典型黑土春玉米化学肥料养分利用效率变化研究

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仇少君¹, 李宁¹, 何萍¹, 魏丹²^,³, 金梁², 赵士诚¹, 徐新朋¹, 周卫¹

1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部植物营养与肥料重点实验室,北京100081

2 黑龙江农业科学院土壤肥料与环境资源研究所,哈尔滨150086

3 北京市农林科学院植物营养与环境资源研究所,北京100097

Nutrients Use Efficiency Change of Chemical Fertilizers for Spring Maize in a Typical Black Soil

LI Ning¹, HE Ping¹, ZHOU Wei¹, WEI Dan²^,³, JIN Liang², ZHAO ShiCheng¹, XU XinPeng¹, QIU ShaoJun¹

1 Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100081

2 Institute of Soil Fertilizer and Environment Resource, Heilongjiang Academy of Agriculture and Science, Harbin 150086

3 Institute of Plant Nutrient and Resources, Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Beijing 100097

收稿日期:2019-02-10接受日期:2019-05-6网络出版日期:2019-08-16

基金资助:

国家重点研发专项.2016YFD0200101
国家“973”计划.2013CB127405
农业资源与农业区划研究所应急性项目.868-5
中央级公益性科研院所基本科研业务费专项.931-14
黑龙江省自然科学基金.ZD2017008

Received:2019-02-10Accepted:2019-05-6Online:2019-08-16
作者简介 About authors
仇少君,E-mail：shjunqiu@163.com

摘要
【目的】减少化学肥料投入和提高肥料养分利用效率是我国当前重要的农业举措。鉴于化学肥料不合理施用引起的黑土肥力下降和酸化,开展黑土化学肥料减少投入和肥料养分利用效率变化研究,有利于实现黑土化学肥料的科学施用。【方法】于2013—2016年在典型黑土区开展连续4年肥料投入试验,设置了不施肥（CK）、缺氮（PK）、缺磷（NK）、缺钾（NP）、氮磷钾配施处理（NPK）。测定了作物产量、养分吸收、土壤无机氮、速效磷、速效钾。【结果】黑龙江春玉米年产量10 t·hm ^-2左右,除2013年外,2014—2016年各年份NPK处理春玉米产量、地上部氮磷钾养分吸收显著（P<0.05）高于CK或PK处理产量。除2016年磷素农学效率外,NPK处理肥料氮磷钾养分回收率、农学效率和偏生产力逐年升高。2013—2016年期间,肥料平均氮磷钾回收率分别为45.8%、6.1%和3.5%,农学效率分别为23.2、7.2和5.0 kg·kg ^-1,偏生产力分别为58.3、133.2和97.7 kg·kg ^-1。土壤矿质氮测试显示春玉米收获后到次年播种前冻融交替促进土壤有机氮素矿化。4年养分平衡计算的平均值显示NPK处理氮磷施用量基本与春玉米养分吸收量一致,土壤氮磷总体处于平衡状态,作物地上部钾素奢侈吸收导致土壤钾素处于亏缺状态。【结论】典型黑土区连续4年试验显示,在产量保持稳定的条件下,磷、钾肥能大幅减少,提高磷钾肥利用效率,而不施化学氮肥仅能维持第一年产量,随后的年份里氮肥利用效率提高和产量降低同时发生。
关键词： 化学肥料;肥料养分利用效率;春玉米产量;养分吸收;土壤速效养分;养分平衡;黑土

Abstract

【Objective】Reducing chemical fertilizer input and improving nutrients use efficiency are important agricultural strategies in China. In view of the declining soil fertility and acidification of black soil as the result of chemical fertilizers unbalanced application, the aim of this study was to explore reducing chemical fertilizers input and improving nutrients use efficiency in black soil, so as to promote the balanced utilization of chemical fertilizers in black soil in China.【Method】These treatments included no-fertilizer (CK), no N application (PK), no P application (NK), no K application (NP) and the combination of nitrogen, phosphorus and potassium treatment (NPK). Crop yield, nutrients uptake, soil inorganic nitrogen, Olsen-P and NH₄OAc-K were determined in typical black soils from 2013 to 2016. 【Result】 The yield of spring maize in Heilongjiang was about 10 t·hm ^-2 per year. The yields and nutrients uptake by aboveground per year under NPK treatment were significantly higher than those under CK or PK treatments except for the year of 2013. The recovery efficiency, agronomic efficiency and partial productivity of N, P and K in NPK treatment increased year by year except for the P agronomic efficiency in 2016. During the period of 2013-2016 under NPK treatment, the averaged recovery efficiency of N, P and K was 45.8%, 6.1% and 3.5%, respectively; the averaged agronomic efficiency of N, P and K were 23.2 kg·kg ^-1, 7.2 kg·kg ^-1 and 5.0 kg·kg ^-1, respectively; and the averaged partial productivity of N, P and K are 58.3 kg·kg ^-1, 133.2 kg·kg ^-1 and 97.7 kg·kg ^-1, respectively. Soil mineral nitrogen test showed the alternative frozen and thawed promoted soil organic nitrogen mineralization from post-harvested to pre-sown in the following year. The averaged nutrients balances in the experimental four years showed that the rate of N or P in NPK treatment could meet the demand of P, K for spring maize, soil N or P was in the balanced status on the whole, and the luxury uptake of K by aboveground resulted in the loss status of soil potassium.【Conclusion】The continuous four years experiment in the typical black soil region showed that P and K rate greatly reduced and the use efficient of P and K increased with stable spring maize yield kept, while no chemical N fertilizer application only maintained maize yield in the first year, the decrease of maize yield and the increase of N use efficient occurred in the following years.

