施肥措施對(duì)旱地小麥產(chǎn)量與土壤硝態(tài)氮?dú)埩舻挠绊?/h1>
2018-04-19 09:51:03謝英荷李廷亮柳玉鳳
山西農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018年4期
李 超，謝英荷，李廷亮，黃 濤，柳玉鳳，竇 露
（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山西太谷 030801）
施入北方旱地土壤中的氮肥和有機(jī)氮礦化產(chǎn)物，大部分以礦質(zhì)氮的形態(tài)殘留在土壤中[1-2]，硝態(tài)氮是旱地土壤礦質(zhì)氮和作物吸收的主要氮素形態(tài)，在土壤剖面可浸取態(tài)礦質(zhì)氮中其比率最大，硝態(tài)氮?dú)埩袅科骄伎偟V質(zhì)氮累積量的75%以上[3]。因此，氮肥在旱作麥區(qū)的應(yīng)用受到了廣泛重視。目前，我國(guó)不少地區(qū)存在氮肥投入過(guò)量的現(xiàn)象[4]，過(guò)量施用氮肥不僅沒(méi)有提高作物產(chǎn)量，而且還易造成土壤硝態(tài)氮的大量殘留，對(duì)環(huán)境造成污染[5]。大量研究表明[6-7]，長(zhǎng)期施用氮肥，土壤硝態(tài)氮?dú)埩糁饕鄯e在0～100 cm土層，且隨時(shí)間增加而不斷增加；當(dāng)施氮過(guò)量時(shí)，來(lái)源于當(dāng)季施用氮肥的殘留也隨之提高，但是施氮提高旱地小麥產(chǎn)量效應(yīng)下降。由氮肥所產(chǎn)生的肥料效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)越來(lái)越引起人們的高度重視，前人對(duì)旱作作物土壤硝態(tài)氮?dú)埩舻难芯慷嗉性诓煌牡视昧克缴?，而?duì)同一氮肥用量水平上不同施肥措施的研究較少。
本研究通過(guò)晉南旱地冬小麥區(qū)的田間試驗(yàn)，對(duì)不同施肥措施下旱地小麥的產(chǎn)量及其土壤氮素的殘留狀況進(jìn)行探討，旨在為獲得小麥的高產(chǎn)、肥料的高效利用和環(huán)境友好型施肥提供理論支撐。
1 材料和方法
1.1 試驗(yàn)地概況
試驗(yàn)基地設(shè)在山西洪洞縣劉家垣鎮(zhèn)東梁村，為長(zhǎng)期定位的旱作麥田區(qū)。該區(qū)海拔為1 160 m，屬于旱塬丘陵地帶，地形平坦，土層厚10 m以上，為暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均日照時(shí)數(shù)2 419 h左右，年均氣溫12℃，有效積溫 3 326.9℃，無(wú)霜期180～210 d；小麥生育期的降雨量為146.7 mm，年平均降雨量為500 mm左右，其中，7—9月的降水量占到全年降水量的60%以上；試驗(yàn)地土壤為石灰性褐土，pH值為7.84，表土質(zhì)地為中壤，耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量為14.49 g/kg，有效磷為12.29 mg/kg，有效鉀為200.43 mg/kg，陽(yáng)離子交換量（CEC）為20.11 cmol/kg。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
本試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積126～416 m2，共設(shè)4個(gè)處理，4次重復(fù)，具體試驗(yàn)方案列于表1。處理1為農(nóng)戶施肥（參照當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶經(jīng)驗(yàn)施肥）；處理2為測(cè)控施肥，依據(jù)1 m土壤硝態(tài)氮監(jiān)控施肥，采用磷、鉀恒量施肥原則；處理3為有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施，有機(jī)肥為雞糞，養(yǎng)分含量為N 1.36%，P2O52.71%，K2O 1.63%；處理4為菌肥無(wú)機(jī)肥配施，菌肥為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院課題組自制，其中，菌體包括固氮菌、磷細(xì)菌。處理2，3，4遵循N，P，K等養(yǎng)分量施肥，偏差養(yǎng)分利用尿素（含N 46.2%）、過(guò)磷酸鈣（含P2O516%）、氯化鉀（含K2O 60%）補(bǔ)齊，各處理均設(shè)置空白對(duì)照。試驗(yàn)于2016年10月8日播種，種植方式利用現(xiàn)代農(nóng)機(jī)進(jìn)行壟膜溝播，播量為 150 kg/hm2。
表1 旱地冬小麥?zhǔn)┓试囼?yàn)方案
1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法
土樣采集分別在冬小麥播前和收獲后各處理的小麥行間進(jìn)行，取樣深度為0～200 cm，每20 cm為一層。硝態(tài)氮含量采用連續(xù)流動(dòng)氮分析儀測(cè)定。
1.4 數(shù)據(jù)分析
試驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用Microsoft Excel 2010和SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan新復(fù)極差法（α＝0.05）進(jìn)行多重比較。
