全 文 ：减量施氮对冬小麦2夏玉米种植体系中
氮利用与平衡的影响 3
刘学军1 ,2 3 3 　巨晓棠1 　张福锁1
(1 中国农业大学资环学院 ,北京 100094 ;2 中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室 ,沈阳 110016)
【摘要】　研究了冬小麦2夏玉米种植体系中减量施 N 对作物 N 利用与平衡的影响. 结果表明 ,与原有高量
施 N 处理 (N240和 N360)相比 ,在冬小麦季减半施 N 未引起产量和吸 N 量的变化 ,但在原有低量施 N 处理
(N120)下减半施 N 显著降低了小麦产量和吸 N 量 ;在夏玉米季 ,在上季减半施 N 的基础上停止施 N 后作
物产量和吸 N 量均比原固定施 N 处理显著下降. N 平衡计算结果表明 ,减量施 N 条件下 0～1 m 土壤 N
残留和表观损失的数量均显著低于原有施 N 量处理 ,作物 N 利用率显著提高 ,但在 1～2 m 层次中累积的
硝态氮却不因减量施 N 而下降 ,说明这一土层的硝态氮可能难以被作物吸收利用. 由此可见 ,在前茬高施
N 量下减少氮肥用量有利于提高作物的氮肥利用率、减少 N 残留与表观损失.
关键词 　减量施 N 　冬小麦2夏玉米种植体系 　硝态氮残留 　N 平衡
文章编号 　1001 - 9332 (2004) 03 - 0458 - 05 　中图分类号 　S154. 2 　文献标识码 　A
Effect of reduced N application on N utilization and balance in winter wheat2summer maize cropping system.
L IU Xuejun1 ,2 ,J U Xiaotang1 ,ZHAN G Fusuo1 (1 Depart ment of Plant N ut rition , China A gricultural U niver2
sity , Beijing 100094 , China ; 2 L aboratory of Terrest rial Ecological Process , Institute of A pplied Ecology , Chi2
nese Academy of Sciences , S henyang 110016 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2004 ,15 (3) :458～462.
A field trial on a calcareous soil was carried out at an experimental station of China Agricultural University with
the objective of assessing the effect of reduced nitrogen application on N utilization and N balance in a winter
wheat2summer maize cropping system. Before this study , the trial has been conducted for one rotation cycle of
wheat and maize with four2fixed N rates of 0 ,120 ,240 and 360 N kg·hm - 2 per crop. In this study ,each plot was
divided into two sub2plots for two N application rates :normal N application (original rate) and reduced N applica2
tion (reduced rate) . The results showed that the grain yields of wheat and maize reached the platform at N rate of
120 kg·hm - 2 (N120) ,and then almost kept the same level regardless of the further increase of N rate (N240 and
N360) . The N uptake by wheat and maize followed the similar tendency like their yield. The grain yield and N
uptake of wheat were not significantly declined with the half reduction of original N rate except the treatment
N120 . However ,the same items in maize significantly declined with the further reduction of N fertilizer to zero.
The residual NO32N (main source of mineral N) in reduced N sub2plots was significantly lower in 0～1 m soil
layer ,but not different in 1～2 m soil layer compared with those receiving original N rate ,indicating that 1～2 m
soil NO32N could hardly be utilized by crops. N balance calculation further showed that the N recovery by crops
could be largely raised by the reduction of N fertilizer ,while the apparent N loss rate decreased in wheat2maize
rotation ,respectively. Thus ,the reduction of fertilizer N under high N rate can significantly increase N use effi2
ciency and reduce NO32N accumulation and apparent N loss.
Key words 　Reduction of N application , Wheat2maize cropping system , Residual nitrate N , N balance.3 国家自然科学基金重大项目 (30390080) 、教育部重大项目 (0112)
和中国科学院陆地生态过程重点实验室基金资助项目.3 3 通讯联系人.
2002 - 10 - 16 收稿 ,2003 - 04 - 01 接受.
