在我国内蒙古自治区赤峰市农牧交错区研究了不同耕作方式及不同施氮量对小麦氮肥吸收利用和产量的影响.结果表明:长期实施保护性耕作使小麦对氮素的利用率提高3%~4%,减轻氮肥对农田环境的污染;保护性耕作有利于促进小麦对氮素的吸收,提高小麦产量.当施氮量由120 kg·hm-2增加到360 kg·hm-2时,小麦对氮素的吸收利用由36.5%降低为26%;氮素损失增加约5%,对应的氮素损失量则从60 kg·hm-2增加到约200 kg·hm-2,对环境的污染明显增加.小麦对上季残留氮素的利用受耕作方式影响较小,受上季施氮量影响较大,总体趋势为施氮量越高,小麦利用率越低,损失越多.经过两季小麦种植后,小麦-土壤系统回收的总氮素比例约为44%~50%,其中土壤残留氮素约占施氮量的13%~18%.
A field experiment was conducted in a farming-pasture zone in Chifeng City of Inner Mongolia Autonomous Region, North China to investigate the effects of different tillage modes and nitrogen (N) application rates on the grain yield and nitrogen use efficiency (NUE) of winter wheat. The results showed that long term conservation tillage increased the wheat NUE by 3%-4%, and decreased the environmental pollution by fertilizer N. Conservation tillage promoted the N absorption by wheat, and increased the grain yield. When the N application rate increased from 120 kg·hm-2 to 360 kg·hm-2, the NUE decreased from 36.5% to 26%, fertilizer N loss increased by about 5%, i.e., the corresponding N loss was increased from 60 kg·hm-2 to 200 kg·hm-2, and the environmental N pollution increased markedly. The wheat NUE of the residual N in last season was less affected by tillage mode, but more affected by the N application rate in last season, with an overall tendency of the higher the N application rate in last season, the lower the NUE and the more the fertilizer N loss. After two seasons’ wheat planting, the proportion of the total nitrogen recovery by the wheatsoil system was about 44%-50%, among which, the residual N in soil occupied about 13%-18% of applied N.
全 文 :我国农牧交错区耕作方式与施氮量对
小麦氮素利用的影响*
常旭虹1 摇 赵广才1**摇 杨玉双1 摇 丰摇 明1 摇 马少康1 摇 王德梅1 摇 毕玉强2 摇 杨素荣2
( 1中国农业科学院作物科学研究所 /农业部作物生理生态重点实验室,北京 100081; 2内蒙古赤峰市喀喇沁旗农牧业局,内蒙
古赤峰 024400)
摘摇 要摇 在我国内蒙古自治区赤峰市农牧交错区研究了不同耕作方式及不同施氮量对小麦
氮肥吸收利用和产量的影响. 结果表明:长期实施保护性耕作使小麦对氮素的利用率提高
3% ~4% ,减轻氮肥对农田环境的污染;保护性耕作有利于促进小麦对氮素的吸收,提高小麦
产量.当施氮量由 120 kg·hm-2增加到 360 kg·hm-2时,小麦对氮素的吸收利用由 36. 5%降
低为 26% ;氮素损失增加约 5% ,对应的氮素损失量则从 60 kg·hm-2增加到约 200 kg·hm-2,
对环境的污染明显增加.小麦对上季残留氮素的利用受耕作方式影响较小,受上季施氮量影
响较大,总体趋势为施氮量越高,小麦利用率越低,损失越多. 经过两季小麦种植后,小麦鄄土
壤系统回收的总氮素比例约为44% ~50% ,其中土壤残留氮素约占施氮量的13% ~18% .
关键词摇 小麦摇 氮肥摇 保护性耕作摇 氮素利用率
文章编号摇 1001-9332(2013)04-0995-06摇 中图分类号摇 S143. 1, S512. 1摇 文献标识码摇 A
Effects of tillage mode and nitrogen application rate on nitrogen use efficiency of wheat in a
farming鄄pasture zone of North China. CHANG Xu鄄hong1, ZHAO Guang鄄cai1, YANG Yu鄄
shuang1, FENG Ming1, MA Shao鄄kang1, WANG De鄄mei1, BI Yu鄄qiang2, YANG Su鄄rong2 ( 1 Insti鄄
tute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences / Ministry of Agriculture Key Laborato鄄
ry of Crop Physiology and Ecology, Beijing 100081, China; 2Kalaqin Agriculture and Animal Hus鄄
bandry Bureau, Chifeng 024400, Inner Mongolia, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24 (4):
995-1000.
