全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2012, 38(6): 1107−1114 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家公益性行业(农业)科研专项(201203079), 国家现代小麦产业技术体系建设项目(nycytx-03)和“十二五”农村领域国家科
技计划项目(2011BAD16B15)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 王法宏, E-mail: wheat-cul@163.com
第一作者联系方式: E-mail: fengbo109@yahoo.cn, Tel: 0531-83178123
Received(收稿日期): 2011-10-19; Accepted(接受日期): 2012-02-22; Published online(网络出版日期): 2012-03-29.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20120329.1122.017.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2012.01107
施氮量对垄作小麦氮肥利用率和土壤硝态氮含量的影响
冯 波 孔令安 张 宾 司纪升 李升东 王法宏*
山东省农业科学院作物研究所 / 山东省作物与畜禽品种改良生物技术重点实验室, 山东济南 250100
摘 要: 以平作为对照, 研究了垄作种植方式下施氮量对冬小麦氮肥吸收利用、0~100 cm土层土壤硝态氮含量以及
产量的影响。在一定范围内增加施氮量, 小麦的氮肥利用率降低, 土壤氮的贡献率降低, 小麦植株内的氮素积累量增
加, 收获指数提高, 产量增加。低氮(0~66 kg hm−2)条件下, 小麦生育期间土壤硝态氮淋洗损失的可能小, 小麦收获后
0~100 cm土体内不会累积大量硝态氮。施氮量在 165~264 kg hm−2时, 60~100 cm土体内土壤硝态氮含量增加, 出现
硝态氮下移趋势。种植方式影响小麦的氮肥利用效率, 垄作种植小麦氮肥利用率和产量均高于平作小麦。垄作种植
麦田 60~80 cm土体内土壤硝态氮含量相对较高, 而平作种植麦田 80~100 cm土层硝态氮含量相对较高。种植方式对
氮肥利用率的影响大于施氮量的影响, 但施氮量对氮素收获指数、籽粒产量以及经济系数的影响大于种植方式的影
响。本试验条件下, 2种种植方式在施氮量为纯氮 165 kg hm−2时可以获得较高的氮肥利用率和氮素收获指数, 平作小
麦氮肥利用率为 35.75%~36.41%, 而垄作小麦为 45.32%~47.25%; 但 2 种种植方式的小麦都是施氮量为纯氮 264 kg
hm−2时获得最高产量, 平作和垄作小麦的最高产量分别达 8 078.31 kg hm−2和 8 212.27 kg hm−2。
关键词: 种植方式; 冬小麦; 施氮量; 氮肥利用率; 土壤硝态氮
Effect of Nitrogen Application Level on Nitrogen Use Efficiency in Wheat
and Soil Nitrate-N Content under Bed Planting Condition
FENG Bo, KONG Ling-An, ZHANG Bin, SI Ji-Sheng, LI Sheng-Dong, and WANG Fa-Hong*
Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory for Genetic Improvement of Crop, Animal and Poultry of
Shandong Province, Jinan 250100, China
Abstract: The variation of nitrate-N content in soil was investigated in winter wheat under bed planting, and the N use efficiency
and yield were compared between cultivation patterns of bed planting and flat planting. The amount of N accumulation in wheat
plant, N harvest index, and grain yield of wheat were increased with the increase of N application rate, but the N use efficiency
and the soil N contribution tended to decrease. At low N application rate (0–66 kg ha−1), the possibility of nitrate-N leaching was
declined with no massive accumulation at 0–100 cm soil layer. At high N application rate (165–264 kg ha−1), the content of ni-
trate-N in 60–100 cm soil layer increased and began to move down in the soil. Cultivation patterns had an effect on N use effi-
ciency, which of bed planting showed higher N use efficiency and wheat yield than flat planting. In flat planting pattern, nitrate-N
was mostly accumulated in soil of 60–80 cm depth, which was shallower than that in flat planting (80–100 cm). Cultivation pat-
terns had larger effect on N use efficiency than N application rate; whereas, N application had larger effect on N harvest index,
grain yield, and harvest index than cultivation patterns. Under the experimental condition, high N use efficiency and N harvest
index were observed in N application treatment of 165 kg ha−1, and the N use efficiency of wheat was significantly higher in bed
planting (45.32–47.25%) than in flat planting (35.75–36.41%). The highest grain yields were 8 078.31 kg ha−1 in flat planting and
8 212.27 kg ha−1 in bed planting, which were both obtained in N application treatment of 264 kg ha−1.
Keywords: Cultivation pattern; Winter wheat; Nitrogen application level; Nitrogen use efficiency; Nitrate-N in soil
近年来 , 我国小麦高产实践中过量使用氮肥的现象
较为普遍, 不仅造成氮肥利用率低, 经济效益下降, 而且
长期过量施用氮肥还造成资源浪费和环境污染, 特别是
硝态氮 (NO3-N)的淋失会污染地下水源 , 诱发多种疾
1108 作 物 学 报 第 38卷

