全 文 ： * ?国家科技攻关项目 ( 85-007-01-04, 96-004-04-02, 2001BA508B09)和国家高技术 (863) 发展计划项目 ( 2002AAZZ4311-07)资助
收稿日期 : 2004-08-10 改回日期 : 2004-09-27
不同施肥措施对旱地玉米土壤硝态氮累积的影响 *
杨治平 周怀平 张 强 关春林 程 滨
(山西省农业科学院土壤肥料研究所 太原 030031)
摘 要 长期定位试验研究不同施肥措施对旱地玉米土壤( NO -3 -N )累积的影响结果表明 ,不同施肥和秸秆还田措
施可不同程度造成 0～500cm土层 NO -3 -N 的累积 , 且对 0～300cm土层 NO -3 -N 的累积影响较大。秋施肥秸秆覆
盖还田处理产量最高 ,且土壤 NO -3 -N 累积量较低 , 所造成的环境风险也小 ,为我国北方半湿润偏旱区适宜施肥措施。
关键词 旱地玉米 施肥措施 NO -3 -N 累积
Effects of different fertilizer application countermeasures on the soil nitrate nitrogen accumulation in dryland maize .
YANG Zhi-Ping, ZHOU Huai-Ping, ZHANG Qiang, GUAN Chun-Lin, CHENG Bin( Institute of Soil and Fertilizer ,
Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan 030031, China) , CJEA ,2006,14(1) : 122～124
Abstract The effects of different fertilizer application countermeasures on thesoil NO -3 -N accumulation in dryland maize
were studied by the long-term located experiments . The results show that the different fertilizer application
countermeasures can cause the soil NO -3 -N accumulation in 0～500cm soil body in some degrees and have more effect on
0～300cmsoil layer . The treatment of autumn fertilization with stubble mulch return is a perfect pattern for obtaining
higher yield of corn in the semi-damp and drought areas of North China, can lower the soil NO
-
3 -N accumulation and
cause smaller danger to theenvironment .
Key words Dryland maize, Fertilizer application countermeasures, Nitrate nitrogen accumulation
(Received Aug . 10, 2004; revised Sept . 27, 2004)
目前有关我国北方半湿润偏旱区秸秆还田配施 N 肥方式土壤 N 素在土体内累积的研究尚少见报道 ,而
多数研究侧重于不同施 N 量以及平衡施肥对土壤 NO -3 -N 累积的影响等方面 [ 1～ 4] 。本研究长期定位试验了
不同施肥和秸秆还田措施对旱地玉米土壤 NO -3 -N 累积的影响 , 为我国北方旱地土壤合理利用秸秆、科学施
用 N 肥提供理论依据。
1 试验材料与方法
长期定位试验于 1993～2002年在半湿润偏旱区山西省寿阳县宗艾村进行 (该区每年秸秆以不同形式结
合秋施肥还田约 2万 hm2 ) ,供试土壤为褐土 , 质地轻壤 ,土层深厚 , 地下水埋深 10m以下。1993年播前耕层
土壤 pH 8. 4, 有机质含量为 23.5g/ kg, 全 N 1.07g/ kg, NO -3 -N 21.17mg/ kg, 速效磷 4. 97mg/ kg, 速效钾
117. 2mg/ kg。试验采用裂区设计 , 主处理为春施肥 (S) 和秋施肥 (A ) , 副处理为 4种施肥和秸秆还田方式 ,即
单施化肥 N150 kg/ hm2和 P2O584kg/ hm2 (S?, A? ) , 施化肥 N150 kg/ hm2和 P2 O584kg/ hm2 + 秸秆覆盖还田
6t/ hm2 (S?, A? ) , 施化肥 N150 kg/ hm2 和 P2 O584kg/ hm2 + 秸秆直接还田 6t/ hm2 ( S?, A? ) , 施化肥 N150
kg/ hm2和 P2O584kg/ hm2 + 秸秆过腹还田 ( 湿牛粪 ) 45t/ hm2 ( S?, A? )。春施肥为结合春播穴施或浅条施化
肥 ,施肥深度 4～7cm土层 ;秋施肥为结合秋深耕翻地条施或全耕层深施肥 , 施肥深度 10～25cm土层。化肥
全部底施 ,生育期不再施肥。试验小区面积 54m2 , 不设重复。1993～2002 年于播种前和玉米收获后用烘干
法测定各小区 2m土体土壤含水量 ( 每 20cm为 1层 ) , 2003年采样土体深度达 5m。风干土样用 2mol/ L KCl
浸提 (土水比为 1∶5) ,搅拌 30min用流动注射分析仪分析土壤 NO -3 -N 含量。
2 结果与分析
2 . 1 不同施肥处理对土壤 NO -3 -N 累积及分布的影响
第 14 ?卷第 1期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol .14 No .1
2 0 0 6 ?年 1 月 Chinese Journal of Eco-Agriculture Jan ., 2006
表 1 表明 1993年定位试验
开始时基础土样 NO -3 -N 累 积
0～100cm土层内 , 且主要集中
于 0 ～ 20cm 土 层 , 达 55. 04
kg/ hm2 , 说明在当地种植方式
及施肥水平下土壤 NO -3 -N 向下
移动很少。但经过 10 年不同施
肥处理后土壤 NO -3 -N 累积、运
移发生很大变化 , NO -3 -N 已迁
移至 500cm土层深度。与秋施
肥相比 , 春施肥处理NO -3 -N累积
表 1 不同施肥处理对 0～500cm 土体土壤 NO -3 -N累积的影响
Tab.1 Effect of different fertilizerapplication treatmentsonNO
-
3 -Naccumulationof0～500cmsoil
土层/ cm
Layer
基础土样
Basic soil
NO -3 E-N 累积量/ kg·hm - 2 NO -3 - N accumulation
处 理 Treatments
S? S? S? S? A? A? A? A?
