董瑜皎 王昌桃 袁江 母煒 呂世華

摘要：四川盆地丘陵區(qū)受季節(jié)性干旱和低溫的影響，水稻產(chǎn)量低而不穩(wěn)，氮肥利用率低。采用水稻覆膜綜合管理（IRM）能顯著提高水稻產(chǎn)量，進(jìn)一步探討IRM對(duì)氮肥利用率的影響，可為該區(qū)域制定高產(chǎn)、資源高效利用的可持續(xù)水稻管理技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)?；趯?duì)傳統(tǒng)氮肥利用率（NUEtra）計(jì)算方法的質(zhì)疑和討論，國內(nèi)外已有許多改進(jìn)的氮肥利用率計(jì)算方法。結(jié)合15N同位素示蹤方法，選擇有廣泛影響的氮肥有效率（NFAR）和肥料養(yǎng)分真實(shí)利用率計(jì)算方法，多維度地對(duì)四川盆地丘陵區(qū)采用IRM的水稻氮肥利用效率進(jìn)行了探討，為更科學(xué)地認(rèn)識(shí)氮肥利用率、篩選出更能指示氮肥利用狀況的指標(biāo)提供依據(jù)。結(jié)果表明，采用IRM后，NUEtra、15N利用率（15Nuse）、NFAR、RNUE15N和RNUElong-term均顯著提高，15N損失率（15Nloss）在相同施氮量下減少7.9～11.8百分點(diǎn)。相對(duì)于NUEtra，NFAR、RNUE15N和RNUElong-term綜合考慮了土壤氮、肥料氮和作物吸收氮，更準(zhǔn)確地反應(yīng)了氮肥的實(shí)際利用效果。IRM顯著提高水稻產(chǎn)量的同時(shí)，也顯著提高了氮肥利用率，降低了氮肥對(duì)環(huán)境的潛在污染。通過不同氮肥利用率計(jì)算方法的綜合比較，本研究認(rèn)為在采用15N示蹤法情況下，用RNUE15N計(jì)算方法更能準(zhǔn)確反映出當(dāng)季氮肥利用率;在未采用15N示蹤法的情況下，用RNUElong-term計(jì)算方法更能指示多年累積施肥的氮肥利用率，但需要長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)果來準(zhǔn)確定量土壤氮庫的變化。

關(guān)鍵詞：水稻覆膜栽培;氮肥利用率;氮肥有效率;肥料真實(shí)利用率;四川盆地丘陵區(qū)

中圖分類號(hào)： S143.1;S511.06文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）05-0085-07

四川盆地丘陵區(qū)水稻產(chǎn)量不高且受氣候環(huán)境影響波動(dòng)較大，季節(jié)性干旱和生長(zhǎng)前期低溫是關(guān)鍵限制因子。水稻覆膜綜合管理（integrated plastic mulch rice management，簡(jiǎn)稱IRM）集旱育秧、起壟開廂、地膜覆蓋和三角形栽培等為一體，相對(duì)于傳統(tǒng)水稻管理（traditional rice management，TRM），能夠增產(chǎn)達(dá)30%[3]。這和IRM能夠合理地調(diào)節(jié)水稻生育期的水熱狀況密切相關(guān)[7]。IRM在提高水稻產(chǎn)量的同時(shí)，也進(jìn)一步提高了氮肥利用率。以更低的資源環(huán)境代價(jià)來實(shí)現(xiàn)糧食安全至關(guān)重要。IRM能夠不同程度地提高地溫，加速土壤礦化促進(jìn)養(yǎng)分釋放，使得土壤速效氮含量顯著高于TRM[13];還能增強(qiáng)水稻根系活力，促使水稻從土壤中吸收更多養(yǎng)分?？梢奍RM有提高氮肥利用率的潛力，但目前四川盆地丘陵區(qū)長(zhǎng)期采用IRM對(duì)氮肥利用率影響的研究還處于空白。本研究基于田間定位試驗(yàn)，用氮肥利用率的不同計(jì)算方法多維度探討了IRM對(duì)水稻氮肥吸收利用效率的影響，以期為四川盆地丘陵區(qū)制定高產(chǎn)、資源高效利用的可持續(xù)水稻管理技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