Keywords：chemical fertilizer;nutrients use efficiency;yield of spring maize;nutrients uptake;soil available nutrients;nutrients balance;black soil

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本文引用格式
仇少君, 李宁, 何萍, 魏丹, 金梁, 赵士诚, 徐新朋, 周卫. 典型黑土春玉米化学肥料养分利用效率变化研究[J]. 中国农业科学, 2019, 52(16): 2824-2834 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.16.008
LI Ning, HE Ping, ZHOU Wei, WEI Dan, JIN Liang, ZHAO ShiCheng, XU XinPeng, QIU ShaoJun. Nutrients Use Efficiency Change of Chemical Fertilizers for Spring Maize in a Typical Black Soil[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2019, 52(16): 2824-2834 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.16.008

0 引言

【研究意义】化肥是粮食的“粮食”,研究表明,不施化肥和施用化肥的作物单产相差可达55%— 65%^[1],可见,化肥对保障我国14亿人口的粮食安全至关重要^[2]。但是,我国肥料的不合理施用不仅导致养分利用效率较低^[3],而且其对环境产生的负面影响日益受到关注^[4,5,6]。提高作物化学肥料养分利用效率不仅能降低化肥的负面影响,降低粮食生产成本,而且能保护土壤质量,促进农业可持续发展。【前人研究进展】当前,对我国肥料养分利用效率的研究主要有当季肥料养分利用效率和累积肥料养分利用效率两种学术观点^[3,7-8],表征肥料养分利用效率通常有养分回收率、农学效率和偏生产力。研究当季肥料养分利用效率的****认为我国当季肥料利用效率较低,氮肥养分回收率不足30%^[3]。研究累积肥料利用效率的****认为当季肥料利用效率低估了我国实际肥料利用效率,如果包括能被下季作物利用的残留在土壤中有效养分,我国实际氮肥养分回收率达到50%以上^[8]。总的来说,当季肥料养分利用效率和累积肥料养分利用效率两种观点的目的都是为了提高化学肥料养分对作物的贡献,减少化学肥料养分的损失和无效化。已有研究表明,充分考虑土壤剖面中无机氮养分供给^[9,10]的根层养分调控理论可将玉米当季氮素偏生产力提高到59 kg·kg^-1[11];将土壤养分供给作为黑箱的基于产量反应和农学效率的推荐施肥方法与农民习惯施肥相比,东北春玉米氮肥养分当季回收率、农学效率和偏生产力分别提高了12个百分点、6 kg·kg^-1和14 kg·kg^-1[12],但这些研究集中在当季肥料养分利用效率上,而连续的减少施肥用量下肥料养分利用效率变化的研究报道较少。土壤是作物生长和养分吸收的主要载体,也是化学肥料施用后的主要接收者。在连续减少化肥投入的条件下,作物吸收的养分更多的来自土壤,因此,在研究化学肥料养分利用效率的同时,研究土壤养分的变化状况能进一步指导科学施肥,促进农田土壤可持续利用。【本研究切入点】在我国越来越注重生态环境保护的新形势下,农业部提出“到2020年化肥使用量零增长行动方案”,旨在实现主要农作物化肥使用量零增长的同时,提高化学肥料养分利用效率^[13]。那么,我国化肥减施的潜力有多大,化肥减施能持续多长时间?相应的,作物产量、肥料养分利用效率、以及土壤养分供应如何变化?这些问题仍有待进一步深入探讨。黑土是我国重要的土壤资源,黑土区是我国重要的商品粮基地,黑土面临的主要问题是长期化肥施用引起的酸化严重,耕层变薄等问题^[14]。【拟解决的关键问题】因此,针对以上问题,开展我国典型黑土化学肥料减施下肥料养分利用效率的变化、不同类型肥料对产量的影响、以及土壤养分变化状况等能为进一步科学施肥、提高养分利用效率和保护我国黑土资源提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点位于哈尔滨市道外区民主乡黑龙江省农科院现代农业科技示范园区（E126°48′55″—126°51′26″,N45°49′44″—45°51′01″）。哈尔滨市道外区民主乡坐落在松花江南岸的冲击平原上,海拔130—150 m,属于寒温带大陆季风气候,年平均气温3.6 ℃,年降水量486.4—543.6 mm;≥10℃年积温为2 600—2 800℃,全年无霜期在135 d;年平均风速4.1 m·s^-1,最大风速18.9 m·s^-1。土壤类型为黑土,黑土层厚度25—40 cm。哈尔滨气象数据见图1,2013—2016年各年的平均气温分别为4.3、5.1、5.6和5.0℃,总降雨量分别为633.5、415.8、420.1和610.8 mm。试验开始前0—20 cm土层基本理化性质如下：有机质33.4 g·kg^-1,全氮1.8 g·kg^-1,硝态氮43.1 mg·kg^-1,铵态氮15.8 mg·kg^-1,速效磷40.2 mg·kg^-1,速效钾252.7 mg·kg^-1,pH 6.9。