0 d～ 20 55 ?. 04 62 V.40 57. 20 70 .20 114 C. 40 202 . 80 244. 40 234 ?. 00 148 Q. 20
20 `～100 72 ?. 02 491 V.40 403. 00 483 .60 603 C. 20 257 . 40 132. 60 275 ?. 60 325 Q. 00
100 `～200 135 V.20 325 ?. 00 140 .40 179 C. 40 157 . 30 200. 20 187 ?. 20 283 Q. 40
200 `～300 93 V.60 41 ?. 60 59 .80 59 C. 80 54 . 60 137. 80 23 ?. 40 52 Q. 00
300 `～400 33 V.80 33 ?. 80 28 .60 65 C. 00 59 . 80 39. 00 31 ?. 20 65 Q. 00
400 `～500 26 V.00 13 ?. 00 10 .40 31 C. 20 28 . 60 41. 60 28 ?. 60 54 Q. 60
总量较高 ,且其土壤 NO -3 -N 主要累积在 20～100cm土层 ,而秋施肥处理 0～20cm土层土壤 NO -3 -N 累积量
较多 , 为春施肥相应处理 0～20cm土层累积量的 1. 30～4.27倍。不同秸秆还田处理秋施肥和春施肥均以
秸秆过腹还田处理土壤 NO -3 -N 累积总量较多 , 其他秸秆还田处理土壤 NO -3 -N 累积量差异不明显 , 说明半
湿润偏旱区秋施肥结合秸秆覆盖或秸秆直接还田土壤 NO -3 -N 累积量较少 ,且主要集中于表层 , 有利于作物
吸收。
图 1 春施肥( a)与秋施肥 (b)处理 0～500cm 土体
NO -3 -N 分布状况
Fig.1 Distribution of NO -3 -N in 0～500cmsoil body
under spring and autumn fertilization treatments
不同施肥处理对土壤 NO -3 -N 分布的影响。图 1 表
明春施肥不同秸秆还田处理 0～40cm土层土壤 NO -3 -N
含量较低 , 40～80cm土层土壤 NO -3 -N 含量渐升 , 而
80～100cm土层土壤 NO -3 -N 累积达高峰 , 之后逐渐减少
至 200cm土层土壤 NO -3 -N 含量趋于平稳。秋施肥不同
秸秆还田处理土壤 NO -3 -N 含量呈波浪式表现 , 0～20cm
土层出现较高累积峰值 , 20～60cm土层土壤 NO -3 -N 含
量渐减 , 而至 60～100cm土层土壤NO -3 -N含量又渐升 ,
100～120cm土层土壤达第二累积峰值 , 随后 NO-3 -N 含量
又渐降至 300cm土层时趋于平稳。
土壤剖面 NO -3 -N 含量分布特点春施肥耕层NO -3 -N
含量较低 ,大部分 NO -3 -N 被淋洗至 80～100cm土层处 ,
秋施肥表层土壤 NO -3 -N 含量最高 ,而后 100～120cm土层达第二累积峰值 , 但此时其 NO -3 -N 累积值远低于
春施肥 NO -3 -N 累积高峰值 ,说明秋施肥所施 N 素主要集中于表层 ,有利于作物吸收 , 肥料利用效率较高 , 淋
溶下移没有春施肥处理表现剧烈。
图 2 春施肥 (a)与秋施肥 ( b)处理 0～500cm
土体土壤含水量分布状况
Fig.2 Distribution of soil water in 0～500cmsoil body
under spring and autumn fertilization treatments
2 . 2 不同施肥处理土壤 NO -3 -N 累积的影响因素
降雨所引起的土壤剖面水分分布变化对土壤中
NO -3 -N 的运移有很大影响 ,不同土层土壤含水量的变
化取决于作物根系分布深度 , 玉米根系对土壤水分的
影响达 100cm土层 ,最深可达 140cm土层 ,而对 140cm