通常用傳統(tǒng)氮肥利用率（差減法，NUEtra）來評(píng)價(jià)氮肥利用情況，但其對(duì)氮肥實(shí)際利用效果的反映，受到越來越多的質(zhì)疑。第一，NUEtra在作物吸收氮相同時(shí)，其大小取決于分母的不同，即當(dāng)季施氮量的多少。差減法中被減部分受土壤基礎(chǔ)肥力、作物生長(zhǎng)情況等因素的影響，在作物吸收相同肥料氮的情況下，土壤基礎(chǔ)肥力越高，被減部分值越大，而NUEtra越低;第二，NUEtra沒有將肥料-作物-土壤中氮的途徑和變化統(tǒng)一分析，沒有反映出殘留在土壤中那部分肥料氮的作用，而這部分肥料氮能夠補(bǔ)償作物所吸收帶走的土壤氮，是對(duì)土壤氮庫消耗的補(bǔ)償[15];第三，NUEtra并不能準(zhǔn)確反映出肥料養(yǎng)分的損失率，不能正確評(píng)價(jià)施肥措施的正確性。目前，國內(nèi)外已有許多關(guān)于NUEtra改進(jìn)的研究。沈善敏提出了比值法，認(rèn)為作物吸氮量應(yīng)該包括對(duì)土壤氮的吸收，用作物吸收氮量除以土壤有效養(yǎng)分和肥料養(yǎng)分之和[17]。Brentrup等提出了平衡法計(jì)算氮肥利用率，即用氮素輸出與輸入率來比較區(qū)域或國家尺度上的氮肥利用率[18]。田昌玉等認(rèn)為NUEtra在施氮量小的情況下成立，在施氮量大的情況下，應(yīng)乘以一個(gè)<1的系數(shù)[19]。王火焰等提出了肥料養(yǎng)分真實(shí)利用率（real nutrient use efficiency，RNUE），即肥料施入土壤后，直至被消耗完之前，被作物吸收利用的肥料養(yǎng)分量占被消耗的肥料養(yǎng)分量的比例[16]。巨曉棠提出了氮肥有效率（nitrogen fertilizer availability ratio，NFAR）的概念[15]，將氮肥施用后作物吸收的肥料氮以及肥料氮被微生物、土壤有機(jī)質(zhì)或黏土礦物固定的部分視為有效肥料氮，將通過氨揮發(fā)、硝化-反硝化、淋洗和徑流等脫離出主要作物根區(qū)的肥料氮視為無效肥料氮，計(jì)算氮肥被作物吸收量和在主要根區(qū)土壤中殘留量之和占施入氮肥的百分比。對(duì)于上述不同氮肥利用率的計(jì)算方法，并非單純比較數(shù)字的高低，而是在了解不同計(jì)算方法含義的基礎(chǔ)上，結(jié)合田間具體情況，對(duì)結(jié)果進(jìn)行正確的解析。

基于以上，本研究在四川盆地丘陵區(qū)水稻覆膜綜合管理長(zhǎng)期定位試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合15N同位素示蹤方法，選擇有廣泛影響的RNUE和NFAR計(jì)算方法，多維度有針對(duì)性地對(duì)采用IRM后氮肥利用率進(jìn)行比較和解析，以期促進(jìn)四川盆地水稻高產(chǎn)高效技術(shù)體系的建立和農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展，同時(shí)為篩選出更能準(zhǔn)確指示水稻氮肥利用效率的指標(biāo)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 田間試驗(yàn)概況

試驗(yàn)地位于四川省資陽市雁江區(qū)雁江鎮(zhèn)響水村柿子溝（104°34′ E，30°05′ N，平均海拔395 m），年平均氣溫16.8 ℃，全年平均降水量965.8 mm。2011—2015年開展了水稻覆膜綜合管理（IRM）和傳統(tǒng)水稻管理（TRM）對(duì)比試驗(yàn)。IRM 集旱育秧、起壟開廂、三角形栽培和地膜覆蓋為一體，首先整田開廂，廂面寬度145 cm，兩廂之間寬約20 cm，廂溝深約15 cm，保持廂面濕潤(rùn)，廂溝有水。將基肥施于廂面上，擱置2 d，待廂面水分較少時(shí)覆薄膜（膜寬1.8 m，厚0.004 mm），地膜緊貼土面。采用三角形稀植栽培，每3穴構(gòu)成一個(gè)小三角形，每穴之間的距離為10～12 cm，每3個(gè)小三角形構(gòu)成一個(gè)大三角形，大三角形之間相互距離為40 cm。TRM按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民栽培方式進(jìn)行，不開廂不覆膜，和IRM一樣用旱育秧，不用三角型栽培，移栽密度和IRM一致，均為1.8×106株/hm2。2種栽培方式均在移栽期淹水，之后為雨養(yǎng)。供試水稻品種是四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所選育的優(yōu)質(zhì)雜交水稻 “川香8108”。

