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此文于 1996 年 8 月 7 日收到。
应用15N 示踪技术研究河南主要
土类冬小麦对氮素的利用
李贵宝　张水旺
(河南省农业科学院土壤肥料研究所　郑州　450002)
用15N 示踪方法研究了河南两种主要土类上冬小麦对施入氮素的利用、氮在土
壤中的残留及损失。结果表明 ,除在潮土上全底肥处理的氮素利用率显著高于其它
处理外 ,其余处理间均未达到显著水平。小麦根系的氮素利用率、小麦植株氮来自肥
料的比例均是潮土高于砂姜黑土 ,表明了土类间的差异。
总的来看 ,两种土类上 ,一次性施肥 (全底肥与底耙肥处理)的土壤中氮残留量显
著低于分次性施肥 (底追肥与底追喷肥处理) ,并且每种施氮方法的残留量均为潮土
大于砂姜黑土。不同土壤层次中残留氮分析表明 ,残留氮在 0～20cm 土层中砂姜黑
土为 7615 %～9412 % ,潮土为 8815 %～9317 %。肥料氮的损失 ,其规律与土壤中氮
的残留正好相反。
关键词 :15N 　冬小麦 　潮土 　砂姜黑土
前 言
河南省共有耕地 6866667 公顷 ,其中潮土约有 4666667 公顷 ,主要分布在豫北、豫东 ;砂姜
黑土约有 1000000 公顷 ,主要分布在豫中、豫东南、豫南。这两种土壤所在区域为河南省主要
产麦区 ,约占河南小麦总产量的 90 %。然而 ,在施肥上普遍存在着氮肥施用不合理 ,氮肥利用
率不高等问题 ,限制小麦生产的发展和产量的提高。“七五”期间 ,研究得出了不同区域或土类
区适宜的氮肥推荐施用量[1 ] 。为解决等量氮肥如何施用 ,既可提高氮肥利用率 ,又能提高作
物产量的问题 ,于 1989～1991 年在豫东商丘潮土区和豫东南驻马店砂姜黑土区进行了研究。
材 料 与 方 法
供试土壤及设置 　试验设置在商丘地区农科所试验场 (潮土)和驻马店汝南县新坡科研站
(砂姜黑土) 。供试土壤基本理化性质见表 1。采用田间微区方式进行[2 ] ,微区面积 01071m2 ,
深 50cm (驻马店)和 80cm (商丘) ,采用无底圆塑料桶与四周土壤相隔。20～80cm 土层保持原
土层结构 ,0～20cm 土层取出与肥料混匀后装入筒内。微区外种植小麦 ,以保持微区内小麦具
备大田生态条件。每筒留苗 20 株 ,品种为豫麦 2 号 (驻马店) 和豫麦 13 号 (商丘) 。驻马店点
342　核 农 学 报　1997 ,11 (4) :243～246Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
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1989 年 10 月 23 日播种 ,1990 年 6 月 2 日收获 ;商丘点 1990 年 10 月 17 日播种 ,1991 年 6 月 3
日收获。小麦生长期间驻马店点降水约 650mm ,商丘点约 510mm ,均未灌溉。
表 1 　供试土壤的基本理化性质
Table 1 　Physical and chemical properties of the soil tested
土壤
Soil
地点
Location
有机质
O. M
( %)
全氮
Total N
( %)
碱解氮
Alkalizable N
(mg/ kg)
有效磷
Available P
(mg/ kg)
质地
Texture
潮土
Chao soil
商丘
Shangqiu
0184 01057 6511 714 壤土
Loam
砂姜黑土
Shajiang
black soil
驻马店
Zhumadian
0194 01076 8212 918 壤粘土
Loamy clay
供试肥料及处理 　试验设 5 个处理 :11 对照 (CK) ———不施氮肥 ;21 全底肥 (B) ———全部
氮肥作底肥 1 次施入 ;31 底耙肥 (B + P) ———2/ 3 的氮肥作底肥施入 ,1/ 3 撒在土表 ,然后耙平 ;
41 底追肥 (B + T) ———2/ 3 氮肥作底肥施入 ,1/ 3 于冬前作追肥施入 ; 51 底追喷肥 (B + T +