1 　引 　　言
N 是作物的主要限产因子之一. 长期以来 ,施用
氮肥一直是农业获得高产的重要措施. 进入 20 世纪
90 年代以后 ,我国氮肥年生产量和使用量均已跃居
世界首位[10 ] . 然而 ,我国粮食总产和单产并未同氮
肥施用量同步增长 ,1984～1998 年 ,氮肥用量增加
了近 1 倍 ,而粮食产量仅增加了 1/ 4. 随着氮肥用量
的迅速增加 ,我国农田生态系统中 N 盈余也不断增
加 ,过量施用氮肥带来的氮肥利用率下降、损失严重
的问题也日益突出[15 ] . 据调查 ,我国北京地区冬小
麦2夏玉米种植体系中肥料 N 的平均施用量达 565 kg·hm - 2 [13 ] ,已大大超过作物的需求. 张维理等[12 ]对京津唐 13 个县市的调查结果表明 ,农田地下水(井水)硝酸盐超标率超过 50 % ,并发现地下水硝酸盐含量与农田氮肥的用量存在密切的关系. 在许多长期高量施 N 的农田土壤剖面中往往累积了大量的 NO32N [8 ] ,如何使作物充分利用这部分 N ,减少其损失值得深入研究. 另一方面 , Richter 等[7 ]研究表明 ,在高肥力土壤上利用土壤无机 N (Nmin) 测试
应 用 生 态 学 报 　2004 年 3 月 　第 15 卷 　第 3 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Mar. 2004 ,15 (3)∶458～462
可适当降低氮肥用量并不引起产量的明显变化. 这
种建立在土壤 Nmin基础上的氮肥被西欧特别是德国
广泛运用于农业生产中 ,取得良好的节 N 效果[9 ] .
可见 ,土壤剖面中的 Nmin或 NO32N 与肥料 N 完全
等效 ,关键是避免土壤中累积的 NO32N 淋洗出作物
根系吸收层. 从气候上分析 ,北方地区冬小麦生长在
旱季 ,降雨偏少 ,需要补充灌溉 ,NO32N 淋洗的可能
性较小 ;夏玉米生长于雨季 ,降水较多 ,一般不需灌
溉 ,但容易发生 NO32N 的淋洗. 因此 ,在高肥力土壤
或高量施 N 条件下降低氮肥用量对作物的产量、吸
N 量与土壤 NO32N 残留的影响引人关注. 为此 ,作
者在中国农业大学校内试验农场 N 研究基地探讨
了减少氮肥用量 (减量施 N) 对冬小麦2夏玉米种植
体系中作物产量、N 利用与平衡的影响 ,寻找高产条
件下提高氮肥利用率、降低 N 损失的途径 ,为高肥
力土壤氮肥的合理施用提供依据.
2 　材料与方法
211 　试验土壤
试验地位于中国农业大学西校区科学园内 (39195°N ,
11613°E) ,属华北平原北部山前冲积平原区. 试验地土壤为
草甸褐土 ,土壤 p H 812 ,质地为壤土 ,有机质 2617 g·kg - 1 ,
全 N 1114 g·kg - 1 ,有效磷 42 mg·kg - 1 ,有效钾 96 mg·kg - 1 .
按北京地区肥力分级标准 [4 ] ,该试验土壤属于高肥力土壤.
212 　试验设计
本试验在原有固定氮肥用量的田间定位试验基础上进
行.原试验设 4 个 N 水平 ,从 1998 年 10 月开始进行冬小麦2
夏玉米种植体系 ,每季施 N 量依次为 0、120、240 和 360 kg·
hm - 2 ,分别代表对照 (N0) 、低量施 N (N120) 、传统施 N (N240)
和高量施 N (N360) . 田间试验小区规格为 21 m ×6 m ,每处理
重复 3 次 ,采用随机区组排列. 该试验设计详见文献 [4 ] . 在进
行冬小麦2夏玉米一个轮作周期后 ,对各试验处理小区分为
南北两个部分 ,北面的 1/ 3 面积实行减量施 N ,南边的 2/ 3
面积继续原有处理. 其中 ,减量施 N 在冬小麦季将各处理的
氮肥用量减半 ,即不施基肥只施拔节肥 ,氮肥用量依次为 0、
60、120 和 180 kg·hm - 2 ;在夏玉米季各减 N 处理均停止施
N ,这样一个轮作周期中减量施 N 相应处理氮肥总用量只有
原处理的 1/ 4. 在本试验中仍按原固定用量进行施 N 的处理
称为正常施 N ,而改变原有用量的施 N 处理称为减量施 N.
