全 文 ：小麦鄄玉米轮作体系多年定位试验中作物
氮肥利用率计算方法探讨*
杨宪龙1, 2 摇 路永莉1, 2 摇 李摇 茹3 摇 同延安1, 2**
( 1西北农林科技大学资源环境学院, 陕西杨凌 712100; 2农业部西北植物营养与农业环境重点实验室, 陕西杨凌 712100; 3陕
西省土壤肥料工作站, 西安 710003)
摘摇 要摇 近年来,国内学者针对氮肥利用率的概念、内涵和计算方法进行了深入的思考与探
讨,在提出质疑的同时也给出了一些改进的计算方法. 本文结合 5 年试验数据,以小麦鄄玉米
轮作体系多年定位试验为研究对象,初步探讨了这些改进方法在农田氮肥利用状况评价中的
适用性.结果表明: 利用常规差减法分两季作物分别计算当季氮肥利用率时存在小区土壤肥
力不均一的弊端,且计算值逐年增大,已不能很好地反映田间实际情况;将小麦鄄玉米轮作体
系作为整体计算体系累计氮肥利用率,可以确保计算建立在小区土壤肥力均一的基础上,且
计算值较低,变异较小;基于比值法计算的体系氮肥利用率较累计计算法数值偏大,年际间变
异最小,数值最稳定;土壤氮素平衡法计算体系氮肥利用率时,考虑了土壤养分在作物种植前
后的盈亏和环境养分的输入,计算值最大,年际间变异也最大.
关键词摇 长期定位试验摇 氮肥利用率摇 差减法摇 累计计算法摇 比值法摇 土壤氮素平衡法
*公益性行业(农业)科研专项(20100314)和高等学校学科创新引智计划项目(B12007)资助.
**通讯作者. E鄄mail: tongyanan@ nwsuaf. edu. cn
2014鄄03鄄03 收稿,2014鄄09鄄17 接受.
文章编号摇 1001-9332(2014)12-3514-07摇 中图分类号摇 S143. 1摇 文献标识码摇 A
Discussion on the calculation method of nitrogen use efficiency (NUE ) in long鄄term field ex鄄
periments under wheat and maize rotation systems. YANG Xian鄄long1,2, LU Yong鄄li1,2, LI Ru3,
TONG Yan鄄an1,2 (1College of Resources and Environmental Science, Northwest A&F University, Yan鄄
gling 712100, Shaanxi, China; 2Key Laboratory of Plant Nutrition and the Agri鄄environment in North鄄
west China, Ministry of Agriculture, Yangling 712100, Shaanxi, China; 3Soil and Fertilizer Station of
Shaanxi Province, Xi爷an 710003, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(12): 3514-3520.
Abstract: In recent years, some scholars from China have deeply discussed about the concept,
connotation and calculating method of nitrogen use efficiency (NUE), and have raised questions
and also put forward some improved methods for NUE calculation in cultivated lands. In this paper,
we compared advantages and disadvantages of these improved NUE calculation methods by using the
data from a 5鄄year positioning field experiment under a wheat鄄maize rotation system. The results in鄄
dicated that it made mistakes when the traditional subtraction method was used to calculate NUE for
wheat season and maize season separately, since the soil fertility level of experimental plots had dif鄄
fered significantly from each other after several seasons or years of different fertilization manage鄄
ments. Additionally, the calculated NUE increased markedly with the cropping season going, thus
making it difficult to mirror the actual situation of N utilization in cultivated lands. For the wheat鄄
maize rotation system, the cumulative NUE calculation method considered wheat season and maize
season as a whole part, and skillfully avoided mistakes which could be caused by inhomogeneity of
soil fertility levels between experimental plots. Moreover, the calculated NUE were comparably
smaller, with smaller coefficient variations ( CVs), in contrast with the traditional subtraction
method. The NUE calculated by using the ratio method were bigger, with the smallest CVs, than
that computed by using the cumulative calculation method. The soil N balance method took a
thoughtful consideration about the budgets and losses of soil nutrients before and after crop growth,
but obtained the largest values of NUE and CVs within these methods.
