全 文 ：玉 /豆和玉 /薯模式下氮肥运筹对玉米氮素利用
和土壤硝态氮残留的影响*
王小春1 摇 杨文钰1**摇 邓小燕1 摇 张摇 群1 摇 雍太文1 摇 刘卫国1 摇 杨摇 峰1 摇 毛树明2
( 1四川农业大学农学院 /农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室, 四川温江 611130;2仁寿县农业局, 四川仁寿 620500)
摘摇 要摇 过量施用氮肥造成的环境问题日益严重,氮肥合理使用已成为人们研究的热点.本
文研究了西南玉米两种主要套作模式下氮肥运筹对玉米氮素利用和土壤硝态氮残留的影响.
结果表明:连续分带轮作种植玉 /豆模式后,玉米收获期植株中的氮素积累较玉 /薯模式平均
提高了 6. 1% ,氮收获指数增加了 5. 4% ,最终使氮肥利用效率提高 4. 3% ,氮素同化量提高了
15. 1% ,氮肥偏生产力提高了 22. 6% ;玉米收获后硝态氮淋溶损失减少,60 ~ 120 cm 土层中
硝态氮残留玉 /豆模式较玉 /薯模式降低了 10. 3% ,而 0 ~ 60 cm土层中平均提高了 12. 9% ,有
利于培肥地力,两年产量平均较玉 /薯模式高 1249 kg·hm-2,增产 22% ;增加施氮量提高了植
株氮素积累,降低了氮肥利用率,显著提高了表层土壤中硝态氮的累积,60 ~ 100 cm土层中硝
态氮的累积量在 0 ~ 270 kg·hm-2处理间差异不显著,继续增加施氮量会显著增加土壤硝态
氮的淋溶;氮肥后移显著提高了土壤 0 ~ 60 cm土层硝态氮的积累.两种模式下施氮量和底追
比对玉米氮素吸收和硝态氮残留的影响结果不一致,玉 /豆模式以施氮 180 ~ 270 kg·hm-2、
按底肥 颐 拔节肥 颐 穗肥=3 颐 2 颐 5 的施肥方式有利于提高玉米植株后期氮素积累、氮收获指
数和氮肥利用效率,减少了氮肥损失,两年最高产量平均可达 7757 kg·hm-2;而玉 /薯模式在
180 kg·hm-2、按底肥 颐 穗肥=5 颐 5 的施肥方式下,氮素积累利用及产量均优于其他处理,两
年平均产量为 6572 kg·hm-2,可实现两种模式下玉米高产、高效、安全的氮肥管理体系.
关键词摇 玉 /豆(薯)套作摇 玉米摇 氮肥运筹摇 氮素利用率摇 土壤硝态氮
*国家公益性行业(农业)科研专项(201103001)、国家大豆产业技术体系专项(CARS鄄04鄄PS19)、四川省育种攻关项目(2011NZ0098鄄15鄄2)和四
川玉米单季稻大面积均衡增产技术集成研究与示范项目(2012BAD04B13鄄2)资助.
**通讯作者. E鄄mail: wenyu. yang@ 263. net
2014鄄02鄄21 收稿,2014鄄08鄄13 接受.
文章编号摇 1001-9332(2014)10-2868-11摇 中图分类号摇 S513; S158. 2摇 文献标识码摇 A
Effects of nitrogen management on maize nitrogen utilization and residual nitrate nitrogen in
soil under maize / soybean and maize / sweet potato relay strip intercropping systems. WANG
Xiao鄄chun1, YANG Wen鄄yu1, DENG Xiao鄄yan1, ZHANG Qun1, YONG Tai鄄wen1, LIU Wei鄄guo1,
YANG Feng1, MAO Shu鄄ming2 ( 1College of Agronomy, Sichuan Agricultural University / Key Labo鄄
ratory of Crop Ecophysiology and Farming System in Southwest China, Ministry of Agriculture, Wen鄄
jiang 611130, Sichuan, China; 2Renshou Bureau of Agriculture, Renshou 620500, Sichuan,
China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(10): 2868-2878.
Abstract: A large amount of nitrogen (N) fertilizers poured into the fields severely pollute the en鄄
vironment. Reasonable application of N fertilizer has always been the research hotpot. The effects of
N management on maize N utilization and residual nitrate N in soil under maize / soybean and maize /
sweet potato relay strip intercropping systems were reported in a field experiment in southwest Chi鄄
na. It was found that maize N accumulation, N harvest index, N absorption efficiency, N contribu鄄
tion proportion after the anthesis stage in maize / soybean relay strip intercropping were increased by
6. 1% , 5. 4% , 4. 3% , and 15. 1% than under maize / sweet potato with an increase of 22. 6% for
maize yield after sustainable growing of maize / soybean intercropping system. Nitrate N accumula鄄
tion in the 0-60 cm soil layer was 12. 9% higher under maize / soybean intercropping than under
maize / sweet potato intercropping. However, nitrate N concentration in the 60 -120 cm soil layer
when intercropped with soybean decreased by 10. 3% than when intercropped with sweet potato, in鄄
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 10 月摇 第 25 卷摇 第 10 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 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Oct. 2014, 25(10): 2868-2878
dicating a decrease of N leaching loss. Increasing of N application rate enhanced N accumulation of
maize and decreased N use efficiency and significantly increased nitrate concentration in the soil
profile except in the 60-100 cm soil layer, where no significant difference was observed with nitro鄄
gen application rate at 0 to 270 kg·hm-2 . Further application of N fertilizer significantly enhanced
nitrate leaching loss. Postponing N application increased nitrate accumulation in the 60-100 cm soil
layer. The results suggested that N application rates and ratio of base to top dressing had different
influences on maize N concentration and nitrate N between maize / soybean and maize / sweet potato
intercropping. Maize N concentration in the late growing stage, N harvest index and N use efficien鄄
cy under maize / soybean intercropping increased (with N application rate at 180-270 kg·hm-2 and
ratio of base to top dressing = 3:2:5) and decreased nitrate leaching loss with yield reaching
7757 kg·hm-2 on average. However, for maize / sweet potato, N concentration and use efficiency
and maize yield increased significantly with N application rate at 180 kg·hm-2 and ratio of base to
top dressing =5:5 than that under other treatments with yield reaching 6572 kg·hm-2 . Under these
circumstances, it would be possible to realize maize high yield, high efficiency and safety of N man鄄
agement under maize / soybean and maize / sweet potato relay strip intercropping systems.
Key words: maize / soybean (sweet potato) relay strip intercropping; maize; nitrogen management;
nitrogen use efficiency; soil nitrate nitrogen.