213 　田间取样和测定方法
冬小麦和夏玉米的土壤样品于播种前和收获后按每
012 m 一层采集 0～2 m 深度的样品 ,每小区相同层次采三
钻混合. 采集的新鲜土壤样品过 5 mm 筛后立即用 0101 mol
·L - 1的 CaCl2 溶液浸提 (水土比 10∶1) ,三通道连续流动仪
( Traccs 2000)测定 NO32N 和 NH42N 含量 (mg·kg - 1) ,并根
据各层土壤容重将矿质 N 单位换算成 kg·hm - 2 . 小麦和玉
米按籽粒和秸秆取收获分析样 ,测定籽粒和秸杆的生物量、
含 N 量. 植物样品采用 H2 SO42H2O2 消煮2半微量开氏法定
N.所有数据均采用 SAS系统 ANOVA 统计软件进行方差分
析与多重比较.
3 　结果与分析
311 　减量施 N 对作物产量和吸 N 量的影响
由图 1 可见 ,正常施 N 条件下冬小麦和夏玉米
的产量、吸 N 量均在 N120水平时达到最高 ,往后继
续提高氮肥用量 ,作物的产量、吸 N 量不再明显增
加 ,说明高肥力条件下 N120即可满足冬小麦、夏玉米
正常生长和高产需要. 在减量施 N 条件下 ,冬小麦
季氮肥减半后仅 N120处理产量和吸 N 量显著降低 ,
N240和 N360处理产量与吸 N 量无明显变化 ,但在夏
玉米季停止施 N 后 3 个减量施 N 处理作物的产量
和吸 N 量均比正常施 N 显著降低 (图 1) . 这说明随
着氮肥用量的递减 ,其对作物产量和吸 N 量的影响
也不断加深 ,而长期高量施 N 的土壤对减 N 施肥的
有较强的缓冲能力.
图 1 　减量施 N 对冬小麦、夏玉米籽粒产量和总吸 N 量影响
Fig. 1 Effects of reduced N application on grain yields and total N uptake
of winter wheat and summer maize.3 相邻两列之间产量或吸 N 量差异达 5 %的 t 检验显著水平 At
neighboring two columns represents significant difference at 5 % level by
t test . Ⅰ1 正常施氮 Normal N application ; Ⅱ1 减量施氮 Reduced N
application. 下同 The same below.
　　产生这种现象的原因是在冬小麦季低量施 N
条件下 ,减少氮肥容易引起土壤供 N 不足 ,导致冬
小麦产量和吸 N 量的显著下降 ,而在传统施 N 和高
量施 N 时氮肥减半后用量仍分别达 120 和 180 kg·
hm - 2 ,加上原 N240和 N360处理自身累积的大量矿质
N (参见本文 N 平衡部分) ,土壤供 N 量依然超过作
9543 期 　　　　　　　　　刘学军等 :减量施氮对冬小麦2夏玉米种植体系中氮利用与平衡的影响 　　　　　　　　　　　
物的 N 需要 ,因此对冬小麦产量和 N 吸收的影响较
小 ,这也进一步说明原有过高的氮肥用量完全可以
下调. 但是 ,在夏玉米季一旦停止施 N ,在降雨充沛
的条件下 ,土壤中原有矿质 N 尤其是硝态氮容易随
入渗水淋洗出根系密集层 ,难以被作物吸收利用 ,故
容易造成土壤供 N 的相对不足 ,引起产量和吸 N 量
的显著降低.