2 結(jié)果與分析
2.1 施肥措施對(duì)晉南旱地冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響
從表2可以看出，菌肥無(wú)機(jī)肥配施較其他處理增產(chǎn)效果明顯，生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均最高，分別達(dá)到13 637.60，6 062.57 kg/hm2；菌肥無(wú)機(jī)肥配施下的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量較農(nóng)戶施肥、測(cè)控施肥和有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施這3種施肥措施分別提高了29.7%，10.6%和3.1%；菌肥無(wú)機(jī)肥配施與有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施2種施肥措施間經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量差異不顯著，但較另2種處理顯著提高。不同處理之間，穗粒數(shù)變異系數(shù)最大（8.23%），千粒質(zhì)量變異系數(shù)最?。?.96%），穗數(shù)變異系數(shù)居中（6.87%）。有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施與菌肥無(wú)機(jī)肥配施的穗數(shù)顯著高于測(cè)控施肥與農(nóng)戶施肥（P＜0.05），4個(gè)處理之間穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量間無(wú)顯著差異；有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施與菌肥無(wú)機(jī)肥配施的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量也顯著高于其他2個(gè)處理，且產(chǎn)量與穗數(shù)呈極顯著正相關(guān)（r＝0.999 6），說(shuō)明穗數(shù)對(duì)旱地冬小麥產(chǎn)量調(diào)控效應(yīng)較大。
表2 不同施肥措施下冬小麥的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素
2.2 不同施肥措施對(duì)晉南旱地冬小麥土壤硝態(tài)氮剖面殘留分布的影響
從圖1可以看出，小麥?zhǔn)斋@后各處理的0～200 cm土壤剖面NO3-N殘留量，較播前均有不同程度的積累，呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，并且土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅烤S著土層的加深呈下降趨勢(shì)。在小麥?zhǔn)斋@期各施肥措施下土壤的硝態(tài)氮在不同土層中的分布特征大體相同，農(nóng)戶施肥處理的土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅匡@著高于其他處理，在0～100 cm土層，農(nóng)戶施肥措施收獲與播前硝態(tài)氮?dú)埩舨町愐脖容^明顯。本試驗(yàn)條件下，土壤硝態(tài)氮?dú)埩糁饕植荚?～80 cm土層，而80～200 cm土層硝態(tài)氮?dú)埩袅肯鄬?duì)較少，這主要是由于當(dāng)季施肥、土壤氮素礦化、作物生長(zhǎng)吸收及降水等多種因素的綜合作用。
2.3 不同施肥措施對(duì)晉南旱地冬小麥土壤硝態(tài)氮當(dāng)季殘留量的影響
由圖2可知，在冬小麥?zhǔn)斋@期，土壤硝態(tài)氮當(dāng)季殘留主要分布在0～100 cm土層，其中，農(nóng)戶施肥、測(cè)控施肥、有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施、菌肥無(wú)機(jī)肥配施下土壤硝態(tài)氮當(dāng)季殘留量分別為83.58，67.52，43.05，37.19 kg/hm2，占 0～200 cm當(dāng)季硝態(tài)氮?dú)埩舻?8%～69%。0～100 cm土層土壤硝態(tài)氮當(dāng)季殘留量各處理間差異顯著，其中，農(nóng)戶施肥當(dāng)季殘留量最大，比測(cè)控施肥、有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施及其菌肥無(wú)機(jī)肥配施措施下的當(dāng)季硝態(tài)氮?dú)埩舴謩e高出了19%，48%和55%；而100～200 cm土層的當(dāng)季硝態(tài)氮?dú)埩袅?，農(nóng)戶施肥與測(cè)控施肥顯著高于有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施和菌肥無(wú)機(jī)肥配施，但是二者之間差異卻不顯著，這一結(jié)果表明，有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施和菌肥無(wú)機(jī)肥配施均能顯著減少一定土層中氮的殘留，促進(jìn)氮的吸收利用。肥料用量及種類是影響土壤硝態(tài)氮?dú)埩舻闹匾蛩?，李廷亮等[8]研究表明，土壤硝態(tài)氮?dú)埩綦S施氮量的增加而增加，孫波等[9]研究表明，配施有機(jī)肥與單施化肥相比，配施有機(jī)肥能夠有效降低土壤中硝態(tài)氮的殘留量，并且能夠減少作物根區(qū)外土壤硝態(tài)氮的殘留量。