IRM下設(shè)置3個(gè)施氮水平：不施氮肥（IRM0），當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶平均施氮量180 kg/hm2（IRM2）和減氮30%處理即120 kg/hm2（IRM1），氮肥均于水稻移栽前全部作為基肥混施入土壤。TRM下在當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶平均施氮量上比較不同施肥方式的影響，設(shè)置了不施氮肥（TRM0）、基施180 kg/hm2（TRM2）和基施120 kg/hm2、分蘗期追施60 kg/hm2處理（TRM2+）。磷肥（過磷酸鈣，12%P2O5）和鉀肥（氯化鉀，60%K2O）均按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶常規(guī)用量 75 kg/hm2，作為基肥一次性施入。小區(qū)面積為 20 m2。2013年在施氮小區(qū)設(shè)置1 m2同位素微區(qū)，將不銹鋼微區(qū)框（1 m×1 m×0.5 m）平整打入試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)微區(qū)框漏出地面0.2 m。微區(qū)框內(nèi)施15N標(biāo)記尿素（15N同位素豐度為5.14%，上?；ぱ芯吭海?，標(biāo)記尿素與少量風(fēng)干沙土混勻，均勻撒施于微區(qū)表層，框外施普通尿素，框內(nèi)框外磷鉀肥施用量、施肥頻率和日常管理均一致。

水稻成熟后，在各小區(qū)收集框外9株水稻植株，框內(nèi)所有水稻植株，將植株樣品用水沖洗后105 ℃殺青30 min，然后75 ℃烘干至恒質(zhì)量。微區(qū)框內(nèi)土壤分0～20、20～40、40～60 cm等3層取樣，土壤樣品風(fēng)干。然后將植株樣品過1 mm篩，土壤樣品過025 mm篩，加入濃硫酸和銅催化劑片后進(jìn)行消化，用流動(dòng)注射分析儀（FIAstar 5000，F(xiàn)OSS，America）測(cè)定全氮含量（Nconc.）。將微區(qū)框內(nèi)植物和土壤樣品用球磨儀（MM2000，Retsch，Germany）研磨至粉末，粒徑10 μm左右，過0.15 mm篩。稱取樣品3～4 μm，用微量天平（XP6，Mettler-Toledo，Switzerland）進(jìn)行稱量，精確至0.001 mg，用錫杯包好。用同位素質(zhì)譜儀（Finnigan MAT-251，F(xiàn)innigan Germann，America）測(cè)定樣品的15N豐度（δ15N）。

1.2 不同氮肥利用率計(jì)算方法

根據(jù)下列公式計(jì)算氮肥利用率。

傳統(tǒng)氮肥利用率（NUEtra，%）即使用差減法計(jì)算的氮素利用率，具體計(jì)算方法是用施肥區(qū)作物吸收氮量減去不施肥區(qū)作物吸收氮量后除以施氮量。

NUEtra=（NuptakeN+-NuptakeN0）÷Nfert×100%。（1）

式中：NuptakeN+表示施氮區(qū)作物地上部分總吸氮量（kg/hm2），NuptakeN0表示不施氮區(qū)作物地上部分總吸氮量（kg/hm2），Nfert表示氮肥投入量（kg/hm2）。

15N利用率（15Nuse，%）、15N 土壤殘留率（15Nres，%）和15N損失率（15Nloss，%），分別利用式（2）、式（3）、式（4）計(jì)算[20]：