摇 摇 间套作是中华民族集约种植的传统瑰宝,在保
障国家粮食安全和农业可持续发展中起了重要作
用.不同间套作模式由于作物组成结构不同,养分吸
收和残留差异极大[1-7],Karpenstein鄄Machan 等[3]在
黑麦与红三叶草和豌豆间作研究中已明确,禾本科
作物与豆科作物间作能显著提高氮素利用效率,且
0 ~ 90 cm土层中土壤 NO-3 鄄N含量比单作低,说明间
作能减少 NO-3 鄄N在土壤中的残留,但以往的研究主
要集中在间作种植中. 玉米与甘薯和大豆套作是西
南山地玉米区玉米主要的种植模式,特别是近几年
发展起来的玉 /豆套作模式,因其轻简、高效,缓解我
国大豆供需矛盾,深受农民的喜爱和政府的重视,仅
四川省每年推广面积已突破 40伊104 hm2 .本课题组
前期研究结果表明,玉 /豆套作和传统的玉 /薯模式
氮素循环差异极大[4,6-7],而生产中科学施肥技术欠
缺,且玉米作为主导作物,为追求高产,氮肥施用量
已高达 600 kg N·hm-2,有的甚至更高,不仅难以达
到作物高产高效的目的,而且长期过量施用氮肥降
低了氮素利用效率,导致硝态氮在根区以下土层的
无效积累,成为水体和大气污染的重要来源,影响生
态环境[8-9] .在两种模式中玉米在保证产量的同时,
如何进行氮肥的优化管理,实现较高的氮肥利用率,
降低硝态氮在深层土壤的残留,保护生态环境,是西
南玉米生产中一个亟待解决的问题.为此,本试验在
连续种植玉 /豆和玉 /薯模式 3 年的基础上,结合大
田施氮技术,研究了两种模式下玉米氮素利用效率
和土壤硝态氮的残留差异以及氮肥运筹的调控效
应,以期为高产、高效、无污染玉米生产中的氮肥决
策提供依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验设计
试验地设在四川省中部丘陵区鄄射洪县瞿河乡
新华村(30毅87忆 N,105毅38忆 E),土壤类型为紫色土,
质地中壤土,2007 年选择试验地,试验前耕层土壤
有机质含量 10. 25 g·kg-1,速效氮 41. 35 mg·kg-1,
速效磷 27. 98 mg·kg-1,速效钾 133. 36 mg·kg-1 .
分别连续分带轮作种植玉 /豆和玉 /薯两种种植模式
3 年,2010—2011 年继续种植两种模式,并在其上开
展了玉 /豆和玉 /薯两种种植模式的氮肥运筹试验.
试验采用含假伪因子的两因素随机区组试验设计,
A 为不同施氮量, A1: 90 kg N · hm-2、 A2: 180
kg N·hm-2、 A3: 270 kg N · hm-2、 A4: 360
kg N·hm-2,文中分别用 N90、N180、N270、N360表示;B
为按底肥 颐 拔节肥 颐 穗肥不同时空配比,设 3 个水
平,B1:5 颐 0 颐 5,B2:3 颐 2 颐 5,B3:5 颐 2 颐 3. 3 次重
复,设不施氮作为对照(N0),共 39 个小区,小区带
长 5 m,每小区种二带,小区面积 20 m2 .玉米密度均
为 52500 株·hm-2,玉米采用宽窄行(1. 6 颐 0. 4)田
间配置,1. 6 m宽行内分别种两行大豆或甘薯,大豆
窄行行距 40 cm,密度为 120000 株·hm-2,甘薯每带
起单垄,垄宽 0. 6 m,垄栽双行单株,垄高 0. 5 m,株
距 0郾 17 m,玉米底肥每公顷配施过磷酸钙 600 kg
(含 P2O5 12% )、氯化钾 150 kg(含 K2O 60% ).
1郾 2摇 田间取样和测定方法
苗期标记长势一致有代表性的植株,在四叶期、
968210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 王小春等: 玉 /豆和玉 /薯模式下氮肥运筹对玉米氮素利用和土壤硝态氮残留的影响摇 摇
拔节期、抽雄期和成熟期,各处理分别取样 5 株(四
叶期取 10 株),按叶片、茎鞘、籽粒等器官分装,在
105 益杀青 60 min 后继续在 80 益恒温烘干,粉碎,
过 60 目筛,用浓 H2SO4 鄄H2O2消煮,采用凯氏定氮法
测氮.玉米收获后,按小区分收单晒计产.
玉米收获后,每小区于窄行采用三点取样法,用
土钻分层(20 cm 为一层)采集土样,样品带回实验
室经四分后,称取 5 g鲜土,加入 50 mL l mol·L-1的
KCl浸提,置于恒温气浴摇床于 120 r·min-1下振荡
60 min,取过滤液,在冰箱(-4 益)中保存,用连续流
动分析仪测定土壤硝态氮含量. 土壤硝态氮绝对累
积量( kg · hm-2 ) = 土层厚度 ( cm) 伊土壤容重
(g·cm-1)伊土壤硝态氮浓度(mg·kg-1) / 10(0 ~ 20
cm土层容重按实际测得值为 1. 36 g·cm-3计算,20
cm以下土层为 1. 48 g·cm-3计算) [10] .
氮素积累量和氮素利用率的计算[11-14]:
积累量(kg·hm-2)=某生育期单位面积植株氮
的积累量
氮素收获指数 =籽粒中氮积累量 /成熟期总氮
积累量伊100%
氮肥利用率(NRE)= (施肥区植株氮积累量-
不施肥区植株氮积累量) /施氮量伊100%
氮肥农艺效率(NAE, kg·kg-1)= (施氮肥区产
量-不施氮肥区产量) /施氮量
氮肥偏生产力(NPFP, kg·kg-1 ) = 施氮区产
量 /施氮量
叶片(茎鞘)氮转运量(NT, kg·hm-2) = 抽雄
期氮积累量-成熟期氮积累量
叶片(茎鞘)氮转运率(NTE) = (氮转运量 /抽
雄期氮积累量)伊100%
开花后氮素同化量(AANAA, kg·hm-2)=成熟
期籽粒氮素积累量-营养器官氮素转运量
叶片(茎鞘)氮素转运对籽粒的贡献率(NCP)=
(氮转运量 /成熟期籽粒氮素积累量)伊100%
1郾 3摇 数据处理
使用 Microsoft Excel 2003 软件整理数据,在
SPSS 16. 0 软件中进行统计分析,采用 LSD 法(琢 =
0. 05)测验差异显著性.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 两种种植模式下氮肥运筹对玉米氮素积累和
产量的影响
不同生育时期玉米氮素积累在各处理间差异达
显著或极显著水平,且存在显著的互作效应(表 1).
两种模式下,从四叶期开始,玉 /豆模式玉米植株所
积累的氮素量均高于玉 /薯模式,且表现为生育前期
差异大于后期,这可能与玉 /豆模式下玉米生长的基
础肥力差异大有关. 施氮量对玉米植株氮素积累的
影响结果为:与不施氮相比,各施氮水平均显著提高
了玉米植株氮素积累量. 氮肥底追比例对各生育阶
段氮素积累量的影响在两模式间结论不一致,在玉 /
豆模式中,氮肥后移处理(B2)氮素积累量在四叶期
显著高于其他两个处理,拔节期 B2处理又略低于其
他两个处理,但差异未达显著水平;尔后各生育阶
段,B2处理玉米植株氮素积累量均显著高于其他两
个处理.到成熟期,氮肥后移(B2)处理,玉米氮素积
累量分别较 B1和 B3提高 13. 4%和 9. 1% ,表现为
B2>B3>B1,B3和 B1处理间差异不显著;而在玉 /薯模
式中 B2处理玉米氮素积累量在各个生育阶段均显
著低于其他两个处理,抽雄前基本表现为 B3 >B1 >
B2,抽雄后均表现为 B1 >B3 >B2 . 施氮量与底追比例
处理间交互作用显著,两种模式下玉米生育前期均
有重施底肥,且高氮水平(N360)反而降低植株氮素
积累,而氮肥后移处理有随施氮量增加玉米植株氮
素积累显著增加的变化趋势.