Abstract: A field experiment was conducted in a farming鄄pasture zone in Chifeng City of Inner
Mongolia Autonomous Region, North China to investigate the effects of different tillage modes and
nitrogen (N) application rates on the grain yield and nitrogen use efficiency (NUE) of winter
wheat. The results showed that long term conservation tillage increased the wheat NUE by
3% -4% , and decreased the environmental pollution by fertilizer N. Conservation tillage promoted
the N absorption by wheat, and increased the grain yield. When the N application rate increased
from 120 kg·hm-2 to 360 kg·hm-2, the NUE decreased from 36. 5% to 26% , fertilizer N loss in鄄
creased by about 5% , i. e. , the corresponding N loss was increased from 60 kg·hm-2 to 200
kg·hm-2, and the environmental N pollution increased markedly. The wheat NUE of the residual
N in last season was less affected by tillage mode, but more affected by the N application rate in last
season, with an overall tendency of the higher the N application rate in last season, the lower the
NUE and the more the fertilizer N loss. After two seasons爷 wheat planting, the proportion of the
total nitrogen recovery by the wheat鄄soil system was about 44% -50% , among which, the residual
N in soil occupied about 13% -18% of applied N.
Key words: wheat; nitrogen fertilizer; conservation tillage; nitrogen use efficiency.
*北京市自然科学基金项目(6082019)、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(2010鄄15)和国家现代农业产业技术体系项目(CARS鄄3鄄1鄄
26)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zhaogc1@ 163. com
2012鄄07鄄24 收稿,2013鄄01鄄23 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 4 月摇 第 24 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2013,24(4): 995-1000
摇 摇 近年来,针对我国北方地区冬春季沙尘天气,农
业科学工作者借鉴国际经验,结合我国实际情况,在
我国北方干旱和半干旱区,逐年推广具有节水抗旱
及减轻农田扬沙等作用的保护性耕作技术. 研究及
实践均证明,保护性耕作能有效减少土壤风蚀、水蚀
及沙尘天气的发生,长期实施保护性耕作还能提高
土壤含水量和作物水分利用效率,改善土壤结构,提
高土壤肥力,增加土壤养分的供应强度,提高作物产
量[1-3] .但是,关于保护性耕作与作物生产方面的研
究主要集中在作物产量和作物生长方面,而有关保
护性耕作条件下作物对肥料利用效率的研究则较
少.一般认为,提高氮肥利用效率主要有两条途径:
一是培育作物新品种,提高作物对氮素的吸收利用
能力;二是改进肥料特性和施用方式[4] . 本试验结
合不同的施氮量,比较了不同耕作方式对小麦氮素
吸收利用的影响,以期为保护性耕作方式下农田氮
肥施用提供技术参考.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 试验地概况
试验于 2008—2010 年在内蒙古赤峰市喀喇沁
旗农业高新技术示范园保护性耕作试验区(41毅57忆
N,118毅43忆 E)进行,已经在该区连续进行了 5 年以
上保护性耕作试验.试验区为典型的农牧交错区,海
拔 885 m,属温带半干旱大陆性季风气候,雨热同
期,年均降水量 400 mm左右,耕作方式为传统的秋
翻地,裸露休闲过冬,光能资源丰富,适宜农业生产.
试验地前茬为小麦,土壤质地为沙壤土,0 ~ 20 cm
土层有机质含量为 17郾 9 g · kg-1, 全氮 1郾 23
g·kg-1, 碱 解 氮 191 mg · kg-1, 有 效 磷 9郾 6
mg·kg-1,速效钾 174 mg·kg-1,pH 8郾 2.
1郾 2摇 试验设计
试验分两个年度进行,2008—2009 年度主要研
究小麦对当季氮肥的利用情况.试验采用裂区设计,
主区为耕作方式,设 3 种耕作方式(A1:常规翻耕;
A2:免耕留茬;A3:留茬覆盖);裂区为施氮量,设 4
个处理 (N0:不施氮肥;N120:施氮 120 kg·hm-2;
N240:施氮 240 kg·hm-2;N360:施氮 360 kg·hm-2),
底肥和追肥各占 50% ,播种时施入底肥,拔节期追
肥.各耕作方式按如下标准进行:常规翻耕:前茬作
物收获后,用铧式犁翻耕,并清理田间根茬残体;免
耕留茬:前茬作物收获后,距地面留下约 10 cm高的
秸秆残茬,免耕播种;留茬覆盖:前茬作物收获后,距
地面留下约 10 cm 高的秸秆残茬,并于行间铺撒作
物秸秆作为覆盖物,全生育期覆盖,覆盖秸秆用量约
为前茬作物秸秆量的 20% ,免耕播种. 各处理小区
面积为 25 m2,在每个小区中设置相应微区,面积为
0郾 16 m2,将底部为 0郾 4 m伊0郾 4 m、高 1 m 的无底镀
锌铁皮埋入土中,紧贴微区土体,保证土体结构不
变,顶端高出地面 5 cm. 普通小区与微区均一次性
基施磷肥和钾肥,用量分别为 P2O5150 kg·hm-2和
K2O120 kg·hm-2,普通小区施用普通尿素,微区则
施入丰度为 10郾 16%的15N尿素作为示踪氮源.每处
理 3 次重复,采用人工模拟免耕播种,基本苗 600
万·hm-2 .