病[1-2]。在北京郊县、山东高产农田及太湖流域, 研究表
明化肥使用与浅层地下水氮浓度升高存在相关性[3-5]。
与玉米、蔬菜等作物相比, 小麦的氮肥使用量较少,
且生长季降水量较少 , 所以因过量施氮带来的NO3-N土
壤累积与淋洗问题在近些年才成为学者的研究热点。李世
清和李生秀 [6]及Riley等 [7]研究表明 , 对小麦等禾本科作
物长期大量施用氮肥往往导致NO3-N在土壤深层积累 ,
但土质类型、地力水平、灌溉量和施氮量的不同, 致使
NO3-N淋洗深度、淋洗量及氨挥发损失量不尽相同。周顺
利等[8]认为, 在高产条件下, 由于多年施肥的影响, 即使
当季不施氮肥冬小麦从播种到拔节期的土壤氮素供应也
是过量的, 大量不被小麦利用的氮素可能随水淋洗到土
壤深层。在土壤起始无机氮含量较高的条件下, 少施底肥
可显著减少播种至拔节期氮肥的表观损失量, 提高氮肥
利用率; 随氮肥施入量的增加, 土壤中NO3-N含量和累积
量增加, NO3-N在土体中移动加深[9-10]。综上所述, 小麦种
植管理过程中过量施氮带来的氮肥利用率低, 深层土壤
硝态氮累积不能充分被利用而使氮肥损失以及有可能带
来的环境污染已被证实。高产条件下, 在保证产量和品质
的同时, 如何优化管理氮肥, 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 , 是小麦生
产中一个亟待解决的问题。
影响土壤NO3-N含量、累积以及淋洗的外界因素很多,
种植方式是其中之一。研究表明, 垄沟栽培影响土壤水和
溶质的迁移 [11], 垄能把肥料与向下水流隔离从而减少氮
素淋失 [12], 垄上施肥可减少NO3-N的淋失 [13-14]。Ressler
等 [15]研究表明 , 条施氮肥并在施肥带局部压实起垄后 ,
可降低氮素的硝化速率和淋失; 赵允格等 [16]认为, 条施
氮肥并在施肥带压实起垄能明显减少NO3-N随入渗水分
向深层土壤的迁移。这些研究一致表明, 将氮肥施于垄上,
可减少氮素流失。小麦垄作技术改传统平作的化肥大面积
撒施为沟内条施 , 在一定程度上实现深施肥 , 提高了肥
料利用率 [17-18], 但是NO3-N在深层土壤的迁移情况目前
尚没有深入研究。本试验在垄作和平作2种种植方式下,
探讨了施氮量对小麦氮素吸收利用的影响及不同施氮量
下土壤硝态氮含量变化的差异, 以期为提高氮肥利用率、
降低环境污染和小麦生产的高效与可持续发展提供理论
依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计
2008—2010年连续2个生长季在山东省淄博市临淄区
朱台镇进行田间试验, 供试品种为济麦22。试验地土壤含
有机质1.26%、全氮0.113%、碱解氮90.5 mg kg−1、速效磷
29.4 mg kg−1、速效钾143 mg kg−1, pH 7.7。该区全年降雨
量情况如图1, 其中2009年降水量较常年偏少 , 略微干
旱。试验采用裂区设计, 种植方式为主区, 设平作和垄作
2种模式; 氮素水平为副区, 设N0 (不施氮, 对照)、N66
(纯氮66 kg hm−2)、N165 (纯氮165 kg hm−2)和N264 (纯氮
264 kg hm−2) 4个处理。小区面积4.8 m × 4.0 m, 3次重复。
磷肥(P2O5 300 kg hm−2)作底肥一次施入, 氮肥在播前和
拔节期各施50%。

图 1 试验地区 2008年和 2009年度冬小麦各生育期降水量
Fig. 1 Precipitation of experimental region in 2008 and 2009
growing stages
BW: 冬前期(1/10~10/2); PE: 起身期(11/12~20/3); JT: 拔节期
(21/3~10/4); AT: 开花期: (11/4~10/5); MT: 成熟期(11/5~10/6)。
BW: before winter (1/10–10/12); PE: pseudo stem erection
(11/12–20/3); JT: jointing (21/3–10/4); AT: anthesis (11/4–10/5);
MT: maturity (11/5–10/6).

