程文娟+肖輝+王立艷+趙杰+潘潔

摘 要：受全球氣候變遷影響以及各地區(qū)的土壤變異性，土壤物理性、化學性、生物性等都存在不同，需要有不同的施肥管理措施。有研究顯示，小麥施肥技術的關鍵在氮肥的施用上，而氮肥受土壤間差異的影響很大，小麥在不同的土壤需要不同的氮肥用量，而土壤質地愈粗，需氮量愈大。根據(jù)區(qū)域土壤性質及配合肥料施用技術，提高肥料利用率、降低肥料用量，將有益于農業(yè)經濟生產永續(xù)經營。通過使用緩釋肥料利用氮素等量替換的方式研究氮素利用率及吸收效率，以探討氮肥在天津地區(qū)小麥地施用的最佳方式，能達到合理施肥和高收益的目標。結果表明，增效肥料在化肥減量增效方面效果顯著，與普通氮肥相比，可降低土壤硝態(tài)氮累積和淋溶量；相同施氮量的情況下，增效肥料可較長時間維持土壤供氮能力，減少氮素損失，氮肥利用率可提高16.16%～79.47%。

關鍵詞：濱海鹽堿地；玉米；氮肥利用率；土壤硝態(tài)氮

中圖分類號：S143.1 文獻標志碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.06.008

Abstract： Affected by global climate change and regional variability of soil， soil physical， chemical， biological， such as there were different， require different application management measures. Research showed that the key in the nitrogen fertilization of wheat on the application of nitrogen fertilizer was highly affected by the difference between soil and wheat in different soil require different forms of nitrogen fertilizer， and the soil profile， the greater the amount of nitrogen. According to the nature of regional soil and cooperate with fertilizer application technology， and improved the utilization rate of fertilizer， reducing fertilizer use， which would be conducive to sustainable agricultural economy production. In this paper， through the use of slow release fertilizern utilization amount of replacement method study and absorption of nitrogen utilization efficiency， nitrogen in wheat in Tianjin， the best way of application， which could achieve the objectives of the rational fertilization and high-yield. The results showed that the synergistic effect of fertilizer on fertilizer reduction efficiency significantly， compared with the ordinary nitrogen can reduce soil NO3--N accumulation and leaching rate. Under the condition of same N application rate， efficiency of fertilizer could maintain soil nitrogen ability for a long time， reducing the loss of nitrogen， nitrogen utilization efficiency could increase 16.16%～79.47%.

Key words： coastal saline alkali land； maize； nitrogen use efficiency； soil nitrate nitrogen

作物生長所需的16 種必需養(yǎng)分，依吸收量的多寡可分為大量元素、中量元素和微量元素，一般耕作模式是將除碳、氮、氫和氧外的其他養(yǎng)分肥料投入土壤，再借由植物的根系利用擴散、質流、根截取等方式，將營養(yǎng)要素吸收以供作物生長[1-2]。作物施肥以氮、磷、鉀肥料三要素為主，尤其氮肥最為重要，雖然增加氮肥用量有助于小麥產量的提升，但增產并非無限，氮肥與產量的關系仍需遵循報酬遞減律，一般氮素利用率及吸收效率會隨氮肥用量的增加而減少[3-8]。氮素對作物生產的影響僅次于水，氮也是構成作物生產成本投入的主要部分，在大部分的土壤中施用氮肥是必要的[9-14]。然而，氮肥施入土壤后如果不能被作物吸收，就會造成大量損失，且會造成一系列環(huán)境問題[15]。定量化化肥氮的去向是研究其農學效應和環(huán)境效應的基礎[16-18]。

本試驗利用小麥在土壤氮素轉化和遷移規(guī)律、損失途徑及生態(tài)、環(huán)境效應，研究小麥以生產為管理目標下的氮肥施用量及其利用率，旨在為未來調控小麥氮肥高效利用提供資料依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗設在天津濱海新區(qū)大港農場，地處北緯38°44′15"，東經117°13′48"。該地區(qū)屬溫帶大陸性季風氣候，濱海沖積平原，全年平均氣溫12 ℃，無霜期210 d。年降雨量570～690 mm，但分布不均，70%集中在6—8月份，年均蒸發(fā)量1 100 mm；地下水位0.9～1.5 m；試驗田土壤屬中壤、氯化物型鹽漬化土壤。試驗前基本性狀為有機質14.96 g·kg-1、全氮1.06 g·kg-1、堿解氮95.55 mg·kg-1、有效磷4.80 mg·kg-1、速效鉀199.0 mg·kg-1、全鹽2.11 g·kg-1，pH值 8.45。

