全 文 ：　 　 倡 国家科技攻关项目 （２００１BA５０８B０９）和国家高技术研究 （８６３）发展计划项目（２００２AA２ Z４３１１唱０７）资助
收稿日期 ：２００５唱１２唱２９ 　 改回日期 ：２００６唱０３唱１４
施肥培肥措施对春玉米农田土壤氨挥发的影响 倡
李红梅１ 　关春林２ 　周怀平２ 　杨治平２ 　解文艳２
（１ ．山西省农业科学院农产品综合利用研究所 　 太原 　 ０３００３１ ；
２畅山西省农业科学院土壤肥料研究所 　 太原 　 ０３００３１）
摘 　 要 　 采用通气法进行不同秸秆还田方式 、施肥时期和方法对春玉米农田土壤氨挥发影响的研究 。 结果表明 ，
秸秆还田同秋季耕翻深施肥结合 ，可以大幅度减少春玉米农田土壤氨挥发损失 。 试验测定期间 ，春施肥各处理的
田间土壤氨挥发总量较大且处理间有明显差异 ，特别是秸秆直接还田春施肥处理 （S３）氨挥发量最高 ，达 ３０畅３６
kg／ hm２ ，较不施肥处理多挥发 ２６畅９１kg／ hm２ ，田间氨挥发损失占到施 N 肥总量的 １７畅９４ ％ ；秋施肥各处理的田间土
壤氨挥发总量介于 ５畅５７ ～ ６畅９２kg／ hm２ 间 ，田间氨挥发损失仅占施 N 肥总量的 ０畅２８ ％ ～ １畅１８ ％ ，各处理间差异甚
微 ，氨挥发损失总量极低 。 春施肥同秋施肥处理间比较 ，田间土壤氨挥发总量也存在明显差异 ，以秸秆覆盖间（S２ 、
A２）差异最小 ，为 ２畅６５kg／ hm２ ，以秸秆直接还田间（S３ 、A３）差异最大 ，为 ２５畅５８kg／ hm２ ，氨挥发损失增加了 １畅７７ ％ ～
１７畅０６ ％ 。
关键词 　 氨挥发 　 春玉米 　 施肥培肥措施 　 通气法
Effect of fertilization on soil ammonia volatilization in spring corn fields ．LI Hong唱Mei１ ，GUAN Chun唱Lin２ ，ZHOU
Huai唱Ping２ ，YANG Zhi唱Ping２ ，XIE Wen唱Yan２ （１ ．Institute of Farm Production Utilization ，Shanxi Academy of Agricultur唱
al Sciences ，Taiyuan ０３００３１ ，China ；２ ．Institute of Soil and Fer tilizer ，Shanxi Academy of Agricultural Sciences ，Taiyuan
０３００３１ ，China） ，CJEA ，２００７ ，１５（５） ：７６ ～ ７９
Abstract 　 Aeration method was used to study the influence of differen t modes of fertilization on soil NH３ volatilization on
corn farmlands ．Results show that the combination of straw soil incorporation and deep autumn fer tilization significan tly
decreases soil NH３ volatilization ．Cumulative total NH３ volatilizations under different au tumn fer tilization t reatments are
between ５ ．３７kg／hm２ and ６ ．９２kg／hm２ ，accounting for ０ ．２８ ％ to １ ．１８ ％ of applied N through fertilization ．However ，no