15Nuse=Ndffplant÷Nfert×100%;（2）

15Nres=Ndffsoil÷Nfert×100%;（3）

15Nloss=（Nfert-Ndffplant-Ndffsoil）÷Nfert×100%。（4）

式中：Ndffplant表示籽粒和秸稈共同吸收的15N肥料量（kg/hm2），Ndffsoil表示0～60 cm 土層殘留的15N肥料量（kg/hm2）[21]。

Ndffplant=mplant×Nconc.×（δ15Nsam-δ15Nb）÷（15Nfert-δ15Nb）;（5）

Ndffsoil=msoil×Nconc.×（δ15Nsam-δ15Nb）÷（15Nfert-δ15Nb）。（6）

式中：mplant表示植株質(zhì)量（籽?；蚪斩挘╧g/hm2），msoil表示不同土層土壤質(zhì)量（kg/hm2），Nconc.表示植株或土壤樣品的全氮含量（g/kg），δ15Nsam表示植株或土壤樣品的15N同位素豐度（%），δ15Nfert表示15N標(biāo)記尿素的15N同位素豐度（%），δ15Nb表示本底 15N標(biāo)同位素豐度 （0.366 3%）。

在 15N 示蹤法下肥料養(yǎng)分真實(shí)利用率（RNUE15N，%）的方法計(jì)算如式（7）所示[16]：

RNUE15N=Ndffplant÷（Nfert-Ndffsoil）×100%。（7）

按照王火焰等提出的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)肥料養(yǎng)分真實(shí)利用率（RNUElong-term，%）的方法[16]計(jì)算連續(xù)5年田間試驗(yàn)不同處理的肥料真實(shí)利用率。

RNUElong-term=Nuptake÷（Nfert+NsoilNother）×100%。（8）

式中：Nsoil表示連續(xù)n年試驗(yàn)后（本研究n=5）0～60 cm 土壤氮素養(yǎng)分相對(duì)于試驗(yàn)開始前（n=0）的差值（kg/hm2），若減少則是正值，若增加了則是負(fù)值。 Nother表示其他源養(yǎng)分量（kg/hm2），長(zhǎng)期定位試驗(yàn)下用不施氮處理從其他途徑獲得的氮，可以用不施氮處理收獲作物地上部分吸收的氮與不施氮處理土壤表層殘留氮之和表示。

Nsoil=（msoil×Nconc.）n-（msoil×Nconc.0）;（9）

Nother=∑n1NuptakeN0+NsoilN0。（10）

式中：NsoilN0表示連續(xù)n年試驗(yàn)后對(duì)照處理即不施氮處理（N0）0～60 cm土壤氮素養(yǎng)分相對(duì)于試驗(yàn)開始前（n=0）的差值（kg/hm2），若減少則是正值，若增加了則是負(fù)值。

氮肥有效率（NFAR，%）計(jì)算方法如式（11）[15]，但氮肥有效率只能通過15N示蹤法才能得到。

NFAR=（Ndffplant+Ndffsoil）÷Nfort×100%。（11）

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻覆膜綜合栽培下水稻籽粒產(chǎn)量、秸稈生物量及籽粒和秸稈的吸氮量

與TRM比較，IRM顯著提高了5年試驗(yàn)期水稻籽粒的平均產(chǎn)量、秸稈平均生物量及籽粒和秸稈吸氮量，同時(shí)還縮小了它們?cè)诓煌攴蓍g的差異。如表1所示，5年水稻籽粒平均產(chǎn)量、秸稈生物量以及籽粒和秸稈吸氮量均以IRM1和IRM2處理最高，IRM0、TRM2和TRM2+處理次之，以TRM0處理最低。

2.2 水稻覆膜綜合栽培下的傳統(tǒng)氮肥利用率

圖1是不同施氮處理2011—2015年的NUEtra。與TRM比較，IRM顯著提高了NUEtra。IRM2處理的5年平均NUEtra是TRM2處理的2.1倍，是TRM2+的2.7倍。NUEtra并不隨氮肥施用量的增加而提高，IRM1的NUEtra高于IRM2，5年平均高出8.7百分點(diǎn)（差異不顯著），但顯著高于TRM2和TRM2+。TRM2+和TRM2間NUEtra無顯著差異，以TRM2稍高，5年平均高出1.0百分點(diǎn)。

