全 文 ：中国生态农业学报 2013年 5月 第 21卷 第 5期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, May 2013, 21(5): 536543


* 国家科技支撑计划项目(2012BAD05B06)资助
** 通讯作者: 曾希柏(1965—), 男, 博士, 研究员, 研究方向为退化及污染农田修复。E-mail: zengxb@ieda.org.cn
段然(1983—), 男, 硕士, 助理研究员, 研究方向为农田面源污染控制。E-mail: duanran@caas.cn
收稿日期: 20120917 接受日期: 20121225
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2013.00536
减量施肥对湖垸旱地作物产量及氮磷径流损失的影响*
段 然1 汤月丰2 文 炯2 吴翠霞1 彭长城2 白玲玉 1 曾希柏1**
(1. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 农业部农业环境重点实验室 北京 100081;
2. 湖南省岳阳市农业科学研究所 岳阳 414000)
摘 要 为探明洞庭湖区旱地生产中的氮磷盈余问题, 利用在该区域连续两年的玉米油菜轮作田间小区试
验 , 研究了常规施肥 [玉米 : 400 kg(N)·hm2, 90 kg(P2O5)·hm2, 135 kg(K2O)·hm2; 油菜 : 180 kg(N)·hm2,
65 kg(P2O5)·hm2, 60 kg(K2O)·hm2]、常规施肥减氮 15%、减氮 30%、缓控释肥减氮 30%+减磷 20%、常规施
肥减磷 20%共 5 个处理下, 玉米和油菜产量、氮磷肥利用率、氮磷径流损失量以及土壤氮磷养分的变化。结
果表明, 在研究区域现有施肥水平下(常规施肥), 减量施肥对玉米和油菜产量没有显著影响; 缓控释肥减氮
30%+减磷 20%处理下玉米和油菜对氮磷养分的利用率显著提高, 其中氮素利用率较常规施肥处理两年平均提
高 7.96%和 4.89%、磷素利用率提高 2.02%和 2.56%; 同时, 减量施肥各处理下氮磷径流损失量与常规处理比
较, 分别减少 3.54%~29.36%和 7.14%~35.71%; 试验期内, 减量施肥下土壤全量氮磷及硝态氮含量与常规施肥
处理无显著差异。根据本研究结果, 各施肥处理中, 以缓控释肥减氮 30%+减磷 20%处理效果更佳。研究结果
可以为该地区旱地作物合理施肥、区域农业面源污染防控和洞庭湖区水环境保护提供参考依据。
关键词 洞庭湖区 湖垸旱地 减量施肥 氮磷流失 缓控释肥 肥料利用率
中图分类号: S344; X524 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2013)05-0536-08
Effect of reducing fertilizer application on crop yield and nitrogen and
phosphorus loss in runoff from embankment upland in Dongting Lake Region
DUAN Ran1, TANG Yue-Feng2, WEN Jiong2, WU Cui-Xia1, PENG Chang-Cheng2,
BAI Ling-Yu1, ZENG Xi-Bai1
(1. Institute of Agricultural Environment and Sustainable Development, Chinese Academy of Agricultural Sciences; Key Laboratory
of Agricultural Environment, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China; 2. Yueyang Agricultural Sciences Institute, Hunan
Province, Yueyang 414000, China)
Abstract A continuous 2-year maize/rape rotation experiment was conducted to study the effects of five fertilization
treatments on crop yield, fertilizer use efficiency, runoff-driven N and P loss and soil N, P contents. The study also explored
excess N and P in the embankment upland of Dongting Lake Region (DLR). The five treatments were conventional
fertilization, 85% conventional N application, 70% conventional N application, 70% conventional N application of
slow-controlled release N fertilizer plus 80% conventional P application, and 80% conventional P application. The
conventional applications of N, P2O5 and K2O for maize field were 400 kg·hm2, 90 kg·hm2 and 135 kg·hm2, respectively.
Those for rape field were 180 kg·hm2, 65 kg·hm2 and 60 kg·hm2, respectively. The results suggested that compared with
conventional fertilization, reduced fertilizer application had no obvious effect on maize and rape yield. 70% conventional N
application of slow-controlled release N fertilization plus 80% conventional P fertilization significantly improved N and P
fertilizer use efficiencies of maize and rape. N fertilizer use efficiencies of maize and rape during the 2-year cultivation period
averagely increased by 7.96% and 4.89%, respectively. Also P fertilizer use efficiencies averagely increased by 2.02% and
2.56%, respectively. Reduced fertilizer application decreased N and P loss via runoff by about 3.54%~29.36% and
7.14%~35.71%, respectively. Compared with conventional fertilization, total soil N, P and nitrate nitrogen contents under
第 5期 段 然等: 减量施肥对湖垸旱地作物产量及氮磷径流损失的影响 537