significan t difference is observed among treatments ．Cumulative total soil NH３ volatilization in spring fer tilization t reat唱
ments is higher than that of autumn ，and a significan t difference is observed among spring t reatments ．Difference in NH３
volatilization between spring and autumn t reatments is obvious ．The least difference （２ ．６５kg／hm２ ）is found between spring
and autumn straw mulching and the highest difference（２５ ．５８kg／hm２ ） is found between spring and autumn st raw soil in唱
corporation ．About １畅７７ ％ ～ １７畅０６ ％ higher NH３ volatilization occurs in spring ．
Key words 　 Ammonia volatilization ，Spring corn ，Fertilization modes ，Aeration method
（Received Dec ．２９ ，２００５ ；revised March ．１４ ，２００６）
氨挥发是农田 N 素损失的一条重要途径 ，不仅降低 N 肥利用率 ，增加生产成本 ，而且导致不良生态问
题 。 我国北方干旱半干旱地区耕地多为石灰性土壤 ，干旱的气候和土壤 pH较高 ，使北方旱地的氨挥发更加
严重 。 如何减轻氨挥发损失多年来一直受到广泛关注［１ ～ ６］ 。 氨挥发损失受诸如土壤 、气候和农业措施等因
素的影响 ，而采用合理的农业管理措施（施肥量 、施肥时间 、施肥方式和添加脲酶抑制剂）是减少 N 肥氨挥发
损失的重要手段 。 深施肥是目前提出的减少氨挥发的各种方法中效果最显著且较稳定的一种 。
１ 年 １ 作春玉米是我国北方半湿润偏旱区的主要种植制度 ，玉米秸秆总量的一半以上被还田利用 ，但在
实施秸秆还田中 ，忽视同化肥的配合 ，造成秸秆等有机物腐解较慢而影响下茬播种质量 ，幼苗生长较弱 ，影
响着秸秆还田技术的应用 。 深施肥作为一项减少氨挥发 、提高旱地玉米 N 肥利用率的有效措施 ，由于该区
春旱频繁和缺乏深施肥机械等原因 ，也未能得到广泛应用［７］ 。 秸秆还田和秋施肥的合理结合 ，较好地解决
了上述问题 。
第 １５卷第 ５ 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１５ 　 No ．５
２ ０ ０ ７ 年 ９ 月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture Sept ．，　 ２００７
本文的主要目的是利用通气法［８］ ，进行不同秸秆还田方式 、不同施肥时期和方法对春玉米农田土壤氨
挥发的影响研究 ，为我国北方农田减少氨挥发损失 ，提高 N 肥利用率提供理论依据 。
1 　 试验材料与方法
试验在自 １９９２ 年秋季起在山西省寿阳县宗艾村布设的春玉米不同施肥培肥长期定位试验地开展 。
试验采用裂区设计 ，主区为春施肥（S）和秋施肥（A） 。 春施肥于 ２００４ 年 ４ 月 １７ 日结合春播 ，穴施化肥 ，
施肥深度 ４ ～ ７cm ，秋施肥于 ２００３ 年 １０ 月 ２９ 日秋季结合深耕翻地 ，全耕层深施肥 ，化肥全部底施 ，春播时不
再施肥 。 经多点取土样测定 ，秋施肥后 N 肥在耕层中的分布比率为 ：０ ～ ５cm １畅３７ ％ 、５ ～ １０cm ３畅１３ ％ 、１０ ～