摇 摇 氮肥运筹对玉米产量的影响各处理间差异达显
著水平(表 2),且互作效应显著.随施氮量增加玉米
产量呈先增后降的趋势,玉 /豆模式两年均以 N180和
N270处理较高,而玉 /薯模式在 N180处理下产量较高;
玉 /豆模式中两年均表现为:B2 >B1 >B3,B2处理显著
高于其他两个处理,而玉 /薯模式则表现为:B1 >B3 >
B2,提高底肥比例有利于玉米产量潜力的发挥.两种
模式下底追比和施氮量互作效应显著,玉 /豆模式在
B1处理下,以 N180处理产量较高,而在 B2和 B3处理
下,以 N270处理产量较高,表明玉 /豆模式下氮肥后
移和轻施穗肥都需在较高氮素水平下玉米才能充分
发挥其增产潜力.玉 /薯模式在氮肥后移处理下,也
以较高施氮水平(N270)处理产量较高.
两年的试验结果表明:在玉 /豆模式下,两因素
组合产量最高的是 A3 B2(2010 年)和 A2 B2 (2011
年)处理,即以 180 ~ 270 kg N·hm-2,底追比例底
肥 颐 拔节肥 颐 穗肥 = 3 颐 2 颐 5 的氮肥运筹方式下,
玉米均能获得较高产量,分别达 7711 kg· hm-2
(2010 年)和 7804 kg·hm-2(2011 年). 而玉 /薯模
式下两因素组合产量最高的是 A2B1处理,即以 180
kg N·hm-2,底肥和穗肥各一半的氮肥运筹方式下,
玉米产量最高,分别达到 6495 kg·hm-2(2010 年)
和 6648 kg·hm-2(2011 年),A3B1处理产量次之,两
0782 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 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 25 卷
表 1摇 氮肥运筹对玉米各生育时期氮素积累的影响
Table 1摇 Effects of nitrogen management on N accumulation of maize at different growth stages
底追比
Ratio of base to
topdressing
fertilizer
施肥量
Nitrogen application
rate
(kg N·hm-2)
各生育时期氮累积量 N accumulation at different growth stages (kg·hm-2)
FS
玉 域
JS
玉 域
AS
玉 域
HS
玉 域
5 颐 0 颐 5 90 1. 57c 1. 27c 14. 25c 13. 29b 74. 32c 79. 86d 165. 16b 165. 45c
180 1. 70b 1. 48b 21. 32b 18. 54a 82. 11b 103. 54c 171. 15b 186. 78b
270 1. 82a 1. 65a 23. 35a 19. 32a 96. 45a 121. 98a 199. 33a 195. 69a
360 1. 76ab 1. 46b 21. 15b 18. 41a 92. 19ab 113. 69b 192. 25a 197. 58a
平均 Average 1. 71b 1. 47a 20. 02a 17. 39a 86. 27c 104. 77a 181. 97b 186. 38a
3 颐 2 颐 5 90 1. 68c 1. 02c 14. 58c 9. 02d 96. 28d 68. 98d 184. 43d 158. 87d
180 1. 89b 1. 21b 15. 23c 11. 69c 113. 45c 77. 86c 192. 25c 172. 67c
270 2. 11ab 1. 32a 18. 58b 15. 23b 127. 44a 89. 74b 219. 53b 184. 85b
360 2. 20a 1. 39a 19. 23a 17. 32a 119. 22b 95. 95a 229. 13a 190. 62a
平均 Average 1. 97a 1. 24b 16. 91a 13. 32b 114. 10a 83. 13c 206. 34a 176. 75b
5 颐 2 颐 3 90 1. 61c 1. 26c 15. 35b 14. 23b 87. 46b 84. 32c 172. 35c 168. 45c
180 1. 75b 1. 52b 19. 23ab 19. 55a 101. 77a 91. 43b 189. 78b 181. 78b
270 1. 85a 1. 68a 20. 33a 21. 62a 99. 23a 101. 76a 195. 43a 189. 65a
360 1. 79b 1. 51b 19. 12ab 20. 35a 88. 32b 92. 91b 199. 02a 185. 53ab
平均 Average 1. 75b 1. 49a 18. 51a 18. 94a 94. 20b 92. 61b 189. 15b 181. 35ab
施氮量均值 0 1. 23d 0. 93d 11. 35d 9. 05d 67. 21d 63. 47d 148. 65d 140. 30d
Average of nitrogen 90 1. 62c 1. 18c 14. 73c 12. 18c 86. 02c 77. 72c 173. 98c 164. 26c
application rate 180 1. 78b 1. 40b 18. 59ab 16. 59b 99. 11b 90. 94b 184. 39b 180. 41b
270 1. 93a 1. 55a 20. 75a 18. 72a 107. 71a 104. 49a 204. 76a 190. 06a
360 1. 92a 1. 45ab 19. 83a 18. 69a 99. 91b 100. 85a 206. 80a 191. 24a
F值 A 34. 526** 18. 231** 15. 789** 11. 231** 9. 847* 16. 342** 23. 685** 35. 214**
F value B 9. 867* 7. 532* 5. 697 8. 541* 23. 478** 12. 314* 8. 412* 6. 354*
A伊B 5. 341* 4. 987* 4. 325* 7. 635* 3. 123 4. 867* 3. 657 3. 647
玉: 玉 /豆模式 Maize / soybean pattern; 域:玉 /薯模式 Maize / sweet potato pattern. FL:四叶期 4 th leaf stage; JS:拔节期 Jointing stage; AS:抽雄期
Anthesis stage; HS: 收获期 Harvest stage. A: 施氮量 Nitrogen application rate; B: 底追比 Ratio of base to topdressing fertilizer; A伊B: 互作 Interac鄄
tion. 同列后不同小写字母表示同主因素差异显著(P<0. 05)Different small letters in the same column showed significant difference in different vice
factors treatments at 0. 05 level. * P<0. 05; ** P<0. 01.下同 The same below.
表 2摇 氮肥运筹对玉米产量的影响
Table 2摇 Effects of nitrogen management on yield of maize (kg·hm-2)
年份
Year
种植模式
Planting
pattern
底追比
Ratio of base
to topdressing
fertilizer
施氮量 N application rate (kg N·hm-2)
90 180 270 360 0
平均
Average
2010 玉 5 颐 0 颐 5 6632c 7337a 7097ab 7021b 7022b
3 颐 2 颐 5 6805b 7521a 7711a 6965b 7251a
5 颐 2 颐 3 6328b 6991a 7129a 6076c 6631c
平均 Average 6588b 7283a 7312a 6687b 5618c
F值 F value A=57. 12** B=64. 10** A伊B=6. 74**
域 5 颐 0 颐 5摇 摇 5401b 6495a 6178ab 5263b 5834a
3 颐 2 颐 5 5208b 5706a 5766a 5340b 5505b
5 颐 2 颐 3 5499c 6038a 5699b 5313c 5637b
平均 Average 5369b 6080a 5881a 5305b 4212c
F值 F value A=38. 19** B=11. 34** A伊B=15. 97**
2011 玉 5 颐 0 颐 5 6983b 7439a 7072b 6539c 7008b
3 颐 2 颐 5 7099c 7804a 7528ab 6992c 7356a
5 颐 2 颐 3 6599b 7087a 7172a 6486b 、 6836c
平均 Average 6894b 7443a 7257a 6672b 6087c
F值 F value A=47. 98** B=62. 25** A伊B=2. 94*
域 5 颐 0 颐 5 5476c 6648a 6345ab 6050b 6130a
3 颐 2 颐 5 5234d 6226a 5921b 5597c 5744c
5 颐 2 颐 3 5349c 6187a 6114a 5996ab 5912b
平均 Average 5353c 6354a 6127ab 5881b 4378d
F值 F value A=38. 42** B=142. 42** A伊B=3. 18*
178210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 王小春等: 玉 /豆和玉 /薯模式下氮肥运筹对玉米氮素利用和土壤硝态氮残留的影响摇 摇
者差异不显著.