播种日期分别为2008年10月11日和2009年10月3日 ,
播种量90 kg hm–2。前茬玉米秸秆全部还田。小麦垄作区,
垄宽75 cm, 垄高15 cm, 垄间50 cm, 垄上种3行, 行距为
15 cm; 利用小麦垄作播种机, 起垄施肥播种一次性完成,
基肥包埋于垄体内, 拔节期沿垄底沟施50%氮肥, 追肥后
浇水。小麦平作区, 行距25 cm; 采用先施肥后整地再播
种的方式, 拔节期采用撒施方式追肥, 施肥后浇水。整地
前浇底墒水, 足墒播种; 冬前、拔节期和灌浆期各灌水一
次, 灌水量均为600 m3 hm–2。垄作沿垄沟浇水, 平作为漫
灌。
1.2 土壤 NO3-N含量、植株氮含量和籽粒产量的测定
分别于12月8日(冬前期)、3月17日(起身期灌水前)、4
月5日(拔节期灌水前)和5月30日(成熟期), 按20 cm一层
分5层取0~100 cm土样。平作各小区按对角线布点, 垄作
在垄上布点。每小区布5点, 同土层样品混合, 称取相当
于10 g烘干土的新鲜土样过2 mm筛, 分作3份, 用2 mol
L−1 KCl溶液浸提(溶液与土样的比例为5∶1), 振荡30 min,
过滤后用紫外分光光度法 (210 nm比色 )测定浸提液中
NO3-N含量。
于冬前期、起身期、拔节期以及成熟期取植株样品,
按旗叶、其余叶、茎秆+叶鞘、颖壳和籽粒分样, 105℃杀
青30 min后, 70℃烘干, 粉碎。用H2SO4和H2O2消煮, 半微
量凯氏定氮法测定植株全氮含量。
成熟期按小区记产, 每个小区收获3 m2, 重复3次。风
干后脱粒计产。
第 6期 冯 波等: 施氮量对垄作小麦氮肥利用率和土壤硝态氮含量的影响 1109


1.3 计算公式与统计分析
按 Jaynes和Swan[14]报道的公式计算土壤氮贡献率
(%)、氮肥利用率(%)和氮素收获指数(%)。土壤氮贡献率
=(不施肥区地上植株氮积累量 /施肥区地上植株氮积累
量)×100; 氮肥利用率=(施肥区地上植株氮积累量−不施
肥区地上植株氮积累量)/施氮量×100; 氮素收获指数 =
籽粒中氮积累量/成熟期总氮积累量×100。
用DPS7.05软件进行方差分析, 按LSD法进行处理间
多重比较。用Sigmaplot 10.0软件作图。
2 结果与分析
2.1 施氮量对不同种植方式小麦氮素吸收利用的影响
增施氮肥可以显著提高各个时期小麦植株内的氮素含
量, 各处理的影响表现为 N264>N165>N66>N0 (表 1)。除冬
前期两种植方式表现不同外, 其他各时期氮处理间均有显
著差异。等量施氮量情况下, 不同种植方式下小麦植株氮素
含量不同, 在冬前期和起身期等量施氮时垄作小麦植株氮
素积累量略高于平作小麦, 但自拔节至成熟期差距越来越
大, 垄作小麦植株氮素含量明显高于平作小麦的植株氮素
含量。2009—2010 年度, 由于气候因素小麦整体株高偏低,
植株吸氮量偏低, 但两年度的研究结果趋势基本一致。
施氮量显著影响小麦氮肥利用率和土壤氮的贡献率
以及氮素收获指数(表2)。随施氮量增加, 氮肥利用率降低,
土壤氮素贡献率降低 , 氮素收获指数升高 , 但当施氮量
超过 165 kg hm−2时, 收获指数不再升高, 2008—2009年
度平作 N264处理氮收获指数甚至降低。不同种植方式相
比, 垄作种植小麦土壤氮素贡献率只有 2009年的N0处理
和 2010 年的 N264 处理略高于相同施氮量处理的平

表 1 施氮量对不同种植方式小麦各生育时期氮素积累量的影响
Table 1 Effect of nitrogen application levels on nitrogen accumulation at different growth stages in wheat plant (kg hm–2)
冬前 Before winter 起身期 Erection 拔节期 Jointing 开花期 Anthesis 成熟期 Maturity 处理
Treatment 平作
Flat planting
垄作
Bed planting
平作
Flat planting
垄作
Bed planting
平作
Flat planting
垄作
Bed planting
平作
Flat planting
垄作
Bed planting
平作
Flat planting
垄作
Bed planting
2008–2009
N0 39.17 d 40.14 c 42.63 d 45.27 d 44.02 d 58.62 d 83.33 d 93.59 d 100.96 d 109.17 d
N66 44.33 c 46.83 b 51.41 c 65.59 c 57.26 c 73.54 c 129.47 c 147.12 c 110.81 c 133.54 c
N165 47.17 b 48.94 a 60.52 b 77.42 b 73.93 b 91.87 b 140.01 b 153.43 b 151.03 b 187.14 b
N264 47.54 a 49.67 a 64.73 a 81.49 a 89.17 a 104.31 a 173.04 a 178.67 a 209.10 a 225.82 a
2009–2010
N0 39.42 c 39.67 c 42.14 d 45.83 d 43.86 d 55.37 d 71.53 d 85.49 d 97.34 d 100.27 d
N66 45.01 b 45.93 b 51.76 c 66.08 c 55.44 c 69.42 c 96.22 c 96.30 c 108.41 c 120.99 c
N165 47.73 a 48.22 a 60.87 b 76.31 b 71.24 b 85.46 b 124.37 b 130.45 b 144.33 b 168.05 b
N264 48.11 a 48.37 a 63.95 a 80.44 a 85.33 a 93.37 a 168.96 a 173.09 a 200.74 a 220.28 a
同一年度中, 同列数据后不同字母表示处理间达显著差异(P<0.05)。
In each growing season, values followed by different letters in the same column are significantly different at P < 0.05.