2.4 不同施肥措施對(duì)晉南旱地冬小麥肥料殘留的影響
來(lái)源于當(dāng)季肥料的硝態(tài)氮?dú)埩粲墒┓侍幚砼c空白對(duì)照之間當(dāng)季殘留量的差值求得，主要是由于施入土壤的氮肥、大氣干濕沉降和土壤有機(jī)氮礦化是當(dāng)季硝態(tài)氮?dú)埩舻膩?lái)源，而不施氮空白對(duì)照的當(dāng)季殘留量來(lái)源中沒(méi)有氮肥施入[10]。從圖3-a可以看出，各施肥措施下，不同處理間0～200 cm土層肥料殘留量差異顯著，有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施與菌肥無(wú)機(jī)肥配施可顯著降低土壤中肥料的殘留量；由圖3-b可知，各施肥措施間的肥料殘留率也存在顯著差異，其中，測(cè)控施肥、有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施、菌肥無(wú)機(jī)配施的肥料殘留率均顯著低于農(nóng)戶施肥措施，這3個(gè)處理分別比農(nóng)戶施肥降低了12%，36%和49%。由此可見(jiàn)，造成土壤當(dāng)季硝態(tài)氮大量殘留的原因是氮肥的施用，而施用有機(jī)肥及菌肥，消耗了土壤氮素，使得當(dāng)季施入的氮素能夠被小麥充分利用，降低了土壤中的肥料殘留。上述結(jié)果表明，施氮量一定的情況下，施用有機(jī)肥與菌肥，能夠提高作物對(duì)當(dāng)季施入氮肥的利用率，能夠顯著降低收獲期土壤當(dāng)季肥料氮的殘留。
3 結(jié)論與討論
提高旱地小麥產(chǎn)量的重要措施之一就是增施氮肥，但需要控制用量，過(guò)量施用氮肥不僅造成肥料浪費(fèi)和硝態(tài)氮的殘留，而且嚴(yán)重影響其增產(chǎn)效應(yīng)。過(guò)量氮肥的投入改變了硝態(tài)氮在土壤中的分布，增加了土壤硝態(tài)氮?dú)埩簦医档土说氐睦寐蔥11]?；促R舉等[12]研究結(jié)果表明，隨著氮肥用量的增長(zhǎng)，收獲后土壤剖面硝態(tài)氮累積量也隨之變大，并且土壤硝態(tài)氮在0～180 cm土層范圍內(nèi)隨施氮量增多而增長(zhǎng)，二者呈明顯的正相關(guān)關(guān)系。袁新民等[13]研究表明，N肥單施可能會(huì)增加N素的淋溶，這與本研究的結(jié)果一致。本試驗(yàn)由當(dāng)季作物冬小麥生長(zhǎng)造成的土壤硝態(tài)氮?dú)埩糁饕植荚?～100 cm土層范圍內(nèi)，基于此，旱作小麥區(qū)應(yīng)適量施用無(wú)機(jī)肥，從而減少土壤的硝態(tài)氮?dú)埩?，提高肥料的利用率?/p>
配施有機(jī)肥菌肥顯著提高了作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與生物產(chǎn)量，降低了土壤中硝態(tài)氮的殘留及其當(dāng)季殘留，提高了肥料利用率。N肥與P，K肥配合施用或N，P，K與有機(jī)肥配合施用可顯著降低土壤中NO3-N的累積[14]。黃紹敏等[15]試驗(yàn)表明，在0～100 cm土層不同施肥處理中硝態(tài)氮含量大小順序?yàn)镹肥單施（N）＞N，K肥配施（NK）＞N，P肥配施（NP）＞N，P，K肥配施（NPK）＞N，P，K肥與秸稈配施（SNPK）＞N，P，K肥與有機(jī)肥配施（MNPK）。蔣小芳等[16]研究表明，在施氮量相同的條件下，與單施化肥相比，有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施能夠提高作物的氮肥利用效率和氮素生產(chǎn)效率。岳麗[17]研究表明，菌肥無(wú)機(jī)肥配施能顯著減少一定土層中硝態(tài)氮的殘留，有利于氮的吸收，這與本研究結(jié)果一致。本研究表明，不同施肥處理中土壤硝態(tài)氮當(dāng)季殘留量大小順序?yàn)檗r(nóng)戶施肥＞測(cè)控施肥＞有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施＞菌肥無(wú)機(jī)肥配施。當(dāng)作物的生長(zhǎng)周期中需肥量增加時(shí)，如果土壤中的能源物質(zhì)不足以維持微生物的生命活動(dòng)，作物就會(huì)吸收被固持在大量死亡微生物體內(nèi)這部分氮素來(lái)補(bǔ)給生長(zhǎng)；而有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施及其菌肥無(wú)機(jī)肥配施提高了氮肥利用率，可能是由于有機(jī)肥、菌肥改善了土壤理化性質(zhì)，增加了土壤團(tuán)聚化程度，提高了微生物活性，更多的氮被固定在微生物體內(nèi)，被微生物利用，從而降低了前期存在于土壤中過(guò)量無(wú)機(jī)氮的揮發(fā)損失[18-20]。因此，有機(jī)肥、菌肥與無(wú)機(jī)肥配施措施是實(shí)現(xiàn)冬小麥養(yǎng)分資源高效利用和促進(jìn)環(huán)境友好施肥的重要途徑之一。
參考文獻(xiàn)：
［1］陳清，溫賢芳.灌溉條件下施氮水平對(duì)土壤—作物系統(tǒng)中肥料氮素去向的影響[J].核農(nóng)學(xué)報(bào)，1997（2）：97-102.