1.2 試驗材料

供驗小麥品種為津農6號。

1.3 試驗設計

試驗于2014年10月至2015年6月進行。試驗設5個處理：T1. N0PK（不施氮肥）；T2. N2PK（N 270 kg·hm-2，普通尿素）；T3. N1PK（普通尿素，減氮25%）；T4. N2PK（N 270 kg·hm-2，增值尿素）；T5. N1PK（增值尿素，減氮25%）。各處理重復3次，隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積20 m2。N，P2O5，K2O施肥量分別為270，120，90 kg·hm-2，肥料品種分別為尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O5 12%）、硫酸鉀（K2O 50%）；磷、鉀肥全部基施，氮肥50%基施、50%后期追施。

經測定本試驗0～20，20～40，40～60，60～80 cm土層平均容重分別為1.29，1.33，1.38，1.41 g·cm-3。

1.4 測定項目及方法

土壤硝態(tài)氮測定采用2 mol·L-1 KCl浸提連續(xù)流動分析儀法測定；土壤有機質采用硫酸重鉻酸鉀外加熱法測定；土壤全鹽采用5∶1水土比（體積質量比）浸提，殘渣烘干法測定；土壤pH值采用2.5∶1水土比（體積質量比）懸液電位法測定；土壤速效磷采用0.5 mol·L-1碳酸氫鈉溶液浸提，鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀采用1 mol·L-1醋酸銨溶液浸提，火焰分光光度計法測定；堿解氮采用堿解擴散法測定。植物樣品經硫酸、雙氧水消煮后，采用半微量蒸餾法測定全氮。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003和SPSS 13.0軟件進行統(tǒng)計分析。

肥料增產率=[施肥區(qū)作物產量（kg·hm-2）-對照區(qū)作物產量（kg·hm-2） ]/對照區(qū)作物產量（kg·hm-2）×100%；單位肥料用量增產量=[施肥區(qū)作物產量（kg·hm-2）-對照區(qū)作物產量（kg·hm-2） ]/肥料養(yǎng)分使用量（kg·hm-2）；肥料利用率=[施肥區(qū)作物吸收養(yǎng)分量（kg·hm-2）-對照區(qū)作物吸收養(yǎng)分量（kg·hm-2）]/肥料養(yǎng)分用量（kg·hm-2）×100%；土壤剖面硝態(tài)氮累積量（kg·hm-2）=土層深度（cm）×土壤容重（g·cm-3）×硝態(tài)氮含量（mg·kg-1）/10。

土壤養(yǎng)分平衡是指土壤養(yǎng)分輸入[19]等于土壤養(yǎng)分支出[20]。其中，養(yǎng)分輸入包括化肥、非共生固氮、降雨、種子，本試驗無灌溉及秸稈還田情況；養(yǎng)分支出包括作物收獲帶走養(yǎng)分、氮肥氮素損失，作物帶走的養(yǎng)分根據(jù)生物量及各部分的養(yǎng)分含量實測值進行計算；化肥氮素損失主要為淋失和揮發(fā)（包括NH3揮發(fā)和反硝化），本試驗參照魯如坤養(yǎng)分支出參數(shù)全國推薦值，按氮肥氮素損失率40%計算。

2 結果與分析

2.1 不同處理對小麥生長、生物量及產量的影響

由表1可知，氮肥對小麥生長影響明顯，不施氮肥CK處理株高最低，且與其他處理相比差異均達顯著水平，但不同施氮處理間差異不顯著，不同處理株高高低順序為T3>T2>T1>T4>CK；各處理生物量高低順序為T3>T1>T4>T2>CK，且T1，T2，T3，T4分別比CK高出105.0%，89.4%，122.5%，102.7%，其中，T3生物量最高，與其他處理間差異均達顯著水平，T1，T4處理間差異不顯著，但均與T2，CK間差異顯著，T2與CK之間差異也達顯著水平；不同處理產量高低順序為T3>T1>T4>T2>CK，且T1，T2，T3，T4分別比CK高出119.4%，96.4%，125.7%，116.1%，T3，T1，T4處理間差異不顯著，但均與T2、CK間差異達顯著水平，T2與CK間差異也達顯著水平。結果表明，氮肥對于增加小麥株高、生物量、產量效果明顯，不施氮肥小麥減產嚴重；普通氮肥與增效肥料均可提高小麥產量，但普通肥料在減氮25%的情況下，產量明顯下降，而增效肥料在減量25%的情況下，產量降低不明顯，原因可能是由于增效肥料養(yǎng)分釋放緩慢、流失少、利用率高，在降低使用量的情況下，仍能滿足小麥的生長需求。