312 　减量施 N 对冬小麦2夏玉米种植体系中 N 平
衡的影响
根据 N 输入、输出平衡原理 ,分别按冬小麦、夏
玉米及冬小麦2夏玉米种植体系计算了氮肥的利用
与损失情况 (表 1～3) . N 输入包括氮肥、起始 Nmin
和 N 矿化 3 部分 ,N 输出包括作物吸收、残留 Nmin
和表观损失 3 部分 ,其中表观损失是 N 输入总量与
作物吸收和残留 Nmin两项输出之差 ,指各处理肥料
N 相对于对照处理 ( N0) 的损失数量. 需要说明的
是 ,在 N 平衡计算中 ,将土壤 Nmin所在层次定义为 0
～1 m 深度 ,即作物根系吸收养分的主要层次.
由表 1 可知 ,在冬小麦季正常施 N 条件下 ,随
施 N 量与起始 Nmin的协同增加 (因为在这之前已按
同样的氮肥用量进行了一个冬小麦2夏玉米种植周
期 ,各施 N 处理土壤中累积的 Nmin存在较大差异) ,
土壤残留 Nmin和表观损失的数量急剧升高 ,而没有
进一步体现在 N 吸收的增加上. 因此 ,氮肥的作物
回收率 (即氮肥利用率) 从 N120的 64 %迅速降至
N240和 N360 的 34 %和 22 % (由表 1 结果算出 ,下
同) . 在减量施 N 条件下各处理作物吸 N 量虽有所
下降 ,而氮肥利用率均比原正常施 N 处理明显提
高 ,尤其以 N240和 N360处理升幅分别高达 27 %和
1 7 % ,而相应的表观损失量及损失率均有显著的下
表 1 　减量施 N对冬小麦季 N平衡的影响
Table 1 Effects of reduced N application on N balance in winter wheat
season
处理
Treatment
N 输入 N input (kg·hm - 2)
氮 　肥
N
fertilizer
起 　始
Nmin
Initial Nmin
矿 　化 3
Minera2
lization
N 输出 N output (kg·hm - 2)
作物吸收
Crop
uptake
残留 Nmin
Residual
Nmin
表观损失
Apparent
loss
正常施 N 　N0 0 28c 83 98c 13c 0
Normal N 　N120 120 79bc 83 175a 51c 56
application 　N240 240 150b 83 179a 260ab 34
　　　　　N360 360 272a 83 177a 334a 204
减量施 N 　N0 0 28c 90 94c 24c 0
Reduced N 　N120 60 79bc 90 138b 70c 21
application 　N240 120 150b 90 167ab 209b - 16
　　　　　N360 180 272a 90 164ab 295ab 83
同一列数字无相同字母间差异达 5 %的显著水平 Values without the same letters in the same
column are significantly different at 5 % level. 3 N 矿化是根据 N0 小区作物收获后吸 N 量与
残留 Nmin之和与起始 Nmin之差值计算所得 N mineralization is calculated from the difference
between the sum of crop uptake and residual Nmin ,and initial Nmin before planting. 下同 The same
below.
表 2 　减量施 N对夏玉米季 N平衡的影响
Table 2 Effects of reduced Napplication on N balance in summer maize
season
处理
Treatment
N 输入 N input (kg·hm - 2)
氮 　肥
N
fertilizer
起 　始
Nmin
Initial Nmin
矿 　化 3
Minera2
lization
N 输出 N output (kg·hm - 2)
作物吸收
Crop
uptake
残留 Nmin
Residual
Nmin
表观损失
Apparent
loss
正常施 N 　N0 0 13c 154 136cd 31e 0
Normal N 　N120 120 51c 154 173ab 159d - 7
application 　N240 240 260ab 154 182a 435b 37
　　　　　N360 360 334a 154 182a 572a 94
减量施 N 　N0 0 24c 136 126d 34e 0
Reduced N 　N120 0 70c 136 136cd 67e 3
application 　N240 0 209b 136 151bc 232cd - 38
　　　　　N360 0 295ab 136 156bc 306bc - 31
表 3 　减量施 N对冬小麦2夏玉米种植体系中 N平衡的影响
Table 3 Effects of reduced Napplication on N balance in winter wheat2
summer maize cropping system
处理
Treatment
N 输入 N input (kg·hm - 2)
氮 　肥
N
fertilizer
起 　始
Nmin
Initial Nmin
矿 　化 3
Minera2
lization
N 输出 N output (kg·hm - 2)
作物吸收
Crop
uptake
残留 Nmin
Residual
Nmin
表观损失
Apparent
loss
正常施 N 　N0 0 28d 237 234cd 31e 0
Normal N 　N120 240 79c 237 348a 159de 49
application 　N240 480 150b 237 361a 435ab 71
　　　　　N360 720 272a 237 359a 572a 298
减量施 N 　N0 0 28d 226 220d 34e 0
Reduced N 　N120 60 79c 226 274bc 67e 24
application 　N240 120 150b 226 318ab 232cd - 54
　　　　　N360 180 272a 226 320ab 306bc 52
降 (表 1) . 这一结果说明 ,在高量施 N 条件下 ,减少
氮肥用量更能有效地提高作物的氮肥利用率、降低
N 损失.