［2］趙琳，李世清，李生秀，等.半干旱區(qū)生態(tài)過(guò)程變化中土壤硝態(tài)氮累積及其在植物氮素營(yíng)養(yǎng)中的作用 [J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2004，22（4）：14-20.
［3］李世清，王瑞軍，李紫燕，等.半干旱半濕潤(rùn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)不可忽視的土壤氮庫(kù)——土壤剖面中累積的硝態(tài)氮[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2004，22（4）：1-13.
［4］崔玉亭.化肥與生態(tài)環(huán)境保護(hù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.
［5］劉德平，楊樹青，史海濱，等.氮磷鉀平衡施肥對(duì)作物收獲后土壤硝態(tài)氮?dú)埩舻挠绊慬J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2013，32（5）：42-46.
［6］戴健，王朝輝，李強(qiáng)，等.氮肥用量對(duì)旱地冬小麥產(chǎn)量及夏閑期土壤硝態(tài)氮變化的影響[J].土壤學(xué)報(bào)，2013，50（5）：956-965.
［7］程杰.旱地土壤硝態(tài)氮?dú)埩艏捌淅醚芯縖D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2008.
［8］李廷亮，謝英荷，洪堅(jiān)平，等.施氮量對(duì)晉南旱地冬小麥光合特性、產(chǎn)量及氮素利用的影響 [J].作物學(xué)報(bào)，2013，39（4）：704-711.
［9］孫波，王興祥，張?zhí)伊?紅壤養(yǎng)分淋失的影響因子[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2003，22（3）：257-262.
［10］王西娜，王朝輝，李生秀.施氮量對(duì)夏季玉米產(chǎn)量及土壤水氮?jiǎng)討B(tài)的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，27（1）：197-204.
［11］YINF，F(xiàn)UB，MAOR.Effects ofnitrogen fertilizer application rates on nitrate nitrogen distribution in saline soil in the Hai River Basin，China [J].Journal of Soils&Sediments，2007，7（3）：136-142.
［12］淮賀舉，張海林，蔡萬(wàn)濤，等.不同施氮水平對(duì)春玉米氮素利用及土壤硝態(tài)氮?dú)埩舻挠绊?[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，28（12）：2651-2656.
［13］袁新民，同延安，楊學(xué)云，等.施用磷肥對(duì)土壤硝態(tài)氮累積的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2000，6（4）：397-403.
［14］孫志梅，薛世川，彭正萍，等.影響土壤NO-3-N淋失的因素及預(yù)防措施[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，24（3）：95-99.
［15］黃紹敏，張鴻程，寶德俊，等.施肥對(duì)土壤硝態(tài)氮含量及分布的影響及合理施肥研究[J].土壤與環(huán)境，2000，9（3）：201-203.
［16］蔣小芳，羅佳，黃啟為，等.不同原料堆肥的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥對(duì)辣椒產(chǎn)量和土壤生物性狀的影響 [J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2008，14（4）：766-773.
［17］岳麗.不同肥料配施對(duì)旱地小麥產(chǎn)量及水肥利用的影響[D].太谷：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.
［18］吳文麗，洪堅(jiān)平，孟會(huì)生，等.連續(xù)施用解磷菌肥對(duì)復(fù)墾土壤有機(jī)質(zhì)和有機(jī)磷組分的影響 [J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（3）：325-330.
［19］王艷博，黃啟為，孟琳，等.有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施對(duì)盆栽菠菜生長(zhǎng)和土壤供氮特性的影響 [J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，29（3）：44-48.
［20］徐陽(yáng)春，沈其榮，冉煒.長(zhǎng)期免耕與施用有機(jī)肥對(duì)土壤微生物生物量碳、氮、磷的影響[J].土壤學(xué)報(bào)，2002，39（1）：89-96.
