不同种植方式和施肥对旱地春玉米土壤硝态氮残留的影响

　　摘要:覆膜种植技术已在旱作农区大面积推广，为了探明覆膜种植模式下科学合理的施肥水平，尽量减少土壤氮素残留与淋溶，采用田间定位试验，设全膜双垄沟播(F)、半膜平作(H)和裸地平作(O)3种种植方式，配套优化施肥(OPT)、农民习惯施肥(FP)和不施肥(CK)3种施肥水平，测定了春玉米各生育时期的土壤硝态氮含量，分析了不同处理的土壤硝态氮残留量、分布以及动态变化。结果表明:土壤中硝态氮残留累积量随着氮肥用量的增加而增加，0～200cm土壤中硝态氮残留量最高可达428．3kg·hm－2，OPT和FP处理的硝态氮平均累积量分别是CK的7．6和4．4倍;覆膜种植可以减少氮素残留，以全膜双垄沟播尤为明显;裸地平作下长期施氮容易出现硝态氮的残留，其主要残留在60～140cm土层中，100cm土层附近最高。两种覆膜种植方式下，随着玉米生育期的推进，0～200cm土壤硝态氮含量逐渐降低，收获时土壤硝态氮残留量保持在较低水平，而在裸地平作下施氮后硝态氮含量始终维持在较高水平，收获期残留量高。因此，在OPT施肥水平下，配合全膜双垄沟播可以提高氮素利用效率，减少土壤硝态氮下层淋溶，降低因高施氮导致的土壤硝态氮累积。

　　关键词:全膜双垄沟播;优化施肥;旱地春玉米;硝态氮残留

　　因农作物对氮素需求量大而在农业生产中投入过多，导致氮肥用量和粮食产量不协调的现象备受学者关注［1－2］。长期过量或者不合理的施氮，使得氮肥利用率降低、施肥经济效益下降、土壤氮素残留增加［3－5］。据调查［6］，氮肥施入土壤后大约有30%～50%经淋溶进入地下水，在我国黄土高原地区，一般农田2～4m土壤硝态氮的累积量可达102kg·hm－2，高产农田可达214kg·hm－2。

　　1材料和方法

　　1．1试验区概况

　　试验设在甘肃省定西市团结镇，当地属黄土高原丘陵沟壑区，是典型的干旱半干旱农业区，2012～2015年年均降雨量445mm(详细见表1)，年蒸发量1531mm，年均气温6．2℃，≥0℃积温2787．7℃，≥10℃积温2075．1℃。供试土壤为黄绵土，0～200cm土层平均容重为1．15g·cm－3。试验地耕层土壤有机质为12．58g·kg－1、全氮为0．86g·kg－1、全磷为0．92g·kg－1、碱解氮为51．12mg·kg－1、速效磷为13．32mg·kg－1、速效钾为138mg·kg－1。

　　1．2试验材料

　　玉米品种为沈单16号，地膜选用幅宽120cm(用于全膜覆盖)和70cm(用于半膜覆盖)的地膜，厚度均为0．008mm。

　　1．3试验设计

　　田间试验采用裂区设计，种植方式为主区，施肥水平为副区，共9个处理，主区3次重复，小区面积18m2(3m×6m)。试验于2012年开始长期定位，每年种植春玉米，4月下旬播种，10月中旬收获。所用肥料全部为基施，播种密度为60000株·hm－2。种植方式为全膜双垄沟播(F:在播种前起垄，大垄宽70cm，小垄宽40cm，高均为15cm，全部用地膜覆盖后采用穴播方式种植玉米于沟内。)、半膜平作(H:不起垄，间隔70cm覆膜，膜宽40cm，采用穴播方式种植玉米于地膜上)、裸地平作(O:不起垄，不覆盖，种植方式同H)3种方式;3个施肥水平，即配方优化施肥水平(依测土配方推荐，养分下标为施肥量kg·hm－2):N225P120K60(OPT)、当地农民习惯施肥水平:N150P105K0(FP)、不施肥:N0P0K0(CK)。

　　2结果与分析

　　2．1不同处理对土壤硝态氮累积量和氮肥利用效率的影响

　　从表2可知，采用不同的种植方式和施肥水平种植玉米3年后，0～200cm土壤硝态氮累积量为18．4～428．3kg·hm－2，变异幅度大，残留效应可观。种植方式和施肥水平对0～200cm土壤硝态氮的累积量影响极显著。不同的种植方式下，裸地平作硝态氮平均累积量达257．0kg·hm－2，显著高于两种覆膜种植方式，氮素利用效率也显著低于覆膜种植方式(表3);不同的施肥水平下，OPT和FP处理的硝态氮平均累积量分别是CK的7．6和4．4倍，同时，氮素利用效率也显著高于CK。由此可见，覆膜种植增加了氮肥利用，减少了氮素残留，OPT施肥水平下虽然提高了春玉米的氮素利用率，但同时也增加了硝态氮的累积。

　　2．2种植方式对土壤硝态氮残留分布的影响

　　春玉米收获后(图1)，在OPT施肥水平下，不同种植方式0～60cm土壤硝态氮残留量最少，处理间差异不显著;60cm以下各土层中裸地平作显著高于覆膜处理，在80～140cm土层中，硝态氮残留量依次为裸地平作(O)＞半膜平作(H)＞全膜双垄沟播(F)。在100cm土层附近，半膜平作和裸地平作出现了硝态氮残留峰值，全膜双垄沟播没有出现。

　　3结论与讨论

　　一般通气良好的旱地土壤中，残留矿质氮主要以硝态氮为主［16］，其含量的大小和分布受施肥、栽培方式、降雨、作物吸收和土壤质地等因素的影响［17－19］。有研究指出［20］，在雨养农业区降雨量少，硝态氮经过常年累积富集在土壤深层，并未淋出作物根区甚至进入地下水，这种富集形式的累积也称为“雨养区硝态氮富集性淋失”。本试验结果显示，旱地通过长期施肥，0～200cm土层中残留硝态氮最高可达428．3kg·hm－2，其残留量与施氮量成正比，OPT施肥水平硝态氮平均残留量可达226．2kg·hm－2，主要分布在60～140cm土层中，100cm土层附近最高，从氮的残留程度来看，OPT施肥的氮素偏高，但残留硝态氮并未淋出玉米根区。

　　参考文献:

　　［1］ArvinRMosier．Environmentalchallengesassociatedwithneededincreasesinglobalnitrogenfixation［J］．NutrientCyclinginAgroecosystems．2002，63:101-116．

　　［2］ZhuZL，ChenDL．NitrogenfertilizeruseinChina-Contributionstofoodproduction，impactsontheenvironmentandbestmanagementstrategies［J］．NutrientCyclinginAgroecosystems．2002，63:117-127．

　　［3］朱兆良，文启孝．中国土壤氮素［M］．南京:江苏科技出版社，1992．

　　［4］奚振邦．现代化学肥料学［M］．北京:中国农业出版社，2003．［5］巨晓棠，张福锁．中国北方土壤硝态氮的累积及其对环境的影响［J］．生态环境，2003，12(1):24-28．

　　［6］王贺贺，吴普特，赵西宁，等．不同施肥方式对垄沟灌溉水氮分布的影响［J］．干旱地区农业研究，2013，31(2):158-163．

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