reduced fertilizer application were insignificantly different. Reduced slow-controlled release fertilizer application had the best
performance among all the treatments. The results provided useful references for reasonable fertilization, prevention/control of
regional agricultural non-point source pollution and protection of the water environments of DLR.
Key words Dongting Lake Region, Embankment upland, Reduced fertilizer application, Nitrogen and phosphorus loss,
Slow-controlled release fertilizer, Fertilizer use efficiency
(Received Sep. 17, 2012; accepted Dec. 25, 2012)
氮、磷过量及不合理施用被认为是导致农业面
源污染的重要原因之一, 由此引发的水体富营养化
已成为十分严重的环境问题。从源头上减少氮、磷
排放 , 阻止其进入水体 , 是控制农业面源污染的关
键[13]。有研究表明, 引起湖泊、河流发生富营养化
的养分分别有 50%、60%来源于农田地表径流[4]。湖
垸旱地是洞庭湖区主要的耕地类型, 但因长期以来
氮、磷肥施用量较大且出现不同程度盈余富集等原
因, 导致地表氮、磷养分的流失量较大, 不仅降低了
养分利用效率和施肥效益, 同时也提高了径流水中
养分含量, 进而影响下游水域生态, 造成水质下降、
水体恶化, 对湖区地表和地下水环境均构成了较大
威胁[510]。近年来, 基于优化环境的施肥合理化、减
量化研究已逐渐成为了众多学者关注的热点, 被称
为“施肥技术的一次革命”[11]的缓控释肥料由于其利
用率高、肥效好在我国肥料市场所占份额也呈日益
扩大趋势[12]。但目前有关缓释肥减量施用的研究多
以水稻种植为主[13], 在旱地玉米、油菜等作物合理
化施肥研究大多以常规肥料为基础。在长江中下游
地区, 刘德林等[14]对油菜减施氮磷肥的研究结果表
明, 减少化学氮肥 20%的情况下通过增施有机肥、
缓释肥、或者分次施肥, 可提高土壤速效养分的含
量。在河北衡水, 云鹏等[15]研究了玉米减量施氮的
效果 , 发现与习惯施肥[240 kg(N)·hm2]相比较 , 在
氮肥施用量减少 40%的条件下仍可保障玉米产量 ,
且土壤硝态氮含量亦未下降。叶东靖等[16]的研究结
果表明 , 吉林玉米的适宜施氮量应在 180~
240 kg·hm2。而在洞庭湖地区, 李恩尧等[17]通过对
红壤坡地玉米减氮控磷的研究指出, 施用缓控释肥
300 kg·hm2 可提高玉米产量和肥料利用率, 并能有
效降低氮磷的径流损失。实际上, 适度减少氮、磷
养分的投入量, 科学使用缓控释肥等措施降低氮、
磷的排放, 有效防控农业面源污染也是洞庭湖区农
业可持续发展和生态环境建设的迫切需要[18]。玉米
油菜轮作作为洞庭湖区旱地的最重要种植方式之一,
在湖区农业发展中占有重要地位, 本研究针对该轮
作制下氮磷化肥施用过量问题, 通过田间小区试验,
探讨常规施肥与缓控释肥减量施用对作物产量、肥
料利用率、土壤养分以及田间径流液中氮磷含量等
的影响, 以期为该区域作物合理施肥、农业面源污
染防控和水环境保护提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验地点位于湖南省岳阳县春风乡的农业部岳
阳农业环境科学观测实验站内 , 地理坐标为
E112°44′14′′, N28°57′11′′, 海拔 40 m。地处长江中游
亚热带, 年均气温 17 ℃, 年均降雨量 1 400 mm, 年
日照时数 1 722~1 816 h, 气候温暖温润, 光照充足,
雨量适度。试验地土壤为洞庭湖沉积物发育的潮土,
土壤质地为黏壤, pH 5.67, 有机质 16.3 g·kg1, 全氮
1.4 g·kg1, 全磷 0.6 g·kg1, 有效钾 98 mg·kg1。
1.2 试验方案
试验于 2009年 5月—2011年 4月进行, 试验采
取当地常规的玉米油菜轮作方式, 即每年 5—9月种
植玉米, 10 月—次年 4 月种植油菜, 为便于论述, 文
中以“2009年”代表 2009年 5月—2010年 4月种植季,
“2010年”代表 2010年 5月—2011年 4月种植季。
试验设置 6个处理(表 1), 分别为: 不施肥(CK)、
常规施肥(CF)、常规施肥减氮 15%(LF1)、常规施肥
减氮 30%(LF2)、缓控释肥减氮 30%+减磷 20%(LF3)、
常规施肥减磷 20%(LF4), 各处理均设 3 次重复, 共
18个小区, 每个小区面积为 37 m2。各处理施肥量见
表 1, 其中 CF、LF1、LF2、LF4处理施用的氮肥为
尿素(N 46%), 磷肥为过磷酸钙(P2O5 12%), 钾肥为
氯化钾(K2O 40%); LF3处理所用肥料为缓释复合肥,
NPK比例为 26∶11∶11, 释放期为 150 d。CF、LF1、