表 2 施氮量对不同种植方式下小麦氮素吸收利用的影响
Table 2 Effect of nitrogen application rate on nitrogen use efficiency in wheat under different planting pattern
植株吸氮量
N absorption (kg hm–2)
氮肥利用率
N use efficiency (%)
土壤氮素贡献率
Soil N contribution rate (%)
氮素收获指数
N harvest index (%) 处理
Treatment 平作
Flat planting
垄作
Bed planting
平作
Flat planting
垄作
Bed planting
平作
Flat planting
垄作
Bed planting
平作
Flat planting
垄作
Bed planting
2008–2009
N0 100.96 d 109.17 d — — — — 62.82 c 66.81 c
N66 130.81 c 143.54 c 45.23 a 52.08 a 77.18 a 80.99 a 65.45 b 67.91 b
N165 161.03 b 187.14 b 36.41 b 47.25 b 62.70 b 58.98 b 70.45 b 73.64 a
N264 197.11 a 225.82 a 36.42 b 44.19 c 51.22 c 44.52 c 68.30 a 73.66 a
2009–2010
N0 97.34 d 100.27 d — — — — 61.68 c 65.15 c
N66 122.41 c 128.99 c 37.98 a 43.52 b 79.52 a 77.73 a 67.40 b 69.04 b
N165 156.33 b 175.05 b 35.75 b 45.32 a 62.27 b 57.28 b 69.81 a 71.84 a
N264 188.74 a 216.28 a 34.62 c 43.94 b 40.98 c 46.36 c 69.07 a 71.56 a
同一年度中, 同列数据后不同字母表示处理间达显著差异(P<0.05)。
In each growing season, values followed by different letters in the same column are significantly different at P < 0.05.
1110 作 物 学 报 第 38卷

作小麦 , 其余均表现为低于平作小麦 , 垄作种植小麦的
氮肥利用率和氮素收获指数都高于平作小麦。
方差分析结果表明 , 种植方式和施氮量效应都达极
显著水平(P<0.01), 其中对土壤氮贡献率的种植方式F值
达显著水平, 施氮量F值达极显著水平。从作用百分比可
以看出种植方式对氮肥利用率的影响大于施氮量的影响,
但施氮量对植株吸氮量、土壤氮素贡献率、氮素收获指数
的影响大于种植方式的影响, 大于两者互作的影响(表3)。

表 3 不同氮素利用参数的种植方式与施氮量互作效应的方差分析
Table 3 Variance analysis of effect of planting model and nitrogen application on nitrogen use indicators
植株吸氮量 N absorption 土壤氮贡献率 Soil N contribution 氮肥利用率 N use efficiency 氮素收获指数 N harvest index变异
来源
Source df F P R (%) df F P R (%) df F P R (%) df F P R (%)
2008–2009
B 2 — — 1.26 2 — — 2.26 2 — — 2.96 2 — — 26.61
C 1 966 0.001 5.22 1 23 0.0041 0.70 1 4039 0.0002 54.58 1 711 0.0014 20.29
N 3 8429 0.0001 92.37 2 1408 0.0001 93.92 2 6054 0.0020 38.13 3 2110 0.0001 51.28
C×N 3 100 0.0001 1.09 2 42 0.0001 2.80 2 678 0.0001 4.27 3 69 0.0001 1.67
E 14 — — 0.06 10 — — 0.32 10 — — 0.06 14 — — 0.15
2009–2010
B 2 — — 1.67 2 — — 1.51 2 — — 8.17 2 — — 28.09
C 1 202418 0.0001 2.94 1 34 0.0280 0.03 1 5511 0.0002 84.71 1 2024 0.0005 10.22
N 3 4277 0.0001 93.85 2 6559 0.0001 96.19 2 14 0.0023 2.15 3 559 0.0001 60.43
C×N 3 66 0.0001 1.45 2 151 0.0001 2.22 2 29 0.0002 4.34 3 8 0.0041 0.82
E 14 — — 0.09 10 — — 0.05 10 — — 0.63 14 — — 0.44
R: 某变异方差占总方差的比例; B: 区组间; C: 种植方式; N: 施氮量; C×N: 种植方式与施氮量交互作用; E: 随机误差。
R: percentage of a certain source of variance to the total variance; B: among blocks; C: cultivation pattern; N: nitrogen application rate; C×N:
interaction between cultivation pattern and nitrogen rate; E: error.