S) ———2/ 3 作底肥施入 ,4/ 15 作冬前追肥 ,1/ 15 于扬花期喷施。供试氮肥为15 N - 尿素 ,丰度
为 6121 %。每公顷施用 N 150kg (处理 1 不施) ,所有处理每公顷均施入 11215kg P2O5 和
120kg K2O。折合微区每筒施入尿素 2132g ,三料磷肥 (含 P2O5 46 %) 1174g ,氯化钾 (含 K2O
60 %) 1142g。各处理重复 3 次 ,随机排列。
测定方法 　小麦收获后 ,分别按籽粒、茎叶、糠进行干重测定 ,根系干重测定采用水洗法 ,
烘干称重。土壤样品分 0～20cm、20～50cm、50～80cm3 层采集 ,风干磨碎过 60 目筛。土壤、
植株样品全氮量测定用凯氏法 ,15N 用质谱分析 (由河北农科院理化所质谱室分析测定) 。
结 果 与 讨 论
(一)小麦植株对氮的利用率
小麦收获后对籽粒、茎叶、糠 (包括穗轴) 、根系及土壤进行全氮和15 N 丰度测定 ,根据测定
结果计算出小麦植株的氮素利用率 (表 2) 。从表 2 可见 ,潮土点全底肥处理的氮素利用率显
著高于其它处理 ,高出 818 %～915 %。砂姜黑土 4 个处理间氮素利用率相差很小 ,差异不显
著。两种土类小麦植株不同器官对氮肥利用率的高低顺序是一致的 ,均为籽粒 > 茎叶 > 根系
> 糠 ,这与小麦植株各器官氮素积累量大小是一致的。从表 2 还可发现 ,潮土点根系的氮素利
用率明显高于砂姜黑土点 ,这是因为砂姜黑土土质较粘 ,根系不易充分扩展 ,因而其占生物产
量的比例 (表略)较小所引起的。特定的小麦品种对氮素利用率是比较恒定的 ,但通过施肥等
措施亦可进行调节。表 2 砂姜黑土上种植的豫麦 2 号 4 个处理氮素利用率高于相应的潮土上
种植的豫麦 13 号 ,但在潮土上 4 个处理间 ,通过全底肥处理的实施 ,氮素利用率明显高于其它
3 个处理。两个地点降水量不同 ,降水主要通过影响肥料氮的残留或损失 ,从而影响氮素利用
率。
442 核　农　学　报 11 卷
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表 2 　小麦植株不同器官的氮素利用率
Table 2 　N utilization rate in different plant parts of wheat
土类
Soil
处理
Treatment
　　　　　　　　　　　N 利用率 N utilization rate ( %) 　　　　　　　　　　
籽粒
Grain
茎叶
Stem & leaf
糠
Hull & rachis
根系
Root
合计
Sum
B 3 3 　　3317 　　717 　　216 　　618 　　5018a 3
潮土 B + P 2614 710 118 618 4210b
Chao soil B + T 2810 710 119 511 4210b
B + T + S 2815 510 118 610 4113b
砂姜黑土 B 3515 810 212 314 4911a
B + P 3618 812 213 313 5016a
Shajiang B + T 3514 714 215 314 4817a
black soil B + T + S 3412 712 214 411 4719a
　3 表示 Duncan’s 检验 5 %显著水平 ,以下均同。
　3 Different letter shows the difference at 5 % level with Duncan’s method. The following is the same.
　3 3 B :All N as basal ;B + P :2/ 3 N as basal ,1/ 3 as plough harrow ;B + T :2/ 3 N as basal ,1/ 3 as topdressing ;B + T + S :2/ 3 N as
basal ,4/ 15 as topdressing and 1/ 15 N as spraying at flowering stage.