Key words: long鄄term experiment; nitrogen use efficiency (NUE); traditional subtraction method;
cumulative calculation method; ratio method; soil N balance method.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 12 月摇 第 25 卷摇 第 12 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, Dec. 2014, 25(12): 3514-3520
摇 摇 氮肥利用率是衡量农田氮肥施用经济效应和环
境效应的重要指标,一直以来是广大土壤肥料和环
境科技工作者普遍关注的焦点[1-6] . 作为氮肥利用
率的常规计算方法之一,差减法通过设置不施氮对
照,将对照区作物的氮素吸收量作为土壤供氮量,通
过施氮作物和对照作物氮素吸收量的差值与施氮量
的比值来计算[7-8] . 由于其操作简单易行,与15N 标
记法相比,在实践中应用范围更为广泛[9-13] . 然而,
笔者在一项多年定位试验中发现,利用常规差减法
计算作物当季氮肥利用率时会出现数值逐年增大的
现象,且计算没有在小区土壤肥力水平均一的基础
上进行,计算的氮肥利用率较难反映田间实际情况.
类似情形亦见其他文献报道[14-15] . 可见,在长期定
位试验中如何合理计算氮肥利用率值得进一步思
考[15] .
近年来,鉴于我国农田氮肥利用率偏低且存在
很大变幅的事实[1,6,15],国内学者针对氮肥利用率的
概念、内涵和计算方法进行了深入的思考与探
讨[7-8,10,16-22],认为利用常规差减法计算农田氮肥利
用率,无论在概念还是方法上都有值得进一步商榷
的地方,并尝试提出了一些改进的方法[18,20-22],为
合理评价农田氮肥利用状况提供了新的思路和视
角. 然而,这些改进方法的实用性并未得到很好地
验证和评价.鉴于此,本文结合 5 年试验数据,以小
麦鄄玉米轮作体系为研究对象,就多年定位试验中氮
肥利用率的计算方法作一简单分析与评述,以期为
规范农田氮肥利用率概念体系和计算方法提供一定
实践依据,为农田氮素优化管理及生态环境保护奠
定理论基础.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验设计
试验于 2007—2012 年在陕西杨凌“国家黄土肥
力肥效监测基地冶进行.供试土壤为当地典型土类鄄
土垫旱耕人为土(塿土),种植制度为冬小麦鄄夏玉米
轮作一年两熟制.试验设不施肥(N0)、低氮(N165)、
中氮(N330)和高氮(N495)4 个处理,每处理 3 次重
复,田间随机排列,小区面积 5 m伊6 m.小麦季各处
理施氮量依次为:0、75、150 和 225 kg N·hm-2,分别
用 N0、N75、N150和 N225表示;玉米季施氮量依次为 0、
90、180和 270 kg N·hm-2,分别用 N0、N90、N180和 N270
表示.小麦播前施入 50%氮肥和 100 kg P2O5·hm-2,
另 50%的氮肥在拔节前追施.玉米植株 5 叶期施入
50%的氮肥、60 kg P2O5·hm-2和 75 kg K2O·hm-2,
另 50%的氮肥在大喇叭口期追施.灌溉等其他田间
管理措施同与地农民习惯一致.
1郾 2摇 测定项目
每季作物收获时,采收一定面积作为样品,晾
干、脱粒、测产,然后以采样面积折算公顷产量. 同
时,采集植株样品烘干、粉碎后,采用浓 H2SO4 鄄H2O2
消煮鄄凯式定氮法测定籽粒和秸秆中的全氮含量.另
外,在每年玉米收获后 (10 月初),分 0 ~ 20 cm、
20 ~ 40 cm、40 ~60 cm、60 ~80 cm和80 ~100 cm 5个
层次采集土样,用 0. 01 mol·L-1 CaCl2浸提,间断化
学分析仪测定土壤矿质氮(NH4 +鄄N和 NO3 -鄄N)含量.
