全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１５，２１（１）：３６－４５
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．２０１５０１０４
收稿日期：２０１３－１２－３０ 接受日期：２０１４－０６－１３
基金项目：“十二五”国家粮食丰产科技工程（２０１１ＢＡＤ１６Ｂ０８，２０１２ＢＡＤ０４Ｂ０６，２０１３ＢＡＤ０７Ｂ０５）项目资助。
作者简介：徐明杰（１９８５—），女，河北迁安人，硕士研究生，主要从事土壤环境质量方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｘｕｍｉｎｇｊｉｅ２０１０＠１６３ｃｏｍ
通信作者 Ｔｅｌ：０３１２－７５２８２１０，Ｅｍａｉｌ：ｌｊ＿ｚｈ２００１＠１６３ｃｏｍ
不同管理方式对夏玉米氮素吸收、分配及去向的影响
徐明杰１，张 琳１，汪新颖１，彭亚静１，张丽娟１，２，巨晓棠３
（１河北农业大学资源与环境学院，河北保定 ０７１０００；２河北省农田生态环境重点实验室，河北保定 ０７１０００；
３中国农业大学资源与环境学院，北京 １００１９３）
摘要：【目的】本文利用１５Ｎ同位素示踪技术探讨传统（ＣＴ）和优化（ＹＨ）两种管理方式对夏玉米氮素吸收、分配及
去向的影响。分析目标产量下化肥氮的变化，解析夏玉米花前、花后氮素利用及转移规律，探讨肥料氮、土壤氮与
作物氮之间的关系，为该地区夏玉米的科学合理施氮提供合理依据。【方法】在传统和优化两种管理方式定位试验
中设置１５Ｎ微区，采用将１５Ｎ标记的尿素表施的方法，分析植株和土壤样品。新鲜土壤用１ｍｏｌ／ＬＫＣｌ浸提，滤液用
ＴＲＡＣＣＳ２０００型流动分析仪测定土壤的 ＮＨ＋４Ｎ和 ＮＯ
－
３Ｎ含量。
１５Ｎ标记的土壤和植物全氮的测定用烘干样（过
０１５ｍｍ筛），然后用美国ＴＨＥＲＭＯｆｉｎｎｉｇａｎ公司生产的稳定同位素质谱仪 ＤｅｌｔａｐｌｕｓＸＰ进行测定。【结果】在该试
验条件下，优化方式下夏玉米籽粒产量和总吸氮量显著高于传统方式，分别增加１２％和１０％。作物收获后，优化
方式的１５Ｎ吸收量及利用率显著高于传统方式，利用率分别为２０８１％、３２５４％。夏玉米各器官中氮素的积累量
和向籽粒中的转移量土壤氮显著高于肥料氮，传统方式籽粒中氮素的５７７３％、优化方式籽粒中氮素的４５１５％来
自各器官的转移，近一半的氮素是在花后积累的，基施高氮对作物生长作用不大。开花期土壤表层硝态氮含量传
统方式显著高于优化方式，收获后有所降低，而土壤深层含量明显增加，有向下淋洗的趋势。夏玉米收获后，传统
方式各土层的原子百分超均高于优化方式，而且在２０—４０ｃｍ处出现了明显的１５Ｎ累积峰，与开花期相比，４０ｃｍ以
下土层的原子百分超明显增大，氮肥随水向下淋洗强烈。夏玉米收获后传统方式土壤氮素残留率高达５６１８％，表
现为土壤残留＞损失＞作物吸收；优化方式则表现为土壤残留＞作物吸收＞损失。【结论】在优化方式中夏玉米施
氮量为Ｎ１８５ｋｇ／ｈｍ２时，玉米达到高产水平且氮肥的利用率高。适当减少施氮量及增加后期追肥次数可实现夏玉
米的高产和肥料的高效利用。
关键词：１５Ｎ；夏玉米；管理方式；花前花后；氮去向
中图分类号：Ｓ５１３０６２０１；Ｓ１５３６＋１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１５）０１－００３６－１０
Ｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐａｔｅｒｎｓｏｎｕｐｔａｋｅ，
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｆａｔｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｉｎｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅ
ＸＵＭｉｎｇｊｉｅ１，ＺＨＡＮＧＬｉｎ１，ＷＡＮＧＸｉｎｙｉｎｇ１，ＰＥＮＧＹａｊｉｎｇ１，ＺＨＡＮＧＬｉｊｕａｎ１，２，ＪＵＸｉａｏｔａｎｇ３
（１ＣｏｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＨｅｂｅｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ０７１０００，Ｃｈｉｎａ；
２ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＦａｒｍｌａｎｄＥｃｏＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｂａｏｄｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ０７１０００，Ｃｈｉｎａ；
３ＣｏｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】Ａｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｅｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐａｔｅｒｎｓｏｎ
ｕｐｔａｋｅ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｆａｔｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｉｎｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅ．Ｗｅｉｎｄｉｃａｔｅｄｉｍｐａｃｔｓｏｆｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐａｔｅｒｎ
ｏｎ“Ｎｕｐｔａｋｅｓｏｉｌｒｅｓｉｄｕｅｓｌｏｓｓ”，ｅｘｐｌｏｒｅｄｎｉｔｒｏｇｅｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｔｈｅａｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｍａｔｕｒｉｔｙｓｔａｇｅｓ，
ａｎｄｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｆａｔｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｓｆｏｒｌｏｃａｌａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．【Ｍｅｔｈｏｄｓ】Ｔｗｏｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐａｔｅｒｎｓ［ｉ．ｅ．，ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｔｅｒｎ（ＣＴ）ａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐａｔｅｒｎ
（ＹＨ）ｉｎｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｗａｔｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔ］ｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ１５Ｎｍｉｃｒｏｐｏｌｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅ
ｆｉｅｌｄ．Ｗｅａｎａｌｙｚｅｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｂｙｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｓｏｉｌａｎｄｐｌａｎｔｓａｍｐｌｅｓ．Ｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓ
ｗｅｒｅｅｘｔｒａｃｔｅｄｗｉｔｈ１ｍｏｌ／ＬＫＣｌ，ａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｆｏｒＮＨ＋４ＮａｎｄＮＯ
－
３Ｎｕｓｉｎｇｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｆｌｏｗａｎａｌｙｓｉｓ（ＴＲＡＡＣＳ
１期 徐明杰，等：不同管理方式对夏玉米氮素吸收、分配及去向的影响
２０００）ｉｎｌａｂｏｒａｔｏｒｙ．Ｔｈｅｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｄｒｉｅｄａｎｄｓｉｅｖｅｄｔｈｒｏｕｇｈａ０１５ｍｍ ｍｅｓｈ．Ｔｈｅｙｗｅｒｅｔａｋｅｎｆｏｒ
ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆ１５ＮｕｓｉｎｇｔｈｅＤｅｌｔａｐｌｕｓＸＰ．【Ｒｅｓｕｌｔｓ】Ｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｇｒａｉｎｙｉｅｌｄａｎｄｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎｕｐｔａｋｅ
ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｎｄｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｔｅｒｎｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．Ａｓｔｏｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｔｅｒｎ，ｔｈｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄａｎｄ
ｎｉｔｒｏｇｅｎｕｐｔａｋｅａｒｅ１２％ ａｎｄ１０％ ｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐａｔｅｒｎｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｒａｔｅｏｆ１５Ｎ
ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｔｅｒｎｓ（２０８１％）ｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐａｔｅｒｎｓ
（３２５４％）．Ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｎｉｔｒｏｇｅｎｉｎｔｈｅｃｒｏｐａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｏｒｇａｎｓａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｒａｎｓｆｅｒｅｄ
ｎｉｔｒｏｇｅｎｔｏｔｈｅｇｒａｉｎｏｆｓｏｉｌｎｉｔｒｏｇｅｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｎｉｔｒｏｇｅｎ．Ａｂｏｕｔｈａｌｆｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｃｏｎｔｅｎｔｉｎｓｅｅｄｃｏｍｅｓｆｒｏｍｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｆｔｅｒｔｈｅｆｌｏｗｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｔｅｓｂｙｏｒｇａｎｓｏｆｔｈｅ
ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐａｔｅｒｎｓａｒｅ５７７３％ ａｎｄ４５１５％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｎｉｔｒａｔｅａｎｄｍａｒｋｅｄ１５Ｎ
ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｓｉｎｔｈｅｓｏｉｌｓｕｒｆａｃｅａｔｔｈｅｐｅｒｉｏｄｏｆｔｈｅａｎｔｈｅｓｉｓｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｔｅｒｎｓａｒｅｈｉｇｈｅｒ
ｔｈａｎｔｈｏｓｅｕｎｄｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐａｔｅｒｎｓ，ａｎｄａｆｔｅｒｔｈｅｈａｒｖｅｓｔｔｈｅ１５Ｎｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｔｅｒｎｗｉｔｈｓｏｉｌ
ｄｅｐｔｈｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｏｒｔｈｅｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ｗｉｔｈｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｐｅａｋｉｎ２０－４０ｃｍ．Ｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｒａｔｅｉｎｓｏｉｌｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｔｅｒｎｉｓｕｐｔｏ５６１８％．Ｔｈｅｆａｔｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｉｓａｓｆｏｌｏｗｓ：ｓｏｉｌｒｅｓｉｄｕａｌ＞
ｌｏｓｓ＞ｃｒｏｐｕｐｔａｋｅ．Ａｓｔｏｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅｆａｔｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｉｓａｓｆｏｌｏｗｓ：ｓｏｉｌｒｅｓｉｄｕａｌ＞ｃｒｏｐ
ｕｐｔａｋｅ＞ｌｏｓｓ．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】Ｉｔｃａｎｂｅｒｅａｃｈｅｄｈｉｇｈｌｅｖｅｌｏｆｇｒａｉｎｙｉｅｌｄａｎｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｗｉｔｈｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｃｏｎｔｒｏｌｅｄａｔａｒｏｕｎｄ１８５ｋｇ／ｈａＴｈｕｓ，ｌｅｓｓｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｍｏｒｅｔｉｍｅｓｏｆｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｔｌａｔｅｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｎｏｔｏｎｌｙ
ｒａｉｓｅｔｈｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｂｕｔａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓｅｆｏｏｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶１５Ｎ牷ｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅ牷ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐａｔｅｒｎ牷ａｎｔｈｅｓｉｓ牷ｆａｔｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎ
玉米在我国粮食生产上占有重要地位，戴景瑞
等［１］认为，２００８ ２０２０年我国玉米单产年均递增
１８８７ｋｇ／ｈｍ２才能保证未来玉米的消费需求。巨
晓棠等［２］认为，即使在肥力较高的土壤上氮肥的施
用对于冬小麦和夏玉米的高产稳产也是必不可少
的，但夏玉米生长期正处于北方高温多雨季节，降水
量大而且比较集中，如果追肥不合理，很容易造成氮
素淋失［３］，带来一系列的环境问题［４］。目前华北平
原地区冬小麦－夏玉米轮作体系中氮肥过量施用已
相当严重［５］，在山东地区，夏玉米季农民的传统施
氮量为Ｎ２５９ｋｇ／ｈｍ２，高于推荐施氮量的５７％［６］。
这种过量施肥不仅不会达到作物高产的目的，还会
降低氮肥的利用率［７］。玉米对氮素的吸收、同化与
转运直接影响其生长和发育，从而影响产量［８］。
Ｗａｎｇ等［９］认为，较高的籽粒产量来自于较高的氮
素利用效率和氮素再分配效率。
关于夏玉米生长期间的氮素吸收利用及损失也
有不少报道［１０－１４］。易镇邪等［１５］、赵营等［１６］就不同
氮肥类型和供氮水平对夏玉米氮素吸收、积累、转
运的影响进行了研究。范亚宁等［１７］认为，夏玉米生
长季适宜的施氮量为 Ｎ１３５ｋｇ／ｈｍ２，该施氮水平可
保证经济效益和环境保护的双赢。过量或不合理施
肥造成氮肥的当季利用率降低，收获后残留在土壤
中的大量氮主要以 ＮＯ－３Ｎ的形式存在
［１８－１９］，随灌
水或降雨向下迁移，当淋溶到２ｍ以下时，极易对地
下水造成污染［２０－２１］。吴永成等［２２］的研究表明，施
用氮肥可显著提高玉米的籽粒产量，但随施氮量的
增加产量变化不大。
尽管目前已有不少围绕玉米季的氮肥利用特征
及去向的研究，但是关于高产体系下作物花前花后
氮素利用及转移规律的研究相对较少。因此，本研
究以曲周为代表的华北平原为对象，布置１５Ｎ微区，
利用１５Ｎ标记技术进行试验，分析目标产量下化肥
氮的变化，解析夏玉米花前花后氮素利用及转移规
律，探讨肥料氮、土壤氮与作物氮之间的关系，为该
地区夏玉米的科学合理施氮提供理论依据。
１ 材料与方法
１１ 试验地概况
本试验在河北省邯郸市中国农业大学曲周实验
基地进行。２００７年１０月，布设“华北平原可持续高
产作物生产体系及资源优化利用”长期定位试验，
在主试验开展４年的基础上，于２０１１年６月至２０１１
年１０月进行本试验。该基地位于河北省南部太行
山东麓海河平原的黑龙港流域，曲周县地处东经
１１４°５０′ １１５°１３′，北纬 ３６°３４′ ３６°５７′之间，平均
海拔３９６ｍ，地下水埋深１０—２０ｍ，属温带半湿润
大陆性季风气候，年平均气温１３４℃，全年无霜期
平均２０１ｄ，年平均降水量４９４ｍｍ，主要集中在６
８月，年际间变化大。２０１１年６月 ２０１１年１０月
７３
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
夏玉米试验期间降水量为 ３６７００ｍｍ，比 ２００６
２０１０年该期间平均降水量高８７９８ｍｍ，属较湿润
年份。
供试土壤为山前平原冲积性潮褐土，各土层土
壤的基本理化性质见如表 １，该试验地属中肥力
土壤［２３］。
表１ 供试土壤基本理化性质
Ｔａｂｌｅ１ Ｔｈｅｍａｊｏｒｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｏｉｌ
土层
Ｓｏｉｌｄｅｐｔｈ
（ｃｍ）
全碳
ＴｏｔａｌＣ
全氮
ＴｏｔａｌＮ
铵态氮
ＮＨ＋４Ｎ
硝态氮
Ｎ０－３Ｎ
速效磷
Ａｖａｉｌ．Ｐ
速效钾
Ａｖａｉｌ．Ｋ
（ｇ／ｋｇ） （ｍｇ／ｋｇ）
ｐＨ
颗粒组成 Ｐａｒｔｉｃｌｅ（％）
砂粒
Ｓａｎｄ
粉粒
Ｓｉｌｔ
黏粒
Ｃｌａｙ
容重
Ｄｅｎｓｉｔｙ
（ｇ／ｃｍ３）
０—３０ １６３０ ０７０ ３１０ １４６０ ３４４０ ７２７０ ７７２ ３９３４ ５８２５ ２４１ １３７
３０—６０ １５１０ ０４０ ２２０ ５９０ ２１２０ ３５６０ ７８５ ２４８１ ７２５７ ２６２ １３５
６０—９０ １４６０ ０２０ １３０ ２６０ １７１０ ２６００ ７８４ ６４２６ ３３９７ １７７ １４４
１２ 田间试验设计
１２１试验设计与布置 长期定位试验设置２种管
理方式：１）传统方式，为秸秆不还田，传统氮肥管理
（ＣＴ）；２）优化方式，为秸秆还田和推荐施肥（ＹＨ）。
每处理重复４次，主试验大区面积３０×６０ｍ，处理
间间隔２ｍ，区组间间隔５ｍ。
１２２１５Ｎ微区田间设置及施肥方法 在主试验大
区内设置１５Ｎ微区。微区用长１ｍ，宽１ｍ，高０４ｍ
的铁皮框制成。整好地后，划出微区所在位置，将铁
皮框放到微区所在的位置，外围垂直挖出０３５ｍ，
将铁皮框套入土中，使其周围与土壤紧贴，铁皮框上
方露出地表５ｃｍ。每季作物设置２个微区，一个用
于开花期破坏性取样，一个用于收获期取样。微区
施用的氮肥为５２２％丰度的１５Ｎ标记尿素，播种前
在微区内取出１ｋｇ左右的土，过５ｍｍ筛，再与做基
肥的１５Ｎ标记的尿素和磷、钾肥混匀，均匀撒施到微
区，翻耕后播种；追肥采用与大田相同的施肥方式。
１２３种植方式和田间管理 两处理供试夏玉米品
种为郑单９５８，密度为７５０００ｐｌａｎｔ／ｈｍ２，于２０１１年６
月１７日播种。播后两处理各灌水７０ｍｍ，作物生长
阶段雨水充沛，不再进行补充灌溉。传统方式氮肥
施用量是通过各区域农户调查来确定，代表了该地
区内农民的平均习惯施肥量，为 Ｎ２５０ｋｇ／ｈｍ２。优
化方式是根据作物关键生育期追肥前根层土壤无机
氮（硝态氮 ＋铵态氮）含量和氮素供应目标值之间
的差异来确定施氮量；夏玉米季的施肥量定为 Ｎ
１８５ｋｇ／ｈｍ２，关键追肥期为播种期、６叶期和１３叶
期（表 ２）。两处理磷肥施用量均为 Ｐ２Ｏ５ ４５
ｋｇ／ｈｍ２，随播种机器施入；传统方式夏玉米钾肥施
用量为 Ｋ２Ｏ４５ｋｇ／ｈｍ
２，优化方式为 Ｋ２Ｏ９０ｋｇ／
ｈｍ２，其中４５ｋｇ／ｈｍ２在播种时施入，４５ｋｇ／ｈｍ２在夏
玉米６叶期追施。
表２ 夏玉米不同氮肥管理方式
Ｔａｂｌｅ２ ＣｈｅｍｉｃａｌＮｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｉｎｐｕｔｆｏｒｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐａｔｅｒｎｓ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
施氮量 Ｎｒａｔｅ（ｋｇ／ｈｍ２）