李 超，謝英荷，李廷亮，黃 濤，柳玉鳳，竇 露
（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山西太谷 030801）
施入北方旱地土壤中的氮肥和有機(jī)氮礦化產(chǎn)物，大部分以礦質(zhì)氮的形態(tài)殘留在土壤中[1-2]，硝態(tài)氮是旱地土壤礦質(zhì)氮和作物吸收的主要氮素形態(tài)，在土壤剖面可浸取態(tài)礦質(zhì)氮中其比率最大，硝態(tài)氮?dú)埩袅科骄伎偟V質(zhì)氮累積量的75%以上[3]。因此，氮肥在旱作麥區(qū)的應(yīng)用受到了廣泛重視。目前，我國(guó)不少地區(qū)存在氮肥投入過(guò)量的現(xiàn)象[4]，過(guò)量施用氮肥不僅沒(méi)有提高作物產(chǎn)量，而且還易造成土壤硝態(tài)氮的大量殘留，對(duì)環(huán)境造成污染[5]。大量研究表明[6-7]，長(zhǎng)期施用氮肥，土壤硝態(tài)氮?dú)埩糁饕鄯e在0～100 cm土層，且隨時(shí)間增加而不斷增加；當(dāng)施氮過(guò)量時(shí)，來(lái)源于當(dāng)季施用氮肥的殘留也隨之提高，但是施氮提高旱地小麥產(chǎn)量效應(yīng)下降。由氮肥所產(chǎn)生的肥料效應(yīng)和環(huán)境效應(yīng)越來(lái)越引起人們的高度重視，前人對(duì)旱作作物土壤硝態(tài)氮?dú)埩舻难芯慷嗉性诓煌牡视昧克缴?，而?duì)同一氮肥用量水平上不同施肥措施的研究較少。
本研究通過(guò)晉南旱地冬小麥區(qū)的田間試驗(yàn)，對(duì)不同施肥措施下旱地小麥的產(chǎn)量及其土壤氮素的殘留狀況進(jìn)行探討，旨在為獲得小麥的高產(chǎn)、肥料的高效利用和環(huán)境友好型施肥提供理論支撐。
1 材料和方法
1.1 試驗(yàn)地概況
試驗(yàn)基地設(shè)在山西洪洞縣劉家垣鎮(zhèn)東梁村，為長(zhǎng)期定位的旱作麥田區(qū)。該區(qū)海拔為1 160 m，屬于旱塬丘陵地帶，地形平坦，土層厚10 m以上，為暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均日照時(shí)數(shù)2 419 h左右，年均氣溫12℃，有效積溫 3 326.9℃，無(wú)霜期180～210 d；小麥生育期的降雨量為146.7 mm，年平均降雨量為500 mm左右，其中，7—9月的降水量占到全年降水量的60%以上；試驗(yàn)地土壤為石灰性褐土，pH值為7.84，表土質(zhì)地為中壤，耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量為14.49 g/kg，有效磷為12.29 mg/kg，有效鉀為200.43 mg/kg，陽(yáng)離子交換量（CEC）為20.11 cmol/kg。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
本試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積126～416 m2，共設(shè)4個(gè)處理，4次重復(fù)，具體試驗(yàn)方案列于表1。處理1為農(nóng)戶施肥（參照當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶經(jīng)驗(yàn)施肥）；處理2為測(cè)控施肥，依據(jù)1 m土壤硝態(tài)氮監(jiān)控施肥，采用磷、鉀恒量施肥原則；處理3為有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施，有機(jī)肥為雞糞，養(yǎng)分含量為N 1.36%，P2O52.71%，K2O 1.63%；處理4為菌肥無(wú)機(jī)肥配施，菌肥為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院課題組自制，其中，菌體包括固氮菌、磷細(xì)菌。處理2，3，4遵循N，P，K等養(yǎng)分量施肥，偏差養(yǎng)分利用尿素（含N 46.2%）、過(guò)磷酸鈣（含P2O516%）、氯化鉀（含K2O 60%）補(bǔ)齊，各處理均設(shè)置空白對(duì)照。試驗(yàn)于2016年10月8日播種，種植方式利用現(xiàn)代農(nóng)機(jī)進(jìn)行壟膜溝播，播量為 150 kg/hm2。
表1 旱地冬小麥?zhǔn)┓试囼?yàn)方案
1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法
土樣采集分別在冬小麥播前和收獲后各處理的小麥行間進(jìn)行，取樣深度為0～200 cm，每20 cm為一層。硝態(tài)氮含量采用連續(xù)流動(dòng)氮分析儀測(cè)定。
1.4 數(shù)據(jù)分析
試驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用Microsoft Excel 2010和SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan新復(fù)極差法（α＝0.05）進(jìn)行多重比較。
2 結(jié)果與分析
2.1 施肥措施對(duì)晉南旱地冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響