2郾 2摇 两种种植模式下氮肥运筹对玉米氮素利用的
影响
氮收获指数、氮肥偏生产力、农艺效率和氮肥利
用率各处理间差异达显著和极显著水平(表 3). 玉
米氮素的收获指数玉 /豆模式显著高于玉 /薯模式,
随施氮量增加,呈先增后降的变化趋势,两模式均在
N90和 N180处理达到较高值,氮肥底追比处理中,玉 /
豆模式下 3 种氮肥运筹方式间差异不显著,表现为
B2>B3>B1,玉 /薯模式下表现为 B1 >B3 >B2,玉 /薯模
式下施氮和氮肥底追比对氮素收获指数的影响处理
间交互作用显著,氮肥后移处理和底追均分处理玉
米氮素收获指数随施氮量的增加均显著下降,而 B2
处理在 N180处理下达到最高.
氮肥偏生产力在两种模式间差异也较大,玉 /豆
模式高于玉 /薯模式,且在低氮处理下玉 /豆模式更
显优势.施氮量提高,氮肥偏生产力显著下降,底追
比处理间差异不显著,玉 /豆模式中表现为 B2 >B1 >
B3,玉 /薯模式中表现为 B1>B3>B2 .
玉米氮肥农艺效率均随施氮量的增加而下降,
N90和 N180处理维持较高水平. 玉 /豆模式下 B2处理
显著大于其他两个处理,B1和 B3处理间差异也达显
著水平,表现为 B2>B1>B3,而玉 /薯模式表现为 B1 >
B3>B2 .随施氮量增加氮肥利用率显著下降,底追比
例对玉米氮肥利用率的影响差异达显著水平,玉 /豆
模式中 B2处理玉米氮肥利用率均值达 28. 2% ,显著
高于 B1和 B3处理,分别提高了 82. 4%和 39. 8% ,
玉 /薯模式中表现为 B1和 B3处理显著高于 B2处理,
分别提高了 30. 5%和 23. 3% ,表明玉 /豆模式中氮
肥后移利用率提高,而玉 /薯模式中由于基础地力肥
力水平低,氮肥前移氮素利用率增加.
2郾 3摇 两种模式下氮肥运筹对玉米氮素转运的影响
处理间玉米叶片和茎鞘的转运量、转运率、花后
氮素同化量和氮素转运对籽粒的贡献率差异达显著
水平(表 4).从转运量来看,叶片和茎鞘转运量玉 /
豆模式较玉 /薯模式平均高 11. 7%和 5. 6% ,施氮量
对氮素转运的影响随施氮量的提高呈先增后降的变
化趋势,在 N180 ~ N270较高;底追比例对其影响差异
达显著水平,玉 /豆模式下表现为 B2 >B3 >B1,玉 /薯
模式下表现为 B3>B2>B1,转运率与转运量变化规律
表 3摇 氮肥运筹对玉米氮素利用效率及收获指数的影响
Table 3摇 Effects of nitrogen management on N utilization efficiency and N harvest index of maize
底追比
Ratio of base
to topdressing
fertilizer
施肥量
Nitrogen
application rate
(kg N·hm-2)
氮收获指数
N harvest index (% )
玉 域
氮肥偏生产力
NPEP (kg·kg-1)
玉 域
氮肥农艺效率
NAE (kg·kg-1)
玉 域
氮肥利用率
NRE (% )
玉 域
5 颐 0 颐 5 90 58. 0a 62. 8a 73. 69a 60. 01a 11. 27a 13. 20a 18. 3a 27. 9a
180 60. 5a 56. 8b 40. 76b 36. 08b 9. 55b 12. 68a 12. 5b 25. 8a
270 57. 4a 58. 1b 26. 29c 22. 88c 5. 48c 7. 28b 18. 8a 20. 5b
360 59. 1a 52. 7c 19. 50d 14. 62d 3. 90d 2. 92c 12. 1b 15. 9c
平均 Average 58. 7a 57. 6a 40. 06a 33. 40a 7. 55b 9. 02a 15. 4c 22. 6a
3 颐 2 颐 5 90 60. 0a 54. 1ab 75. 62a 57. 87a 13. 19a 11. 06a 39. 8a 20. 6a
180 61. 6a 57. 0a 41. 78b 31. 70b 10. 57b 8. 30b 24. 2b 18. 0b
270 59. 5a 55. 9a 28. 56c 21. 35c 7. 75c 5. 75c 26. 3b 16. 5b
360 57. 5b 52. 3b 19. 35d 14. 83d 3. 74d 3. 13d 22. 4b 14. 0c
平均 Average 59. 6a 54. 8b 41. 33a 31. 44a 8. 81a 7. 06b 28. 2a 17. 3b
5 颐 2 颐 3 90 59. 0a 59. 9a 70. 31a 61. 10a 7. 89a 14. 30a 26. 3a 31. 3a
180 60. 9a 57. 0b 38. 84b 33. 54b 7. 63a 10. 14b 22. 9b 23. 0b
270 59. 6a 52. 7c 26. 41c 21. 11c 5. 60b 5. 51c 17. 3c 18. 3c
360 55. 8b 52. 9c 16. 88d 14. 76d 1. 27c 3. 06d 14. 0d 12. 6d
平均 Average 58. 9a 55. 6b 38. 11a 32. 63a 5. 60c 8. 25ab 20. 1b 21. 3a
施氮量均值 0 50. 4b 48. 1d - - - - - -
Average of 90 59. 0a 58. 9a 73. 21a 59. 66a 10. 78a 12. 85a 28. 1a 26. 6a
nitrogen application 180 61. 0a 56. 9ab 40. 46b 33. 78b 9. 25a 10. 37b 19. 9b 22. 3b
rate 270 58. 8a 55. 6b 27. 08c 21. 78c 6. 28b 6. 18c 20. 8b 18. 4c
360 57. 5ab 52. 6c 18. 58d 14. 74a 2. 97c 3. 04d 16. 2c 14. 2d
F值 A 4. 521* 9. 874* 14. 365** 7. 648* 8. 345* 21. 654** 18. 362** 31. 521**
F value B 5. 647* 7. 638* 4. 687 3. 278 9. 287* 9. 321* 14. 605* 5. 347*
A伊B 1. 321 3. 456* 2. 417 3. 109 4. 805* 2. 654 3. 214 7. 634*
2782 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 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 25 卷
表 4摇 氮肥运筹对玉米叶片和茎鞘氮素转移及籽粒贡献的影响
Table 4摇 Effect of nitrogen application strategy on N translocation in leaves and stem鄄sheathes and its contribution to grain of
maize
底追比
Ratio of base
to topdressing
fertilizer
施肥量
Nitrogen application
rate
(kg N·hm-2)
叶片 Leaf
氮转运量
NT (kg·hm-2)
玉 域
氮转运率
NTE (% )
玉 域
茎鞘 Steam鄄sheath
氮转运量
NT (kg·hm-2)
玉 域
氮转运率
NTE (% )
玉 域
花后氮素同化量
AANAA
(kg·hm-2)
玉 域
氮素转运对籽粒
的贡献率 NCP
(% )
玉 域
5 颐 0 颐 5 90 12. 87b 14. 83c 36. 6c 47. 3a 24. 57b 25. 27b 50. 7a 52. 2a 58. 40b 63. 78b 39. 1c 38. 6a
180 14. 64b 10. 88d 43. 7a 43. 7b 28. 70a 31. 78a 52. 0a 52. 2a 60. 16b 63. 41b 41. 9b 40. 2a