1郾 3摇 相关计算公式
作物氮素吸收量 ( kg · hm-2 ) = 籽粒产量
(kg·hm-2) 伊 籽 粒 含 氮 量 (% ) + 秸 秆 产 量
(kg·hm-2)伊秸秆含氮量(%);差减法氮肥利用率=
[施氮区作物氮素吸收量(kg·hm-2)-不施氮区作物
氮素吸收量(kg·hm-2)] /氮肥投入量(kg·hm-2)伊
100% ;累计氮肥利用率[14] =[一段时期内施氮区作
物累计氮素吸收量(kg·hm-2) -该时期内不施氮区
作物累计氮素吸收量(kg·hm-2)] /该时期内累计
氮肥投入量( kg·hm-2 ) 伊100% ;比值法氮肥利用
率[18] =[施氮区作物氮素吸收量(kg·hm-2) / (不施
氮区作物氮素吸收量 ( kg·hm-2 ) +氮肥投入量
(kg·hm-2)]伊100% ;土壤氮素平衡法氮肥利用
率[22] =施氮区作物氮素吸收量(kg·hm-2) / [(氮肥
投入量(kg·hm-2)+干湿沉降带入氮量(kg·hm-2)+
灌溉水携入氮量(kg·hm-2)+1 m土体土壤氮素库容
的降低量(kg·hm-2)]伊100% .
1郾 4摇 数据处理
采用 SAS 9. 0 统计软件对处理间整体的差异显
著性进行单因素方差分析(琢 = 0. 05),多重比较采
用 Duncan 法. 文中绘图采用 Excel 2007 和 Origin
8郾 0 专业版进行.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 基于常规差减法计算的小麦、玉米当季氮肥利
用率
按照常规差减法分别计算了 2008—2012 年轮
作体系中冬小麦和夏玉米的当季氮肥利用率(图
1).结果表明,无论是小麦季还是玉米季,随着种植
年限的推移,作物当季氮肥利用率均表现为逐年增
加的趋势.至 2012 年,小麦季 N75处理和玉米季 N90
处理作物的当季氮肥利用率分别高达 103. 3%和
115. 3% .连续 5 年小麦季氮肥利用率的平均值和变
515312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 杨宪龙等: 小麦鄄玉米轮作体系多年定位试验中作物氮肥利用率计算方法探讨摇 摇 摇 摇
异系数的变幅依次为 45. 7% ~ 65. 6%和 46. 2% ~
48. 9% ,玉米季依次为 33. 5% ~ 68. 6%和 47. 7% ~
61. 2% .另外,统计结果显示,氮肥利用率在不同施
氮处理间的差异显著性也愈发不明显.可见,对于小
麦鄄玉米轮作体系的多年定位试验而言,利用常规差
减法分两季作物计算的当季氮肥利用率已不能很好
地反映田间实际情况.
2郾 2摇 基于常规差减法计算的轮作体系的累计氮肥
利用率
鉴于小麦鄄玉米轮作体系多年定位试验中分两
季作物分别计算当季氮肥利用率时出现数值逐年增
大的现象,以及计算过程没有建立在小区土壤肥力
均一基础上的原理性错误,考虑到轮作体系小麦和
玉米对氮素利用的累加与转移效应,特将小麦季和
玉米季看作一个整体,引入“累计氮肥利用率冶的概
念[14],研究整个轮作体系累计氮素利用率与累计氮
肥施入量的关系.计算结果(表 1)显示,随着种植年
限的增加,氮肥的后效逐渐显现,轮作体系累计氮肥
利用率缓慢增加.至 2012 年,N165、N330和 N495处理轮
作体系的累计氮肥利用率分别为 67. 2% 、53. 9%和
39. 0% ,数值明显低于常规差减法分两季作物的计
算值(图 2a),其 5 年的平均值和变异系数分别为
26. 7% ~48. 5%和 29. 3% ~39. 6% .