從表2可以看出，菌肥無(wú)機(jī)肥配施較其他處理增產(chǎn)效果明顯，生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均最高，分別達(dá)到13 637.60，6 062.57 kg/hm2；菌肥無(wú)機(jī)肥配施下的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量較農(nóng)戶施肥、測(cè)控施肥和有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施這3種施肥措施分別提高了29.7%，10.6%和3.1%；菌肥無(wú)機(jī)肥配施與有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施2種施肥措施間經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量差異不顯著，但較另2種處理顯著提高。不同處理之間，穗粒數(shù)變異系數(shù)最大（8.23%），千粒質(zhì)量變異系數(shù)最?。?.96%），穗數(shù)變異系數(shù)居中（6.87%）。有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施與菌肥無(wú)機(jī)肥配施的穗數(shù)顯著高于測(cè)控施肥與農(nóng)戶施肥（P＜0.05），4個(gè)處理之間穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量間無(wú)顯著差異；有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施與菌肥無(wú)機(jī)肥配施的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量也顯著高于其他2個(gè)處理，且產(chǎn)量與穗數(shù)呈極顯著正相關(guān)（r＝0.999 6），說(shuō)明穗數(shù)對(duì)旱地冬小麥產(chǎn)量調(diào)控效應(yīng)較大。
表2 不同施肥措施下冬小麥的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素
2.2 不同施肥措施對(duì)晉南旱地冬小麥土壤硝態(tài)氮剖面殘留分布的影響
從圖1可以看出，小麥?zhǔn)斋@后各處理的0～200 cm土壤剖面NO3-N殘留量，較播前均有不同程度的積累，呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，并且土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅烤S著土層的加深呈下降趨勢(shì)。在小麥?zhǔn)斋@期各施肥措施下土壤的硝態(tài)氮在不同土層中的分布特征大體相同，農(nóng)戶施肥處理的土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅匡@著高于其他處理，在0～100 cm土層，農(nóng)戶施肥措施收獲與播前硝態(tài)氮?dú)埩舨町愐脖容^明顯。本試驗(yàn)條件下，土壤硝態(tài)氮?dú)埩糁饕植荚?～80 cm土層，而80～200 cm土層硝態(tài)氮?dú)埩袅肯鄬?duì)較少，這主要是由于當(dāng)季施肥、土壤氮素礦化、作物生長(zhǎng)吸收及降水等多種因素的綜合作用。
2.3 不同施肥措施對(duì)晉南旱地冬小麥土壤硝態(tài)氮當(dāng)季殘留量的影響
由圖2可知，在冬小麥?zhǔn)斋@期，土壤硝態(tài)氮當(dāng)季殘留主要分布在0～100 cm土層，其中，農(nóng)戶施肥、測(cè)控施肥、有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施、菌肥無(wú)機(jī)肥配施下土壤硝態(tài)氮當(dāng)季殘留量分別為83.58，67.52，43.05，37.19 kg/hm2，占 0～200 cm當(dāng)季硝態(tài)氮?dú)埩舻?8%～69%。0～100 cm土層土壤硝態(tài)氮當(dāng)季殘留量各處理間差異顯著，其中，農(nóng)戶施肥當(dāng)季殘留量最大，比測(cè)控施肥、有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施及其菌肥無(wú)機(jī)肥配施措施下的當(dāng)季硝態(tài)氮?dú)埩舴謩e高出了19%，48%和55%；而100～200 cm土層的當(dāng)季硝態(tài)氮?dú)埩袅?，農(nóng)戶施肥與測(cè)控施肥顯著高于有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施和菌肥無(wú)機(jī)肥配施，但是二者之間差異卻不顯著，這一結(jié)果表明，有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施和菌肥無(wú)機(jī)肥配施均能顯著減少一定土層中氮的殘留，促進(jìn)氮的吸收利用。肥料用量及種類是影響土壤硝態(tài)氮?dú)埩舻闹匾蛩?，李廷亮等[8]研究表明，土壤硝態(tài)氮?dú)埩綦S施氮量的增加而增加，孫波等[9]研究表明，配施有機(jī)肥與單施化肥相比，配施有機(jī)肥能夠有效降低土壤中硝態(tài)氮的殘留量，并且能夠減少作物根區(qū)外土壤硝態(tài)氮的殘留量。