表 1 各施肥处理玉米/油菜施肥量
Table 1 Fertilizer amount of maize/rape for different
treatments
玉米 Maize (kg·hm2) 油菜 Rape (kg·hm2) 处理
Treatment N P2O5 K2O N P2O5 K2O
CK 0 0 0 0 0 0
CF 400 90 135 180 65 60
LF1 360 90 135 153 65 60
LF2 280 90 135 126 65 60
LF3 280 72 135 126 52 60
LF4 400 72 135 180 52 60
538 中国生态农业学报 2013 第 21卷


LF2、LF4处理玉米施肥按氮肥 40%作基肥, 40%于
移栽后 1个月施入, 20%于玉米拔节时施完, 磷、钾
肥全部用作基肥; 油菜按照氮肥 70%基肥、30%追肥
施用, 磷、钾肥全部做基肥。LF3处理玉米和油菜所
用肥料均作基肥一次性施完。
供试玉米品种为“临奥 1号”, 行距 60 cm, 株距
40 cm, 栽植密度为 41 667 棵·hm2; 油菜品种为“油
研 1 号”, 行距 35 cm, 株距 20 cm, 种植密度约为
142 800株·hm2。两种作物的田间管理与传统保持一
致。每季作物收获后, 各小区作物均单独收获并测
定产量, 成熟植株样品分地上部营养体和籽粒两部
分统计产量 ; 植株地上部在 105 ℃下杀青 30 min,
70 ℃下烘干至恒重。以梅花型采样法采集土壤样品,
每小区选取 5 个点采集 0~20 cm 土层, 混匀后取部
分鲜样分析其中硝态氮含量, 剩余 0.5 kg 左右土壤
经风干、磨细过 2 mm 筛后保存。每次降雨产生径
流时, 在小区垄间用导流管收集田面径流水至集液
箱, 用干净纯净水瓶储存水样待测。
1.3 数据统计与分析方法
植株地上部营养体及籽粒经烘干粉碎后, 采用
浓硫酸双氧水消煮半微量凯氏定氮法测氮含量 ,
采用硫酸双氧水消化钒钼黄比色法测定全磷含量;
土壤硝态氮采用 2 mol·L1 KCL溶液浸提, 用 220 nm
和 275 nm双波长紫外吸光度校正法测定; 分别采用
半微量开氏法与 HClO4-H2SO4 消化钼锑抗比色法
测定土壤全量氮、磷含量[19]; 水样全氮采用过硫酸
钾氧化紫外分光光度法测定 , 全磷采用过硫酸钾
氧化钼蓝比色法测定[20]。
使用 SPSS 13.0 软件对试验数据进行方差分析
及多重比较。肥料利用率的计算方法为: 肥料利用
率=(施肥区吸收量空白区吸收量)/施肥量。流失的
氮、磷量等于整个监测周期中各次径流水中污染物
浓度与径流水体积乘积之和。本试验在 2009 年 5 月—
2010年 5月共 4次有效降水, 2010年 5月—2011年
5 月为 3 次有效降水。文中径流总量为全年有效降
水时径流量的总和。计算公式如下:
P=
1i
CiVi (1)
式中, P为污染物流失量, Ci为第i次径流(或淋溶)水
中氮、磷的浓度, Vi为第i次径流水的体积。
2 结果与分析
2.1 减量施肥对作物产量的影响
从不同施肥处理对玉米籽粒产量影响的结果看
(表 2): 与 CF 相比, 各减量施肥处理对玉米籽粒产
量的影响有一定差异, 其中 2009年 LF1和 LF3处理
玉米籽粒分别减产约 2.93%和 7.96%, 而 LF2和 LF4
处理则分别增产约 2.07%和 3.30%, 但均未达到显著
水平(P>0.05)。LF3产量略低可能是由于第 1季缓控
释肥的肥效没有完全释放所致; 与 CF相比, 2010年
LF1、LF3和 LF4处理玉米籽粒分别增产 7.09%(P<
0.05)、2.17%(P>0.05)和 0.50%(P>0.05), 而 LF2处理
减产 2.50%(P>0.05)。尽管 2年中各处理玉米籽粒产
量有一定差别 , 但从整体看减量施肥的影响不显
著。各处理油菜籽粒产量的统计结果表明 (表 2):
2009年 LF1、LF2、LF3处理的油菜籽粒产量分别比
CF减少 1.27%、3.16%和 0.84%, 而 LF4处理则增产
1.27%, 但均未达到显著水平(P>0.05); 2010 年各处
理油菜籽粒产量与常规施肥相比变化幅度均未超过
1.5%, 且相互间差异不显著(P>0.05)。