１５cm １４畅１２ ％ 、１５ ～ ２０cm ３９畅４６ ％ 、２０ ～ ２５cm ２８畅０３ ％ 、２５ ～ ３０cm １３畅８９ ％ 。 副区为秸秆不同还田方式处理 ，
适宜施肥量 ，１５０kg／hm２ N 、８４kg／hm２ P２O５ 。 秸秆覆盖还田 ，秸秆量 ６ t／hm２ ，覆盖时间每年 ５ 月下旬 ，配施适
宜施肥量 ；秸秆直接还田 ，秸秆量 ６t／hm２ ，配施适宜施肥量 ；秸秆过腹还田 ，牛粪（鲜）４５ t／hm２ ，配施适宜施肥
量 ；另设一个春秋季均不施肥的处理（CK） 。 组合为 ９ 个处理 ，即 CK ：不施肥 ；A１ ：秋施适宜施肥量 ；A２ ：秋施
秸秆覆盖还田 ；A３ ：秋施秸秆直接还田 ；A４ ：秋施秸秆过腹还田 ；S１ ：春施适宜施肥量 ；S２ ：春施秸秆覆盖还田 ；
S３ 春施秸秆直接还田 ；S４ ：春施秸秆过腹还田 。
供试 N 肥为进口尿素 ，含 N 量 ４６ ％ ，P肥为过磷酸钙（太原） ，含 P２O５ １４ ％ 。 玉米秸秆（风干）有机碳含
量 ４０畅８ ％ ，全 N ９畅８０g／kg ，全 P ０畅４３g／kg ，全 K ２４畅８g／kg 。 牛粪（风干）有机质含量 １１１畅５g／kg ，全 N ４畅０７
g／kg ，全 P（P２O５）１畅３１g／kg ，全 K（K２O）２３畅７g／kg 。 供试玉米品种为“强盛 ３１ 号” ，种植密度 ５ 万株／hm２ ，行
距 ６０cm 、株距 ３４ ～ ３７cm ，玉米播期 ４ 月 １７ 日 ，播深 ４ ～ ７cm 。
氨捕获装置由聚氯乙烯硬质塑料管制成［７］ 。 第一阶段测定于 ２００３ 年 １０ 月 ２９ 日秋施肥后的当天开始 ，
最初 １ 周每天取样 １ 次 ，第 ２ ～ ３ 周视测得氨数量多少每 ２ ～ ３d取样 １ 次 ，以后取样间隔延长到 ７d ，至 ２００３
年 １２ 月 ５ 日土壤表层冻积时结束 ；第二阶段测定于 ２００４ 年 ３ 月 ２９ 日土壤表层未解冻前开始 ，最初每周 １
次 ，４ 月 １７ 日春施肥后每 ２d取样 １ 次 ，５ 月中旬后每 ４ ～ ７d取样 １ 次 ，至 ２００４ 年 ６ 月 １１ 日土壤氨挥发速率
较低时结束 。 在各小区放置 ５ 个氨捕获装置 ，次日上午 ９ ：００ 取样 ，取样时将通气装置下层的海绵取出 ，迅速
按小区号分别装入盛有 ３００mL １畅０mol／L KCl溶液的塑料瓶中 ，并将海绵完全浸于其中 ，密封待测 。 同时换
上另一块刚浸过磷酸甘油的海绵 。 上层的海绵视其干湿情况 ３ ～ ７d更换 １ 次 ，变动摆放位置后 ，将装置重新
放好 ，开始下一次田间吸收 。 将盛有海绵的塑料瓶震荡 １h 后 ，浸提液中的铵态氮用蒸馏定氮法测定 。
田间土壤氨挥发速率计算公式为 ：
氨挥发率（kg／hm２ ·d） ＝ M ／（ A × D） × １０ － ２ （１）
式中 ，M 为通气法单个装置平均每次测得的氨量（mg） ；A 为捕获装置的横截面积（m２） ；D 为每次连续捕获
的时间（d） 。
2 　 结果与分析
2畅1 　 冬前田间土壤的氨挥发
由图 １ 可知 ，秋季深耕施肥耙耱后第 ５ ～ ６d ，氨挥发速率达到最大值 ，之后氨挥发速率迅速降低 ，到 １１
月底 ，田间气温较低 ，土壤表层开始冻结 ，各处理土壤氨挥发速率维持在 ０畅０１ ～ ０畅０２kg／hm２·d 的极低水平 。
　 　 　 　 　 　
图 1 　 不同处理冬前土壤氨挥发速率（a）及累积氨挥发量（b）
Fig ．１ 　 The influence of different treatments on soil NH３ volatilization rate （a） and accumulated NH３ volatilization in early winter
第 ５期 李红梅等 ：施肥培肥措施对春玉米农田土壤氨挥发的影响 ７７　