2郾 3摇 基于比值法计算的轮作体系的氮肥利用率
大量研究表明,基于差减法计算的我国农田氮
肥利用率数值明显低于国外的相关研究报道,且存
在很大的变幅[1,6,15] . 同时,差值法测定值可能受土
壤、肥料间交互作用和施肥抑制作物吸收土壤养分
的双重影响,不可能获得可靠的结果. 鉴于此,沈善
敏[18]在“关于氮肥利用率的猜想冶一文中首次提出
用比值法作为氮肥利用率的改进计算方法. 本文通
过试验数据对该方法的适用性做出了初步的验证
(表 2).结果表明,基于比值法计算的轮作体系氮肥
利用率的变幅为 52. 8% ~ 81. 3% (5 年平均),数值
明显高于基于差减法计算的体系累计氮肥利用率
(26. 7% ~ 48. 5% ). 可见,该方法在一定程度上校
正了常规差减法计算结果偏低的现象;而且与常规
差减法相比,比值法测定值在年际间变异相对更小,
数值更趋于稳定 (图 2b),变异系数为 23郾 9% ~
33郾 1% .
表 1摇 基于常规差减法计算的小麦鄄玉米轮作体系的累计氮肥利用率
Table 1摇 Cumulative NUEs of the wheat鄄maize rotation system calculated by using the traditional subtraction method
年份
Year
处理
Treatment
冬小麦
氮素吸收量
N uptake by
winter
wheat
(kg·hm-2)
夏玉米
氮素吸收量
N uptake by
summer
maize
(kg·hm-2)
小麦鄄玉米轮作体系
累计氮素吸收量
Cumulative N uptake
by the wheat鄄maize
rotation system
(kg·hm-2)
小麦鄄玉米轮作体系
累计氮素投入量
Cumulative N fertilizer
input in the wheat鄄
maize rotation system
(kg·hm-2)
小麦鄄玉米轮作体系
累计氮肥利用率
Cumulative NUE of
the wheat鄄maize
rotation system
(% )
2008 N0 40. 8b 90. 8b 131. 6b 0 -
N165 62. 7ab 124. 3a 187. 0a 165 33. 6a
N330 66. 4ab 122. 4a 188. 9a 330 17. 3b
N495 76. 6a 124. 2a 200. 7a 495 14. 0b
2009 N0 49. 7c 38. 7c 220. 0c 0 -
N165 77. 2b 72. 9b 337. 1b 330 35. 5a
N330 130. 1a 85. 7ab 404. 7a 660 28. 0b
N495 121. 4a 95. 5a 417. 6a 990 20. 0c
2010 N0 81. 1c 125. 4c 426. 5c 0 -
N165 145. 8b 189. 2b 672. 1b 495 49. 6a
N330 152. 7b 225. 0a 782. 4a 990 35. 9b
N495 185. 9a 229. 1a 832. 6a 1485 27. 3b
2011 N0 62. 2d 105. 4d 594. 2c 0 -
N165 116. 6d 178. 7c 967. 5b 660 56. 6a
N330 170. 4b 231. 8b 1184. 6a 1320 44. 7b
N495 212. 4a 207. 8a 1252. 7a 1980 33. 3c
2012 N0 73. 0d 114. 0c 781. 2c 0 -
N165 150. 5c 217. 8b 1335. 8b 825 67. 2a
N330 196. 9b 289. 8a 1671. 3a 1650 53. 9b
N495 225. 0a 269. 5a 1747. 3a 2475 39. 0c
同一年份同列数据后不同字母表示差异显著(P<0. 05) Different letters in the same column meant significant difference among treatments at 0郾 05
level in the same year. 下同 The same below.
