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国内外土壤氮素运移转化机理研究现状
             黄仲冬‘樊向阳齐学斌李平乔冬梅胡超
              (中国农业科学院农田灌溉研究所，河南新乡453003)
       摘要：随着土壤溶质运移理论研究的发展及人们对氮肥施用引起的环境问题的日
    益关注。国内外学者对氮素运移、转化机理的研究也不断深入。在此，对国内外氮素运
    移、转化规律及模拟模型研究的现状作了介绍，并简要讨论了谊领域未来的研究趋势和
    发展方向。
       关键词：氮素；运移转化机理；模型；研究现状
    氮素是作物生长所韅的大量营养元素之，也是旱地土柤为缺乏的营养元素”1。
土壤中氮素的丰缺及供给状况直接影响着农作物的生长水平”1。为提高土壤的氮素水平，
人们在农业生产中广泛使用大量的氮素化肥。目前中国已成为世界上氮肥年用量最多的国家
之4’”。单位面积的施用量也高于世界平均水平。然而，由于施肥方法或农业管理措施不
当，导致氮素损失加利”1，严重影响了氮肥利用率，中国氮肥利用率仅为30％一50％。
研究表明，农田中氮素损失的途径主要包括：氨的挥发、反硝化脱氮、铵的固定、径流冲刷
和硝态氮的淋失等。其中，硝态氮的淋失是损失的重要方面”1，淋失量可达5％～
41．9％，早在1905年，英国科学家
                                   ”就指出土壤中硝态氮的淋失是导
致土壤肥力降低的重要因子。氮素损失，一方面使肥料的生产效益大为降低，仦方面还造
成了难以治理的环境挎染问题。近几十年来的监测结果显示，地下水硝酸盐的浓度正在逐年
盐的污染水平也呈增长趋势，已有的研究表明。中国黄淮海及长江三角洲地区地下水硝酸盐
污染已比较严重7，“““，由硝酸盐等引起的地下水污染是隐蔽渐进和代价高昂的”“，也已
引起了联合国和发达国家的普遍重视。对于氮索污染问题的研究，已在国际上引起广泛重
视”“，氮素在土壤中的运移及转化行为，也已成为国内外环境科学和土壤科学研究的热点
问题㈦1“。
1   国外氮素运移，转化规律及模型研究现状
    1．1溶质运移理论的研究进展
    对氮素运移、转化规律的研究是随着土壤溶质运移理论研究的不断深入而发展起来的
   ·作者简介：黄仲冬(1981一)，现工作于中国农业科学院农田灌溉研究所，从事农业水资源与水环境
研究。：啦!26．
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                      国内外土壤氮素运移转化机理研究现状
提出了个类似于对流弥散方程()的模拟模型，从此忭了溶质运移研究的
序幕。随后，为了搞清溶质运移的客观规律，国外学者开展了大量的室内外试验。如美国的
教授(1971)在沙土中拌盐用灌水人渗淋溶试验观测溶质在均质土壤中的迁移规律；
澳大利亚的(1971)在室亅维土柱上进行了溶质运移的试验研究，并测了穿透曲线；
优势流是土壤中普遍存在的现象，他的存在降低了水和养分的可利用性。同时，由于它同土
壤基质接触面积小，使得许多污染物来不及降解弱始向下运移，从而增加地下水污染；美
饱和土壤中的运移规律等”。
    国外对土壤，’一淋失已进行了较长时间的研究，在土壤硝化作用、，一淋失
条件、，一移动力学与数学模型以及，一淋失的防治和对策等方面都进行了系统
的研究‘”“。
    为了定量描述溶质运移规律，国外许多学者提出了溶质运移的定量计算模型，总体上可
分为确定性模型和随机模型。早期的研究多采用以为控制方程的确定性模型来模拟土
1988)”1。对于求解的关键参数的确定，国外学者也提出了各自的方法，如美国的
的方法等。后来，随着随机理论的发展，开始用随机过程的方程来研究溶质运移的数量

      ，)，该模型对土壤溶质运移的机理没有任何限制，通过研究溶质从土壤
表面运移到土壤仐深度靀时间的概率分布，来推求溶质平均浓度与时间和土壤深度的关
系，并以此来模拟溶质在土壤中的运移。对进行简化，提出采用研究人渗条件下土壤
盐分的对流运移的传递函数修正模型。此外，研究土壤中溶质运移的随机方法还采用蒙特卡
洛方法”，谱分析法”1，矩分析法1等。
    1．2氮素运移模型及软件径发研究
   在过去的几十年里，国外研究工作者建立了大量的模拟土壤中水分和氮素行为的联合模
型，如美国盐土实验徤发的用于模拟非饱和介质中维水分、热和溶质运移过程的