2009—2010 年度重点研究小麦对上季残留肥
料的利用情况.为保证作物获得较好的产量,试验田
各处理均统一施氮 240 kg·hm-2,底肥和追肥各占
50% ,播种时施入底肥,拔节期追肥.
供试冬小麦品种为“米 808冶,该品种在试验区
经过多年种植,能够安全越冬.
1郾 3摇 测定项目与方法
各微区小麦籽粒及植株样品全部收获,样品在
40 益烘干后全部粉碎;在各微区中用土钻分层钻取
不同土层土样,取土深度分别为 0 ~ 20 cm、20 ~
50 cm、50 ~ 75 cm和 75 ~ 100 cm,土壤样品于 40 益
烘干后粉碎待测;所有样品均从粉碎后的样品中取
0郾 5 g 作为待测样本. 样品含氮量采用 FOSS 公司
2300 型全自动凯氏定氮仪测定;15N 丰度采用 ZHT鄄
03 质谱计测定. 籽粒产量为小区收获实测产量,根
据小区面积折算为每公顷产量.
氮素利用率计算方法:15N氮肥利用率=地上部
植株中肥料氮积累量 /施氮量伊100% ;15N 土壤残留
率=土壤残留肥料氮量 /施氮量伊100% ;15 N 损失
率=(1-15N氮肥利用率-15N土壤残留率)伊100% .
1郾 4摇 数据处理
采用 DPS统计软件分析数据,采用新复极差法
进行差异显著性比较,显著性水平设定为 琢=0郾 05.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 耕作方式与施氮量对冬小麦籽粒产量的影响
从表 1 可以看出,耕作方式和施氮量均对小麦
产量有显著影响. 与传统耕作方式(CT)相比,保护
性耕作条件下(NTS 和 SM)小麦产量显著提高. 随
着施氮量的提高,小麦产量呈现先升高后下降的趋
势,差异显著,表明过量施氮不利于作物产量的提
高,这可能与本试验条件下土壤中的有效氮含量较
高有关.方差分析表明,耕作方式与施氮量互作对小
699 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
表 1摇 耕作方式和施氮量对小麦籽粒产量的影响
Table 1摇 Effects of tillage practice and nitrogen application
rate on wheat grain yield
处摇 理
Treatment
产摇 量
Yield (kg·hm-2)
CT 4542b
NTS 4905a
SM 5084a
N0 4305d
N120 5108b
N240 5378a
N360 4583c
CT:常规翻耕 Conventional tillage; NTS:免耕留茬 No tillage with stub鄄
ble; SM:留茬覆盖 Straw mulch. 同列不同字母表示差异显著
(P<0郾 05) Different letters in the same column meant significant differ鄄
ence at 0郾 05 level郾 下同 The same below郾
麦产量没有显著影响,即耕作方式与施氮量对小麦
产量的影响是相互独立的,最佳产量组合为留茬覆
盖方式下施氮 240 kg·hm-2处理.
2郾 2摇 耕作方式与施氮量对冬小麦当季氮肥利用率
的影响
2郾 2郾 1 当季氮肥分配比例摇 耕作方式对施入的氮素
在“土壤鄄作物冶系统中的分配有显著影响.适宜的耕
作方式能够促进小麦对肥料氮素的吸收和利用,显
著降低土壤中的氮素残留量,减少氮素损失.两种保
护性耕作方式下小麦对当季肥料氮素的吸收率平均
提高约 3郾 5% ,土壤残留量降低约 1% ,氮素损失减
少约 2% (表 2).
摇 摇 氮素施入量为 360 kg·hm-2时,小麦对当季氮
肥的利用率较 120 kg·hm-2降低约 9% ,差异显著;
土壤中残留的氮素仅增加约 5% ,氮素残留总量则
从 40郾 7 kg·hm-2增加到 141郾 1 kg·hm-2,氮素损失
比例增加约 4% ,氮素损失量则从 39 kg·hm-2增加
到 131 kg·hm-2 .表明过量施用氮肥将会增加其对
农田环境的污染.方差分析表明,耕作方式与施氮量
互作对当季氮肥的分配比例影响不显著.