图1

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图1哈尔滨2013—2016年月平均温度和月总降水量

Fig. 1Month mean temperature and month total precipitation in Harbin from 2013 to 2016

1.2 试验设计

试验设置5个处理,每个处理重复4次,随机区组排列。试验处理包括（1）不施肥（CK）;（2）缺氮处理（PK）;（3）缺磷处理（NK）;（4）缺钾处理（NP）;（5）氮磷钾配施处理（NPK）。处理（2）—（5）相应化肥用量分别为：N用量176 kg·hm^-2,P₂O₅用量为77 kg·hm^-2,钾肥K₂O 105 kg·hm^-2,该肥料用量是根据XU等^[12]构建的养分专家系统推荐施肥方法推荐的多年不同化学肥料用量的平均值而得。肥料品种分别为尿素、过磷酸钙、氯化钾。氮肥按基肥﹕拔节肥﹕大喇叭口肥=1﹕1﹕1施用,磷、钾肥料全部基施。小区面积58.5 m²,垄作,每个小区6垄,株距30 cm,行距65 cm。试验其他管理按照农民习惯管理开展。试验开始前苜蓿养地一年,秋天苜蓿直接翻入地里。玉米品种2013—2014年为龙单42,2015—2016年为龙高L2。

1.3 样品采集与测定

春玉米于每年5月初播种,10月9日收获。每个小区采集2垄玉米穗风干后测定玉米产量,同时另取5株玉米,用于测定玉米收获指数,植株、籽粒水分系数和养分浓度。植株氮磷钾养分含量测定采用H₂SO₄-H₂O₂消化,半微量凯式定氮法测定植株氮,钼锑抗比色法测定植株磷,原子吸收仪测定植株钾。土壤无机氮测定分别于玉米基肥施用前和收获后采集0—90 cm土层土样,每30 cm为一层,每个小区采集3钻,新鲜土壤过5 mm筛后,按1﹕10土水比0.01 mol·L^-1 CaCl₂浸提,流动分析仪测定（FIAstar5000,FOSS,丹麦）。采集的土壤风干后,过2 mm筛后测定土壤速效磷和速效钾。速效磷采用Olsen-P测定方法,紫外分光光度计测定;速效钾采用1 mol·L^-1 NH₄OAc浸提,原子吸收仪测定。2013年春玉米生育期前后土壤无机氮没有测定,由于土壤中磷素、钾素具有强烈的固定能力,本研究速效磷、速效钾只测定了表层土壤。为减少测定引起的系统误差,每年收获后统一测定土壤无机氮、速效磷和速效钾。

1.4 试验数据处理

产量反应^[15]=NPK配施处理产量-对应缺素处理产量;

养分吸收反应=NPK配施处理地上部养分吸收量-对应缺素处理地上部养分吸收量;

农学效率（AE）=（NPK处理产量-对应缺素处理产量）/施肥量;

养分回收率（RE）=（NPK处理地上部养分吸收量-对应缺素处理地上部养分吸收量）/施肥量;

养分偏生产力（PFP）=NPK施肥处理产量/施肥量;

养分平衡^[16]=地上部养分吸收量-施肥量。

文中数据为烘干基。玉米植株籽粒样60℃烘干,风干玉米籽粒水分含量用水分测定仪测定;土壤水分测定为105℃烘干。不同年份间肥料养分利用效率可看作当季肥料养分利用效率,4年平均肥料养分利用效率可看作累积肥料养分利用效率。数据方差分析采用SPSS分析,不同处理间显著性为0.05水平LSD检验,用Excel 2016软件进行图表制作。