2.4 不同施肥措施對(duì)晉南旱地冬小麥肥料殘留的影響
來(lái)源于當(dāng)季肥料的硝態(tài)氮?dú)埩粲墒┓侍幚砼c空白對(duì)照之間當(dāng)季殘留量的差值求得，主要是由于施入土壤的氮肥、大氣干濕沉降和土壤有機(jī)氮礦化是當(dāng)季硝態(tài)氮?dú)埩舻膩?lái)源，而不施氮空白對(duì)照的當(dāng)季殘留量來(lái)源中沒(méi)有氮肥施入[10]。從圖3-a可以看出，各施肥措施下，不同處理間0～200 cm土層肥料殘留量差異顯著，有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施與菌肥無(wú)機(jī)肥配施可顯著降低土壤中肥料的殘留量；由圖3-b可知，各施肥措施間的肥料殘留率也存在顯著差異，其中，測(cè)控施肥、有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施、菌肥無(wú)機(jī)配施的肥料殘留率均顯著低于農(nóng)戶施肥措施，這3個(gè)處理分別比農(nóng)戶施肥降低了12%，36%和49%。由此可見(jiàn)，造成土壤當(dāng)季硝態(tài)氮大量殘留的原因是氮肥的施用，而施用有機(jī)肥及菌肥，消耗了土壤氮素，使得當(dāng)季施入的氮素能夠被小麥充分利用，降低了土壤中的肥料殘留。上述結(jié)果表明，施氮量一定的情況下，施用有機(jī)肥與菌肥，能夠提高作物對(duì)當(dāng)季施入氮肥的利用率，能夠顯著降低收獲期土壤當(dāng)季肥料氮的殘留。
3 結(jié)論與討論
提高旱地小麥產(chǎn)量的重要措施之一就是增施氮肥，但需要控制用量，過(guò)量施用氮肥不僅造成肥料浪費(fèi)和硝態(tài)氮的殘留，而且嚴(yán)重影響其增產(chǎn)效應(yīng)。過(guò)量氮肥的投入改變了硝態(tài)氮在土壤中的分布，增加了土壤硝態(tài)氮?dú)埩簦医档土说氐睦寐蔥11]?；促R舉等[12]研究結(jié)果表明，隨著氮肥用量的增長(zhǎng)，收獲后土壤剖面硝態(tài)氮累積量也隨之變大，并且土壤硝態(tài)氮在0～180 cm土層范圍內(nèi)隨施氮量增多而增長(zhǎng)，二者呈明顯的正相關(guān)關(guān)系。袁新民等[13]研究表明，N肥單施可能會(huì)增加N素的淋溶，這與本研究的結(jié)果一致。本試驗(yàn)由當(dāng)季作物冬小麥生長(zhǎng)造成的土壤硝態(tài)氮?dú)埩糁饕植荚?～100 cm土層范圍內(nèi)，基于此，旱作小麥區(qū)應(yīng)適量施用無(wú)機(jī)肥，從而減少土壤的硝態(tài)氮?dú)埩?，提高肥料的利用率?/p>
配施有機(jī)肥菌肥顯著提高了作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與生物產(chǎn)量，降低了土壤中硝態(tài)氮的殘留及其當(dāng)季殘留，提高了肥料利用率。N肥與P，K肥配合施用或N，P，K與有機(jī)肥配合施用可顯著降低土壤中NO3-N的累積[14]。黃紹敏等[15]試驗(yàn)表明，在0～100 cm土層不同施肥處理中硝態(tài)氮含量大小順序?yàn)镹肥單施（N）＞N，K肥配施（NK）＞N，P肥配施（NP）＞N，P，K肥配施（NPK）＞N，P，K肥與秸稈配施（SNPK）＞N，P，K肥與有機(jī)肥配施（MNPK）。蔣小芳等[16]研究表明，在施氮量相同的條件下，與單施化肥相比，有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施能夠提高作物的氮肥利用效率和氮素生產(chǎn)效率。岳麗[17]研究表明，菌肥無(wú)機(jī)肥配施能顯著減少一定土層中硝態(tài)氮的殘留，有利于氮的吸收，這與本研究結(jié)果一致。本研究表明，不同施肥處理中土壤硝態(tài)氮當(dāng)季殘留量大小順序?yàn)檗r(nóng)戶施肥＞測(cè)控施肥＞有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施＞菌肥無(wú)機(jī)肥配施。當(dāng)作物的生長(zhǎng)周期中需肥量增加時(shí)，如果土壤中的能源物質(zhì)不足以維持微生物的生命活動(dòng)，作物就會(huì)吸收被固持在大量死亡微生物體內(nèi)這部分氮素來(lái)補(bǔ)給生長(zhǎng)；而有機(jī)肥無(wú)機(jī)肥配施及其菌肥無(wú)機(jī)肥配施提高了氮肥利用率，可能是由于有機(jī)肥、菌肥改善了土壤理化性質(zhì)，增加了土壤團(tuán)聚化程度，提高了微生物活性，更多的氮被固定在微生物體內(nèi)，被微生物利用，從而降低了前期存在于土壤中過(guò)量無(wú)機(jī)氮的揮發(fā)損失[18-20]。因此，有機(jī)肥、菌肥與無(wú)機(jī)肥配施措施是實(shí)現(xiàn)冬小麥養(yǎng)分資源高效利用和促進(jìn)環(huán)境友好施肥的重要途徑之一。
參考文獻(xiàn)：
［1］陳清，溫賢芳.灌溉條件下施氮水平對(duì)土壤—作物系統(tǒng)中肥料氮素去向的影響[J].核農(nóng)學(xué)報(bào)，1997（2）：97-102.