表 2摇 耕作方式和施氮量对当季氮肥分配比例的影响
Table 2摇 Effects of tillage practice and nitrogen application
rate on the partition proportion of nitrogen fertilizer in cur鄄
rent season (%)
处摇 理
Treatment
籽粒
Grain
茎秆
Stalk
土壤残留
Residues in soil
损失
Loss
CT 19郾 4b 7郾 4b 37郾 8a 35郾 4a
NTS 21郾 3a 8郾 5a 36郾 7b 33郾 5b
SM 21郾 9a 8郾 7a 36郾 4b 33郾 0b
N120 24郾 2a 9郾 1a 33郾 9c 32郾 8b
N240 21郾 5b 8郾 3b 37郾 8b 32郾 5b
N360 17郾 0c 7郾 2c 39郾 2a 36郾 6a
2郾 2郾 2 氮肥在不同土层中的残留比例 摇 由表 3 可
知,保护性耕作方式能显著降低施入的氮素在 0 ~
100 cm土层中的分布比例,其中主要显著降低了在
0 ~ 50 cm土层中的分布比例.
随着施氮量的提高,肥料中氮素在土壤各层的
残留量均明显增加,尤其是耕层(0 ~ 20 cm)土壤,
表明小麦收获后施入的氮素在土壤中的残留量主要
集中在耕作层. 当施氮量从 120 kg·hm-2提高到
360 kg · hm-2 时,耕层土壤氮素残留量从 23郾 9
kg·hm-2增加到 80郾 5 kg·hm-2 .
2郾 2郾 3 小麦和土壤中来源于肥料氮素的比例摇 小麦
和土壤中来源于肥料氮素的比例受耕作方式的显著
影响(表 4).保护性耕作方式能够显著提高小麦对肥
料氮素的利用率,同时减少肥料氮素在土壤中的残
留.随着施氮量的提高,小麦体内肥料氮素占自身含
氮量的比例也大幅度提高,表明小麦优先利用肥料中
的氮素;同时土壤中氮素的残留比例也显著提高.
摇 摇 通过对耕作方式与施氮量的交互效应分析表明
(表 5),耕作方式和施氮量对籽粒及土壤中来源于
肥料氮素占其自身含氮量的比例(NDFF)存在显著
的交互效应.在 3 种耕作方式下,籽粒和土壤中来源
表 3摇 耕作方式和施氮量对施入氮肥在不同土层中残留比
例的影响
Table 3摇 Effects of tillage practice and nitrogen application
rate on the proportion of nitrogen residues at different soil
depths (%)
处摇 理
Treatment
土层 Soil depth (cm)
0 ~ 20 20 ~ 50 50 ~ 75 75 ~ 100
CT 21郾 7a 9郾 7a 3郾 8a 2郾 7a
NTS 21郾 2b 9郾 3b 3郾 7ab 2郾 5a
SM 21郾 0b 9郾 2b 3郾 6b 2郾 6a
N120 20郾 0c 8郾 7c 3郾 1b 2郾 1c
N240 21郾 6b 9郾 5b 4郾 0a 2郾 7b
N360 22郾 4a 9郾 9a 3郾 9a 3郾 0a
表 4摇 耕作方式和施氮量对小麦和土壤中来源于肥料氮素
比例的影响
Table 4摇 Effects of tillage practice and nitrogen application
rate on the proportions of nitrogen derived from fertilizer in
wheat and soil (%)
处摇 理
Treatment
籽粒
Grain
茎秆
Stalk
土壤
Soil
CT 34郾 4b 30郾 1b 2郾 7a
NTS 35郾 8a 30郾 8a 2郾 6b
SM 36郾 1a 31郾 0a 2郾 5b
N120 22郾 7c 18郾 8c 1郾 2c
N240 35郾 9b 30郾 5b 2郾 6b
N360 47郾 6a 42郾 6a 3郾 9a
7994 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 常旭虹等: 我国农牧交错区耕作方式与施氮量对小麦氮素利用的影响摇 摇 摇 摇 摇
表 5摇 耕作方式和施氮量对籽粒和土壤中来源于肥料氮素
比例的互作效应
Table 5摇 Interaction of tillage practice and nitrogen appli鄄
cation rate on the proportions of nitrogen derived from fer鄄
tilizer in wheat and soil (%)
耕作方式
Tillage
practice
施氮量
Nitrogen
application rate
籽粒 NDFF
NDFF of
grain
土壤 NDFF
NDFF of
soil
CT N120 22郾 3c 1郾 2c
N240 35郾 2b 2郾 7b
N360 45郾 7a 4郾 1a
NTS N120 23郾 0c 1郾 2c
N240 35郾 9b 2郾 6b
N360 48郾 5a 3郾 9a
SM N120 22郾 9c 1郾 2c
N240 36郾 7b 2郾 6b
N360 48郾 5a 3郾 8a
于肥料氮的比例均以施氮 360 kg·hm-2处理最高,
表明在不同的耕作方式下,多施氮肥均可提高小麦
对氮素的吸收量,但也增加了氮素在土壤中的残留
量.此外,施氮量的影响明显大于耕作方式,保护性
耕作方式和较高的施氮量均有利于提高籽粒中来源
于肥料氮的比例,而土壤中来源于肥料氮的比例则
表现为随施氮量的增加显著提高,保护性耕作方式
有利于降低土壤中来源于肥料氮的比例.