2 结果

2.1 不同处理春玉米产量和收获指数

4年不同化肥施用处理平均产量显示（表1）,黑龙江春玉米产量大概10 t·hm^-2左右,其中最大产量出现在2016年NPK处理,为11.9 t·hm^-2。NPK处理春玉米产量均大于同年其他施肥处理。除2013年外,2014—2016年各年份氮肥施用处理（NPK、NK、NP）春玉米产量显著（P<0.05）高于不施肥或PK处理产量。4年试验结果显示,CK、PK处理产量降幅最大,2014—2016年CK、PK处理3年平均产量,为5.0、5.3 t·hm^-2,较2013年分别下降40.5%、39.8%。HI有与产量相似的研究结果,4年平均结果显示,CK、PK处理的收获指数（HI）与氮肥施用处理相比显著降低（P<0.05）,氮肥施用处理的HI无显著变化,为0.52左右。

Table 1
表1
表12013—2016年不同处理春玉米产量和收获指数
Table 1Yield and harvest index of spring maize under different treatments from 2013 to 2016

处理 Treatment	产量Yield (t·hm^-2)					收获指数Harvest index
处理 Treatment	2013	2014	2015	2016	平均 Average	2013	2014	2015	2016	平均 Average
CK	8.4a	5.0c	4.9b	5.0b	5.8b	0.51a	0.50a	0.44b	0.45b	0.47b
PK	8.8a	5.1c	5.4b	5.5b	6.2b	0.54a	0.44b	0.43b	0.44b	0.46b
NK	8.5a	8.9b	9.7a	11.4a	9.6a	0.53a	0.53a	0.51a	0.53a	0.52a
NP	8.5a	9.4ab	10.0a	11.0a	9.7a	0.52a	0.51a	0.51a	0.51a	0.51a
NPK	8.3a	10.1a	10.7a	11.9a	10.2a	0.53a	0.52a	0.51a	0.52a	0.52a

CK: Control, PK: No N application, NK: No P application, NP: No K application, NPK: N,P,K combination. Different letters in each column denote significant difference among treatments at the 5% level. The same as below
CK：不施肥,PK：缺氮,NK：缺磷,NP：缺钾,NPK：氮磷钾配施处理。每一列不同字母表示处理间差异达5%显著水平。下同

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2.2 不同处理春玉米地上部氮磷钾养分吸收量

4年试验平均结果显示（表2）,NPK处理地上部氮、磷吸收量显著高于PK、NK和CK处理（P<0.05）,且不施氮处理养分吸收量下降幅度高于不施磷素,而地上部钾吸收量只有在缺氮处理或不施肥处理显著下降（P<0.05）。除2013年外,其余3年NK、NP和NPK处理地上部氮吸收量总体显著高于CK、PK处理（P<0.05）。地上部氮吸收量最大值出现在2015年NPK处理,为193.9 kg N·hm^-2。相应的,磷吸收量的最大值出现在2015年NPK处理,为42.4 kg P·hm^-2,钾吸收量的最大值出现在2013年NP处理,为152.3 kg K·hm^-2。经过4年施肥试验,CK、PK处理养分吸收减幅最大。

Table 2
表2
表22013—2016年不同处理地上部氮磷钾养分吸收量
Table 2N, P, K uptake by aboveground under different treatments from 2013 to 2016

处理 Treatment	氮吸收量N uptake (kg N·hm^-2)					磷吸收量P uptake (kg P·hm^-2)					钾吸收量K uptake (kg K·hm^-2)
处理 Treatment	2013	2014	2015	2016	平均 Average	2013	2014	2015	2016	平均 Average	2013	2014	2015	2016	平均 Average
CK	150.0a	62.7c	65.4c	59.9b	84.5c	35.6a	20.8b	28.7c	14.1c	24.8c	144.9a	71.7c	78.6d	55.5c	87.7c
PK	150.7a	66.1c	79.0c	64.7b	91.4c	35.1a	24.7b	33.8bc	16.4bc	27.5bc	141.8a	82.0c	97.4cd	70.5bc	97.9c
NK	143.4a	135.0b	164.3b	159.7a	148.7b	33.6a	31.8a	33.2bc	19.4bc	29.5b	141.9a	115.5b	114.5bc	85.9c	114.5b
NP	156.9a	149.6ab	185.2a	159.3a	162.9a	33.3a	34.1a	37.5ab	20.0b	31.2ab	152.3a	120.1ab	136.2ab	122.4a	132.8ab
NPK	151.4a	159.3a	193.9a	178.4a	169.3a	33.0a	35.5a	42.4a	26.4a	34.3a	150.1a	128.9a	143.4a	131.0a	138.3a