在夏玉米季 ,正常施 N 条件下 N 平衡状况类似
于冬小麦季 ,有所不同的是 ,由于土壤 N 矿化量高
达 154 kg·hm - 2 ,夏玉米对氮肥的反应不如冬小麦
明显 ,随施 N 量的增加 N 输出主要体现为土壤 Nmin
残留上 ,N120 、N240和 N360处理残留 Nmin的数量显著
高于各处理的起始值 ,分别达 159、435 和 572 kg·
hm - 2 (表 2) . 因而氮肥表观去向表现为作物回收率
和表观损失率低、土壤残留率高. 夏玉米季减量施 N
条件下各施 N 处理下停止了氮肥的使用. 因此 ,严
格地说 ,在当季不存在氮肥的表观损失 ,但为了便于
分析冬小麦季所施氮肥的后效仍按同样的方式计算
了 N 平衡与氮肥去向. 如表 2 所示 ,即使不施氮肥
作物吸 N 量仍随原施 N 量的增加而提高 ,冬小麦季
所施氮肥的作物回收率达到 17 %～21 % ,表明小麦
季所施氮肥在玉米季仍有较高的后效 ;而且除 N120
外各处理氮肥表观损失均为负值 ,说明土壤 N 实际
矿化量超过了对照处理. 显然 ,这是长期高量施 N
促进土壤有机 N 矿化的结果. 但和正常施 N 相比 ,
减量施 N 引起夏玉米吸 N 量和土壤残留 Nmin数量
的显著下降.
064 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
从整个种植体系来看 ,正常施 N 下以 N120处理
N 输入的有效输出比 (指作物吸收/ 总输入) 最高达
0163 ,土壤残留 Nmin和表观损失的数量相对较低 ,氮
肥的土壤残留率与损失率之和与作物回收率基本相
当 ;而 N240和 N360处理正好相反 ,表现为较高的残留
Nmin和表观损失 ,氮肥的作物回收率直线下降、土壤
残留率及表观损失率迅速上升 (表 3) . 减量施 N 条
件下 ,随着 N 输入的显著减少 ,虽然作物吸 N 量有
所下降 ,但同时也比相应的正常施 N 处理显著降低
了土壤残留 Nmin和表观损失的数量 ,在整个冬小麦2
夏玉米种植体系中 ,N120 、N240和 N360减量施 N 处理
的氮肥利用率竟高达 90 %、82 %和 56 % ,高出相应
正常施 N 处理 39 %～56 % ,减 N 增效的作用十分
显著 ;而且减 N 条件下显著降低 N240和 N360处理氮
肥的表观损失 (表 3) .