基肥 Ｂａｓｅｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ 六叶期 Ｓｉｘｌｅａｆｓｔａｇｅ 十三叶期 Ｔｈｉｒｔｅｅｎｌｅａｆｓｔａｇｅ 合计Ｔｏｔａｌ
传统方式 ＣＴ １００ ０ １５０ ２５０
优化方式 ＹＨ ４５ ８０ ６０ １８５
注（Ｎｏｔｅ）：ＣＴ—Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｔｅｒｎ；ＹＨ—Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐａｔｅｒｎ．
１３ 采样与测定
播种前采集试验地０—１００ｃｍ（以２０ｃｍ为间
隔）土壤样品，测定土壤ＮＯ－３Ｎ和ＮＨ
＋
４Ｎ含量。
１．３．１植物样品 在作物花期和成熟期，将１５Ｎ微区
的植株地上部全部收获。所有植株沿地面全部割下
称鲜重，风干后称重，之后在６５℃下烘干，称干重。
８３
１期 徐明杰，等：不同管理方式对夏玉米氮素吸收、分配及去向的影响
将用于测定的植株样品全部粉碎过０１５ｍｍ筛，混
匀后，连续用４分法取测定所需的样品量，用于测定
植株含氮量和１５Ｎ丰度。
１．３．２土壤样品 在采集植物样品的同时在微区采
集０—１００ｃｍ的土壤（以２０ｃｍ为间隔，每区取两
钻，等层混合），测定各层次中 ＮＨ＋４Ｎ和 ＮＯ
－
３Ｎ的
含量以及１５Ｎ（全氮）丰度。
１４ 测定方法
１．４．１土壤ＮＨ＋４Ｎ和ＮＯ
－
３Ｎ含量的测定 将采集
的新鲜土样过５ｍｍ筛后，称取２４００ｇ于２００ｍＬ的
塑料瓶中，加入１００ｍＬ浓度为１ｍｏｌ／Ｌ的 ＫＣｌ浸
提，振荡，过滤，滤液用ＴＲＡＣＣＳ２０００型连续流动分
析仪测定。
１．４．２土壤及植物全氮和１５Ｎ丰度的测定 烘干样
品过０１５ｍｍ筛，然后用ＤｅｌｔａＰｌｕｓＸＰ１５Ｎ仪器测定
（美国ＴＨＥＲＭＯｆｉｎｎｉｇａｎ公司生产）１５Ｎ丰度。
１．４．３土壤水分含量的测定 采用烘干法测定土壤
含水量。
１．５ 计算公式与数据分析
土壤各层全氮来自标 记１５Ｎ的 ％ Ｎｄｆ＝
土壤各层全氮的１５Ν原子百分超
标记的１５Ν原子百分超
×１００
土壤各层来自１５Ｎ肥料的氮量Ｎｄｆ（ｋｇ／ｈｍ２）＝
土壤各层全氮含量 （ｋｇ／ｈｍ２）×土壤各层 ％Ｎｄｆ
植 物 的 ％ Ｎｄｆ＝植株中的
１５Ν原子百分超
肥料的１５Ν原子百分超
×１００
植株氮素来自化肥氮的量 Ｎｄｆ（ｋｇ／ｈｍ２）
＝植物 ％Ｎｄｆ×植物吸氮量 （ｋｇ／ｈｍ２）
化肥氮损失量 （ｋｇ／ｈｍ２）＝标记氮肥施用量 －
植株吸收Ｎｄｆ－土壤残留Ｎｄｆ
化肥氮残留率（％）＝标记化肥氮残留量标记氮肥施用量 ×１００
化肥氮损失率（％）＝标记化肥氮损失量标记氮肥施用量 ×１００
各器官氮素转移量 （ｋｇ／ｈｍ２）＝开花期各器官
氮素吸收量－收获期各器官吸收量
各器官氮素贡献率（％）＝各器官氮素转移量籽粒氮吸收量
×１００
试验数据采用Ｅｘｃｅｌ２００３和ＳＡＳ８０中的单因
素方差分析。
２ 结果与分析
２１ 地上部生物量及吸氮量
两处理虽施肥量和追肥时期不同，但开花期夏
玉米地上部生物量没有显著差异（表３）。开花后，
玉米干物质大量积累，优化方式的籽粒产量显著高
于传统方式，达到 ９６８５ｋｇ／ｈｍ２，比传统方式增产
１２％。与生物量相同，两种管理方式的开花期吸氮
量没有显著差异，优化方式夏玉米总吸氮量略低于
传统方式。收获时作物秸秆吸氮量显著降低，大量
的氮素转移到籽粒中，优化管理方式籽粒吸氮量
（１２６６ ｋｇ／ｈｍ２）显 著 高 于 传 统 方 式 （１１５２
ｋｇ／ｈｍ２），优化方式总吸氮量比传统方式增加１０％。
在夏玉米干物质累积时期，优化方式的氮肥分两次
追施，促进了作物对氮素的吸收。
表３ 夏玉米生物量及吸氮量 （ｋｇ／ｈｍ２）
Ｔａｂｌｅ３ ＡｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄｂｉｏｍａｓｓａｎｄＮｕｐｔａｋｅｏｆｍａｉｚｅｉｎｍｉｃｒｏｐｌｏｔｓ
生育期
Ｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
生物量Ｂｉｏｍａｓｓｙｉｅｌｄ
秸秆
Ｓｔｒａｗ
籽粒
Ｇｒａｉｎ
合计
Ｔｏｔａｌ
吸氮量Ｎｕｐｔａｋｅ
秸秆
Ｓｔｒａｗ
籽粒
Ｇｒａｉｎ
合计
Ｔｏｔａｌ
开花期
Ａｎｔｈｅｓｉｓ
ＣＴ ７３００ａ ７３００ａ １５０．８ａ １５０．８ａ
ＹＨ ７３１７ａ ７３１７ａ １４７．２ａ １４７．２ａ
成熟期
Ｍａｔｕｒｉｔｙ
ＣＴ ７８８２ａ ８６４１ｂ １６５２３ｂ ７０．０ａ １１５．２ｂ １８５．２ｂ
ＹＨ ８６７９ａ ９６８５ａ １８３６４ａ ７７．１ａ １２６．６ａ ２０４．１ａ
注（Ｎｏｔｅ）：ＣＴ—传统方式Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｔｅｒｎ；ＹＨ—优化方式Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐａｔｅｒｎ．同列数据后不同字母表示同一生育期处理间差异达５％
显著水平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｉｎｓａｍｅｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
９３
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
２２ 夏玉米氮肥利用率
开花期不同管理方式夏玉米地上部１５Ｎ吸收量
未表现出显著差异（表４）。开花期优化方式氮肥利
用率为２１７６％，传统方式为１６４２％，优化方式显
著高于传统。花前传统方式虽施高氮，但作物氮肥
利用率却显著低于优化方式，这与优化方式在夏玉
米大量吸收氮素的阶段及时追施氮肥以满足作物生
长有关。
收获时夏玉米秸秆的１５Ｎ吸收量和１５Ｎ利用率
较开花期明显降低，前期吸收的大量氮素转移到籽
粒中。除秸秆１５Ｎ吸收量两处理差异不显著外，优
化方式地上部１５Ｎ吸收量和１５Ｎ利用率均显著高于
传统方式。可见基于土壤测试的基、追肥分配促进
了作物对氮肥的吸收利用。
表４ 夏玉米对标记１５Ｎ肥料的吸收
Ｔａｂｌｅ４ Ｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆ１５Ｎｌａｂｅｌｅｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｂｙｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅ
生育期
Ｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
１５Ｎ吸收量Ｕｐｔａｋｅｏｆ１５Ｎ（ｋｇ／ｈｍ２）
秸秆
Ｓｔｒａｗ
籽粒
Ｇｒａｉｎ
合计
Ｔｏｔａｌ
１５Ｎ利用率Ｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆ１５Ｎ（％）
秸秆
Ｓｔｒａｗ
籽粒
Ｇｒａｉｎ
合计
Ｔｏｔａｌ
开花期
Ａｎｔｈｅｓｉｓ
ＣＴ ４１．０３ａ ４１．０３ａ １６．４２ｂ １６．４２ｂ
ＹＨ ４０．２６ａ ４０．２６ａ ２１．７６ａ ２１．７６ａ
成熟期
Ｍａｔｕｒｉｔｙ
ＣＴ １９．６３ａ ３２．４０ｂ ５２．０３ｂ ７．８５ｂ １２．９６ｂ ２０．８１ｂ
ＹＨ ２３．０８ａ ３７．１３ａ ６０．２１ａ １２．４７ａ ２０．０７ａ ３２．５４ａ