表 2 2009—2010年减量施肥对玉米/油菜产量的影响
Table 2 Effect of reduced fertilizer application on yields of maize and rape in 2009—2010
2009年 Year 2009 2010年 Year 2010
玉米 Maize 油菜 Rape 玉米 Maize 油菜 Rape
处理
Treatment 产量
Yield
(kg·hm2)
较常规施肥
Compared
with CF (%)
产量
Yield
(kg·hm2)
较常规施肥
Compared
with CF (%)
产量
Yield
(kg·hm2)
较常规施肥
Compared
with CF (%)
产量
Yield
(kg·hm2)
较常规施肥
Compared
with CF (%)
CK 4 270.55±262.53b 32.89 1 453.63±89.47b 31.98 4 418.34±157.21b 31.86 1 109.81±58.87b 40.28
CF 6 363.75±106.99a — 2 136.55±155.95a — 6 484.32±240.80a — 1 857.65±166.81a —
LF1 6 177.15±780.86a 2.93 2 109.51±235.77a 1.27 6 944.01±703.87b 7.09 1 881.01±399.45a 1.26
LF2 6 495.45±233.47a 2.07 2 068.94±169.43a 3.16 6 322.08±908.16a 2.50 1 855.86±97.35a 0.10
LF3 5 857.05±789.10a 7.96 2 118.52±74.48a 0.84 6 624.93±170.33a 2.17 1 830.63±268.39a 1.46
LF4 6 573.75±1 187.13a 3.30 2 163.60±35.78a 1.27 6 516.77±630.66a 0.50 1 839.64±283.17a 0.97
同列数值后不同小写字母表示差异达 5%显著水平, 下同。Values followed by different small letters in the same column are significantly different at
5% level. The same below.

第 5期 段 然等: 减量施肥对湖垸旱地作物产量及氮磷径流损失的影响 539




2.2 减量施肥对肥料利用率的影响
由表 3 可知, 减量施肥后玉米地氮、磷肥利用
率均有较大提高, 且大部分达到显著水平(P<0.05)。
在氮肥利用率方面, 2009 年 LF2 处理较 CF 提高
13.08%, 且显著高于其他处理(P<0.05), 其余各减量
施肥处理亦有所提高但未达到显著水平; 2010 年各
减量施肥处理的氮肥利用率均高于 CF, 其中 LF1、
LF2、LF3处理分别较 CF处理提高 11.23%、8.63%、
13.85%, 并达到显著水平, LF4亦有所提高。对于磷
肥利用率而言, 与 CF相比, 2009年两组减磷处理中,
只有 LF4处理的磷肥利用率显著提高 5.13%, LF3处
理则降低 0.72%, 这可能与当季玉米产量略低于 CF
有关; 减氮两处理磷肥利用率与 CF保持一致。与对
照相比, 2010年两组减磷处理 LF3、LF4的磷肥利用
率分别提高 4.76%和 3.88%, 减氮两处理磷肥利用率
与 CF保持一致。