313 　减量施 N 对土壤硝态氮残留的影响
由图 2 可知 ,冬小麦季 N120处理无论正常施 N
还是施 N 量减半 ,0～1 m 土体中残留 NO32N 相差
较小 ,均不超过 70 kg·hm - 2 ,与播前差异不明显 ;
N240和 N360处理减量施 N 条件下土壤残留 NO32N
含量虽然比相应的正常施 N 条件下低 ,但 t 检验差
异不显著 ,而且二者都略高于相应的播前土壤 NO32
N ,说明原有高量施 N 处理 (N240和 N360) 即使在施
N 量减半后其用量仍超出冬小麦的 N 需要 ,造成土
壤中 NO32N 继续累积. 在 1～2 m 土体中只测了正
常施 N 处理 NO32N 的累积量 ,随着施 N 量的提高 ,
在 1～2 m 土体残留的 NO32N 迅速增加 ,从 N120处
理的 82 kg·hm - 2增至 N240 、N360处理的 249 和 345
kg·hm - 2 ,可见大量施 N 引起深层土壤 NO32N 累积
的严重性. 而在夏玉米季 , 0～1 m 土体中残留的
NO32N 在减量施 N (当季停止施 N) 条件下除原
N120处理比冬小麦收获时有所下降外 ,原 N240 和
N360处理均与冬小麦收获时持平 ;但与相应处理的
正常施 N 水平相比 ,减量施 N 显著降低了 0～1 m
土体 NO32N 的残留量 ,而 1～2 m 土体中硝态氮与
正常施 N 处理无显著的差异 ,甚至前者的数量还略
高于后者 (图 2) ,这可能与常规施 N 条件下 (N240和
N360) ,相当一部分硝态氮已进入 2～3 m 土体有关
(结果未列出) . 从这一结果推断 ,在本试验条件下 ,
残留在 1～2 m 土体中的 NO32N 可能难以被冬小
麦、夏玉米根系吸收利用 ,或者说进入 1 m 以下土体
中的 NO32N 可以视为淋洗损失出土壤2作物系统.
如果遇到特殊干旱年份 ,1m以下土层中的NO32N
图 2 　减量施 N 对冬小麦 (a)和夏玉米 (b)收获后土壤剖面中硝态氮
残留的影响
Fig. 2 Effects of reduced N application on residual NO32N content in soil
profile after harvest of winter wheat (a) and summer maize (b) .
还是有可能随水分的向上运动而进入 0～1 m 土体
而被作物吸收.
4 　讨 　　论
合理使用氮肥 ,实现作物高产优质高效与环境
友好的结合是保证我国农业可持续发展的重要前
提. 20 世纪 90 年代以来 ,随着我国农业生产中氮肥
用量的急剧增加 ,由于不合理使用氮肥而引起氮肥
增产不明显的现象日益普遍[8 ] ,并威胁到地下和地
表水体的安全[6 ,11 ,12 ] . 这一现象在我国北方高产高
投入地区显得更为严重. 本文以华北地区冬小麦2夏
玉米这一典型种植体系为研究对象 ,探讨了不同氮
肥用量和减量施 N 对作物产量、吸 N 量和 N 平衡
的影响 ,主要想弄清以下几个问题 :1)在长期轮作条
件下每季作物施 N 多少较为合理 ,即在这一施 N 量
下既能得到较高产量又没有明显的环境风险 ;2) 在
高肥力或高量施 N 土壤上减量施 N 在什么条件下
会引起减产 ;3)深层土壤中累积的矿质 N 或硝态氮
能在多大程度上被作物吸收利用.
从本试验的结果来看 ,每季施 N120 kg·hm - 2
即可满足冬小麦、夏玉米的 N 需要获得 6 000 kg·
hm - 2左右的干物质产量 ,而且这一处理土壤中残留
Nmin也保持在相对较低的水平 ,氮肥的表观损失量
与损失率均较低 (图 1～2 ,表 3) . 由于这是在冬小麦2夏玉米连续两个轮作周期的基础上得出的 ,应该说
以上施 N 量的结果具有较强的代表性 ,同时也与朱
兆良[14 ]针对全国提出的平均适宜施 N 量数值基本
吻合. 而当施 N 量增至 240 和 360 kg·hm - 2 ,冬小麦
1643 期 　　　　　　　　　刘学军等 :减量施氮对冬小麦2夏玉米种植体系中氮利用与平衡的影响 　　　　　　　　　　　
和夏玉米的产量和吸 N 量均没有显著的变化 (图
1) ,说明增施的氮肥没有增产效益 ,反而引起土壤
Nmin尤其是 NO32N 的大量残留与氮肥的表观损失
(表 3 ,图 2) ,而且土壤中残留的 NO32N (图 2) 还将
通过淋洗或反硝化途径损失出小麦2玉米种植系统
成为环境污染物 ,这是在正常施 N 条件下得到的基
本结论. 那么 ,高肥力土壤上或长期高量施 N 条件
下减少氮肥用量是否会影响作物的 N 吸收并导致
产量的下降 ? 作者等[5 ]曾对高肥力土壤2冬小麦体
系中基施氮肥的作物产量效应与 N 平衡进行了初
步探讨 ,发现基肥 N 对冬小麦产量与 N 利用没有明
显影响 ,但显著增加了 N 盈余与表观损失的数量.