2.3 水稻覆膜綜合栽培下的15N利用率

15N同位素微區(qū)試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。相對(duì)于TRM，IRM顯著提高了當(dāng)季15Nuse，IRM2的15Nuse是TRM2的1.5倍。相對(duì)于IRM2，IRM1顯著減少了 15N 損失量，IRM1的15Nloss占IRM2的0.77。相對(duì)于TRM2和TRM2+，IRM1在提高15Nuse、減少15Nloss上優(yōu)勢(shì)顯著。不同處理間0～60cm土層15N殘留量和15Nres均無顯著差異，以TRM2的土壤15N殘留量稍高，IRM1的15Nres稍高（28.9%）。比較不同土層，以0～20 cm土層的15N殘留量最多（數(shù)據(jù)未列出）。TRM2+和TRM2間15Nuse、15Nres和15Nloss均無顯著差異。

2.4 水稻覆膜綜合栽培下的當(dāng)季氮肥有效率（NFAR）、15N示蹤法肥料養(yǎng)分真實(shí)利用率（RNUE15N）和長(zhǎng)期定位試驗(yàn)肥料養(yǎng)分真實(shí)利用率（RNUElong-term）

進(jìn)一步計(jì)算了2013年當(dāng)季NFAR[12]和RNUE15N[16]（表3）。2種氮肥利用率的變化趨勢(shì)一致，但相同處理下RNUE15N低于NFAR，以TRM處理差異更大，TRM下NFAR約是RNUE15N的1.5倍，IRM下NFAR約是RNUE15N的1.3倍。相同施氮水平下，IRM的RNUE15N和NFAR均高于TRM，IRM2的RNUE15N和NFAR分別是TRM2的15倍和1.2倍。相對(duì)于TRM2和TRM2+，IRM1顯著提高了2種氮肥利用率。IRM1與IRM2之間、TRM2+與TRM2之間以及IRM2、TRM2+與TRM2之間該2種氮肥利用率均無顯著差異。

表4給出了各處理2011—2015年累積施肥下的RNUElong-term。IRM處理作物地上部5年累積吸氮量顯著高于TRM， IRM2累積吸氮量是TRM2的1.4倍;IRM1的施氮量雖然減少了30%，但累積吸氮量亦是TRM2的1.3倍。試驗(yàn)開始5年后TRM處理土壤表層殘留氮量顯著高于IRM，以TRM2處理最高，TRM2與TRM2+之間、IRM1與IRM2之間無顯著差異。最終，IRM1的RNUElong-term最高達(dá)67.0%，顯著高于TRM的2個(gè)處理，與IRM2間無顯著差異。與2013當(dāng)季利用率相比（表3），不同處理變化趨勢(shì)一致，但以RNUElong-term的值高于RNUE15N和NFAR。

3 討論與結(jié)論

3.1 水稻覆膜綜合栽培提高了氮肥利用效率，減小了氮肥損失率

四川盆地丘陵區(qū)是典型的季節(jié)性缺水和水稻生長(zhǎng)前期熱量不足區(qū)域，采用IRM后，顯著提高了水稻籽粒產(chǎn)量和秸稈生物量，并縮小了年際間的產(chǎn)量變幅，起到了增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的效果。而在提高產(chǎn)量的同時(shí)，需要進(jìn)一步提高氮肥利用率，以更低的資源環(huán)境代價(jià)來保障糧食安全。本研究發(fā)現(xiàn)，采用IRM顯著提高水稻產(chǎn)量的同時(shí)，也顯著提高了水稻地上部氮吸收量[7]，同時(shí)顯著提高了氮肥利用率。IRM2處理的NUEtra、15Nuse、NFAR、RNUE15N和RNUElong-term分別是TRM2的2.1、1.5、1.2、1.5、1.3倍。這與IRM的保水作用（降低了氮素淋洗和深層滲漏），以及IRM的增溫作用（促進(jìn)土壤氮素礦化，增加根系活力促進(jìn)對(duì)氮素的吸收）密切相關(guān)。