2郾 3摇 耕作方式与施氮量对冬小麦上季残留氮肥利
用率的影响
由表 6 可知,耕作方式对小麦吸收上季土壤残
留氮素的影响较小,各处理之间差异不显著.总体来
看,小麦对上季残留氮素的吸收利用率较低,平均在
6郾 5%左右.与传统耕作方式相比,保护性耕作方式
下,小麦从土壤中吸收的氮素占自身含氮量的比例
降低.从小麦本年度吸收残留氮素总量占上年土壤
中残留氮素的比例分析,保护性耕作有利于提高小
麦从土壤中吸收的氮素总量,这主要是因为小麦产
量增加和含氮量提高,使其吸收氮素总量提高.表明
保护性耕作方式总体上促进了小麦对土壤和肥料中
氮素的吸收利用.
摇 摇 随着上一年度施氮量的增加,小麦籽粒和茎秆
吸收上季残留氮素量显著提高,表明上季残留氮素
量越高,小麦吸收越多. 而上一年度施肥量越高,小
麦对上季肥料的吸收利用率越低.
上一年度施肥量对第二年收获后土壤中氮素残
留量仍有较大影响.随施氮量增加,第二年收获后土
壤氮素残留量显著提高.经过两季小麦吸收利用后,
3个施肥处理土壤氮素残留比例分别为 13郾 2%、
16郾 2%和 18郾 3%,对应的残留量分别为 15郾 8、38郾 9 和
65郾 9 kg·hm-2,各处理差异达到显著水平.本年度各
处理的损失量平均为 50郾 5%,表明上一年度残留的氮
素经过第 2个生长季后,将再损失 50%左右.
2郾 4摇 耕作方式与施氮量对小麦鄄土壤系统回收氮素
的影响
综合两年度小麦对施入氮素的利用和土壤中残
留氮素总量可以得出(表 7),保护性耕作方式可显
著提高小麦鄄土壤系统对肥料氮素的利用和回收,使
氮素损失降低约3% ~4% .但随施氮量的增加,氮素
总回收利用率显著降低. 当施氮量从 120 kg·hm-2
增加到 360 kg· hm-2时,两年后氮素损失率由
50郾 3%升高到 55郾 6% ,相应的损失量从 60 kg·hm-2
增加到 200 kg·hm-2 .耕作方式和施氮量对土壤鄄小
麦系统两年度氮素总回收比例不存在交互效应. 因
此,适量合理施用氮肥,不仅有利于作物优质高产,
而且有利于节约资源,保护农田生态环境.采用免耕
留茬方式和施氮 240 kg·hm-2处理组合,不仅可以
获得较高的产量,还能适当减少氮肥损失,减轻对环
境的污染.