本试验中冬小麦季的结果也表明 ,高 N 处理 (N240和
N360)氮肥减半 (即省去基肥的施用) 后产量并无明
显变化 ,吸 N 量与产量体现为相同的趋势 (图 1) . 这
进一步证实 ,高量施 N 条件下不施基肥将氮肥一次
于拔节期施入不会影响冬小麦产量与 N 吸收. 在夏
玉米季 ,上述 3 个氮肥减半处理停止施 N 后发现 ,
尽管这些减 N 处理夏玉米产量达到较高的水平 ,但
均显著低于相应的正常施 N 处理 (图 1) . 考虑到夏
玉米生长季高温多雨的气候条件 (2000 年夏玉米季
降雨达 357 mm) 对土壤中 NO32N 向深层的移动非
常有利 ,因此 ,如果没有氮肥的补充夏玉米产量的进
一步提高将受到限制. 由此可知 ,在高量施 N 条件
下 ,将氮肥用量减半产量下降风险不大 ,但如果持续
大幅降低氮肥用量或停止施 N 将带来产量显著降
低的风险 ,生产中不宜提倡.
从整个轮作体系来看 ,随着氮肥用量大幅度减
少 ,冬小麦和夏玉米吸 N 量与产量均有所下降 ,但
作物的氮肥利用率均显著增加 (表 3) . 表明尽管我
国农业生产中提高氮肥利用率有较大难度 ,但只要
将不合理的施 N 量降下来并改进施肥方式 ,提高氮
肥利用率仍有较大的潜力[7 ] .
对于土壤水分养分的空间分布与根系剖面分布
的协调与耦合关系的研究 ,一直是农业工作者关注
的重要前沿之一. 因为保证根系的吸收位点与土壤
水分、养分时空两个尺度上的吻合是提高作物水分
养分利用效率的关键所在. 通过种植休闲覆盖作物
来消耗土壤中残留 NO32N、降低其环境污染的风
险 ,已成为国际上许多研究[1 ,2 ]所肯定的成功做法.
在华北平原冬小麦2夏玉米种植体系中 ,作物根系究
竟能利用多深土体中的 NO32N 既是有利于指导合
理施 N ,又与农业环境保护密切相关. 从本研究减量
施 N 处理 0～1 m 土体累积的 NO32N 显著低于相
应的正常施 N 处理 ,而 1～2 m 土体中 NO32N 与正
常施 N 处理无显著差异的结果 (图 2) 可以推断 ,作
物根系可以利用 0～1 m 土体 NO32N 但难以利用 1
～2 m 土体中的 NO32N. 也就是说 ,NO32N 只要进
入 1 m 以下土层 ,将很难被作物再回收利用 ,其最终
归属无疑是离开土壤2作物系统进入环境 ,或进一步
淋洗进入地下水体 ,或通过深层反硝化进入大气. 因
此 ,通过合理的氮肥推荐方法严格控制施氮肥量避
免深层土壤中 NO32N 的积累 ,是防止农业生产中 N
环境风险的关键所在.
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作者简介 　刘学军 ,男 ,1969 年生 ,博士 ,副教授 ,主要从事
农田生态系统中 N 循环与平衡方面的研究 ,发表论文 40
篇. Tel :020262893459 ,E2mail :liu310 @cau. edu. cn
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