我國水稻生產(chǎn)體系中氮肥損失率在60%左右[25]，若將尚未明確去向的13%氮肥視為殘留率計(jì)入農(nóng)業(yè)可利用部分，則氮肥損失率在52%左右[6]。在四川盆地紫色丘陵區(qū)，土層淺薄，土壤飽和滲透率大，氮損失風(fēng)險(xiǎn)較大。本研究中，用15N示蹤法得到當(dāng)季氮肥損失率：TRM處理為588%～62.7%，IRM處理為39.4%～50.9%，IRM處理的15Nloss較TRM 在相同施氮量下降低了7.9～118百分點(diǎn)。用RNUElong-term計(jì)算，TRM處理的5年累積氮肥損失率為56.4%～58.1%，IRM處理的5年累積氮肥損失率為33.0%～44.8%。2種計(jì)算方法得到的損失率接近，均表現(xiàn)為IRM不僅提高了氮利用率，而且顯著降低了氮素?fù)p失造成的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。

本研究在IRM下設(shè)置了2個(gè)施氮水平，施氮180 kg/hm2處理的15Nuse和15Nres均低于施氮 120 kg/hm2，IRM1的15Nuse最高達(dá)31.7%，0～60 cm 土層15Nres高達(dá)28.9%，15Nloss則降低到39.4%。因此，該地區(qū)在推廣應(yīng)用IRM技術(shù)時(shí)，在農(nóng)戶常規(guī)施氮水平上減少氮肥1/3不僅提高了氮肥的利用率，還減少了氮肥損失率。本研究在TRM下設(shè)置了2種施氮方式：TRM2+處理將氮肥分基肥和分蘗肥2次施用，與氮肥1次施用的TRM2處理比較，TRM2+ 的5年平均水稻籽粒產(chǎn)量與秸稈生物量均無顯著增加，NUEtra、15Nuse和15Nloss、NFAR、RNUE15N和RNUElong-term也無顯著差異。由于在氮肥運(yùn)籌中氮素施入時(shí)期與作物對(duì)氮需求相匹配才能提高氮肥利用率，而水稻在分蘗期主要吸收土壤中的氮[29]，水稻吸收積累的肥料氮中以穗肥的利用率最高。因此，應(yīng)深入討論氮肥分次施用的時(shí)期（如將TRM2+處理的分蘗肥后移改為穗肥），為進(jìn)一步提高氮肥利用和水稻產(chǎn)量提供理論依據(jù)。

3.2 不同氮肥利用率計(jì)算方法比較

本研究采用了多種氮肥利用率計(jì)算方法多維度地比較了采用IRM后水稻氮肥利用情況。不同氮肥利用率計(jì)算方法得到的值不同，需要根據(jù)不同計(jì)算方法的含義和田間實(shí)際情況，對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較和解析，對(duì)篩選更能夠指示氮肥利用情況的指標(biāo)具有理論和實(shí)踐意義。

IRM2的地上部生物量和地上部氮吸收量稍高于IRM1，但I(xiàn)RM1處理的NUEtra高于IRM2處理。這是因?yàn)樵贜UEtra差減法中，IRM1處理氮肥投入量更低即分母更低（120 kg/hm2）所致，即NUEtra并不能很好地表達(dá)實(shí)際的氮肥利用效果。采用15N示蹤法后，可以跟蹤肥料氮對(duì)土壤氮消耗的補(bǔ)償作用和氮肥的損失[32]。本研究關(guān)于15N示蹤法的結(jié)果表明，IRM的15Nuse比TRM提高了10百分點(diǎn)。但由于加入氮交互效應(yīng)[17]，部分15N肥料被土壤固持，部分土壤有效氮被作物利用，使得15Nuse結(jié)果偏低。NFAR[15]和RNUE15N[16]亦是基于15N示蹤法的計(jì)算方法，IRM和TRM處理的NFAR為37.3%～606%，RNUE15N為24.6%～45.3%，均高于15Nuse和NUEtra，相應(yīng)的由NFAR和RNUE15N計(jì)算得到的肥料損失率低于15Nloss。值得注意的是，NUEtra和15Nuse結(jié)果表明，IRM2顯著高于TRM2和TRM2+，而NFAR和RNUE15N則表明IRM2與TRM2和TRM2+間，IRM2與IRM1間無顯著差異，但 IRM1顯著高于TRM2和TRM2+。結(jié)合田間水稻生長(zhǎng)情況[7]和產(chǎn)量，在農(nóng)戶常規(guī)施氮180 kg/hm2基礎(chǔ)上減氮1/3，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)量和提高氮肥利用率的目的。可見，采用NFAR和RNUE15N計(jì)算方法，相對(duì)于NUEtra，更為準(zhǔn)確地反映了不同處理氮肥的實(shí)際利用效果，更有利于建立高效的施肥技術(shù)體系。