270 24. 72a 19. 43b 41. 0b 37. 2c 28. 74a 22. 73c 41. 0b 49. 8b 60. 87b 71. 52a 46. 8a 37. 1a
360 22. 22a 20. 79a 36. 6c 31. 6d 25. 35b 21. 51c 42. 1b 46. 1c 65. 98a 61. 86b 41. 9b 40. 6a
平均 Average 18. 61b 16. 48b 39. 5b 40. 0b 26. 84b 25. 32b 46. 5b 50. 1b 61. 36b 65. 15a 42. 4a 39. 1b
3 颐 2 颐 5 90 15. 79c 15. 18b 38. 6b 45. 2a 30. 12b 25. 88b 50. 1a 56. 0a 64. 65b 44. 88c 41. 5b 47. 8ab
180 26. 65a 20. 56a 42. 6a 40. 6b 33. 65a 28. 10a 46. 2b 54. 7a 58. 20c 49. 67b 50. 9a 49. 5a
270 25. 38a 19. 00a 35. 3c 39. 0b 31. 15b 29. 02a 48. 9ab 49. 9b 74. 07a 55. 27a 43. 3b 46. 5b
360 21. 92b 18. 47a 41. 0a 38. 5b 30. 55b 27. 24a 46. 2b 49. 7b 79. 12a 53. 96a 39. 9b 45. 9b
平均 Average 22. 44a 18. 30a 39. 4b 40. 8b 31. 37a 27. 56a 47. 8b 52. 6a 69. 00a 50. 95b 43. 9a 47. 4a
5 颐 2 颐 3 90 15. 57c 16. 98c 36. 1c 49. 4a 30. 39a 27. 95b 56. 0a 55. 6a 55. 79c 56. 01a 45. 2ab 44. 5c
180 24. 01a 23. 25a 44. 5b 44. 8b 32. 73a 29. 12ab 52. 3b 53. 7a 58. 83bc 51. 23a 49. 1a 50. 6a
270 20. 00b 19. 71b 47. 0a 39. 9c 32. 85a 27. 48b 45. 8c 55. 2a 63. 70b 52. 78a 45. 4ab 47. 2ab
360 18. 43b 17. 21c 44. 3b 35. 4d 22. 06b 31. 14a 47. 7c 47. 6b 70. 63a 49. 80a 36. 4c 49. 3a
平均 Average 19. 50b 19. 29a 43. 0a 42. 4a 29. 51ab 28. 92a 50. 4a 53. 1a 62. 23b 52. 46b 44. 0a 47. 9a
施氮量均值 0 12. 22b 11. 44c 36. 0c 39. 9c 17. 93c 22. 07c 51. 5ab 54. 5a 44. 73d 33. 91b 40. 3b 49. 7a
Average of 90 14. 74b 15. 66b 37. 1c 47. 3a 28. 36a 26. 37b 52. 3a 54. 7a 59. 61c 54. 89a 41. 9b 43. 6c
nitrogen application 180 21. 77a 18. 23a 43. 6a 43. 0b 31. 69a 29. 67a 50. 1b 53. 6a 59. 06c 54. 77a 47. 3a 46. 8b
rate 270 23. 37a 19. 38a 41. 1b 38. 7c 30. 91a 26. 41b 45. 2c 51. 7b 66. 21b 59. 86a 45. 1a 43. 6c
360 20. 86a 18. 82a 40. 7b 35. 2d 25. 99b 26. 63b 45. 3c 47. 8c 71. 91a 55. 21a 39. 4b 45. 2b
F值 A 11. 352**16. 982** 9. 564*22. 415** 6. 345* 7. 018* 7. 064* 17. 362** 9. 508* 2. 605 5. 307* 4. 509*
F value B 5. 364* 5. 378* 6. 824* 4. 012 7. 942* 5. 687* 8. 509* 6. 308* 6. 351 6. 207* 2. 087 5. 647*
A伊B 5. 624* 3. 524 5. 921* 2. 631 2. 845 3. 540 8. 637* 7. 637* 2. 345 4. 391 3. 521 7. 384*
刚好相反,玉 /薯模式高于玉 /豆模式,但差异不大,
随施氮量增加仍有先增高后降低的变化趋势,两种
模式下均以氮肥前移转运率显著高于其他底追比处
理方式.
玉 /豆和玉 /薯模式下不同处理花后氮素同化量
平均分别为 62. 7 和 54. 5 kg·hm-2,成熟期籽粒氮
素玉 /豆模式下有 43. 2% 、玉 /薯模式有 45. 2%是由
开花前贮存在营养器官中的氮素转运而来,表明玉 /
豆模式氮素积累主要依靠花后同化. 施氮对其的影
响表现为:随氮量增加花后氮素同化量呈增加的变
化趋势,氮肥底追比例对其影响差异达显著水平,有
氮肥前移花后氮素同化量减小,而花前氮素转移增
加的变化趋势.
2郾 4摇 两种模式下氮肥运筹对玉米氮素分配的影响
由图 1 可见,两模式间各器官氮素分配比例差
异不显著.与不施氮相比,随施氮量的增加氮素在叶
片、茎鞘中分配的比例显著提高,而包括苞叶、雄穗
和穗轴的其他各器官含氮总量有先增后显著下降的
变化趋势,在籽粒中分配的比例随施氮量的提高而
降低,使氮收获指数降低. 玉 /豆模式下施氮量为
180 ~ 360 kg·hm-2处理时叶片和茎鞘分配率达到
最高,差异不显著,在籽粒中的分配率玉 /豆模式下
0 ~ 180 kg·hm-2处理显著高于其他各处理,玉 /薯
模式下 0 ~ 90 kg·hm-2处理范围内显著高于其他各
处理.
底追比例对各器官氮素积累的影响表现为:各
处理间差异达显著水平,玉 /豆模式的籽粒中,B2处
理较 B1和 B3处理分别提高了 9. 8%和 5. 7% ,而玉 /
薯模式下籽粒中以 B1处理分别较 B2和 B3处理高
7郾 4%和 3. 3% .
2郾 5摇 两种模式下氮肥运筹对土壤硝态氮含量和累
积量的影响
图 2 显示了两种模式下氮肥运筹对硝态氮在各
土层分布的影响,硝态氮在土层中的分布基本是随
土层的加深而逐渐下降,各处理均在表层 0 ~ 20 cm
中硝态氮的含量最高,0 ~ 60 cm 下降速率较大,低
谷和峰值分别出现在 40 ~ 60 cm和 60 ~ 80 cm土层
内,随土层加深硝态氮的含量降幅缩小.两种模式中
玉米收获后土层硝态氮分布在 0 ~ 80 cm 的各土层
中,而玉 /豆模式高于玉 /薯模式;在 80 cm以下的土
378210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 王小春等: 玉 /豆和玉 /薯模式下氮肥运筹对玉米氮素利用和土壤硝态氮残留的影响摇 摇
图 1摇 玉米成熟期植株各器官氮素分配量
Fig. 1摇 Nitrogen allocation amount in organs of maize at maturity stage.
玉: 玉 /豆模式 Maize / soybean pattern; 域: 玉 /薯模式 Maize / sweet potato pattern.同组数据上不同小写字母表示同主因素差异显著(P<0. 05)
Bars superscripted by different letters in the same group meant significant difference at 0. 05 level. 下同 The same below. A:叶片 Leaf; B:茎 Stem; C:
籽粒 Grain; D: 其他器官 Other organs.