6153 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 1摇 基于常规差减法计算的小麦(A)和玉米(B)当季氮肥
利用率
Fig. 1摇 Values of NUE calculated for each season of wheat (A)
and maize (B) by using the traditional subtraction method.
图 2摇 基于累计计算法(a)、比值法(b)和土壤氮素平衡法
(c)计算的小麦鄄玉米轮作体系氮肥利用率的平均值和标
准差
Fig. 2 摇 Average values and standard deviations of NUE of
wheat鄄maize rotation system calculated by using the traditional
subtraction method (a), the ratio method ( b) and the soil N
balance method (c).
2郾 4摇 基于土壤氮素平衡法计算的轮作体系的氮肥
利用率
有学者指出[8,20-22] ,采用常规差减法测定氮肥
表 2摇 基于比值法计算的小麦鄄玉米轮作体系的氮肥利用率
Table 2摇 Cumulative NUEs of the wheat鄄maize rotation sys鄄
tem calculated by using the ratio method
年份
Year
处理
Treatment
小麦鄄玉米体系
氮素吸收量
N uptake by the
wheat鄄maize rotation
system
(kg·hm-2)
基于比值法计算的小麦鄄
玉米体系氮肥利用率
NUE of the wheat鄄maize
rotation system calculated
by using the ratio method
(% )
2008 N0 131. 6b -
N165 187. 0a 63. 2a
N330 188. 9a 40. 9b
N495 200. 7a 31. 9c
2009 N0 88. 4c -
N165 150. 1b 59. 2a
N330 215. 8a 51. 6a
N495 216. 8a 37. 2b
2010 N0 206. 5c -
N165 335. 0b 90. 6a
N330 377. 7a 70. 4b
N495 415. 0a 59. 2b
2011 N0 167. 6c -
N165 295. 3b 88. 8a
N330 402. 2a 80. 9a
N495 420. 2a 63. 4b
2012 N0 187. 0c -
N165 368. 4b 104. 8a
N330 486. 7a 94. 2b
N495 494. 6a 72. 5c
利用率时,没有对土壤养分在种植作物前后是否发
生变化做出必要的界定和考虑.然而实际上,土壤氮
素库的作用将很大程度上影响实际氮肥利用率的测
定,只有在维持土壤氮库容量不变的条件下,计算氮
肥利用率才有意义.鉴于此,田昌玉等[22]在“氮肥利
用率计算方法评述冶一文中提出了土壤氮素平衡
法.公式中,试验区农田大气干、湿沉降带入氮量引
用本课题组多年的实际监测结果(31. 9 kg·hm-2·
a-1) [23],灌溉水带入氮量按 4. 8 kg·hm-2 ·a-1进
行统一 估 算[24], 两 者 合 计 携 入 氮 量 为 36郾 7
kg·hm-2·a-1 .验证结果(表 3)表明,基于土壤氮
素平衡法计算的体系氮肥利用率随着种植年限的推
移而增加,其 5 年平均值为 67. 3% ~ 144. 3% ,数值
明显高于累计计算法和比值法获得的体系氮肥利用
率(图 2c),且变异系数较大,为 39. 4% ~42. 1% ,亦
明显高于上述两种方法.