注（Ｎｏｔｅ）：ＣＴ—传统方式Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｔｅｒｎ；ＹＨ—优化方式 Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐａｔｅｒｎ．同列数据后不同字母表示处理间差异达５％显著水平
Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
２３ 土壤氮和肥料氮的吸收与分配
开花期和成熟期，两处理夏玉米各营养器官土
壤氮的积累量及比例均显著高于肥料氮（表５）。开
花期两处理对于肥料氮和土壤氮的吸收比例约为
３∶７，土壤氮占整个植株吸氮量的７０％左右，处理间
差异不明显，说明土壤氮是作物营养生长阶段的主
要氮源。
表５ 开花期、收获期不同来源氮素在夏玉米各器官中的积累与分配
Ｔａｂｌｅ５ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｏｒｇａｎｓｏｆｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅｆｒｏｍｄｉｆｅｒｅｎｔｓｏｕｒｃｅｓ
ａｔｔｈｅａｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｍａｔｕｒｉｔｙｓｔａｇｅｓ
生育期
Ｇｒｏｗｔｈ
ｓｔａｇｅ
氮素
来源
Ｎｓｏｕｒｃｅ
处理
Ｔｒｅａｔ．
氮素累积量 （ｋｇ／ｈｍ２）
Ｎｉｔｒｏｇｅｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔ
叶片
Ｌｅａｆ
茎＋叶鞘
ＳＳ
苞叶＋穗轴
ＢＣ
籽粒
Ｇｒａｉｎ
合计
Ｔｏｔａｌ
分配比例（％）
Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ
叶片
Ｌｅａｆ
茎＋叶鞘
ＳＳ
苞叶＋穗轴
ＢＣ
籽粒
Ｇｒａｉｎ
合计
Ｔｏｔａｌ
开花期
Ａｎｔｈｅｓｉｓ
肥料氮
ＮＤＦＦ
ＣＴ ２１．１９ａ １７．４３ａ ２．４１ａ ４１．０３ａ１５．７１ａ １２．９２ａ １．７９ａ ３０．４１ａ
ＹＨ １８．６１ａ １８．５３ａ ３．１２ａ ４０．２６ａ１３．９０ａ １３．８４ａ ２．３３ａ ３０．０７ａ
土壤氮
ＮＤＦＳ
ＣＴ ４５．２６ａ ４２．４４ａ ６．１８ａ ９３．８８ａ３３．５５ａ ３１．４６ａ ４．５８ａ ６９．５９ａ
ＹＨ ４４．１０ａ ４２．７０ａ ６．８２ａ ９３．６２ａ３２．９４ａ ３１．８９ａ ４．６９ａ ６９．９３ａ
成熟期
Ｍａｔｕｒｉｔｙ
肥料氮
ＮＤＦＦ
ＣＴ １１．９７ａ ５．７８ｂ １．８７ａ ２９．９０ｂ４９．５３ｂ ６．５５ａ ３．１６ａ １．０２ａ １６．３６ａ ２７．０９ａ
ＹＨ １２．５１ａ ８．３６ａ ２．２１ａ ３７．１３ａ６０．２１ａ ６．１４ａ ４．１０ｂ １．０８ｂ １８．２２ａ ２９．５４ａ
土壤氮
ＮＤＦＳ
ＣＴ ３０．７８ａ １４．０８ａ ５．５５ａ ８２．８１ａ１３３．２２ａ１６．８４ａ ７．７１ａ ３．０４ａ ４５．３２ａ ７２．９１ａ
ＹＨ ３２．８９ａ １５．６８ａ ５．４９ａ ８９．４９ａ１４３．５６ａ１６．１４ａ ７．７０ａ ２．６９ａ ４３．９２ａ ７０．４６ａ
注（Ｎｏｔｅ）：ＮＤＦＦ—Ｎｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；ＮＤＦＳ—Ｎｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅｓｏｉｌ；ＢＣ—Ｃｏｒｎｂｒａｃｔ＋Ｃｏｂ；ＳＳ—Ｓｔｅｍ ＋Ｓｈｅａｔｈ．ＣＴ—传统方式
Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｔｅｒｎ；ＹＨ—优化方式Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐａｔｅｒｎ．同列数据后不同字母表示处理间差异达５％显著水平Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎ
ａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
０４
１期 徐明杰，等：不同管理方式对夏玉米氮素吸收、分配及去向的影响
与开花期相比，收获期两处理夏玉米对于土壤
氮和肥料氮的吸收总量明显增加，但仍表现为土壤
氮积累量显著高于肥料氮；两处理各营养器官土壤
氮积累量较开花期大幅减少，大量土壤氮转移到籽
粒中；优化方式对土壤氮的吸收略高于传统方式，但
差异不明显。对肥料氮的吸收比例，收获时传统方
式较花前略有减少，优化方式的花前花后吸收比例
基本一致。收获期优化方式茎＋叶鞘和苞叶＋穗轴
对肥料氮的吸收比例均显著高于传统方式，土壤氮
的分配比例处理间差异不明显；从整个植株对肥料
氮和土壤氮的吸收比例来看，土壤氮所占的比例显
著高于肥料氮，这说明土壤氮也是作物生殖生长阶
段的主要氮源。
从表６可以看出，夏玉米各器官对于肥料氮和
土壤氮的转移量均表现为茎＋叶鞘＞叶片＞苞叶＋
穗轴（Ｐ＜００５），土壤氮的转移量显著高于肥料氮。
除叶片的肥料氮转移量传统方式高于优化方式外，
其他无明显差异。各器官氮素贡献率与氮素转移量
趋势一致，土壤氮显著高于肥料氮。肥料氮转移贡
献率传统方式显著高于优化方式；土壤氮的转移贡
献率传统方式略高于优化方式，但差异不明显。传
统和优化两种方式的转移氮贡献率分别为５７７３％
和 ４５１５％，说明两处理籽粒中的氮素分别有
４３２７％和５４８５％是花后吸收的，玉米籽粒的氮素
约有一半是在花后积累的，基施高氮对作物产量形
成的作用不大。
表６ 开花后营养器官中氮素向子粒的转移量及贡献率
Ｔａｂｌｅ６ Ｎｉｔｒｏｇｅｎｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｆｒｏｍｖｅｇｅｔａｔｉｖｅｏｒｇａｎｓｔｏｇｒａｉｎａｆｔｅｒｔｈｅａｎｔｈｅｓｉｓ
氮素来源
Ｎｓｏｕｒｃｅ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
氮素转移量 Ｎｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ（ｋｇ／ｈｍ２）
叶片
Ｌｅａｆ
茎＋叶鞘
ＳＳ
苞叶＋穗轴
ＢＣ
合计
Ｔｏｔａｌ
转移氮贡献率ＣｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｔｉｏｏｆＮｆｏｒｇｒａｉｎ（％）
叶片
Ｌｅａｆ
茎＋叶鞘
ＳＳ
苞叶＋穗轴
ＢＣ
合计
Ｔｏｔａｌ
肥料氮
ＮＤＦＦ
ＣＴ ９２２ａ １１６５ａ ０５４ａ ２１４１ａ ８３１ａ １０４１ａ ０４４ａ １９１６ａ
ＹＨ ６１０ｂ １０１７ａ ０９１ａ １７１８ａ ４８５ｂ ８１７ａ ０７２ａ １３７４ｂ
土壤氮
ＮＤＦＳ
ＣＴ １４４８ａ ２８３５ａ ０９７ａ ４３８０ａ １２８３ａ ２４９７ａ ０７７ａ ３８５７ａ
ＹＨ １１２１ａ ２６９９ａ １３２ａ ３９５２ａ ８８０ａ ２１５８ａ １０３ａ ３１４１ａ
注（Ｎｏｔｅ）：ＮＤＦＦ—Ｎｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；ＮＤＦＳ—Ｎｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅｓｏｉｌ．ＣＴ—传统方式 Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｔｅｒｎ；ＹＨ—优化方式 Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ
ｐａｔｅｒｎ；ＢＣ—Ｃｏｒｎｂｒａｃｔ＋Ｃｏｂ；ＳＳ—Ｓｔｅｍ ＋Ｓｈｅａｔｈ．同列数据后不同字母表示处理间差异达５％显著水平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎ
ａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
２４ 土壤剖面硝态氮运移与１５Ｎ丰度的变化
开花期土壤硝态氮含量自上而下逐渐减少，传
统方式在９４４ ８５０６ｍｇ／ｋｇ之间波动，优化方式
波动范围较小，为１４６６ ２７９７ｍｇ／ｋｇ（图１）。收
获期优化方式土壤硝态氮含量变化不大，传统方式
表现为先降低后升高的趋势；表层土壤硝态氮含量
两处理均在５０ｍｇ／ｋｇ左右，深层硝态氮含量传统方
式显著高于优化。开花期两处理１５Ｎ含量均表现为
自上而下逐渐减小的趋势，氮肥累积在土壤表层。
收获后传统方式各层原子百分超均高于优化方式。
与开花期相比，优化方式在２０—４０ｃｍ处的１５Ｎ含量
有所提高，但随土层深度的增加而降低；传统方式原
子百分超在２０—４０ｃｍ处出现了明显的累积峰，４０
ｃｍ以下原子百分超明显增大，可见在农民传统施肥
中，夏玉米季结束时氮肥在土壤剖面有累积并开始
随水向下运移。
２５ 夏玉米季化肥氮的总去向
夏玉米收获后传统方式氮去向表现为土壤残留
＞损失＞作物吸收（表７），传统方式的氮肥残留量
高达１４０４６ｋｇ／ｈｍ２，损失量为５７５１ｋｇ／ｈｍ２；优化
方式的氮肥总去向表现为土壤残留＞作物吸收＞损
失，优化方式的土壤残留和损失量显著低于传统方
式，分别为８５９６ｋｇ／ｈｍ２和３８８３ｋｇ／ｈｍ２；优化方
式作物吸收量为６０２１ｋｇ／ｈｍ２，显著高于传统方式。
大量氮肥残留在土壤中成为土壤氮库的一部分，其
余氮肥因夏玉米季气温高、雨水多，以气态形式挥
发或随水运移到根区外造成损失。
３ 讨论
本试验选择以曲周为代表的华北平原为研究对
象，利用１５Ｎ标记技术，研究不同氮肥与秸秆管理下
夏玉米花前花后的氮素利用、转运规律的差异及高
产体系化肥氮、土壤氮与作物氮之间的变化，以期
１４
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
图１ 不同生育期土壤硝态氮和１５Ｎ的动态变化
Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｎｉｔｒａｔｅａｎｄｌａｂｅｌｅｄ１５Ｎｉｎｓｏｉｌｐｒｏｆｉｌｅｄｕｒｉｎｇｄｉｆｅｒｅｎｔｇｒｏｗｔｈｐｅｒｉｏｄｓ
［注（Ｎｏｔｅ）：ＣＴ１—传统方式开花期 Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｔｅｒｎａｔｔｈｅａｎｔｈｅｓｉｓ；ＹＨ１—优化方式开花期Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐａｔｅｒｎａｔｔｈｅａｎｔｈｅｓｉｓ；
ＣＴ２—传统方式收获期Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｔｅｒｎａｔｔｈｅｍａｔｕｒｉｔｙ；ＹＨ２—优化方式收获期Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐａｔｅｒｎａｔｔｈｅｍａｔｕｒｉｔｙ．］
表７ 标记氮肥的去向
Ｔａｂｌｅ７ Ｔｈｅｆａｔｅｏｆ１５Ｎｌａｂｅｌｅｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｆｔｅｒｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅｈａｒｖｅｓｔ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
施氮量
Ｎｒａｔｅ
（ｋｇ／ｈｍ２）
作物吸收
Ｃｒｏｐｕｐｔａｋｅ
（ｋｇ／ｈｍ２） （％）
０—１００ｃｍ土壤残留
Ｓｏｉｌｒｅｓｉｄｅ
（ｋｇ／ｈｍ２） （％）
损失
Ｌｏｓｓ
（ｋｇ／ｈｍ２） （％）
ＣＴ ２５０ ５２０３ｂ ２０８１ｂ １４０４６ａ ５６１８ａ ５７５１ａ ２３００ａ
ＹＨ １８５ ６０２１ａ ３２５４ａ ８５９６ｂ ４６４７ａ ３８８３ｂ ２０９８ａ
注（Ｎｏｔｅ）：ＣＴ—传统方式Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐａｔｅｒｎ；ＹＨ—优化方式 Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐａｔｅｒｎ．同列数据后不同字母表示处理间差异达５％显著水平
Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
为夏玉米高产、氮素高效利用提供理论依据。赵士
诚等［２４］的研究表明，与农民习惯施氮肥 Ｎ２４０
ｋｇ／ｈｍ２相比，氮肥减量３０％后玉米的产量和植株吸
氮量均没有降低，氮肥利用率却显著增加，说明在华
北高肥力地区，在保证夏玉米高产的同时，在农民习
惯施肥的基础上减少施肥量是可行的，同时可提高
肥料利用率。本试验结果表明，施氮量为 Ｎ１８５
ｋｇ／ｈｍ２时的夏玉米已达到高产水平 ９６８５ｋｇ／ｈｍ２。
籽粒产量和吸氮量均显著高于传统管理方式，籽粒
产量比传统管理方式增产１２％。在考虑土壤自身
供氮水平的基础上，适当降低肥料的施用量不仅不
会影响夏玉米的产量，而且可将氮素的表观损失降
到一个较低的水平［２５］。
李志勇等［３］认为，较低和合理的施肥量可极大
地提高优化施肥的氮肥利用率，较传统施肥提高
１１８０％。杨治平等［２６］的研究表明，秸秆与氮肥配
施能使氮肥利用率提高３９％ １３９％。本试验夏
玉米对标记１５Ｎ的吸收和利用结果表明，收获后优
化方式的的１５Ｎ吸收量和利用率均显著高于传统方
式，高于传统方式８１８ｋｇ／ｈｍ２和１１７３％，秸秆还
田与优化氮肥管理促进了作物对氮素的吸收利用。
应用基于土壤硝态氮测试的氮素实时管理提高了玉
米氮素的吸收效率和利用效率［２７］。
玉米籽粒中的氮一方面来源于抽雄前的茎秆、
叶片中积累氮素的再转移［２８］，另一方面直接源于根
系的氮素吸收［２９－３０］。开花至成熟期是玉米氮素吸
收运转分配的重要时期［３１］。玉米植株吸收的氮素
主要来源于土壤氮和肥料氮，本试验两种管理方式
开花后营养器官中积累土壤氮的转移量显著高于肥
料氮，表明土壤氮是籽粒蛋白质积累的主要氮素来
源。传统和优化方式的氮素转移量分别为６５２１和
５６７０ｋｇ／ｈｍ２，花前氮素转运量随施氮量的增加有
升高趋势［３１］。传统方式籽粒中的氮素４３２７％、优
化方式中的５４８５％来自于开花后的吸收，这与赵
营等［１６］研究玉米在不同氮水平下，各器官的氮转移
量在３７２％ ５７３％的结果相一致。由此表明，玉
米籽粒的一半氮素是花后积累的，这是因为夏玉米
干物质及养分随生育期延长而持续增加，其变化趋
２４
１期 徐明杰，等：不同管理方式对夏玉米氮素吸收、分配及去向的影响
势可用“Ｓ”曲线方程进行拟合［３２］，花后干物质及养
分的积累量大。
周顺利等［３３］认为，施氮肥提高了土壤硝态氮含
量，而且提高程度与用量成正比。吴永成等［３４］在河
北吴桥的研究表明，在玉米收获期，施氮处理（Ｎ９０
２７０ｋｇ／ｈｍ２）２ｍ土体均有明显的硝态氮残留积
累，并且残留积累量随着施氮量的增加而增大。本
试验中，开花期传统方式０—２０ｃｍ土层的硝态氮含
量显著高于优化方式，收获后４０—６０ｃｍ土层的硝
态氮含量明显增加，出现了向下淋洗的现象。这表