2.2 施氮量对不同种植方式小麦产量和经济系数的影响
施氮量对小麦产量有显著影响。施氮量0~264 kg hm–2
范围内, 小麦的生物产量和籽粒产量随施氮量增加而增
加, 2种种植方式表现一致。同一种植方式内, 不同施氮处
理之间的籽粒产量和生物产量都达显著差异(表4)。经济
系数也同样受施氮量的影响, 且随施氮量增加而下降。在
平作条件下 , 施氮量对经济系数的影响连年均表现为
N264>N165>N66>N0; 而垄作条件下年度间表现为N264
或N165>N66>N0, N264和N165处理间差异不显著(表4)。
在相同施氮量条件下, 垄作小麦的籽粒产量、生物产量以
及经济系数均高于平作小麦(表4)。方差分析显示, 种植方
式和施氮量都对籽粒产量和收获指数有显著影响, 而且
施氮量的效应大于种植方式(表5)。
2.5 对不同种植方式下施氮量对土壤硝态氮含量变化的
影响
各时期各土层NO3-N含量均随施氮量的增加而增加,

表 4 施氮量对不同种植方式小麦产量和经济系数的影响
Table 4 Effect of nitrogen application on wheat yield and harvest index
平作 Flat planting 垄作 Bed planting 处理
Treatment 籽粒产量
Grain yield (kg hm−2)
生物产量
Biomass yield (kg hm−2)
经济系数
Harvest index (%)
籽粒产量
Grain yield (kg hm−2)
生物产量
Biomass yield (kg hm−2)
经济系数
Harvest index (%)
2008–2009
N264 8078.31 a 10568.17 a 43.33 a 8212.27 a 10603.32 a 43.65 a
N165 7330.71 b 10415.90 b 41.31 b 7459.57 b 9583.21 b 43.77 a
N66 6945.22 c 10352.09 c 40.15 c 7008.33 c 9689.38 c 41.97 b
N0 6525.01 d 10169.90 d 39.08 d 6752.49 d 9623.04 d 41.24 b
2009–2010
N264 8124.67 a 10533.74 b 43.54 a 7964.23 a 10235.48 a 43.76 a
N165 7958.15 b 10991.92 a 42.00 b 7305.18 b 9460.22 b 43.57 a
N66 7024.32 c 10826.63 b 39.35 c 6951.34 c 9482.12 b 42.30 b
N0 6574.93 d 10582.54 c 38.32 d 6673.67 d 9497.18 b 41.27 c
同一年度中, 同列数据后不同字母表示处理间达显著差异(P<0.05)。
In each growing season, values followed by different letters in the same column are significantly different at P < 0.05.
第 6期 冯 波等: 施氮量对垄作小麦氮肥利用率和土壤硝态氮含量的影响 1111


表 5 籽粒产量和经济系数的种植方式与施氮量互作效应的方差分析
Table 5 ANOVA of effect of planting model and nitrogen application on yield and harvest index
籽粒产量 Grain yield 经济系数 Harvest index 变异来源
Source
自由度
df F P R (%) F P R (%)
2008–2009
区组间 Among blocks (B) 2 — — 0.31 — — 34.61
种植方式 Cultivation pattern (C) 1 383 0.0026 1.48 44 0.0219 17.94
施氮量 Nitrogen rate (N) 3 3973 0.0001 97.83 242 0.0001 41.70
种植方式×施氮量 C×N 3 101 0.0010 0.27 21 0.0001 4.25
误差 Error 14 — — 0.10 — — 0.69
2009–2010
区组间 Among blocks (B) 2 — — 3.24 — — 21.49
种植方式 Cultivation pattern (C) 1 12453 0.0001 2.81 365 0.0005 20.06
施氮量 Nitrogen rate (N) 3 3121 0.0001 88.18 36 0.0001 50.80
种植方式×施氮量 C×N 3 200 0.0001 5.66 49 0.0041 6.97
误差 Error 14 — — 0.43 — — 0.57
R: 某变异方差占总方差的比例。R: percentage of a certain source of variance to the total variance.