［2］趙琳，李世清，李生秀，等.半干旱區(qū)生態(tài)過(guò)程變化中土壤硝態(tài)氮累積及其在植物氮素營(yíng)養(yǎng)中的作用 [J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2004，22（4）：14-20.
［3］李世清，王瑞軍，李紫燕，等.半干旱半濕潤(rùn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)不可忽視的土壤氮庫(kù)——土壤剖面中累積的硝態(tài)氮[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2004，22（4）：1-13.
［4］崔玉亭.化肥與生態(tài)環(huán)境保護(hù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.
［5］劉德平，楊樹青，史海濱，等.氮磷鉀平衡施肥對(duì)作物收獲后土壤硝態(tài)氮?dú)埩舻挠绊慬J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2013，32（5）：42-46.
［6］戴健，王朝輝，李強(qiáng)，等.氮肥用量對(duì)旱地冬小麥產(chǎn)量及夏閑期土壤硝態(tài)氮變化的影響[J].土壤學(xué)報(bào)，2013，50（5）：956-965.
［7］程杰.旱地土壤硝態(tài)氮?dú)埩艏捌淅醚芯縖D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2008.
［8］李廷亮，謝英荷，洪堅(jiān)平，等.施氮量對(duì)晉南旱地冬小麥光合特性、產(chǎn)量及氮素利用的影響 [J].作物學(xué)報(bào)，2013，39（4）：704-711.
［9］孫波，王興祥，張?zhí)伊?紅壤養(yǎng)分淋失的影響因子[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2003，22（3）：257-262.
［10］王西娜，王朝輝，李生秀.施氮量對(duì)夏季玉米產(chǎn)量及土壤水氮?jiǎng)討B(tài)的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，27（1）：197-204.
［11］YINF，F(xiàn)UB，MAOR.Effects ofnitrogen fertilizer application rates on nitrate nitrogen distribution in saline soil in the Hai River Basin，China [J].Journal of Soils&Sediments，2007，7（3）：136-142.
［12］淮賀舉，張海林，蔡萬(wàn)濤，等.不同施氮水平對(duì)春玉米氮素利用及土壤硝態(tài)氮?dú)埩舻挠绊?[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，28（12）：2651-2656.
［13］袁新民，同延安，楊學(xué)云，等.施用磷肥對(duì)土壤硝態(tài)氮累積的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2000，6（4）：397-403.
［14］孫志梅，薛世川，彭正萍，等.影響土壤NO-3-N淋失的因素及預(yù)防措施[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，24（3）：95-99.
［15］黃紹敏，張鴻程，寶德俊，等.施肥對(duì)土壤硝態(tài)氮含量及分布的影響及合理施肥研究[J].土壤與環(huán)境，2000，9（3）：201-203.
［16］蔣小芳，羅佳，黃啟為，等.不同原料堆肥的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥對(duì)辣椒產(chǎn)量和土壤生物性狀的影響 [J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2008，14（4）：766-773.
［17］岳麗.不同肥料配施對(duì)旱地小麥產(chǎn)量及水肥利用的影響[D].太谷：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.
［18］吳文麗，洪堅(jiān)平，孟會(huì)生，等.連續(xù)施用解磷菌肥對(duì)復(fù)墾土壤有機(jī)質(zhì)和有機(jī)磷組分的影響 [J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（3）：325-330.
［19］王艷博，黃啟為，孟琳，等.有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施對(duì)盆栽菠菜生長(zhǎng)和土壤供氮特性的影響 [J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，29（3）：44-48.
［20］徐陽(yáng)春，沈其榮，冉煒.長(zhǎng)期免耕與施用有機(jī)肥對(duì)土壤微生物生物量碳、氮、磷的影響[J].土壤學(xué)報(bào)，2002，39（1）：89-96.