表 3 2009—2010年减量施肥对玉米/油菜肥料
利用率的影响
Table 3 Effect of reduced fertilizer application on fertilizer
use efficiency of maize and rape in 2009—2010
玉米Maize 油菜 Rape
年份
Year
处理
Treatment
氮肥
Nitrogen
fertilizer
磷肥
Phosphorus
fertilizer
氮肥
Nitrogen
fertilizer
磷肥
Phosphorus
fertilizer
2009 CF 25.28b 13.68b 10.81b 7.88b
LF1 27.08b 12.46b 15.21a 9.54ab
LF2 38.36a 14.54ab 16.94a 8.92b
LF3 27.35b 12.96b 18.39a 12.10a
LF4 27.82b 18.81a 14.24ab 12.97a
2010 CF 26.74b 14.47ab 7.78b 5.67ab
LF1 37.97a 17.47a 9.61ab 6.03a
LF2 35.37a 13.41b 10.72a 5.64a
LF3 40.59a 19.23a 9.98a 6.56a
LF4 27.13b 18.35a 7.40b 6.74a

减量施肥对油菜肥料利用率影响与玉米类似 ,
不同减氮处理的氮肥利用率较常规施肥均有所提高,
且部分处理达到显著水平。在氮肥利用率方面, 2009
年 LF1、LF2、LF3处理分别较 CF显著提高(P<0.05)
4.40%、6.13%、7.58%, 2010年 LF1、LF2、LF3均
较 CF有所提高, LF4与 CF持平。磷肥利用率方面,
2009 年减磷处理 LF3、LF4 较 CF 分别显著提高
(P<0.05)4.22%、5.09%, LF1、LF2与 CF接近。2010
年 LF3、LF4处理亦有所提高, 但效果不显著。2010
年种植油菜时各减量施肥处理的磷肥利用率较常规
施肥有所提高但未达到显著水平, 可能是由于当年
干旱造成油菜籽产量较低所致。以上结果表明, 旱
地玉米和油菜适当减量施肥可在不减产的前提下提
高肥料利用率, 且以控释肥减量施用的效果较好。
2.3 减量施肥对径流液中氮磷流失量的影响
从表 4 可以看出, 减氮施肥处理均不同程度减
少了作物生育期间径流的氮素损失量。2009 年 ,
LF1、LF2、LF3处理作物生育期径流氮素量均较 CF
显著下降(P<0.05), 降幅为 6.88%~28.83%; 2010 年,
与 CF 相比, LF1 处理氮素径流损失量下降 3.54%,
LF2、LF3 处理则分别下降 16.89%、29.36%, 且达
到显著水平(P<0.05)。

表 4 减量施肥对玉米/油菜生长期试验区
地表径流氮、磷流失量的影响
Table 4 Effect of reduced fertilizer application on nitrogen
and phosphorus loss in runoff in the experimental area during
growth seasons of maize and rape
氮素 Nitrogen 磷素 Phosphorus
年份
Year
处理
Treatment
流失量
Loss
(kg·hm2)
较常规施肥
Compared
with CF (%)
流失量
Loss
(kg·hm2)
较常规施肥
Compared
with CF (%)
2009 CF 0.655a — 0.014a —
LF1 0.610b 6.88 0.015a 7.14
LF2 0.501c 23.53 0.012a 14.29
LF3 0.466c 28.83 0.013a 7.14
LF4 0.657a 0.35 0.009b 35.71
2010 CF 0.659a — 0.011a —
LF1 0.636a 3.54 0.009a 18.18
LF2 0.548b 16.89 0.010a 9.09
LF3 0.465c 29.36 0.009a 18.18
LF4 0.673a 2.06 0.008b 27.27