并且NO3-N含量随小麦生育期变化, N0和N66处理各土层
变化相似, N165和N264处理变化相似, 但种植方式之间
有差异(图2)。
N0和N66处理, 0~20 cm土层NO3-N含量随生育时期
的推进逐渐减少 , 至拔节期略有增加 , 之后至成熟期又
减少; 20~40 cm土层则表现为冬前至成熟期一直呈缓慢
下降趋势; 40~60 cm和60~80 cm土层中表现为先增加后
降低的趋势; 80~100 cm土层中, 自冬前到起身期NO3-N
含量降低 , 起身期至拔节期又略有增加 , 拔节期至成熟
期又显著降低。N165和N264处理, 冬前期0~20 cm土层
NO3-N含量最高 , 起身期显著降低 , 拔节期有所升高(可
能由于追肥造成 ), 成熟期又明显降低 ; 20~40 cm土层
NO3-N含量变化趋势与0~20 cm土层变化趋势一致, 但变
化幅度较小; 40~60 cm和60~80 cm土层表现为自冬前至
起身升高, 然后逐渐下降; 80~100 cm土层则表现为随着
生育期的推进呈降低趋势, 但成熟期又升高(图2)。
平作方式, N0和N66处理在冬前、拔节和成熟期土壤
NO3-N含量在0~60 cm范围内随土壤深度降低 , 超过60
cm又开始增加, 其中以冬前0~60 cm土层变化最为显著;
拔节和成熟期NO3-N含量增加可能与拔节期追肥有关。
N165和N264处理, 冬前和拔节期NO3-N含量亦在0~60 cm
范围内逐渐下降 , 超过60 cm开始上升 ; 起身和成熟期
NO3-N含量在0~20 cm最低 , 随土层深度缓慢增加直至
100 cm (图2-A, C, E, G)。
垄作方式N0和N66处理在冬前期和成熟期0~60 cm范
围内NO3-N土壤随土壤深度的增加而迅速降低 , 然后略
有升高趋向平稳, 起身和拔节期40 cm略有升高, 然后又
缓慢下降, 随之又缓慢升高直至–100 cm。N165和N264变
化趋势相似, 冬前、起身和拔节期土壤NO3-N含量随土壤
深度的增加而降低 , 成熟期土壤NO3-N含量先是略有下
降, 至–40 cm土层开始显著增加, 然后又逐渐降低, 但至
–100 cm时仍高于表层土壤中NO3-N含量(图2-B, D, F, H)。
N165和N264处理NO3-N含量的增加, 在垄作小麦主要出
现在80~100 cm层, 而在平作小麦中主要出现在60~80 cm
土层。成熟期, 垄作小麦各处理0~100 cm土层土壤硝态氮
含量均已降到较低水平, 总体趋势表现为随施氮量增加,
土壤NO3-N含量增加(图2-F, H); 而平作小麦N165和N264
处理NO3-N含量则明显升高(图2-E, G)。
综上, 0~60 cm土层 NO3-N含量呈逐渐降低趋势, 这
是由于小麦根系多分布在这段土层内, 大部分 NO3-N 被
小麦吸收, 只有少量冗余; 60~100 cm土层 NO3-N含量增
加是由于不能被植株充分利用而富集, 并且随着土层深
度的增加而增加, 这可能与小麦根系在土壤的空间分布
特征有关。
3 讨论
周顺利等[8]、张庆江和张立言[20]及李金才等[21]在不
同地力条件下研究了获得高产的最佳施氮量以及取得最
大经济效益的最佳施氮量, 并一致认为优化施氮量应该
结合当地的实际地力条件。在本试验条件下, 平作和垄作
种植方式下氮肥利用率都随着施氮量的增加而降低, 在
施氮量为0~165 kg hm−2时都能获得较高的氮收获指数;
当施氮量高于264 kg hm−2时, 氮素收获指数不仅不再升
高而且还下降。因此, 应综合考虑小麦氮肥利用率、氮素
收获指数以及产量的平衡来获得最大经济效益。
NO3-N 是土壤中最为活跃的氮素形态, 存在明显的
时空变化, 且受施氮量的影响显著[21-25]。随施氮量增加,
各土层 NO3-N 含量显著增加, 并且随小麦生育进程有向
深层土壤淋洗的趋势。施氮量增加使 NO3-N 淋洗损失的
可能增大 [6-7,26-27]。本试验也验证了这一点。施氮量在
0~264 kg hm−2范围内, 各土层 NO3-N含量明显增加, 并
且在高施氮量(N165 和 N264 处理)时, 60~100 cm 土层
1112 作 物 学 报 第 38卷


图2 不同种植方式下施氮量对冬小麦土壤硝态氮含量的影响(2009–2010年度)
Fig. 2 Effects of nitrogen application rate on NO3-N content in different soil layers under flat and bed planting patterns
(2009–2010 growing season)
BW: 越冬前; PE: 起身期; JT: 拔节期; MT: 成熟期。
BW: before wintering; PE: pseudo stem erection; JT: jointing; MT: maturity.
第 6期 冯 波等: 施氮量对垄作小麦氮肥利用率和土壤硝态氮含量的影响 1113