层中,玉 /豆模式下玉米硝态氮的分布量反而小于
玉 /薯模式,这表明玉 /薯模式硝态氮淋溶损失大于
玉 /豆模式.随施氮量增加,各土层硝态氮的分布显
著提高,0 ~ 20 cm施氮处理的提高比率显著高于其
他各土层,表明施氮处理对土层硝态氮积累量的影
响主要集中在表层土壤,但高氮处理(N270和 N360)
在各土层的残留量较对照的提高比率均较大. 底追
比例对土层硝态氮分布的影响,两种模式下氮肥后
移在 0 ~ 60 cm土层中分布均较其他处理多,5 颐 0 颐
5 处理次之,5 颐 2 颐 3 处理较低,玉 /豆模式中 60 ~
80 cm和 80 ~ 120 cm 3 种底追比例处理差异达显著
水平,5 颐 2 颐 3 处理较其他两个处理高,而玉 /薯模
式各处理间差异不大.
摇 摇 从表 5 可知,在 0 ~ 60 cm土层硝态氮的积累量
在总积累量中所占的比重较大,氮肥运筹对两种模
式下玉米收获后土层硝态氮在不同层次的积累量均
有不同程度的影响. 施氮时期对两种模式下 0 ~ 60
cm硝态氮积累量总的表现为:B2 >B1 >B3,且各处理
间差异达显著水平,表明氮肥后移显著提高了 0 ~
60 cm土层硝态氮的积累量;60 ~ 120 cm 土层硝态
氮的积累量在不同处理中的表现为:玉 /豆模式 B3
处理显著高于B1和B2处理 ,分别提高7 郾 0 % 和
4782 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 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 25 卷
图 2摇 氮肥运筹对土壤剖面 NO3 - 鄄N含量的影响
Fig. 2摇 Effect of nitrogen management on NO3 - 鄄N content in soil profile.
表 5摇 氮肥运筹对土壤剖面 NO3 - 鄄N积累量的影响
Table 5摇 Effect of nitrogen management on NO3 - 鄄N accumulation in soil profile (kg·hm-2)
处理 Treatment
底追比
Ratio of base
to topdressing
fertilizer
施肥量
Nitrogen
application rate
(kg N·hm-2)
土层 Soil layer (cm)
0 ~ 60
玉 域
60 ~ 120
玉 域
0 ~120
玉 域
5 颐 0 颐 5 90 56. 92d 49. 89c 33. 85b 34. 69c 90. 78d 84. 58d
180 65. 31c 58. 28b 35. 05b 37. 97bc 100. 36c 96. 25c
270 73. 05b 65. 12ab 37. 95b 44. 14b 110. 99b 109. 26b
360 85. 96a 73. 90a 40. 22a 47. 96a 126. 18a 121. 86a
平均 Average 70. 31b 61. 80b 36. 77b 41. 19ab 107. 08b 102. 99b
3 颐 2 颐 5 90 68. 00d 57. 88c 30. 27b 37. 29bc 98. 28c 95. 17d
180 79. 97c 66. 86c 33. 85ab 35. 50c 113. 83b 102. 36c
270 82. 03b 78. 90b 35. 10ab 38. 47b 117. 13b 117. 37b
360 100. 28a 96. 01a 37. 63a 40. 84a 137. 92a 136. 84a
平均 Average 82. 57a 74. 91a 34. 21b 38. 03c 116. 79a 112. 94a
5 颐 2 颐 3 90 53. 94c 41. 88c 31. 81b 39. 66b 85. 74d 81. 54d
180 63. 28b 53. 40b 42. 36a 42. 96ab 105. 64c 96. 36c
270 68. 26ab 63. 50ab 40. 41a 44. 38a 108. 67b 107. 89b
360 74. 31a 68. 47a 42. 84a 46. 62a 117. 15a 115. 09a
平均 Average 64. 95c 56. 81c 39. 36a 43. 41a 104. 30c 100. 22b
施氮量均值 0 46. 00e 38. 69e 28. 13c 27. 10d 74. 13e 65. 79e
Average of 90 59. 62d 49. 88d 31. 98b 37. 21c 91. 60d 87. 10d
nitrogen application 180 69. 52c 59. 51c 37. 09a 38. 81c 106. 61c 98. 32c
rate 270 74. 45b 69. 17b 37. 82a 42. 33b 112. 26b 111. 51b
360 86. 85a 79. 46a 40. 23a 45. 14a 127. 08a 124. 60a
F值 A 38. 561** 34. 687** 17. 498** 10. 402** 17. 812** 24. 287**
F value B 9. 367** 6. 634* 5. 678* 3. 432* 8. 659* 8. 476*
A伊B 3. 245 2. 971 2. 945 3. 183 3. 512 2. 687
15郾 0% ,玉 /薯模式也表现为 B3和 B1处理显著高于
B2处理,表明氮肥前移的施氮方式下土层硝态氮的
淋溶量大于氮肥后移和底追平分的施肥方式;不同
处理对 0 ~ 120 cm土层硝态氮的积累量与 0 ~ 60 cm
578210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 王小春等: 玉 /豆和玉 /薯模式下氮肥运筹对玉米氮素利用和土壤硝态氮残留的影响摇 摇
土层积累量的影响结果相似.
摇 摇 与不施氮相比,增施氮肥显著提高了土层硝态
氮的积累量,玉 /薯模式施氮处理提高比率大于玉 /
豆模式,表明玉 /薯模式增施氮肥提高土层硝态氮的
积累量更显著;60 ~ 120 cm 土层硝态氮的积累量不
同施氮水平间差异也达显著水平,但提高量不大,底
追比例和施氮量交互作用对硝态氮积累量的影响不
显著.
两种模式下玉米收获后土层中硝态氮的积累量
在不同土层间的变化趋势不同,从总积累量来看,两
模式间差异不大,0 ~ 60 cm 土层,玉 /豆模式显著高
于玉 /薯模式,而 60 ~ 120 cm 土层,玉 /豆模式低于
玉 /薯模式,表明玉 /豆模式显著提高了土层硝态氮
的积累量,但主要集中在 0 ~ 60 cm能被作物吸收利
用的土层中,而玉 /薯模式中玉米收获后土层硝态氮
的积累量减少,但向下淋溶量增加,这可能也是该模
式下玉米氮素吸收利用率较低的原因.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 种植模式对玉米氮素吸收利用和硝态氮积累
的影响
大量研究表明,玉米与豆科作物间套作表现出
较强的套作优势,而玉米与禾本科作物间套作表现
间套作劣势[4,6,15] .本研究结果也表明,与大豆套作
的玉米收获期植株中的氮素积累较与甘薯套作平均
增加了 6. 1% ,氮收获指数增加 5. 4%左右,氮肥偏
生产力增加 22. 6% ,最终使得氮肥利用效率提高
4郾 3% ,且主要来自花后氮素的同化,其同化量较玉 /
薯模式提高了 15. 1% .由于氮素利用效率的提高和
花后氮素同化量的增加,使玉米收获后硝态氮淋溶
损失减少,60 ~ 120 cm 土层中硝态氮残留玉 /豆模
式较玉 /薯模式降低了 10. 3% ,而 0 ~ 60 cm 土层中
平均提高了 12. 9% ,说明玉 /豆模式中土壤 NO-3 鄄N
积累相对集中于浅层土壤,这也是该模式下提高氮
肥利用率的原因之一.两年产量结果表明,玉 /豆模
式平均较玉 /薯模式高 1249 kg·hm-2,增产 22% .