从作物生育期磷素流失量来看, LF3、LF4处理
均使径流水中磷流失量比 CF 处理有所下降。2009
年 LF3 的磷流失量略有下降, 但未达到显著水平;
LF4 较 CF 下降 35.71%, 且达到显著水平(P<0.05);
未减磷处理 LF1、LF2 与 CF 亦有较大波动。2010
年与 2009年类似, LF4处理较 CF显著下降 27.27%,
LF3处理亦有下降趋势, 但未减磷处理的 LF1、LF2
也有较大波动。纵观两年的观测分析结果, 采用缓
释肥减量处理的 LF3 在降低田间径流液中氮素流失
量的效果最佳, 采用常规施肥减磷的 LF4 处理在降
磷流失效果方面表现最佳。可见, 肥料减量化施用
在一定程度上可以降低径流液中氮、磷的流失量 ,
从而缓解可能由此带来的面源污染。
2.4 减量施肥对土壤氮磷含量的影响
在两年 4个种植季的玉米油菜轮作中, 每季作
物收获后各小区土壤硝态氮含量见表 5。可以看出,
土壤硝态氮总体变化不大且各处理间无显著差异 ;
540 中国生态农业学报 2013 第 21卷


从时间上分析, 每年 9月土壤硝态氮含量低于次年 5
月, 即各处理下土壤中易流失的硝态氮在玉米收获
后的含量要低于油菜收获后。这可能是由于玉米需
要的养分含量更多所致, 但在岳阳地区 9 月份降雨
量往往多于 5 月, 因此也不能排除土壤水分变化对
氮素形态以及土壤矿化条件的影响。
表 6 显示, 两年间土壤氮素总体变化不大, 基
本保持在 1.3~1.5 g·kg1之间; 减量施肥各处理与常
规施肥相比, 土壤全氮含量差异不显著(P>0.05)。从
时间来看, 每次在玉米收获后(9 月)土壤氮素含量大
多数情况下略有下降, 但油菜收获后又得到恢复并
略有提高(5 月), 这可能是由于玉米生物量较大、对
氮素需求量高, 而油菜生物量较小且对氮素需要量
略低等原因所致。从整体看, 当前氮素施用量可以
满足作物生长及土壤氮素平衡的需求。
减量施肥与常规施肥土壤全磷含量差异不显著
(P>0.05), 各处理保持在 0.5~0.6 g·kg1之间, 表明不
同程度减量施肥对土壤全磷含量影响不大。而从整
体来看 , 土壤全磷含量呈现出相对稳定的趋势 , 说
明当前生产力条件下不同处理的磷素施用水平已基
本能够满足作物生长的需要, 且能够维持土壤原有
的磷素水平。

表 5 减量施肥对各处理土壤硝态氮含量的影响
Table 5 Effect of reduced fertilizer application on soil nitrate
nitrogen content in the experimental area mg·kg1
时间(年-月) Date (year-month) 处理
Treatment 2009-09 2010-05 2010-09 2011-05
CF 9.46±1.53 17.32±3.55 11.55±0.97 14.90±1.04
LF1 9.83±0.85 15.71±1.96 10.79±1.45 16.40±5.19
LF2 10.78±1.09 18.03±2.78 9.71±1.63 15.36±2.34
LF3 9.02±2.05 17.51±4.60 8.41±1.29 16.98±3.22
LF4 10.25±0.46 20.13±4.12 10.76±0.99 14.73±2.43


表 6 减量施肥对各处理土壤全量氮磷含量的影响
Table 6 Effect of reduced fertilizer application on soil total nitrogen and total phosphorus contents in the experimental area g·kg1
全氮 Total N 全磷 Total P 处理
Treatment 2009-09 2010-05 2010-09 2011-05 2009-09 2010-05 2010-09 2011-05
CF 1.40±0.120 1.32±0.292 1.37±0.130 1.39±0.006 0.52±0.038 0.46±0.077 0.59±0.091 0.58±0.040
LF1 1.40±0.069 1.58±0.073 1.44±1.880 1.45±0.214 0.48±0.134 0.60±0.091 0.55±0.038 0.65±0.053
LF2 1.33±0.223 1.59±0.076 1.52±0.043 1.48±0.135 0.53±0.071 0.52±0.038 0.57±0.056 0.62±0.053
LF3 1.33±0.149 1.41±0.293 1.44±0.058 1.30±0.131 0.52±0.023 0.59±0.066 0.55±0.072 0.60±0.012
LF4 1.42±0.135 1.69±0.169 1.27±0.275 1.52±0.267 0.55±0.002 0.53±0.067 0.51±0.062 0.59±0.041