2.2 不同氮肥處理對小麥肥效的影響

由表2可知，不同處理氮肥增產率高低順序為T3>T1>T4>T2，T1>T2，T3>T4表明增加氮肥投入可明顯提高小麥產量，增加氮肥增產率；T3比T1及T4比T2分別增加6.33，19.76百分點，表明增效肥料在提高小麥產量方面要好于普通氮肥。氮肥農學效率高低順序為T4>T2>T3>T1，T2>T1，T4>T3表明降低肥料投入量可提高單位肥料增產量；T3比T1及T4比T2分別提高5.30%和20.50%，表明單位氮肥量增效肥料的增產效果要好于普通氮肥。不同處理氮肥利用率高低順序為T4>T3>T2>T1，相同施肥量的情況下氮肥利用率T3比T1高出79.47%，T4比T2高出16.16%，表明增效肥料與普通氮肥相比可明顯提高氮肥利用率。

2.3 增效肥料對土壤剖面氮素累積與淋溶的影響

由圖1可知， CK、T2、T4隨著土層深度的增加，硝態(tài)氮含量呈下降趨勢。T1、T3處理在20～40 cm土層硝態(tài)氮出現(xiàn)了明顯的累積現(xiàn)象，40 cm以下，硝態(tài)氮含量逐漸降低，表明氮肥施用量較低的情況下，硝態(tài)氮主要存留在表層；氮肥使用量較大的情況下，硝態(tài)氮有向下淋溶的趨勢。0～80 cm土層硝態(tài)氮平均含量高低順序為T1>T3>T2>T4>CK，T3與T1，T4與T2相比，硝態(tài)氮累積量分別降低41.89%和3.38%，表明相同施肥量的情況下，增效肥料處理與普通肥料相比，可降低硝態(tài)氮累積，原因可能是由于增效肥料利用率高，殘留在土壤中的氮素相對偏少。

由圖2可知，土壤銨態(tài)氮含量整體偏低，且主要集中在20～40 cm或60～80 cm土層，其中，T1各土層銨態(tài)氮含量高低順序為60～80 cm>20～40 cm>40～60 cm>0～20 cm，各土層之間差異顯著；T3各土層銨態(tài)氮含量高低順序為20～40 cm>60～80 cm>40～60 cm>0～20 cm，其中，20～40 cm土層與其他土層之間差異達顯著水平。0～80 cm土層銨態(tài)氮含量平均含量各處理高低順序為T3>T1>T4>T2>CK，其中T3比T1高出1.44%，T4比T2高出28.22%，表明增效肥料與普通肥料相比，可增加土壤銨態(tài)氮含量，但在高施肥量的情況下差異不大。

3 討論與結論

隨著氮肥用量的增加，土壤酸堿值呈提升的趨勢，與一般施重肥易導致土壤酸化的觀念不同，這可能與試驗使用尿素當作氮肥來源有關，施用尿素使得土壤 pH 值上升的結果與其他研究報告相似，因土壤施用尿素在微生物硝化作用下，導致氨氣釋放出并被土壤吸附，使得土壤pH值上升，但不論施肥的種類與多寡，因人為長期的耕作行為與自然的淋洗和微生物作用等，都會導致土壤逐漸酸化。本試驗田連續(xù)栽植2期的小麥后，土壤有呈現(xiàn)逐漸酸化的現(xiàn)象，若酸化累積使土壤pH值低于5.5，則需考慮施用酸土改良資材以提升肥料效率。

本研究結果表明，普通氮肥與增效肥料均可促進小麥生長、提高小麥產量，但普通肥料在減氮25%的情況下，產量明顯下降，而增效肥料減量25%的情況下，仍能保持較高產量。因此，增效肥料在化肥減量增效方面效果顯著。相同施氮量的情況下，增效肥料可較長時間維持土壤供氮能力，減少氮素損失，氮肥利用率可提高16.16%～79.47%。增效肥料與普通氮肥相比，可降低土壤硝態(tài)氮累積和淋溶量，T3與T1相比，硝態(tài)氮累積量降低41.89%；另外，增效肥料可提高土壤銨態(tài)氮含量，T4與T2相比，銨態(tài)氮含量高出28.22%。

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