明大量施入氮肥，增加了土壤硝态氮含量，由于玉米
季雨水充分，大量硝态氮随水分向下运移。
吴永成等［２２］的研究表明，各土层中的１５Ｎ残留
量随施氮量的增多而增加，总体表现为随土壤层次
加深而明显下降，本试验条件下优化方式土壤剖面
残留１５Ｎ表现出类似的空间分布趋势。开花期传统
方式２０—４０ｃｍ１５Ｎ原子百分超显著高于优化方式，
可见花前大量氮肥还积累于土壤表层。收获时传统
方式各土层的残留１５Ｎ量高于优化方式。与开花期
相比传统方式土壤表层原子百分超减小，４０ｃｍ以
下原子百分超明显增大，这表明氮肥已经进一步随
水向下运移。
氮肥施入土壤后有３个去向，一是被当季作物
吸收利用，二是以各种形式残留于土壤中，三是通过
氨挥发、反硝化和硝酸盐淋洗等途径损失［３５］。这
三个去向之间有密切的联系，施肥量越高利用率越
低，而损失量越高［３６］。本试验中，传统方式土壤残
留量和损失量显著高于优化方式，但作物吸收量显
著低于优化方式。夏玉米收获后传统方式氮去向表
现为土壤残留＞损失 ＞作物吸收；优化方式氮肥总
去向表现为土壤残留＞作物吸收＞损失。氮肥利用
率随施氮量的升高而降低［３５］，当季作物收获后，尚
有４６４７％ ５６１８％的氮肥残留在０—１００ｃｍ的土
壤中，成为土壤氮库的补充。
综上所述，合理调控氮素投入量及时期，在合理
的栽培管理条件下施氮量控制在Ｎ１８５ｋｇ／ｈｍ２。减
少前期施肥量，增加后期施氮次数及比例，满足玉米
花后吸收氮素的需求，可以实现氮素高效利用前提
下的作物高产。
参 考 文 献：
［１］ 戴景瑞，鄂立柱．我国玉米育种科技创新问题的几点思考
［Ｊ］．玉米科学，２０１０，１８（１）：１－５
ＤａｉＪＲ，ＥＬＺ．Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｏｆｍａｉｚｅ
ｂｒｅｅｄｉｎｇｉｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｉｚｅＳｃｉｅｎｃｅｓ，２０１０，１８（１）：
１－５
［２］ 巨晓棠，刘学军，张福锁．冬小麦与夏玉米轮作体系中氮肥
效应及氮素平衡研究［Ｊ］．中国农业科学，２００２，３５（１１）：
１３６１－１３６８
ＪｕＸＴ，ＬｉｕＸＪ，ＺｈａｎｇＦＳ．Ｓｔｕｄｙｏｎｅｆｅｃｔｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
ａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｂａｌａｎｃｅｉｎｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔａｎｄｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅｒｏｔａｔｉｏｎ
ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｔｉａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａＳｉｎｉｃａ，２００２，３５（１１）：１３６１
－１３６８
［３］ 李志勇，王璞，魏亚萍，ＢｏｅｎｉｎｇＺｉｌｋｅｎｓＭ．不同施肥条件下
夏玉米的干物质累积、产量及氮肥利用效率［Ｊ］．华北农学
报，２００３，１８（４）：９１－９４
ＬｉＺＹ，ＷａｎｇＰ，ＷｅｉＹＰ，ＢｏｅｎｉｎｇＺｉｌｋｅｎｓＭ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆ
ｄｉｆｅｒｅｎｔｎｉｔｒｏｇｅｎ ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓ ｏｎ ｄｒｙ ｍａｔｅｒ
ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ，ｙｉｅｌｄａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅ
［Ｊ］．ＡｃｔａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｅＢｏｒｅａｌｉＳｉｎｉｃａ，２００３，１８（４）：９１－９４
［４］ ＺｈａｎｇＷ Ｌ，ＴｉａｎＺＸ，ＺｈａｎＮ ｅｔａｌ．Ｎｉｔｒａｔｅｐｏｌｕｔｉｏｎｏｆ
ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｉｎｎｏｒｔｈｅｒｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓａｎｄ
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，１９９６（５９）：２２３－２３１
［５］ 张福锁，王激清，张卫峰，等．中国主要粮食作物肥料利用率
现状与提高途径［Ｊ］．土壤学报，２００８，４５（５）：９１５－９２４
ＺｈａｎｇＦＳ，ＷａｎｇＪＱ，ＺｈａｎｇＷＦｅｔａｌ．Ｎｕｔｒｉｅｎｔｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ
ｏｆｍａｊｏｒｃｅｒｅａｌｃｒｏｐｓｉｎＣｈｉｎａａｎｄｍｅａｓｕｒｅｓｆｏｒｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ［Ｊ］．
ＡｃｔａＰｅｄｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２００８，４５（５）：９１５－９２４
［６］ ＨｕａｎｇＪＫ，ＸｉａｎｇＣ，ＪｉａＸ，ＨｕＲ．Ｉｍｐａｃｔｓｏｆｔｒａｉｎｉｎｇｏｎ
ｆａｒｍｅｒｓ’ｎｉｔｒｏｇｅｎｕｓｅｉｎｍａｉｚｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎＳｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ
［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，２０１２，６７（４）：３２１
－３２７
［７］ 刘新宇．华北平原冬小麦－夏玉米轮作体系化肥氮后效及去
向定量化研究［Ｄ］．河北保定：河北农业大学硕士学位论
文，２０１０
ＬｉｕＸＹ．Ｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｒｅｓｉｄｕａｌｅｆｅｃｔａｎｄｉｔｓｆａｔｅｉｎｗｉｎｔｅｒ
ｗｈｅａｔｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅｒｏｔａｔｉｏｎｓｉｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＰｌａｉｎ［Ｄ］．Ｂａｏｄｉｎｇ，
Ｈｅｂｅｉ：ＨｅｂｅｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１０
［８］ 夏来坤，陶洪斌，王璞，等．施氮期对夏玉米氮素积累运移及
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３４
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
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［２７］ 叶优良，黄玉芳，刘春生，等．氮素实时管理对夏玉米产量和