以下土层水分利用能力大大降低 , 140cm土层以下土
层储水量从春至秋并无明显变化 [ 5] 。本试验0～500cm
土层不同施肥处理土壤含水量的波动很大 , 其主要原
因是 10年试验内干旱年份过多 , 根系对下层水分利用
较强 , 图 2表明其中秸秆覆盖还田处理 0～200cm土层
土壤含水量高于其他秸秆还田处理。不同处理土壤水
分布特点直接影响土壤 NO -3 -N 在土体 中的分 布 ,
1993年试验初期仅 0～100cm土体有 NO-3 -N分布 , 而经过 10年定位试验后 0～500cm土层 NO -3 -N 均有不等
第 1 ?期 杨治平等 :不同施肥措施对旱地玉米土壤硝态氮累积的影响 123
表 2 不同施肥处理产量及土壤 N 素赢余量对 NO -3 -N累积量的影响
Tab. 2 Effect of surplus of soil nitrogen and yield on NO
-
3 -N accumula-
tion under different fertilizer application treatments
项 目
I tems
处 理 Treatments
S? S? S? S? A? A? A? A?
产 量 / t· hm - 2 [47 0.29 54 g. 52 51 ?. 08 57. 84 54 ?. 35 61 C.24 59 z.39 64 .56
N 素 赢 余 量 / kg·hm - 2 [628 0.70 775 g.20 955 ?.80 1543.80 471 ?. 10 652 C.30 806 z.70 1491 .60
NO -3 h- N累积 量/ kg·hm - 2 842 0.40 873 g.60 793 ?.00 1053.00 760 ?. 50 795 C.60 780 z.00 928 .20
分布 , 表明土壤 NO -3 -N 的
运移与不同处理各土层土壤
含水量变化关系密切。旱地
农田土壤 N 素收支平衡状
况也是造成土壤 NO -3 -N 累
积的原因之一 , 对不同施肥
处理 10 年间每公顷投入 N
素量与玉米植株吸收 N 素
量进行N素平衡计算 (见表2)
表明 ,该 N 肥使用量已满足玉米生长发育及当年秸秆腐解的需要 , 且不同秸秆还田处理 N 素赢余量亦有所
不同 ,相应处理土壤 NO -3 -N 累积量也有差异 ,秋施肥处理 N 素赢余量低于春施肥 N 素赢余量 ,土壤 NO -3 -N
累积量亦如此。而不同玉米秸秆还田处理中秸秆过腹还田 N 素赢余量最多 , 且土壤 NO -3 -N 累积量也最多。
表 2表明秋施肥各处理中秸秆覆盖还田产量居第二 ,但其 500cm土层土壤 NO -3 -N 累积量也较低 ,故秸秆覆
盖还田秋施肥是较适合当地生产实际的理想施肥方式。
3 小 结
不同施肥和秸秆还田方式的土壤 NO -3 -N 累积量亦不同 , 秋施肥结合秸秆覆盖或秸秆直接还田土壤
NO -3 -N 累积量较少且主要集中于表层 ,有利于作物吸收 , 秋施肥秸秆覆盖还田较适合当地生产实际 , 产量高
且土壤 NO -3 -N 累积量相对较低 ,所造成的环境风险较小 , 值得大力推广应用。
参 考 文 献 h
1 李晓欣 , 胡春胜 ,程一松 .不同施肥处理对作物产量及土壤中硝态氮累积的影响 .干旱地区农业研究 , 2003 ( 3) : 38～42
2 李韵珠 , 李保国 .土壤溶质运移 .北京 : 科学出版社 , 1998 .295～304
3 ?张鸿程 , 宝德俊等 .潮土定位试验施肥对土壤养分变化及环境质量监测研究? .施肥对土壤剖面 NO -3 -N 动态变化的影响 .土壤通报 ,
2002, 33(1) : 28～31
4 张庆忠 , 陈 欣 ,沈善敏 .农田土壤硝酸盐积累与淋失研究进展 .应用生态学报 ,2002, 13( 2) : 233～238
5 袁新民 , 杨学云 ,同延安等 .不同施氮量对土壤 NO -3 -N 累积的影响 .干旱地区农业研究 , 2001 (1) : 8～13
124 中 国 生 态 农 业 学 报 第 14 ?卷