一方面可能是由于玉米与大豆套作表现出明显的套
作竞争优势[6],另一方面来源于玉米与大豆的轮作
优势,大豆的培肥效应改善了土壤,连续种植几年
后,两种优势均存在,其各自的效益如何还有待于进
一步研究.
玉米与大豆套作在低施氮水平下优势更加明
显,在 N0和 N90处理下,玉 /豆模式下玉米产量分别
较玉 /薯模式高 1557 kg·hm-2和 1380 kg·hm-2,同
时,在低氮水平下玉米收获后增加了表层土壤硝态
氮的积累量和含量,0 ~ 60 cm 土层中硝态氮的残留
也分别提高了 18. 9%和 19. 5% ,随着施氮量的增
加,差距逐渐降低,这与叶优良等[16]的研究结果相
似,可能是由于玉米与豆科作物套作在低施氮水平
下,豆科作物固氮能力增加,并提高了向玉米转移的
效率有关[6] .
3郾 2摇 氮肥运筹方式对玉米氮素吸收利用和硝态氮
积累的影响
氮肥运筹方式显著影响作物对氮素的吸收利
用[17-22],前人研究表明,增加施氮量显著提高作物
成熟期植株含氮量,氮素吸收效率和氮素利用效率
降低,适量施氮有利于协调氮素积累与转移[9],提
高作物产量,但不同施氮时期作用效果不一致,马兴
华等[18]在小麦上的研究得出,降低施氮量减少了植
株对肥料氮的积累量,但提高了土壤氮的积累量,而
氮肥施用比例后移,提高了植株中土壤氮的积累量,
增加了籽粒中氮素的分配量.刘汝亮等[21]在宁夏引
黄灌区对水稻的研究认为,与常规施氮量相比,减少
氮投入并采用氮肥后移技术是一种高产高效的施氮
方式.而本研究也得出,氮肥利用率随施氮量增加而
持续降低,因此,在农业生产中应兼顾产量和氮肥利
用率进行氮肥运筹.玉米种植模式不同,适宜氮肥运
筹方式各异,在本试验条件下,玉 /豆模式中以施氮
180 ~ 270 kg·hm-2、氮肥后移的运筹方式,而玉 /薯
模式中以施氮 180 kg·hm-2、重视底肥的运筹方式
较同模式下其他处理能提高玉米植株氮素积累量、
氮素收获指数和氮肥利用率,从而显著提高产量.这
可能是由于多年连续分带轮作种植两种模式,大豆
和甘薯对土壤培肥效应差异较大,形成了两种模式
下玉米增产潜力的差异,玉 /豆模式中大豆培肥作用
优于甘薯,减少底肥投入量,增加穗肥施用比例,虽
然需氮量提高了,但比玉 /薯模式两年最高产量平均
高 1186 kg·hm-2,这也可能是合理的氮肥运筹方式
更充分发挥了其产量潜力,其内部调节机理还有待
于进一步研究.
硝态氮的淋溶损失是氮素的重要去向之一[23] .
赵俊晔等[9]研究认为:施氮量为 105 kg·hm-2时,收
获后 0 ~ 100 cm 土体内未发现硝态氮大量累积,随
施氮量增加,0 ~ 100 cm 土体内硝态氮含量显著增
加,施氮量大于 195 kg·hm-2时,小麦生育期间硝态
氮呈明显的下移趋势. 周顺利等[24]研究表明,氮肥
施用量越高,土壤硝态氮含量越高,硝酸盐向深层淋
洗也越严重.本研究表明,随施氮量增加显著增加了
6782 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 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 25 卷
0 ~ 60 cm 土体内硝氮态的积累量,N90 ~ N270处理
60 ~ 120 cm土层中硝态氮积累量差异不大,但过量
施氮(N360)向下淋溶量显著增加. 氮肥后移虽然收
获后残留较多的肥料氮,但主要以存留在表层土壤,
减少了向下层的淋溶,并提高了土壤肥力水平.这与
赵俊晔等[9]、武际等[25]的研究结果相似.
4摇 结摇 摇 论
连续分带轮作种植玉 /豆模式后,玉米植株中的
氮素积累量、收获指数、氮肥偏生产力和利用率均显
著高于玉 /薯模式,且主要来自花后氮素的同化,其
同化量较玉 /薯模式提高了 15. 1% ;由于氮素利用
效率的提高和花后氮素同化量的增加,使玉米收获
后硝态氮淋溶损失减少,60 ~ 120 cm 土层中硝态氮
残留玉 /豆模式较玉 /薯模式降低了 10. 3% ,而 0 ~
60 cm土层中平均提高了 12. 9% ,有利于培肥地力.
两年产量玉 /豆模式也平均较玉 /薯模式高 1249
kg·hm-2,增产 22% .
玉 /豆模式以每公顷施氮 180 ~ 270 kg,按底
肥 颐 拔节肥 颐 穗肥 3 颐 2 颐 5 的运筹方式有利于提高
玉米植株后期氮素积累、氮收获指数和氮肥利用效
率,两年平均最高产量可达 7757 kg·hm-2,而玉 /薯
模式在 180 kg·hm-2,按底肥 颐 穗肥 5 颐 5 的施肥方
式,氮素积累和吸收及产量均优于其他处理方式,两
年平均产量能达到 6572 kg·hm-2 .
随施氮量的增加显著提高了表层土壤中硝态氮
的积累,60 ~ 100 cm 土层中硝态氮的累积量在 0 ~
270 kg·hm-2处理间差异不显著,继续增施氮肥
(N360)会显著增加土壤硝态氮的淋溶.
轻施底肥重穗肥的施肥方式增加了硝态氮在土
层中的累积,但主要集中在 0 ~ 60 cm 土层中,而重
视底肥的施肥方式对土层硝态氮的淋溶量大于氮肥
后移.
综合考虑产量、氮肥利用率和土壤硝态氮累积
量,玉米与大豆和甘薯套作应因种栽培,玉 /豆模式
下以施氮量为 180 ~ 270 kg·hm-2为宜,由于基础肥
力高,应减少底肥的投入量,在玉米大喇叭口期适当
增加追肥比例,而玉 /薯模式玉米增产潜力有限,以
180 kg·hm-2为宜,加重底肥的施用比例,可协调营
养生长和生殖生长对氮素的吸收,提高氮肥利用效
率,实现玉米高产、高效、安全的氮肥管理体系.
参考文献
[1]摇 Yin F (尹摇 飞), Mao R鄄Z (毛任钊), Fu B鄄J (傅伯
杰), et al. Spatial distribution of soil nitrogen in a ju鄄
jube鄄crop intercropping ecosystem. Acta Ecologica Sini鄄
ca (生态学报), 2009, 29(1): 325-331 (in Chinese)
[2]摇 Chai Q (柴 摇 强), Huang G鄄B (黄高宝). Research
on effect of intercropping on multiple system of root soil
enzyme and nutrient. System Sciences and Comprehensive
Studies in Agriculture (农业系统科学与综合研究),
2004, 20(3): 208-211 (in Chinese)
[3]摇 Karpenstein鄄Machan M, Stuelpnagel R. Biomass yield
and nitrogen fixation of legumes monocropped and inter鄄
cropped with rye and rotation effects on a subsequent
maize crop. Plant and Soil, 2000, 218: 215-232
[4]摇 Wang X鄄C (王小春), Yang W鄄Y (杨文钰), Ren W鄄J
(任万军), et al. Study on yield and differences of nu鄄
trient absorptions of maize in wheat / maize / soybean and
wheat / maize / sweet potato relay intercropping systems.