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NPK处理氮磷钾4年平均产量反应（图2-a）依次为：4.1、0.5、0.4 t·hm^-2。2013年NPK处理氮磷钾产量反应为负值,表明土壤有较高的养分供给能力。除2016年磷素产量反应外,2014—2016年NPK处理产量反应逐年增加,由于NPK处理重复间较大的变异导致2014—2016年产量反应差异不显著。2014—2016年NPK处理氮素产量反应分别是磷素的6.3、4.9、12.8倍,是钾素的16.7、7.7、7.1倍。

图2

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图22013—2016年间NPK处理氮磷钾产量反应和养分吸收反应

不同字母表示年际间差异达5%显著水平。图3同
Fig. 2Nitrogen, phosphor and potassium yield response and nutrient uptake response in NPK treatment from 2013 to 2016

Different letters denote significant difference among years at the 5% level. The same as Fig. 3

NPK处理地上部氮磷钾4年平均养分吸收反应（图2-b）依次为80.6、4.7、4.7 kg·hm^-2。2013年地上部磷钾养分吸收反应为负值,2015—2016年地上部氮养分吸收反应高于2014年,由于重复间较大的变异导致2014—2016年NPK处理地上部磷钾养分吸收反应差异不显著。2014—2016年地上部氮素养分吸收反应分别是磷素的25.2、13.4、16.2倍,是钾素的10.7、24.5、13.2倍。

2.3 NPK处理养分利用效率

2013—2016年连续4年定位试验显示（图3）,除2016年磷素农学效率外,NPK处理氮磷钾养分回收率、农学效率和偏生产力逐年升高。4年平均氮磷钾回收率分别为45.8%、6.1%和3.5%,农学效率分别为23.2、7.2和5.0 kg·kg^-1,偏生产力分别为58.3、133.2和97.7 kg·kg^-1。氮素养分回收率在定位第2年达52.9%,但同时PK处理地上部养分吸收量下降到66.1 kg N·hm^-2（表2）,PK处理氮素养分吸收主要是由于地上部产量和HI的下降导致的（表2）。

图3

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图32013—2016年间NPK处理氮磷钾养分利用效率

Fig. 3Nitrogen, phosphor and potassium use efficiency under NPK treatment from 2013 to 2016

2.4 不同处理春玉米播前和收获后土壤养分含量

春玉米播前和收获后土壤剖面无机氮显示（图4）,除2015年秋外,N_min（硝态氮和铵态氮之和）与NO₃^--N浓度大体上随土壤剖面深度增加而降低。2014年秋到2015年春,2015年秋到2016年春,0—30 cm土层NO₃^--N和N_min浓度均有不同程度增加,2014年秋到2015年春0—30 cm土层NH₄⁺-N浓度也有所增加。不同处理重复间的较大变异导致不同土层NO₃^--N,NH₄⁺-N和N_min差异不显著,仅2015年春NPK处理0—30 cm土层的NO₃^--N和N_min显著高于CK、PK和NP处理（P<0.05）。

图4

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图42014—2016年不同处理0—90 cm 土壤剖面播种前（春）和收获后（秋）NO₃^--N、NH₄⁺-N和N_min浓度

短横线表示每层土壤不同处理LSD0.05显著水平
Fig. 4NO₃^--N, NH₄⁺-N and N_min concentration above 90 cm soil depth at pre-sown(spring) and post-harvested(autumn) in different treatments from 2014 to 2016

Horizontal lines denote the significant difference at LSD0.05 level in each soil depth among different treatments

0—90 cm（表3）土壤剖面N_min含量总体上每年播前大于收获后。除2015年播前NP处理外,2015年播前和收获后施氮处理（NPK、NP、NP）0—90 cm NO₃^--N含量、N_min含量显著高于CK和PK处理（P<0.05）,2014年NPK处理、NK处理NH₄⁺-N含量显著高于CK处理。此外,由于重复间的较大变异,其它年份播前或收获后处理间的N_min、NO₃^--N、NH₄⁺-N分别没有显著性差异,但2014年秋到2015年春NH₄⁺-N含量和N_min含量有明显提高。试验期间0—90 cm土壤剖面N_min最大储存量出现在2015年春NPK处理,达245.4 kg·hm^-2。

Table 3
表3
表32014—2016年不同处理播前和收获后0—90 cm土壤剖面NO₃^--N、NH₄⁺-N和N_min储量（kgN·hm^-2）
Table 3NO₃^--N, NH₄⁺-N and N_min content above 90 cm soil depth at pre-sown and post-harvested under different treatments from 2014 to 2016