表 6摇 耕作方式和施氮量对上季土壤残留氮素分配比例的影响
Table 6摇 Effects of tillage practice and N application rate on the partition proportion of nitrogen residues left in the last sea鄄
son (%)
处理
Treat鄄
ment
占自身氮素含量比例
Proportion of nitrogen
content in itself
籽粒
Grain
茎秆
Stalk
土壤
Soil
占上季土壤残留氮素比例
Proportion of nitrogen residues
left in the last season
籽粒
Grain
茎秆
Stalk
土壤
Soil
占上季施氮总量比例
Proportion of total pure nitrogen
applied in the last season
籽粒
Grain
茎秆
Stalk
土壤
Soil
CT 2郾 5a 2郾 6a 1郾 1a 3郾 8b 2郾 6a 41郾 6b 1郾 4a 1郾 0a 15郾 8a
NTS 2郾 4b 2郾 4b 1郾 1a 4郾 2ab 2郾 7a 42郾 9ab 1郾 5a 1郾 0a 15郾 8a
SM 2郾 3b 2郾 4b 1郾 1a 4郾 2a 2郾 7a 43郾 9a 1郾 5a 1郾 0a 16郾 0a
N120 1郾 8c 1郾 9c 0郾 5c 5郾 8a 3郾 8a 38郾 9c 2郾 0a 1郾 3a 13郾 2c
N240 2郾 3b 2郾 4b 1郾 1b 3郾 4b 2郾 3b 42郾 9b 1郾 3b 0郾 9b 16郾 2b
N360 3郾 0a 3郾 1a 1郾 8a 3郾 0c 1郾 9c 46郾 7a 1郾 2c 0郾 7c 18郾 3a
899 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
表 7摇 小麦鄄土壤系统两年度氮素总回收比例
Table 7 摇 Nitrogen recycle proportion in wheat鄄soil system
in two years (%)
处摇 理
Treatment
两年度氮素总回收比例
Total proportion of nitrogen
recycle in two years
CT 45郾 0b
NTS 48郾 1a
SM 49郾 1a
N120 49郾 7a
N240 48郾 1b
N360 44郾 3c
3摇 讨摇 摇 论
国内外关于保护性耕作的多数研究表明,保护
性耕作有利于提高土壤含水量及耕层肥力、改善土
壤结构及环境、促进微生物及作物生理活性,提高作
物产量[5-9] .黄明等[10]认为,保护性耕作可以提高
小麦灌浆中后期旗叶叶绿素含量和净光合速率,促
进花后干物质积累及向籽粒转运,提高灌浆速率,使
产量显著提高.但另有部分学者认为保护性耕作会
导致作物产量降低[11] .主要是由于实施保护性耕作
的生态区和年限不同造成的.本研究表明,保护性耕
作有利于提高小麦产量;试验所选的 3 种耕作方式
下,随着施氮量的增加,小麦产量均表现为先增加后
降低,以 240 kg·hm-2处理最高.其他研究者也得出
了相同的结论[12-13],可能与土壤中有效氮含量较高
有关.
有关保护性耕作对作物氮素利用的影响方面的
研究相对较少,且在不同地点和不同耕作条件下得
出的研究结果差别较大.有研究认为,保护性耕作条
件下主要积累在表土层的植物残体、较高的土壤含
水量和适宜温度以及优良的土壤团聚结构,均为微
生物活动提供了丰富养分和良好环境,尤其提高了
与氮素循环有关的微生物数量及活性,进而提高氮
素利用率,降低土壤残留量[14-17] .有研究则认为,保
护性耕作增加了表层土壤氮含量,为作物生长提供
更多的速效氮素,但由于改变了土壤含水量和温度,
更易引起氨挥发与硝态氮淋失[18-21] . 韩宝文等[22]
认为施氮量与耕作方式对春玉米氮素回收利用率无
明显影响,另有研究认为免耕覆盖能降低小麦对氮
素的吸收利用[11,23-24],这可能与试验所处的环境条
件有关.本研究结果则表明,保护性耕作有利于提高
土壤含水量,促进小麦对氮素尤其耕层氮素的吸收
利用,降低氮素损失量及在 0 ~ 50 cm 土层的残留
量,减轻农田环境污染.
作物对肥料的利用不仅关系到产量,而且对资
源利用和环境污染都有重要影响.本研究表明,随施
氮量增加,小麦对氮素的利用率降低约 9% ,氮素损
失量增加约 4% ,土壤中氮素残留增加约 5% .此外,
小麦中肥料氮素占自身含氮量的比例随施氮量增加
而显著提高,表明小麦优先利用肥料中的氮素.其他
学者在不同的试验条件下也得出了相同的结论[25] .
但另有研究表明,氮素土壤残留率随施氮量的增加
而降低[26-27] .因此,有关作物氮肥高效利用、土壤残
留量及氮肥损失情况还有待于进一步研究.
目前,有关不同耕作方式下作物对上季残留氮
素利用的研究少有报道.本研究表明,上季氮素残留
量越高,小麦对其吸收量越多(吸收比例则相对越
低).保护性耕作提高了小麦籽粒产量和含氮量,因
此,总体上促进了小麦对土壤和肥料中氮素的吸收
利用.上一年度残留的氮素经过第 2 个生长季后,将
再损失 50%左右.经过两个生长季,小麦鄄土壤系统
回收氮素比例约44% ~50% ,其中土壤残留氮素约
13% ~18% .