(二)土壤 —小麦系统中化肥氮的去向
11 小麦对化肥氮的利用 :从表 3 可见 ,小麦整株吸收利用 N 素比例 ,潮土区 4113 %～
5018 % ;砂姜黑土 4719 %～5016 % ,变幅较小。这亦可以反映出 ,同样数量的肥料以不同施用
方法施入后 ,砂姜黑土对肥料的缓冲性能大于潮土。这与前述的不同施肥方式可调节小麦对
氮素的利用率是一致的。
21 土壤中肥料氮的残留量 :收获小麦后 ,按不同土层取土样进行分析 ,结果见表 3。表 3
表明 ,潮土 (0～80cm)土壤中肥料氮残留量占施入量的 2311 %～4919 % ,砂姜黑土 (0～50cm)
为 1712 %～4117 %。两个土类均以全底肥处理最低 ,底追喷肥处理最高。潮土除底追肥处理
与底追喷处理差异不显著外 ,其它处理间差异达到显著水平 ;砂姜黑土除底耙肥处理与全底处
理差异不显著外 ,其余处理间亦达到显著水平。总之 ,一次性施肥 (全底肥与底耙肥)处理的土
壤中 N 残留量显著低于分次性施肥 (底追肥与底追喷肥) 。此外 ,每种施氮方法的残留量均为
潮土大于砂姜黑土 ,这主要是因为潮土点降水量小于砂姜黑土 ,并且两个点的降水时、空分布
也不一致 ,加之两种土壤质地特性、持水性能也不同。
表 3 　不同处理氮的去向
Table 3 　Fate of N in different t reatment
土类
Soil
处理
Treatment
不同土层残留 N
N retained in soil layers( %)
0～20 20～650 50～80 合计 Sum
小麦植株吸收 N
Absorption N
( %)
损失 N
Loss N
( %)
潮土 B 2015 213 013 2311c 5018 　　2611
Chao soil B + P 2819 113 017 3019b 4210 2711
B + T 4518 216 016 4910a 4210 910
B + T + S 4618 217 014 4919a 4113 818
砂姜 B 1310 412 1712c 4911 3317
黑土 B + P 1512 219 1811c 5016 3113
Shajiang B + T 3118 410 3518b 4817 1515
black soil B + T + S 3913 214 4117a 4719 1014
542　4 期 应用15N 示踪技术研究河南主要土类冬小麦对氮素的利用
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从土壤剖面分布来看 ,残留 N 主要集中在 0～20cm 土层中 ,占土壤总残留量的比例潮土
为 8815 %～9317 % ,砂姜黑土为 7615 %～9412 % ;20～50cm 土层中 ,潮土为 412 %～1011 % ,
砂姜黑土为 518 %～2315 %。砂姜黑土全底肥 20～50cm 土层中占土壤总残留量的比例最高 ,
即 2315 %。这是因为砂姜黑土区年降雨量丰富 (约 1000mm) ,1 次施入肥料 ,作物苗小来不及
吸收 ,极易导致肥料往下渗透。潮土区 50～80cm 土层所占比例甚小 ,仅为 019 %～213 %。
31肥料氮的损失 :损失包括气态挥发损失和淋失到深层土壤中的渗漏损失。运用平衡
法[3 ]求出在当季冬小麦生长期间 ,肥料氮的损失 :潮土 818 %～2711 % ,砂姜黑土 1014 %～
3317 %。两个土类均以全底肥和底耙肥处理损失最多 ,底追肥和底追喷肥处理损失最少 (表
3) ,且每个处理损失量均为砂姜黑土大于潮土。可能的原因是砂姜黑土区年降雨量大于潮土
区 ,因而土壤湿度大 ,有利于反硝化作用 ,导致较多的氮素挥发损失 ,这有待于进一步探讨。
参 考 文 献
1 　李贵宝等. 河南省区域施氮决策的研究. 土壤通报 ,1995 ,26 (4) :29～34
2 　李仁岗等. 冬小麦对土壤氮和肥料氮的吸收及氮素平衡. 土壤通报 ,1982 ,13 (4) :21～22
3 　张绍林等. 黄泛区潮土—冬小麦系统中尿素的转化和化肥氮去向. 核农学报 ,1989 ,3 (1) :9～15
STUDIES ON THE UTIL IZATION OF NITROGEN BY WINTER
WHEAT IN MAJOR SOILS OF HENAN PROVINCE
Li Guibao 　Zhang Shuiwang
( Soil and Fertilizer Instit ute , Henan Academy of A gricult ural Sciences , Zhengz hou 450002)
ABSTRACT
Util ization ,retention and loss of fertil izer N by winter wheat were studied by using 15 N
tracer technique in Shajiang black soil and Chao soil . Results showed that no signif icant differ2
ence at 5 %LSD level was observed among f ive treatments on N util izaiton rate except B treat2
ment ( all Napplied as basal) in Chao soil . N util ization rate by wheat root in Chao soil was high2
er than that in Shajiang black soil . The amount of fertil izer N absorbed by wheat in Shajiang
black soil was lower than that in Chao soil . In t wo soils , N retained rate with treatments B and
B + P( 2/ 3 N as basal ,1/ 3 as plough harrow) was obviously less than that with treatments B + T
( 2/ 3 N as basal ,1/ 3 as topdressing) and B + T + S( 2/ 3 as basal ,4/ 15 as topdressing and 1/ 15 as
sprayed at flowering stage) . In addition , N retetion rate of each treatment in Chao soil was more
than that in Shajiang black soil . 7615 %～9412 %of retained2N was in soil top layer ( 0～20cm)
in Shajiang black soil and 8815 %～9317 % in Chao soil . The N loss was negatively related to the
retained2N.
　　 Key words : 15N ,winter wheat ,Chao soil ,Shajiang black soil
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1997 ,11 (4) :243～246