吸或被疏水性SON代替吸附的现象，而大分子疏水性SON容易被土壤吸附固持。本研究中尿素作为小分子亲水性SON，施用于土壤后易溶于土壤溶液，并在重力水的作用下淋失；而施用紫云英后分解产生的小分子亲水性SON数量相对较少，多数为大分子疏水性SON，傅里叶红外光谱分析结果发现，翻压等氮量紫云英的CMV1、CMV2和CMV3处理土壤SON的红外光谱中芳香族化合物吸收峰（1 572~1 620 cm-1）平均相对强度分别为8.68、8.87和9.50，较CK处理（8.48）分别增加2.35%、4.60%和12.03%，这些大分子的芳香族化合物易被黏质的灰泥田吸附而固持，从而降低了稻田DON的淋失。
3.3 紫云英翻压后稻田DON的损失与环境效应DON具有高溶解性和易迁移性，可能是稻田土壤氮素损失的重要来源[28]。本研究结果表明，不同施肥处理稻田DON的总损失量介于18.33~58.55 kg·hm-2，占可溶性总氮的46.52%~50.16%（图 4），是稻田土壤氮素损失的重要形态之一。农田土壤DON损失主要有两条途径，一是DON随着土壤渗滤液沿垂直方向向下淋溶损失，水稻是浅根系作物，20~60 cm土层的养分难以被水稻根系吸收利用，故将20~60 cm的养分视为具有淋失风险部分进行估算，结果表明供试灰泥田不同施肥处理每年氮素淋失总量中有14.5~18.02 kg·hm-2以DON的形式迁移损失，说明施用的氮肥大约5.32%~6.58%通过DON渗滤淋溶损失。另一途径是土壤DON随地表径流和田间排水迁出农田而损失。根据农田淹水层向外排水量和浓度进行估算，供试灰泥田不同施肥处理大约有3.77~37.85 kg·hm-2以DON的形式通过田间排水而流失，表明施用氮肥的1.38%~13.82%通过农田排水而损失。本研究施用基肥后，恰逢连续降雨，故径流损失是施用化肥处理主要的损失途径。与施用尿素相比，施用高量紫云英每季水稻可减少37.52 kg·hm-2以DON的形式损失，说明较施用等氮量尿素而言，施用紫云英能够降低DON损失所产生的环境风险。因此，在估算农田生态系统氮素损失时，若仅考虑土壤溶液中无机氮的损失，将会低估农田土壤总氮的损失量。
适宜的施肥方式可保证作物产量，提高氮肥利用率，减少养分损失，同时还可减少农田系统产生的环境风险。水稻生育前期淹水层DON浓度较高，应注重田间的水肥管理，减少农田排水，有效降低农田氮素排出。在实际生产中还可适当减少水稻生育前期基肥的施用量，采用“前氮后移”，分次施用的施肥方式。在紫云英全量还田的条件下，减少50%的氮肥，能够控制土壤DON的淋失、降低农田氮素对水环境面源污染的风险。
4 结论施用紫云英有利于灰泥田0~60 cm土层可溶性有机氮（SON）的累积，促进SON向下部土层迁移，但紫云英翻压对不同土层SON含量的影响随深度增加而减弱。溶解性有机氮（DON）是稻田土壤氮素损失的重要形态之一，DON在不同层次间的迁移具有一定的延迟性。估算供试灰泥田中每年施用的氮肥大约5.32%~6.58%通过DON渗滤淋溶损失，1.38%~13.82%通过DON农田排水而损失。较施用等氮量尿素而言，施用紫云英能够降低DON损失所产生的环境风险。稻田DON的损失对环境的影响值得关注，若仅考虑稻田土壤溶液中的无机氮损失，将会低估稻田土壤总氮的损失量。
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