参考文献
[1]摇 Wang X鄄Y (王晓燕), Gao H鄄W (高焕文), Li H鄄W
(李洪文), et al. Experimental study on runoff and ero鄄
sion under conservative tillage. Transactions of the Chi鄄
nese Society of Agricultural Engineering (农业工程学
报), 2000, 16(3): 66-69 (in Chinese)
[2]摇 Chang X鄄H (常旭虹), Zhao G鄄C (赵广才), Zhang W
(张摇 雯), et al. Effect of crop stubble mulch on farm鄄
land wind erosion. Journal of Soil and Water Conserva鄄
tion (水土保持学报), 2005, 19(1): 28-31 (in Chi鄄
nese)
[3]摇 Tolk JA, Howell TA, Evett SR. Effect of mulch irriga鄄
tion and soil type on water use and yield of maize. Soil
and Tillage Research, 1999, 50: 137-147
[4] 摇 Chai Y鄄J (柴彦君), Huang L (黄 摇 丽), Yuan J鄄F
(袁家富), et al. Advances in high nitrogen use effi鄄
ciency of wheat. Hubei Agricultural Sciences (湖北农业
科学), 2008, 48(8): 2007-2012 (in Chinese)
[5]摇 Zhao X鄄R (赵小蓉), Zhao X鄄J (赵燮京), Chen X鄄Z
(陈先藻). Effects of conservation tillage on soil mois鄄
ture and wheat yield. Transactions of the Chinese Society
of Agricultural Engineering (农业工程学报), 2009,
25(suppl. 1): 6-10 (in Chinese)
[6]摇 Linden R, Clapp CE, Dowdy RH. Long鄄term corn grain
and stover yields as a function of tillage and residue re鄄
moval in east central Minnesota. Soil and Tillage Re鄄
search, 2000, 56: 167-174
[7]摇 Yang P鄄P (杨培培), Yang M鄄X (杨明欣), Dong W鄄
X (董文旭), et al. Effect of conservation tillage on
wheat and soil nutrient distribution and absorption. Chi鄄
9994 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 常旭虹等: 我国农牧交错区耕作方式与施氮量对小麦氮素利用的影响摇 摇 摇 摇 摇
nese Journal of Eco鄄Agriculture (中国生态农业学报),
2011, 19(4): 755-759 (in Chinese)
[8]摇 Wang Y (王摇 芸), Li Z鄄J (李增嘉), Han B (韩摇
宾), et al. Effects of conservation tillage on soil micro鄄
bial biomass and activity. Acta Ecologica Sinica (生态
学报), 2007, 27(8): 3384-3390 (in Chinese)
[9]摇 Wu H鄄Y (吴海燕), Fan Z鄄W (范作伟), Liu C鄄G
(刘春光), et al. Analysis on the regularity and influ鄄
ence factors of change of soil microflora under maize
planting technology of conservation. Journal of Maize
Sciences (玉米科学), 2008, 16 (4): 135 - 139 ( in
Chinese)
[10]摇 Huang M (黄摇 明), Wu J鄄Z (吴金芝), Li Y鄄J (李友
军), et al. Effects of different tillage managements on
production and yield of winter wheat in dryland. Trans鄄
actions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
(农业工程学报), 2009, 25(1): 50-54 (in Chinese)
[11]摇 Yang Y鄄M (杨云马), Jia S鄄L (贾树龙), Meng C鄄X
(孟春香), et al. Study on nutrient use efficiency of
winter wheat under different tillage and straw treatments.