NO3-N含量随小麦的生长发育显著增加, 增加了NO3-N淋
洗损失的可能性 , 也意味着降低了氮肥利用率 , 增加了
污染地下水的概率, 不利于小麦生产的可持续发展。这一
现象对平作种植方式尤为明显。
垄作较平作种植可提高小麦的氮肥利用率。高施氮量
条件下(165 kg hm−2和264 kg hm−2), 垄作深层土壤内的
NO3-N累积区为 60~80 cm土层 , 比平作种植方式的
80~100 cm浅。说明垄作的土壤NO3-N积累相对集中于浅
层土壤, 这也是垄作种植提高氮肥利用率的原因之一。
吕殿青和同延安[28]通过不同深度渗漏池的渗漏试验,
发现NO3-N的淋溶量与土壤深度呈指数关系 , 即土壤上
层NO3-N淋溶量很大, 而下层很少。因此, 有效防止施肥
区NO3-N随入渗水分向深层土壤的迁移, 对防止NO3-N淋
溶具有重要的实际意义。垄作小麦的灌水方式为垄沟内灌
水, 垄上部分靠垄沟内水分侧渗, 相对降低了NO3-N以优
势流的形式在土体中的迁移, 使NO3-N多积累于表层, 向
深层土壤下移较少, 从而降低了对深层土壤以及地下水
污染的概率。
冬小麦不同的品种氮利用效率、氮收获指数存在明
显差异[29]。对不同基因型小麦氮素营养和利用效率的研
究也显示小麦基因型在氮利用效率上存在遗传差异[30]。
本试验不足之处在于试验结果基于单一品种, 如果品种
不同, 结果可能不同。生产上应综合考虑品种的氮肥吸收
利用规律 , 结合土壤质地以及地力水平 , 采取相应的氮
肥运筹方式。
References
[1] Zhang G-L(张国梁 ), Zhang S(章申 ). Progress on nitrogen
leaching loss of field. Soils (土壤), 1998, (6): 291−297 (in Chi-
nese)
[2] Cao R-L(曹仁林), Jia X-K(贾晓葵). The questions and counter-
measures of prevent and cure on nitrogen pollution in Chinese
contracted farming. Soil & Fert (土壤与肥料), 2001, (3): 3−6 (in
Chinese)
[3] Liu H-B(刘宏斌), Zhang Y-G(张云贵), Li Z-H(李志宏), Zhang
W-L(张维理 ), Lin B(林葆 ). Nitrate contamination of deep
groundwater in rural plain areas of Beijing. Acta Pedol Sin (土壤
学报), 2005, 42(3): 411−418 (in Chinese with English abstract)
[4] Xiong Z-Q(熊正琴), Xing G-X(邢光熹), Shen G-Y(沈光裕).
Research on pollution of nitrogen in water of Taihu area and well.
Ecol Environ Village (农村生态环境), 2002, 18(2): 29−33 (in
Chinese)
[5] Liu G-D(刘光栋), Wu W-L(吴文良). Research on slim of soil
NO3-N and population of groundwater in high yield field of
Huantai. Chin J Eco-Agric (中国生态农业学报), 2002, 10(4):
71−74 (in Chinese with English abstract)
[6] Li S-Q(李世清), Li S-X(李生秀). Leaching loss of nitrate from
semiarid area agro-ecosystem. Chin J Appl Ecol (应用生态学报),
2000, 11(2): 240−242 (in Chinese with English abstract)
[7] Riley W J, Ortiz-Monasterio I, Matson P A. Nitrogen leaching
and soil nitrate, nitrite and ammonium levels under irrigated
wheat in northern Mexico. Nutr Cycl Agroecosyst, 2001, 61:
223−236
[8] Zhou S-L(周顺利), Zhang F-S(张福锁), Wang X-R(王兴仁).
Studies on the spastic-temporal variations of soil NO3-N and ap-
parent budget of soil nitrogen: I. Winter wheat. Acta Ecol Sin (生
态学报), 2001, 21(11): 1782−1789 (in Chinese with English ab-
stract)
[9] Shi Y(石玉), Yu Z-W(于振文). Effects of nitrogen fertilizer rate
and ratio of base and topdressing on yield of wheat, content of
soil nitrate and nitrogen balance. Acta Ecol Sin (生态学报), 2006,
26(11): 3662−3669 (in Chinese with English abstract)
[10] Ma X-H(马兴华), Yu Z-W(于振文), Liang X-F(梁晓芳), Yan
H(严红), Shi G-P(施桂萍). Effects of nitrogen application rate
and its basal/top-dressing ratio on spatio-temporal variations of
soil NO3-N and NH4-N contents. Chin J Appl Ecol (应用生态学
报), 2006, 17(4): 630−634 (in Chinese with English abstract)
[11] Laflen J M, Baker J L, Hartwig R O, Buchele W F, Johnsonl H P.
Soil and water loss from conservation tillage systems. Trans
ASAE, 1978, 21: 881−885
[12] Hamlett J M, Baker J L, Horton R. Water and anion movement under
ridge tillage: a field study. Trans ASAE, 1990, 33: 1859−1866
[13] Bargar B, Swan J B, Jsynes D. Soil water recharge under un-
cropped ridges and furrows. Soil Sci Soc Am J, 1999, 63:
1290−l299
[14] Jaynes D B, Swan J B. Solute movement in uncropped ridge-
tilled soil under natural rainfall. Soil Sci Soc Am J, 1999, 63:
264−269
[15] Ress1er D E, Horton R, Kaspar T C. Localized soil management
in fertilizer injection zone to reduce nitrate leaching. Agron J,
1998, 90: 747−752
[16] Zhao Y-G(赵允格), Shao M-A(邵明安), Zhang X-C(张兴昌).
Impact of localized compaction and ridge fertilization on field
nitrate transport and nitrate use efficiency. Chin J Appl Ecol (应
用生态学报), 2004, 15(1): 68−72 (in Chinese with English ab-
stract)
[17] Limon-Ortega A, Sayre K D, Francis C A. Wheat nitrogen use
efficiency in a bed planting system in northwest Mexico. Agron J,
2000, 92: 303−308
1114 作 物 学 报 第 38卷