秋施肥各处理氨挥发量分别为 A１ 处理 ２畅３９kg／hm２ 、A２ 处理 ２畅１８kg／hm２ 、A３ 处理 ２畅０６kg／hm２ 、A４ 处理
２畅０２kg／hm２ ，处理间氨挥发量相差不大 ，与不施肥处理比较氨挥发量只增加 ０畅３６ ～ ０畅７３kg／hm２ ，占总施 N
肥量的 ０畅２４ ％ ～ ０畅４９ ％ 。 秋施肥后 ，冬前土壤氨挥发损失量极低 。
2畅2 　 春末夏初田间土壤的氨挥发
由图 ２ 可知 ，２００４ 年 ３ 月下旬 ～ ４ 月上中旬土壤表层开始解冻期间 ，土壤氨挥发速率较低 ，春施肥和秋
施肥各处理间无明显差异 ，为 ０畅０３６ ～ ０畅０４６kg／hm２·d ；从 ２００４ 年 ４ 月中下旬开始 ，秋施肥各处理土壤氨挥
发速率随着田间气温的逐渐升高而缓慢增大 ，到 ５ 月 ９ 日后基本维持在较低水平 ；２００４ 年 ４ 月 １７ 日春玉米
播种 ，春施肥后第 ４d开始 ，各处理土壤氨挥发速率明显高于秋施肥各处理 ，同时春施肥各处理间土壤氨挥发
速率最大值出现的时间和数值表现出较大的差异 ，S１ 处理土壤氨挥发速率在春施肥的第 １４d 和第 ２５d 分别
达到最大 ０畅５８９kg／hm２ · d 和 ０畅５９２kg／hm２ · d ；S２ 处理土壤氨挥发速率在春施肥的第 １９d 达到最大
０畅９２７kg／hm２·d ；S３ 处理土壤氨挥发速率在春施肥的第 ６d就达到最大 ３畅０３４kg／hm２ ·d ；S４ 处理在春施肥后
３０ ～ ４５d 期间 ，氨挥发速率突然增大 ，可能同有机肥进一步腐熟后氨挥发有关 ；４ 月 ２７ 日和 ５ 月 ４ 日各处理
土壤氨挥发速率较低 ，可能同上述 ２ 日平均气温突然降低到 ５ ℃ 以下有关 。
图 2 　 春末夏初不同处理土壤氨挥发速率（a）及累积氨挥发量（b）
Fig ．２ 　 The influence of different treatments on soil NH３ volatilization rate （a） and accumulated NH３ volatilization（b）in late spring
秋施肥各处理间氨挥发量差异不大 。 秋施肥各处理与不施肥处理比较 ，氨挥发量相差 ０畅０６ ～ １畅２６
kg／hm２ ，占施 N 量的 ０畅０４ ％ ～ ０畅８４ ％ ；春施肥各处理氨挥发量明显高于秋施肥各处理 ，且处理间差异十分
明显 ，S３ 处理氨挥发量最高 ，达 ３０畅３６kg／hm２ ，其次是 S４ 处理为 １４畅３９kg／hm２ ，S１ 处理为 １１畅２２kg／hm２ ，S２
处理最低 ，为 ７畅７５kg／hm２ 。
2畅3 　 试验期间田间土壤氨挥发
试验测定期间 ，不施肥处理田间土壤氨挥发总量最低 ，为 ５畅１５kg／hm２ 。 春施肥各处理间田间土壤氨挥
发总量有明显差异 ，较不施肥处理多挥发 ４畅４３ ～ ２６畅９１kg／hm２ ，田间氨挥发损失占到施 N 肥总量的
２畅９５ ％ ～ １７畅９４ ％ 。 而秋施肥各处理间田间土壤氨挥发总量仅有微小差异 ，较不施肥处理多挥发 ０畅４２ ～
１畅７７ kg／hm２ ，田间氨挥发损失仅占施 N 肥总量的 ０畅２８ ％ ～ １畅１８ ％ 。 春施肥同秋施肥相对应处理间比较 ，田
间土壤氨挥发总量也存在明显差异 ，以秸秆覆盖间差异最小 ，为 ２畅６５kg／hm２ ，以秸秆直接还田间差异最大 ，
为 ２５畅５８kg／hm２ ，氨挥发损失增加 １畅７７ ％ ～ １７畅０６ ％ （表 １） 。
表 1 　 不同处理冬前 、春夏两时段土壤氨挥发损失状况
Tab ．１ 　 Changes of soil NH３ volatilization loss of different t reatments
测定时期
Period
氨挥发损失 ／kg· hm － ２ Ammonia volat ilizat ion loss
A１ A２ A３ A４ S１ S２ S３ S４ CK