氮素利用的影响［Ｊ］．作物学报，２０１１，３７（１）：１５２－１５７
ＹｅＹＬ，ＨｕａｎｇＹＦ，ＬｉｕＣＳｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｏｆｉｎｓｅａｓｏｎｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｔｒａｔｅｇｙｏｎｍａｉｚｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｕｓｅ
ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ［Ｊ］．ＡｃｔａＡｇｒｏｎｏｍｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１１，３７（１）：１５２
４４
１期 徐明杰，等：不同管理方式对夏玉米氮素吸收、分配及去向的影响
－１５７
［２８］ ＣｒａｗｆｏｒｄＴＷＪ，ＲｅｎｄｉｎｇＶＶ，ＢｒｏａｄｂｅｎｔＦＥ．Ｓｏｕｒｃｅｓ，ｆｌｕｘｅｓ，
ａｎｄｓｉｎｋｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｄｕｒｉｎｇｅａｒｌｙｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅｇｒｏｗｔｈｏｆｍａｉｚｅ
［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，１９８２，７０：１６５４－１６６０
［２９］ ＯｓａｋｉＭ，ＭｏｒｉｋａｗａＫ，ＳｈｉｍａｎｏＴｅｔａｌ．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆｈｉｇｈ
ｙｉｅｌｄｉｎｇｃｒｏｐ．Ⅱ ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＮ，Ｐ，Ｋ，ＣａａｎｄＭｇ
ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｍｏｎｇｈｉｇｈｙｉｅｌｄｉｎｇｃｒｏｐｓ［Ｊ］．
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｉｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎ，１９９１，３７：４４５－４５４
［３０］ ＯｓａｋｉＭ，ＳｈｉｍａｎｏＴ，ＴａｄａｎｏＴ．Ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎａｎｄ
ｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｍｐｏｕｎｄｓｆｒｏｍｔｈｅｓｈｏｏｔｔｏｔｈｅｈａｒｖｅｓｔｉｎｇｏｒｇａｎｓｄｕｒｉｎｇ
ｍａｔｕｒａｔｉｏｎｉｎｆｉｌｅｄｃｒｏｐｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｉｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＰｌａｎｔ
Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ，１９９１，３７：１１７－１２８
［３１］ 吕鹏，张吉旺，刘伟，等．施氮量对超高产夏玉米产量及氮
素吸收利用的影响［Ｊ］．植物营养与肥料学报，２０１１，１７
（４）：８５２－８６０
ＬüＰ，ＺｈａｎｇＪＷ，ＬｉｕＷｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎ
ｙｉｅｌｄａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅｕｎｄｅｒｓｕｐｅｒ
ｈｉｇｈｙｉｅｌｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，
２０１１，１７（４）：８５２－８６０
［３２］ 宋海星，李生秀．不同水、氮供应条件下夏玉米养分积累动
态研究［Ｊ］．植物营养与肥料学报，２００２，８（４）：３９９－４０３
ＳｏｎｇＨＸ，ＬｉＳＸ．Ｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｍａｉｚｅ
ｐｌａｎｔｓｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｗａｔｅｒａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｓｕｐｐｌｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．
ＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，２００２，８（４）：３９９－４０３
［３３］ 周顺利，张福锁，王兴仁．土壤硝态氮时空变异与土壤氮素
表观盈亏研究Ⅱ．夏玉米［Ｊ］．生态学报，２００２，２２（２）：４８－
５３
ＺｈｏｕＳＬ，ＺｈａｎｇＦＳ，ＷａｎｇＸＲ．Ｔｈｅｓｐａｔｉｏｔｅｍｐｏｒａｌｖａｒｉａｔｉｏｎ
ｏｆｓｏｉｌＮＯ－３ＮａｎｄａｐｐａｒｅｎｔｂｕｄｇｅｔｏｆｓｏｉｌｎｉｔｒｏｇｅｎⅡ．Ｓｕｍｍｅｒ
ｍａｉｚｅ［Ｊ］．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２００２，２２（２）：４８－５３
［３４］ 吴永成，周顺利，王志敏，罗延庆．华北地区夏玉米土壤硝
态氮的时空动态与残留［Ｊ］．生态学报，２００５，２５（７）：１６２０
－１６２５
ＷｕＹＣ，ＺｈｏｕＳＬ，ＷａｎｇＺＭ，ＬｕｏＹＱ．Ｄｙａｎｍｉｃｓａｎｄ
ｒｅｓｉｄｕｅｏｆｓｏｉｌｎｉｔｒａｔｅｉｎｓｕｍｍｅｒｍａｉｚｅｆｉｅｌｄｏｆＮｏｒｔｈＣｈｉｎａ［Ｊ］．
ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２００５，２５（７）：１６２０－１６２５
［３５］ 巨晓棠，张福锁．关于氮肥利用率的思考［Ｊ］．生态学报，
２００３，１２（２）：１９２－１９７
ＪｕＸＴ，ＺｈａｎｇＦＳ．Ｔｈｉｎｋｉｎｇａｂｏｕｔｎｉｔｒｏｇｅｎｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｅ［Ｊ］．
ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２００３，１２（２）：１９２－１９７
［３６］ 左红娟，白由路，卢艳丽，等．基于高丰度１５Ｎ华北平原冬小
麦肥料氮的去向研究［Ｊ］．中国农业科学，２０１２，４５（１５）：
３０９３－３０９９
ＺｕｏＨＪ，ＢａｉＹＬ，ＬｕＹＬｅｔａｌ．Ｆａｔｅｏｆｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｎｉｔｒｏｇｅｎ
ａｐｐｌｉｅｄｔｏｗｉｎｔｅｒｗｈｅａｔｉｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＰｌａｉｎｂａｓｅｄｏｎｈｉｇｈ
ａｂｕｎｄａｎｃｅｏｆ１５Ｎ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｔｉａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａＳｉｎｉｃａ，２０１２，４５
（１５）：３０９３－３０９９
５４