3摇 讨摇 摇 论
“氮肥利用率冶的概念通常被简单地表述为作
物对施入土壤中肥料氮的回收效率[6]或施入土壤
的氮肥被当季作物吸收利用的百分数[25] .然而,有
715312 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 杨宪龙等: 小麦鄄玉米轮作体系多年定位试验中作物氮肥利用率计算方法探讨摇 摇 摇 摇
表 3摇 基于土壤氮素平衡法计算的小麦鄄玉米轮作体系的氮肥利用率
Table 3摇 Cumulative NUEs of the wheat鄄maize rotation system calculated by using the soil N balance method
年份
Year
处理
Treatment
小麦鄄玉米体系
氮素吸收量
N uptake by the
wheat鄄maize rotation
system
(kg·hm-2)
玉米收获后 0 ~ 100 cm
土层土壤矿质氮累积量
Soil mineral鄄N accumulation
amount in the 0-100 cm soil
layer after maize harvest
(kg·hm-2)
0 ~ 100 cm土层
土壤矿质氮库容的降低
Reduction amount of the soil
mineral鄄N accumulation
in the 0-100 cm soil
layer (kg·hm-2)
基于土壤氮素平衡法计算的
小麦鄄玉米体系氮肥利用率
NUE of the wheat鄄maize
rotation system calculated
by using the soil N
balance method (% )
2008 N0 131. 6b 75. 0b -29. 0 -
N165 187. 0a 82. 7b -36. 7 114. 4a
N330 188. 9a 112. 9b -66. 9 57. 3b
N495 200. 7a 190. 8a -144. 8 40. 5b
2009 N0 88. 4c 73. 1b 1. 9 -
N165 150. 1b 80. 8b 1. 9 74. 7a
N330 215. 8a 138. 0b -25. 0 58. 6ab
N495 216. 8a 348. 5a -157. 7 40. 8b
2010 N0 206. 5c 43. 7c 29. 4 -
N165 335. 0b 56. 4c 24. 4 148. 1a
N330 377. 7a 147. 0b -9. 1 96. 6b
N495 415. 0a 209. 5a 139. 0 74. 6c
2011 N0 167. 6c 22. 3d 21. 4 -
N165 295. 3b 54. 6c 1. 8 145. 3a
N330 402. 2a 73. 2b 73. 8 109. 1b
N495 420. 2a 128. 9a 80. 6 78. 7c
2012 N0 187. 0c 81. 7c -59. 3 -
N165 368. 4b 101. 1c -46. 5 239. 2a
N330 486. 7a 201. 9b -128. 7 152. 4b
N495 494. 6a 340. 5a -211. 6 102. 1c
学者指出[22],该概念仅仅说明了氮肥利用率实际上
是指氮肥中氮素的利用率,而没有从内涵或本质上
指出氮肥利用率究竟是一个从宏观和系统学角度给
出的概念,还是从局部和微观角度给出的概念.如果
仅从局部和微观角度考虑,15N 示踪法的计算原理
和测定值就能很好地反映这一概念的内涵. 然而事
实上,这种“狭隘冶概念意义上的氮肥利用率对于指
导科学施肥和现代农业生产已缺乏现实意义. 近年
来,随着民众物质生活水平的不断提高和环境保护
意识的增强,对农业生产实践中由于不合理施肥特
别是过量施肥引发的增肥不增产、作物品质变差和
一系列环境问题也给予了极大的关注. 提高作物产
量的单一目标已不再满足现代农业生产的需求,追
求高产、优质、高效、环境友好和可持续发展将是现
阶段和未来我国农业走向现代化的必然趋势. 在这
样的背景下,氮肥利用率的概念应该是一个从宏观
和系统学角度出发,以土壤生态系统为主题,以人类
农业生产系统和大气生态系统为扰动因素,描述农
业生产中氮肥氮素转化率的参数[22] .
在本试验条件下,利用常规差减法分两季作物
计算当季氮肥利用率时出现了数值逐年增大的现
象.其原因可能是:连续多季或多年的不同施氮操作
使得空白区与施氮区作物产量和地上部氮素吸收量
的差值越来越大,最终导致计算的氮肥利用率数值
也呈现逐年增大的趋势.本研究结果与宇万太等[14]
在一项长达 22 年的定位试验中获得的结论一致.作
者认为长期定位试验进行多年以后,施氮处理虽然
没有增加产量,但因空白对照产量下降很多,从而导
致氮肥利用率的计算值增加.朱兆良[15]通过研究也
发现,作为对照的无氮区,作物的生长随试验时间的
延长而变差,作物吸氮量很少,从而导致氮肥利用率
数值增大.可见,在长期定位试验中,利用常规差减
法计算作物当季氮肥利用率时出现计算值逐年升高
的现象具有普遍性.