处理 Treatment	2014						2015						2016
	播前Pre-sown			收获Post-harvested			播前Pre-sown			收获Post-harvested			播前Pre-sown			收获Post-harvested
	NO₃^--N	NH₄⁺-N	N_min	NO₃^--N	NH₄⁺-N	N_min	NO₃^--N	NH₄⁺-N	N_min	NO₃^--N	NH₄⁺-N	N_min	NO₃^--N	NH₄-N	N_min	NO₃^--N	NH₄⁺-N	N_min
CK	120.4a	41.7b	162.2a	61.7a	5.0a	66.6a	41.3c	108.9b	150.2c	53.5b	31.6a	85.1bc	36.3a	3.7a	40.0a	18.3a	14.1a	32.5a
PK	114.7a	68.6ab	183.3a	73.2a	7.1a	80.3a	62.2c	102.6b	164.8bc	57.0b	3.3a	60.3c	43.7a	7.7a	51.4a	21.0a	6.3b	27.3a
NK	94.1a	87.8a	181.8a	65.2a	10.1a	75.3a	99.2ab	108.9b	208.2ab	107.4a	10.6a	118.0a	68.9a	4.9a	73.8a	43.3a	4.5b	47.8a
NP	121.5a	75.9ab	197.4a	72.5a	8.2a	80.8a	71.3bc	111.1ab	182.4bc	117.7a	8.2a	125.9a	60.7ab	5.5a	66.2a	33.9a	4.6b	38.5a
NPK	159.0a	100.4a	259.5a	77.0a	9.9a	86.9a	114.6a	130.8a	245.4a	68.7b	5.3a	74.0c	66.3a	4.9a	71.2a	36.6a	6.2b	42.9a

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2014—2016年速效磷和速效钾总体趋势是播前大于收获后（表4）。CK处理4年不施肥,土壤速效磷和有效钾总体上低于其他处理,尽管2016年播前和收获后CK处理速效磷、速效钾与其它处理差异不显著。2014—2015年土壤速效磷播前、收获后施用磷肥处理分别（NPK、NP、PK）显著高于不施磷肥处理（CK、NK）（P<0.05）,2015年收获后施钾处理（NPK、NK、PK）显著高于NP处理（P<0.05）。

Table 4
表4
表42014—2016年不同处理播前和收获后0—30 cm土壤剖面速效磷钾储量（kg·hm^-2）
Table 4Soil available phosphorus and available phosphorus content above 30 cm soil depth at pre-sown and post-harvested under different treatments from 2014 to 2016

处理 Treatment	速效磷Available Phosphorus						速效钾Available Potassium
	2014		2015		2016		2014		2015		2016
	播前 Pre-sown	收获 Post- harvested	播前 Pre-sown	收获 Post- harvested	播前 Pre-sown	收获 Post- harvested	播前 Pre-sown	收获 Post- harvested	播前 Pre-sown	收获 Post- harvested	播前 Pre-sown	收获 Post- harvested
CK	78.9b	84.0c	65.2c	68.1c	43.0a	39.8a	698.7b	797.4a	551.5a	477.2bc	504.6a	489.8a
PK	147.9a	136.6b	125.4a	95.7a	54.7a	46.9a	901.1a	838.4a	581.5a	591.1a	513.7a	508.5a
NK	95.0b	82.7c	75.6c	77.6bc	46.1a	39.0a	795.0ab	826.8a	593.7a	531.1ab	530.2a	609.2a
NP	147.5a	132.1b	108.2ab	94.1a	50.3a	49.0a	761.9b	803.6a	559.2a	427.5c	504.9a	487.1a
NPK	154.7a	149.9a	101.4b	86.9ab	53.4a	50.2a	767.0ab	837.4a	587.6a	532.1ab	520.3a	508.1a

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2.5 不同处理氮磷钾平衡

经过4年的连续种植（表5）,CK处理的3种养分均表现为亏缺;PK处理氮素表现为亏缺。NPK、NP和NK处理总体表现为氮素积累,4年平均NPK处理氮积累最小,不超过10 kg N·hm^-2,可认为处于氮平衡状态。4年平均值PK和NP处理表现为磷积累,NPK处理总体表现为磷平衡。所有处理表现为钾损失。NPK、NP处理氮积累（数值的绝对值）显著低于NK处理（P<0.05）;NK处理的磷损失量显著高于CK处理（P<0.05）;不同处理间钾损失显著变化顺序为NP>CK>NPK、NK>PK（P<0.05）。

Table 5
表5
表52013—1016年不同处理氮磷钾平衡
Table 5Nitrogen, phosphorus and potassium balances in different treatments from 2013 to 2016