[18] Wang F H, Wang X Q, Sayre K. Comparison of conventional,
flood irrigated, flat planting with furrow irrigated, raised bed
planting for winter wheat in China. Field Crops Res, 2004, 87:
35−42
[19] Huo Z-Y(霍中洋), Ge X(葛鑫), Zhang H-C(张洪程), Dai
Q-G(戴其根), Xu K(许轲), Gong Z-K(龚振恺). Effect of differ-
ent nitrogen application types on n-absorption and utilization rate
of specific use cultivars of wheat. Acta Agron Sin (作物学报),
2004, 30(5): 270−277 (in Chinese with English abstract)
[20] Zhang Q-J(张庆江), Zhang L-Y(张立言), Bi H-W(毕桓武). The
absorption, accumulation and translocation of nitrogen and their
relationships to grain protein content in spring wheat variety.
Acta Agron Sin (作物学报), 1997, 23(6): 712−717 (in Chinese
with English abstract)
[21] Li J-C(李金才), Qu H-J(屈会娟), Wei F-Z(魏凤珍). Effects of
nitrogen application techniques on grain yield and quality in
winter wheat. J Henan Agric Sci (河南农业科学), 2005, (2):
27−33 (in Chinese with English abstract)
[22] Raun W R, Johnson G V. Improving nitrogen use efficiency for
cereal production. Agron J, 1999, 91: 357−364
[23] Liu X-X(刘晓欣), Hu C-S(胡春胜), Cheng Y-S(程一松). Effects
of different fertilizers on crop yields and nitrate accumulation.
Agric Res Arid Areas (干旱地区农业研究), 2003, 21(3): 38−42
(in Chinese with English abstract)
[24] Fan J(樊军), Hao M-D(郝明德), Dang T-H(党廷辉). Effect of
long-term fertilization on distribution and accumulation of
NO3-N in profile of dry-land. Soil & Environ (土壤与环境),
2000, 9(1): 23−26 (in Chinese with English abstract)
[25] Liu X-J(刘学军), Ju X-T(巨晓棠), Zhang F-S(张福锁). Effect of
reduced application on nitrogen utilization and balance in winter
wheat-summer maize cropping system. Chin J Appl Ecol (应用生
态学报), 2004, 15(3): 458−462 (in Chinese with English ab-
stract)
[26] Sun C-F(孙传范), Dai T-B(戴廷波), Cao W-X(曹卫星). Effect
of the enhanced ammonium nutrition on the growth and nitrogen
utilization of wheat under different levels. Plant Nutr Fert Sci (植
物营养与肥料学报), 2003, 9(1): 33−38 (in Chinese with English
abstract)
[27] Zhang S-L(张树兰), Tong Y-A(同延安), Liang D-L(梁东丽), Lü
D-Q(吕殿青). Nitrate-N movement in the soil profile as influ-
enced by rate and timing of nitrogen application. Acta Pedol Sin
(土壤学报), 2004, 41(2): 270−277 (in Chinese with English ab-
stract)
[28] Lü D-Q(吕殿青), Tong Y-A(同延安). Effect of nitrogen fertiliza-
tion application on environment pollution. Plant Nutr Fert Sci
(植物营养与肥料学报), 1998, 4(1): 8−15 (in Chinese with Eng-
lish abstract)
[29] Zhou S-L(周顺利), Zhang F-S(张福锁), Wang X-R(王兴仁), Mi
G-H(米国华), Mao D-R(毛达如). Research of comparison on ni-
trogen absorption and utilization in different varieties of winter
wheat on high yield conditions. Soil & Fert (土壤肥料), 2000,
(6): 20−23 (in Chinese with English abstract)
[30] Zhang G-P(张国平), Zhang G-H(张光恒). Studies on variation
among wheat genotype in N utilization. Plant Nutr Fert Sci (植
物营养与肥料学报), 1996, 2(4): 331−336 (in Chinese with Eng-
lish abstract)