事实上,农田肥料利用率的计算应建立在试验
开始前各小区土壤肥力均一的基础上进行.然而,分
两季作物计算当季氮肥利用率时,连续多季或多年
的不同施氮操作已造成处理小区间土壤肥力水平差
异悬殊.因此,利用常规差减法按年度或分作物种植
季计算长期定位试验的氮肥利用率存在一定的不合
理性.鉴于常规差减法计算氮肥利用率时出现的上
述弊端,有学者引入累计氮肥利用率的概念和算法.
它是指一段时期内作物累计从土壤中吸收的来自肥
料的氮量与累计施入土壤中的肥料氮量的比值. 它
8153 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
可以消除年际间的差异和肥料的后效,时间越长,肥
料利用率越稳定,更能准确说明肥料利用的真实情
况[10,14] .再者,其计算过程避免了分两季作物计算
时存在小区肥力本底差异的弊端,确保了计算建立
在各试验小区土壤肥力水平均一的基础上进行. 计
算结果表明,作物累计氮肥利用率随种植年限的增
加而缓慢增加,说明氮肥同样存在明显的后效,仅用
当季氮肥利用率难以客观反映作物对氮肥的实际利
用情况[10] .本试验结果表明,与常规差减法相比,该
方法更适合于小麦鄄玉米轮作体系多年定位试验的
氮肥利用状况和后效的评价.事实上,该方法在长期
定位试验中的应用已较为广泛[9-10,14] .
需要明确的是,基于差减法原理计算的累计氮
肥利用率虽然在数值上较常规差减法计算值更稳
定,计算过程似乎也更合理. 然而事实上,这两种方
法所获得的结果在大多数情况下都不能正确反映作
物对施入土壤肥料氮的利用效率.因为通常情况下,
施氮区作物吸收的氮素一部分缘于施入的肥料,另
一部分来自于土壤本身. 只有当施氮区作物吸收的
土壤氮量与空白区作物的氮素吸收量(全部来自于
土壤)相等时,差减法计算的氮肥利用率才能正确
反映作物对施入土壤中肥料氮的利用率,这也是差
减法计算氮肥利用率的基本假设和前提[18] .然而大
多数试验证实,氮肥施入土壤后,由于“正激发效应
(ANI)冶的存在,施氮区作物往往会较不施氮区作物
吸收更多的土壤氮[8,18-19,22] . 可见,在一般情况下,
差减法计算氮肥利用率时给定的基本假设不成立,
从严格意义上来讲,计算的氮肥利用率并不符合氮
肥利用率的概念内涵(狭义).
近年来,鉴于常规差减法概念体系和计算方法
存在的种种缺陷,国内学者针对“氮肥利用率冶的概
念、内涵和计算方法进行了重新审视和思考,认为传
统氮肥利用率的概念中缺少对土壤养分平衡状况、
气候、水分和施肥方法等条件区域代表性的界定与
考虑[8,22],也没有触及到残留肥料氮对土壤氮消耗
补偿效益这一核心问题[26] . 另外,对于某一生产体
系的氮肥利用状况应该用多种指标衡量,其中包括
产量水平及氮肥的利用、残留和损失状况等. 同时,
应正确理解施氮量、产量及氮肥利用率的辩证关
系[7],逐步建立符合现阶段我国农业生产现状的农
田氮肥利用状况评价体系. 这些概念的革新和计算
方法的改进,将为合理评价我国农田氮肥利用状况、
优化农田氮素管理提供新的思路和视角.
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作者简介摇 杨宪龙,男,1988 年生,博士研究生.主要从事农
田氮素优化管理和科学施肥研究. E鄄mail: yangxianlong1988
@ 126. com
责任编辑摇 张凤丽
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