Acta Agriculturae Boreali鄄Sinica (华北农学报), 2010,
25(suppl. ): 202-204 (in Chinese)
[12]摇 Ye Y鄄L (叶优良), Wang G鄄L (王桂良), Zhu Y鄄J
(朱云集), et al. Effects of nitrogen fertilization on
population dynamics and yield of high鄄yielding wheat
and on alteration of soil nitrogen. Chinese Journal of Ap鄄
plied Ecology (应用生态学报), 2010, 21(2): 351-
358 (in Chinese)
[13] 摇 Zhang X (张摇 霞), Luo Y鄄Q (罗延庆), Zhang S鄄Q
(张胜全), et al. Effect of different fertilization way on
yield and protein content of winter wheat under water鄄
saving cultivation system. Agricultural Research in the
Arid Areas (干旱地区农业研究), 2007, 25(2): 45-
49 (in Chinese)
[14]摇 Zhang SL, Lvdahl L, Grip H, et al. Effects of mulching
and catch cropping on soil temperature, soil moisture
and wheat yield on the Loess Plateau of China. Soil and
Tillage Research, 2009, 102: 78-86
[15]摇 Sarkar S, Paramanick M, Goswami SB. Soil tempera鄄
ture, water use and yield of yellow sarson (Brassica na鄄
pus L. var. glauca) in relation to tillage intensity and
mulch management under rainfed lowland ecosystem in
eastern India. Soil and Tillage Research, 2007, 93:
94-101
[16]摇 Gao Y鄄C (高云超), Zhu W鄄S (朱文珊), Chen W鄄X
(陈文新). The relationship between soil microbial bio鄄
mass and the transformation of plant nutrients in straw
mulched no鄄tillage soils. Scientia Agricultura Sinica (中
国农业科学), 1994, 27(6): 41-49 (in Chinese)
[17]摇 Wang Y (王摇 芸), Han B (韩 宾), Shi Z鄄Q (史忠
强), et al. Effects of conservation tillage on soil micro鄄
bial characters and soil enzyme activities. Journal of Soil
and Water Conservation (水土保持学报), 2006, 20
(4): 120-122 (in Chinese)
[18]摇 Timmons DR, Cruse RM. Residual nitrogen鄄15 recovery
by corn as influenced by tillage and ferti1ization meth鄄
od. Agronomy Journal, 1991, 83: 357-363
[19]摇 Ju X鄄T (巨晓棠), Liu X鄄J (刘学军), Zou G鄄Y (邹
国元), et al. Evaluation of nitrogen loss way in winter
wheat and summer maize rotation system. Scientia Agri鄄
cultura Sinica (中国农业科学), 2002, 35(2): 1493-
1499 (in Chinese)
[20]摇 Li H鄄R (李虹儒), Xu J鄄G (许景钢), Xu M鄄G (徐明
岗), et al. Change characteristic of nitrogen recovery
efficiency of wheat in typical farmland of China under
long鄄term fertilization. Plant Nutrition and Fertilizer Sci鄄
ence (植物营养与肥料学报), 2009, 15(2): 336 -
343 (in Chinese)
[21]摇 Pan GX, Zhou P, Li ZP, et al. Combined inorganic / or鄄
ganic fertilization enhances N efficiency and increases
rice productivity through organic carbon accumulation in
a rice paddy from the Tai Lake region, China. Agricul鄄
ture, Ecosystems and Environment, 2009, 131: 274 -
280
[22]摇 Han B鄄W (韩宝文), Wang J鄄Q (王激清), Li C鄄J
(李春杰), et al. Impacts of nitrogen application rates
and tillage modes on yield, nitrogen use efficiency of
spring maize and economic benefits. Soils and Fertilizers
Sciences in China (中国土壤与肥料), 2011(2): 27-
34 (in Chinese)
[23]摇 Angas P, Lampurlanes J, Cantero鄄Martinez C. Tillage
and N fertilization: Effects on N dynamics and barley
yield under semiarid mediterranean conditions. Soil and
Tillage Research, 2006, 87: 59-71
[24]摇 Malhi SS, Lemke R, Wang ZH, et al. Tillage, nitrogen
and crop residue effects on crop yield, nutrient uptake,
soil quality, and greenhouse gas emissions. Soil and
Tillage Research, 2006, 90: 171-183
[25]摇 Zhao J鄄Y (赵俊晔), Yu Z鄄W (于振文). Effects of ni鄄
trogen fertilizer rate on uptake, distribution and utiliza鄄
tion of nitrogen in winter wheat under high yielding culti鄄
vated condition. Acta Agronomica Sinica (作物学报),
2006, 32(4): 484-490 (in Chinese)
[26]摇 Xu Y (徐摇 钰), Liu Z鄄H (刘兆辉), Jiang L鄄H (江
丽华), et al. Effects of different nitrogen regulation on
nitrogen fertilizer use of winter wheat and content of soil
nitrate鄄N. Journal of Soil and Water Conservation (水土
保持学报), 2010, 24(4): 90-93, 98 (in Chinese)
[27]摇 Ottman MJ, Pope NV. Nitrogen fertilizer movement in
the soil as influenced by nitrogen rate and timing in irri鄄
gated wheat. Soil Science Society of America Journal,
2000, 64: 1883-1892
作者简介摇 常旭虹,男,1976 年生,助理研究员.主要从事保
护性耕作及小麦优质高产研究. E鄄mail:changxuhongasdf@
163. com
责任编辑摇 张凤丽
0001 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