处理 Treatment	氮平衡N balance (kg N·hm^-2)					磷平衡P balance (kg P·hm^-2)					钾平衡K balance (kg K·hm^-2)
处理 Treatment	2013	2014	2015	2016	平均 Average	2013	2014	2015	2016	平均 Average	2013	2014	2015	2016	平均 Average
CK	150.0a	62.7a	65.4a	59.9a	84.5a	35.6a	20.8b	28.7a	14.1b	24.8b	144.9a	71.7b	78.6b	55.5b	87.7b
PK	150.7a	66.1a	79.0a	64.7a	91.8a	1.5b	-8.9d	0.1c	-17.2d	-6.1d	54.6b	-5.1d	10.3d	-16.7c	10.8e
NK	-32.6b	-41.0c	-11.8c	-16.3b	-25.4c	33.6a	31.8a	33.2a	19.4a	29.5a	56.9b	24.5c	27.4d	-1.2c	26.9d
NP	-19.2b	-26.4bc	9.2b	-16.7b	-13.3b	-0.3b	0.5c	3.9bc	-13.6d	-2.4cd	152.3a	120.1a	136.2a	122.4a	122.1a
NPK	-25.0b	-16.8b	17.9b	2.4b	-6.8b	-0.6b	1.9c	8.2b	-7.3c	0.5c	62.1b	37.3c	53.8c	43.9b	41.7c

表中负数土壤剖面中氮累积Negative values in the table are shown nitrogen accumulation of soil profile

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3 讨论

3.1 肥料养分利用效率

养分利用效率由产量和施肥量共同决定^[17]。本研究中NPK施肥处理4年平均产量为10.2 t·hm^-2（表1）,与QIU等^[18]在吉林开展的适宜氮肥用量试验所获得玉米产量基本一致,这体现了当前管理条件下东北黑土春玉米产量水平。农田作物产量反应能够反映该种养分对作物产量的贡献,也能反映该种养分在农田中有效性或丰缺程度,同时,产量反应也是衡量农学效率的重要参数^[19,20]。施肥量和土壤肥力是影响产量、产量反应和养分吸收的重要因素。在2013—2016年连续4年定位试验中,NP、NK处理产量并没有下降,而PK处理产量在2014年开始发生明显下降,相应的,而磷钾产量反应变化幅度远低于氮素产量反应（图2）,地上部养分吸收反应也有与产量反应相类似的变化（图2）,这表明氮素仍是限制农田产量主要因素;而黑土磷钾储量较高,连续4年不施用磷钾肥土壤磷钾储量基本能满足春玉米的需求。2013年产量反应为负,主要与土壤较高的有效养分供给有关,例如本研究试验开始的前一年采用苜蓿养地,而苜蓿是豆科作物,能够生物固氮。此外,气候变化和作物品种也是影响作物产量和养分吸收的重要因素^[21]。本研究中,2015—2016年作物品种发生变化,这也可能是氮肥施用处理2015—2016年作物产量较2013—2014年略有增加的原因（表1）,而同样品种氮磷养分吸收2016年明显低于2015年（表2）,这可能与降雨有关,2016年5、6月份降雨量明显高于2015年（图1）,而5月份春玉米还没有进入快速生长期,过量的降雨将增加氮素淋洗的风险^[22]。

施肥量也是影响养分利用效率的重要参数^[23]。在产量总体稳定的条件下,施肥量越高,养分利用效率越低。本研究中养分施肥用量主要依据玉米养分专家系统推荐多年的平均肥料用量,氮肥用量与ZHAO等^[10]推荐的氮肥用量180 kg N·hm^-2基本一致,磷钾推荐施肥量与陈新平等^[24]倡导的磷钾肥恒量监控理念相符合。从养分吸收和养分平衡来看（表2,5）,NPK处理春玉米4年平均养分吸收量与氮磷推荐施肥量总体平衡,而钾肥由于存在地上部钾素奢侈吸收现象,钾肥推荐量低于春玉米钾素吸收量,而且本研究中的钾素推荐量低于QIU等^[25]推荐量。