3 讨论
3.1 减量施肥对作物产量及肥料利用率的影响
作物减量施肥应以土壤肥力状况为基础, 综合
考虑作物生长发育规律和需肥特性, 做到养分供需
平衡, 减少肥料的浪费。本研究进行的常规化肥与
缓控释肥减量施用的研究结果表明, 减量施肥未对
作物产量造成显著影响, 减氮 15%施用并未造成玉
米减产, 减氮 30%仅在第 1 季玉米出现小幅减产,
但未达到显著水平, 这可能是由于缓释性肥料的养
分释放较慢, 以及本试验所施用的缓释肥养分释放
曲线与玉米生长不完全同步有关; 从油菜产量结果
来看, 减量施肥亦未对油菜产量造成影响。减量施
肥同时还在一定程度上提高了当季氮、磷肥料利用
率, 这与前人研究结果一致, 李恩尧等 [17]对洞庭湖
区红壤旱坡地玉米减氮控磷的研究以及赵士诚等[21]
对华北地区春玉米氮肥减量的研究结果均表明, 氮
肥减量后玉米产量没有显著降低, 肥料利用率反而
略有增加。本研究中, 2009年油菜减磷 20%处理(LF4)
下氮肥利用率有一定提高, 这可能与试验条件下土
壤磷素含量较高等有关; 同时也与油菜对土壤中磷
素的利用能力较强等有较大联系; 亦有研究表明[22]
氮素供应充足时可以活化土壤中的闭蓄态磷, 增加
土壤磷素供给。与常规施肥相比, 油菜产量表现稳
定, 氮、磷肥料利用率均有所提高, 部分处理效果明
显达到了显著水平, 这与王道中等[23]在安徽巢湖地
区减施氮、磷肥料 20%的研究结果相符; 但也有研
究指出, 油菜的生物量较低、对氮素需求量较少以
及其本身对磷素养分的利用能力较强, 也为减量施
肥提供了条件[24]。
在我国 , 不同地区玉米的施肥量差异较大 , 众
多学者也提出了因地制宜的施肥量建议。叶东靖
等 [16]研究指出 , 吉林省玉米施氮适宜用量应在
180~240 kg·hm2; 王俊忠等[25]利用 15N 标记法研究
了甘肃地区施氮量, 结果表明施氮量在 300 kg·hm2
以内即可保证夏雨米高产; 曾希柏等 [26]认为, 旱地
红壤合理施肥量应为氮素 120~180 kg·hm2、磷素
45~60 kg·hm2。但通过实际调查发现, 岳阳地区玉
米的常规施肥量为氮肥 400 kg·hm2、磷肥 90 kg·hm2,
油菜施肥量为氮肥 180 kg·hm2、磷肥 65 kg·hm2, 当
第 5期 段 然等: 减量施肥对湖垸旱地作物产量及氮磷径流损失的影响 541