NFAR和RNUE15N的區(qū)別在于NFAR將殘留在土壤中的氮肥作為有效部分加入計(jì)算[15]，而RNUE15N認(rèn)為這部分氮肥既未損失又未消耗，將其排除在計(jì)算之外[16]。當(dāng)肥料施用土壤后，殘留在根層中的氮肥可以供下季作物吸收利用，或者補(bǔ)充土壤氮庫后再通過礦化供作物利用或損失，這個(gè)過程可持續(xù)80年之久[35]。當(dāng)施氮量、施氮時(shí)間和施氮方式合理情況下，這部分氮肥的損失量很低，可以完全視為有效部分[36]。而NFAR的計(jì)算方法正是建立在這種合理優(yōu)化施氮前提下的，將殘留在土壤根層的氮素全部視為有效部分[15]。但大部分施肥研究（包括本研究）是對(duì)合理優(yōu)化施氮的探索試驗(yàn)，故而得到的值均高于RNUE15N。同時(shí)也說明對(duì)于不完善的氮肥管理措施，用NFAR求得的氮肥利用率可能會(huì)偏高。故而，用RNUE15N能更好地反應(yīng)當(dāng)季肥料的利用情況。

相對(duì)于RNUE15N，RNUElong-term是在不采用15N示蹤法的情況下的計(jì)算方法[16]。在長(zhǎng)期定位試驗(yàn)中，RNUElong-term可以計(jì)算多年累積施肥的養(yǎng)分真實(shí)利用率，即當(dāng)季施入的肥料與之前多年或多季施肥累積在土壤中的肥料的總利用率[16]。本研究中，相對(duì)于TRM，IRM的5年累積施肥RNUElong-term顯著更高（67.0%），不同處理間變化規(guī)律與RNUE15N和NFAR一致。由于RNUE15N和NFAR表示的是當(dāng)季氮肥利用情況，而當(dāng)季作物吸收的養(yǎng)分還有相當(dāng)部分是來自于以前各個(gè)時(shí)期通過施肥進(jìn)入到土壤中的養(yǎng)分[16]，故而RNUElong-term的值高于RNUE15N和NFAR。雖然RNUElong-term不基于15N示蹤法，但該方法中土壤養(yǎng)分變化量非常關(guān)鍵，如何準(zhǔn)確測(cè)定出土壤養(yǎng)分變化，是準(zhǔn)確計(jì)算肥料真實(shí)利用率的基礎(chǔ)，需要長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)支撐[33]。

適宜的氮肥利用率計(jì)算方法可以指示氮肥利用情況，但優(yōu)良的氮素管理需要綜合考慮作物-土壤-肥料之間的交互作用：要求在達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)量情況下，既維持土壤氮肥力，又達(dá)到體系氮輸入與氮輸出基本平衡，減少對(duì)環(huán)境的損失[36]。氮素平衡通過計(jì)算給定系統(tǒng)重要的氮輸入與輸出而得到，是衡量氮素投入生產(chǎn)力、環(huán)境影響和土壤肥力變化的最有效指標(biāo)。其中土壤界面氮平衡將土壤作為一個(gè)黑箱，不考慮土壤中的轉(zhuǎn)化過程，只記錄土壤界面氮素輸入（大氣氮素沉降、化肥、糞肥、非共生固氮以及灌溉和種子氮）與輸出（被作物吸收），可以反映土壤氮的凈負(fù)荷[36]。董瑜皎詳細(xì)計(jì)算了本研究的土壤界面氮平衡，發(fā)現(xiàn)各處理均處于氮素盈余狀態(tài)，在68.9～146.4 kg/hm2范圍內(nèi)，IRM比TRM顯著降低了土壤界面氮盈余，且以120kg/hm2水平下的氮素盈余量最低，接近巨曉棠等的研究結(jié)果[36]?？梢奍RM在提高產(chǎn)量和氮肥利用率的同時(shí)，還降低了對(duì)環(huán)境的潛在氮損失，是兼顧高產(chǎn)高效的技術(shù)。

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