２００３唱１０唱２９ ～ １２唱０５ ２畅３９ ２畅１８ ２畅０６ ２畅０２ １畅９８ １畅８３ １畅７０ １畅８３ １畅６６
２００４唱０３唱２９ ～ ０６唱１１ ３畅６８ ４畅７５ ４畅４２ ３畅５５ １１畅２２ ７畅７５ ３０畅３６ １４畅３９ ３畅４９
合 　 计 ６畅０７ ６畅９３ ６畅４８ ５畅５７ １３畅２０ ９畅５８ ３２畅０６ １６畅２２ ５畅１５
3 　 小结与讨论
１９９２ 年以来 １２ 年的连续定位试验证明 ：结合秋季深耕翻地时 ，进行秸秆还田深施肥后耙耱 ，第 ２ 年春
季直接机械播种或畜力耧播 ，可减少对土壤表层的翻动 ，减轻土壤水分的过度散失 ，保持春播时有较好的土
壤墒情 ，有利于作物种子的萌发和幼苗生长 ，增加玉米籽粒产量 ，提高肥料利用率［９］ 。 同春施肥各处理比
７８　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷
较 ，本试验秋季深施肥各处理的土壤氨挥发损失甚微 ，甚至远低于韩晓增 、李贵桐等报道的数值［３ ，４］ 。 造成
这一结果的原因 ，除与测定方法 、施 N 量等因素有关外 ，可能同深施肥时间已临近冬季 ，土壤表层一直封冻
至翌年的 ３ 月底 ，期间施入土壤深层的 N 肥一部分被土壤吸附 ，一部分转化为硝态氮 ，土壤解冻后到达土壤
表层的氨大幅度减少 ；春施肥由于施肥浅并且相对集中 ，N 肥被土壤吸附和转化的时间和空间均不充裕 ，大
量的氨到达了土壤表层而被挥发损失 。 本试验结果从减少氨挥发损失的角度 ，说明秸秆还田秋施肥技术能
提高玉米 N 肥利用率的原因 。
秸秆还田春施肥各处理的土壤氨挥发损失量均高于秸秆还田秋施肥各处理 ，特别是秸秆直接还田春施
肥处理土壤氨挥发损失量达 ３２畅０６kg／hm２ ，较秸秆直接还田秋施肥处理增加 ２５畅５８kg／hm２ ，可能是由于秸秆
直接还田的耕翻质量较差 、土壤表层间隙增大等原因所致 。 本试验结果说明 ，实施玉米秸秆还田的农田更
应同秋季耕翻深施肥结合 ，以减少土壤氨挥发损失 ，降低肥料投入 ，提高 N 肥利用率 ，保护生态环境 。
参 　 考 　 文 　 献
１ 　 曹 　 兵 ，李新慧 ，张 　 琳 ，等 ．冬小麦不同基肥施用方式对土壤氨挥发的影响 ．华北农学报 ，２００１ ，１６（２） ：８３ ～ ８６
２ 　 巨晓棠 ，刘学军 ，邹国元 ，等 ．冬小麦夏玉米轮作体系中氮素的损失途径分析 ．中国农业科学 ，２００２ ，３５（１２） ：１４９３ ～ １４９９
３ 　 韩晓增 ，王守宇 ，宋春雨 ，等 ．黑土区水田化肥氮去向的研究 ．应用生态学报 ，２００３ ，１４（１１） ：１８５９ ～ １８６２
４ 　 李贵桐 ，李保国 ，陈德立 ．大面积冬小麦夏玉米农田土壤的氨挥发 ．华北农学报 ，２００２ ，１７（１） ：７６ ～ ８１
５ 　 李兆君 ，马国瑞 ，王申贵 ，等 ．腐殖酸长效尿素在土壤中转化及其对玉米增产的效应研究 ．中国生态农业学报 ，２００５ ，１３（４） ：１２１ ～ １２３
６ 　 凌 　 莉 ，李世清 ，李生秀 ．石灰性土壤氨挥发的研究 ．土壤侵蚀与水土保持学报 ，１９９９ ，５（６） ：１１９ ～ １２２
７ 　 王朝辉 ，刘学军 ，巨晓棠 ，等 ．北方冬小麦夏玉米轮作体系土壤氨挥发的原位测定 ．生态学报 ，２００２ ，２２（３） ：３５９ ～ ３６５
８ 　 王朝辉 ，刘学军 ，巨晓棠 ，等 ．田间土壤氨挥发的原位测定 ——— 通气法 ．植物营养与肥料学报 ，２００２ ，８（２） ：２０５ ～ ２０９
９ 　 周怀平 ，杨治平 ，关春林 ，等 ．旱地玉米秸秆还田秋施肥生态效应研究 ．中国生态农业学报 ，２００５ ，１３（１） ：１２５ ～ １２７
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第 ５期 李红梅等 ：施肥培肥措施对春玉米农田土壤氨挥发的影响 ７９