Plant Nutrition and Fertilizer Science (植物营养与肥料
学报), 2012, 18(4): 803-812 (in Chinese)
[5]摇 Yu C鄄B (余常兵), Sun J鄄H (孙建好), Li L (李 摇
隆). Effect of interspecific interaction on crop growth
and nutrition accumulation. Plant Nutrition and Fertiliz鄄
er Science (植物营养与肥料学报), 2009, 15(1): 1-
8 (in Chinese)
[6]摇 Yong T鄄W (雍太文), Yang W鄄Y (杨文钰), Ren W鄄J
(任万军). Analysis of the nitrogen transfer, nitrogen
uptake and utilization in the two relay鄄planting systems.
Scientia Agricultura Sinica (中国农业科学), 2009, 42
(9): 3170-3178 (in Chinese)
[7]摇 Yong T鄄W (雍太文), Chen X鄄R (陈小容), Yang W鄄
Y (杨文钰), et al. Root exudates and nitrogen uptake
of wheat in wheat / maize / soybean relay cropping system.
Acta Agronomica Sinica (作物学报), 2010, 36(3):
477-485 (in Chinese)
[8]摇 Wu J鄄S (吴金水), Guo S鄄L (郭胜利), Dang T鄄H (党
廷辉). Mechanisms in the accumulation and movement
of mineral N in soil profiles of farming land in a semi鄄
arid region. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 2003,
23(10): 2041-2049 (in Chinese)
[9]摇 Zhao J鄄Y (赵俊晔), Yu Z鄄W (于振文). Effects of ni鄄
trogen rate on nitrogen fertilizer use of winter wheat and
content of soil nitrate鄄N under different fertility condi鄄
tion. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 2006, 26
(3): 815-822 (in Chinese)
[10]摇 Shi Y (石摇 玉), Yu Z鄄W (于振文). Effects of nitro鄄
gen fertilizer rate and ratio of base and topdressing on
yield of wheat, content of soil nitrate and nitrogen
balance. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 2006, 26
(11): 3661-3669 (in Chinese)
[11]摇 Wu Z鄄F (吴正锋), Wang K鄄J (王空军), Dong S鄄T
(董树亭), et al. Uptake and partitioning of nitrogen in
high oil corn during grain filling period. Scientia Agri鄄
cultura Sinica (中国农业科学), 2005, 38(4): 697-
702 (in Chinese)
778210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 王小春等: 玉 /豆和玉 /薯模式下氮肥运筹对玉米氮素利用和土壤硝态氮残留的影响摇 摇
[12]摇 L俟 P (吕摇 鹏), Zhang J鄄W (张吉旺), Liu W (刘摇
伟), et al. Effects of nitrogen application on yield and
nitrogen use efficiency of summer maize under super鄄
high yield conditions. Plant Nutrition and Fertilizer Sci鄄
ence (植物营养与肥料学报), 2011, 17(4): 852 -
860 (in Chinese)
[13]摇 Huo Z鄄Y (霍中洋), Ge X (葛摇 鑫), Zhang H鄄C (张
洪程), et al. Effect of different nitrogen application
types on N鄄absorption and N鄄utilization rate of specific
use cultivars of wheat. Acta Agronomica Sinica (作物学
报), 2004, 30(5): 449-454 (in Chinese)
[14]摇 Shi Y (石摇 玉), Yu Z鄄W (于振文), Wang D (王摇
东), et al. Effects of nitrogen rate and ratio of base fer鄄
tilizer and topdressing on uptake, translocation of nitro鄄
gen and yield in wheat. Acta Agronomica Sinica (作物
学报), 2006, 32(12): 1860-1866 (in Chinese)
[15]摇 Oljaca S, Cvetkovic R, Kovacevic D, et al. Effect of
plant arrangement pattern and irrigation on efficiency of
maize (Zea mays) and bean (Phaseolus vulgaris) inter鄄
cropping system. Journal of Agricultural Science, 2000,
135: 261-270
[16]摇 Ye Y鄄L (叶优良), Li L (李 摇 隆), Suo D鄄R (索东
让). Effect of wheat / maize and faba bean / maize inter鄄
cropping on soil nitrate nitrogen concentration and accu鄄
mulation. Ecology and Environment (生态环境 ),
2008, 17(1): 377-383 (in Chinese)
[17]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): 90-95 (in Chinese)
[18]摇 Ma X鄄H (马兴华), Yu Z鄄W (于振文), Liang X鄄F
(梁晓芳), et al. Effects of nitrogen application rate
and ratio of base and topdressing on nitrogen utilization
and soil NO3 - 鄄N content in winter wheat. Journal of Soil
and Water Conservation (水土保持学报), 2006, 20
(5): 95-99 (in Chinese)
[19]摇 Chen B鄄M (陈宝明). Effect of N supply on plant
growth, nitrate accumulation and soil nitrate residue.
Ecology and Environment (生态环境), 2006, 15(3):
630-632 (in Chinese)
[20]摇 Wang Q鄄X (王启现), Wang P (王 摇 璞), Shen L鄄X
(申丽霞), et al. Effect of nitrogen application time on
dynamics of nitrate content and apparent nitrogen budget
in the soil of summer maize fields. Acta Ecologica Sinica
(生态学报), 2004, 24(8): 1582-1589 (in Chinese)
[21]摇 Liu R鄄L (刘汝亮), Li Y鄄H (李友宏), Zhang A鄄P
(张爱平), et al. Effect of postponing N application on
rice yield and losses in Yellow River irrigation area.
Journal of Soil and Water Conservation (水土保持学
报), 2012, 26(2): 16-21 (in Chinese)
[22]摇 Li W鄄J (李文军), Xia Y鄄Q (夏永秋),Yang X鄄Y (杨
晓云), et al. Effects of applying nitrogen fertilizer and
fertilizer additive on rice yield and rice plant nitrogen
uptake, translocation, and utilization. Chinese Journal
of Applied Ecology (应用生态学报), 2011, 22(9):
2331-2336 (in Chinese)
[23]摇 Cui Z鄄L (崔振岭), Shi L鄄W (石立委), Xu J鄄F (徐
久飞), et al. Effects of N fertilization on winter wheat
grain yield and its crude protein content and apparent N
losses. Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态
学报), 2005, 16(11): 1071-1075 (in Chinese)
[24]摇 Zhou S鄄L (周顺利), Zhang F鄄S (张福锁), Wang X鄄R
(王兴仁), et al. The spatio鄄temporal variations of soil
NO3 - 鄄N and apparent budget of soil nitrogen. 域. Sum鄄
mer maize. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 2002,
22(1): 48-53 (in Chinese)
[25]摇 Wu J (武摇 际), Guo X鄄S (郭熙盛), Yang X鄄H (杨
晓虎), et al. Effects of application time and basal / top鄄
dressing ratio of nitrogen fertilizer on the spatiotemporal
variation of soil NO3 - 鄄N and NH4 + 鄄N contents and the
grain yield and its quality of wheat. Chinese Journal of
Applied Ecology (应用生态学报), 2008, 19 (11):
2382-2387 (in Chinese)
作者简介 摇 王小春,女,1973 年生,博士,硕士生导师. 主要
从事耕作制度和玉米栽培技术研究. E鄄mail: xchwang@ si鄄
cau. edu. cn
责任编辑摇 张凤丽
8782 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 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 25 卷