前施肥量亦高于合理水平。根据产量估算 (玉米
6 000 kg·hm2, 油菜 2 000 kg·hm2), 实际氮肥年需
求量为 262.5 kg·hm2, 磷肥为 72.3 kg·hm2; 油菜实
际年需求量为氮肥 163.9 kg·hm2, 磷肥 43.2 kg·hm2,
扣除土壤自然矿化的供给与肥料流失因素, 两种作
物的施肥量亦高于生长需求。本试验也证明了当玉
米施氮量为 280 kg·hm2、施磷量为 72 kg·hm2, 油菜
施氮量为 126 kg·hm2、施磷量为 52 kg·hm2时均可
满足作物生长所需。但确定作物的合理施肥量是一
个复杂的问题, 除了与肥料投入和作物产出相关外,
还与植株全生育期内土壤养分的矿化量、当季降水
量及土壤有机质含量等密切相关。有研究指出, 植
株全生育期土壤氮素矿化加上播前无机氮数量, 土
壤自身供氮量可高达 347 kg·hm2, 足够植株生长发
育所需[2729], 这大大弱化了施肥量差异对作物产量
带来的影响。因此, 要确定一种作物在一个地区合
理的施肥量, 还需要更多的研究加以验证。就本试
验结果而言 , 采取减量施肥处理产量表现稳定 , 且
显著提高了肥料利用率; 两年间两种作物产量趋势
一致, 并未因试验的持续进行出现第 2 季作物减产
情况, 减少施肥量亦不会造成土壤养分的亏缺。可
见 , 在洞庭湖地区旱地采取适量减量施肥的方式 ,
可以保障作物产量。
3.2 减量施肥对环境的影响
从环境效应方面分析, 减量施肥可以较好地控
制农田径流水中养分的流失, 这对于控制研究区域
农业面源污染有重要意义。两年间, 本研究中采用
的减量施肥方法对径流水中氮、磷流失的控制有明
显效果, 且年际变化趋势一致, 年际氮、磷流失量为
0.466~0.673 kg·hm2、0.008~0.014 kg·hm2, 相比常
规施肥, 降低地表径流氮、磷流失量分别为 3.54%~
29.36%、7.14%~35.71%。这与李恩尧等[17]在洞庭湖
区红壤旱坡地中的试验结果较吻合。与其他地区比
较, 刘晓轻等[30]在安徽省沿淮地区利用田间径流池
研究了减量施肥对小麦夏季地表径流的影响, 结果
为氮流失量 29.88~66.91 kg·hm2、磷流失量 0.033~
0.067 kg·hm2, 高于本研究所得的结果 , 这可能与
两地间气候、土壤类型及施肥与耕作等的差异有关。
本试验中, 采用尿素减量施用的处理 LF1、LF2
氮年际径流量均较 CF 有所下降, 但相比之下, 与
LF2 同样减少施肥 30%的 LF3 效果更佳, 其径流水
中氮流失量降幅达 30%, 这可能由于肥料的减量化
和缓释化双重作用所致, 由于缓释性肥料采取了特
殊制造工艺, 其中养分的释放与作物的吸收基本同
步, 因而在一定程度上降低了养分随水体流失的可
能性。在磷素流失的控制方面 , 减量施用磷肥的
LF3、LF4 处理均降低了径流中的磷素流失量, LF4
可以降低磷流失量 27.27%~35.71%, 并达到显著水
平, 但未减施磷肥的处理 LF1、LF2与 CF比较有较
大波动 , 在两年间无明显规律 , 这可能是由于磷素
在土壤中移动较慢、且与土壤胶体结合较紧密等原
因所致。有研究表明磷肥减量化对地表水径流的影
响是一个缓慢过程 [31], 磷肥施入土壤中易被吸附 ,
当季磷肥的流失量通常不超过 5%, 也就是说, 当季
作物种植下地表磷素的流失量可能主要受前几年间
耕作与施肥等因素的影响。此外, 也有学者提出, 磷
素的流失以泥沙结合态为主, 径流水中的磷只占总
量的 40%左右[32], 这些因素均可能导致径流水中磷
素的变化较大。从本研究所得结果看, 适度减量施
肥、尤其是采用缓控释肥, 不仅能保障作物产量, 同
时还可在一定程度上缓解地表水径流水中养分的流
失, 有效减轻环境负荷, 确保区域农业可持续发展。
可见, 肥料减量化与缓控化是兼顾环境效益与经济
效益的一种较好的生产方式。
4 结论
本研究结果表明 , 减量施肥对湖垸旱地玉米
油菜轮作产量无显著影响, 不仅能降低氮肥投入量
的 15%~30%、磷肥投入量的 20%, 还有助于提高氮、
磷肥料的利用率, 最高达 13.85%和 5.13%。采用缓
控释肥减氮 30%+减磷 20%处理可显著提高玉米和
油菜的氮磷肥利用率; 其中, 氮素利用率最多可提
高 13.85%和 7.58%, 磷素利用率最多可提高 4.76%
和 4.22%。合理减量施肥对土壤肥力无显著影响, 并
且能使径流液中氮、磷损失量减少 3.54%~29.36%和
7.14%~35.71%, 从而一定程度上降低研究区域农业
面源污染发生的可能。综合比较几个减量施肥处理,
合理减量施用缓控释肥是湖垸旱地玉米油菜轮作
栽培模式的最佳施肥方式。
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