通常情况下,肥料养分利用效率（农学效率、回收率和偏生产力）是指当季作物的肥料养分利用效率。张福锁等^[3]指出我国玉米氮素养分回收率为26.1%、农学效率为9.8 kg·kg^-1、偏生产力为51.6 kg·kg^-1,相应的磷素为11.0%、7.5 kg·kg^-1和72.4 kg·kg^-1,钾素为31.9%、5.7 kg·kg^-1和64.7 kg·kg^-1。本研究中2013年氮磷钾农学效率和磷钾肥料回收率为负数（图3）,这一方面与本研究黑土肥力较高有关,另一方面也可能与试验开始前种植苜蓿有关。自2014年后,氮素养分农学效率、回收率大幅提高,2015年春玉米品种变更后,作物产量和氮素养分利用效率都有进一步提高,而氮素养分利用效率的提高与PK产量大幅下降以及NPK处理与PK处理产量反应大幅提高密切相关。其次,产量潜力的不充分发挥势必降低养分利用效率,ZHANG等^[26]总结发现品种和施肥量是导致玉米产量潜力不能充分的发挥的主要因子,而且品种的影响远大于施肥量。作物不仅吸收肥料养分,也吸收土壤养分,没有被作物吸收的肥料养分一部分转化为土壤有效养分,能被下季作物继续吸收利用,尤其是磷钾这些难移动、不易转化为其他形态损失到环境中的养分类型。近年来,一些****^[8,23]认为当季肥料利用低估了肥料的真实利用效率,并提出肥料养分补充的土壤耗竭养分也应包括到养分利用效率计算中。本研究中4年平均肥料养分利用效率包括了耗竭的土壤养分,相应的氮磷钾素肥料利用效率分别为45.8%、6.1%和3.5%。这与我国提出到2020年主要作物化肥养分利用效率提高到40%以上相符合,但这是不施氮土壤养分耗竭、进而降低玉米产量的条件下实现的。氮肥养分利用效率要在不降低作物产量的前提下提高到40%以上,需要大幅度提高畜禽有机肥施用和秸秆还田,促进有机养分对化学肥料养分的替代^[11]。同时,进一步提高作物的种植技术和肥料施用技术,促进农机农艺的结合^[26]。例如,本研究中在连续地力耗竭的条件下,氮素偏生产力4年平均值为58.3 kg·kg^-1,而CHEN等^[11]通过农机农艺等综合技术使用,在不降低作物产量的前提下,玉米PFPN达56—59 kg·kg^-1。而4年平均产量中NK、NP处理与NPK处理的不显著差异表明典型黑土有效磷钾含量较为丰富,可以在一段时间内不施用磷钾肥,保持春玉米产量。

3.2 土壤养分供给

土壤不仅对作物生长起支撑作物,而且是肥料养分供给的主要媒介和作物养分的主要供给者。本研究中0—90 cm土壤剖面中最大N_min含量是245.4 kg·hm^-2,出现在2015年春播前,其中NO₃^--N含量为114.6 kg·hm^-2、NH₄⁺-N含量为130.8 kg·hm^-2（表3）。从当年作物收获后到次年春播前,尤其是2014年收获后到2015年春播前,土壤无机氮较大变化主要是因为：（1）土壤中较高的无机氮含量表明试验点黑土肥力较高,该时间段内东北黑土经历了频繁的冻融交替,使土壤结构发生破碎,释放出的有效态氮经过一系列生物化学作用转化为NO₃-N^{[27,28,29,30,31]};（2）黑土土壤矿物类型以2﹕1型为主^[32],土壤晶格中含有大量的固定态铵,频繁的冻融交替使土壤晶格经过膨胀而破裂,释放出固定态铵^[33];（3）本试验开始前,种植一季苜蓿养地,而苜蓿是一种豆科作物,其生物固定的氮有效性较高,可以发生矿化转化为无机氮。通常情况下,土壤有机氮素和无机氮之间存在一定的平衡关系,在施肥时如果基肥春季施用改为秋季玉米收获后施用,可能抑制黑土有机质的矿化,减少土壤自身的氮素矿化量,起到保护黑土肥力的作用。宋振伟等^[34]也发现秋整地能够改善土壤质量,保持春玉米高产稳产。此外,NO₃^--N在水的作用下极易发生淋洗,这也可能是不同时间段NO₃^--N含量变化的一个重要原因（图4,表3）。

磷钾肥在土壤中极易固定,较少淋洗,且土壤本身是一个不均匀体,不同年份播前和收获后磷钾的变化可能土壤自身特性、施肥量和作物吸收有关,因此,本研究较短的4年定位试验不足以引起土壤磷钾的变化（表2,4）。另外,在没有施氮条件下,作物产量降低（表1）,进一步降低地上部对土壤养分的吸收（表2）,因此,本研究中2014—2016年期间各处理土壤速效磷、钾变化无明显规律。

4 结论

本研究中黑土春玉米产量约为10.2 t·hm^-2,较高的土壤有效养分导致2013年黑土肥料养分回收率为负值,4年黑土氮、磷、钾肥平均肥料养分回收率分别为45.8%、6.1%和3.5%。不施用氮肥在第2年导致玉米产量下降,而不施用磷、钾肥处理产量能维持4年不下降。因此,要想提高化肥氮素养分回收率,实现到2020年主要作物化肥氮素养分回收率提高到40%以上,连续多年化学氮肥减施难以维持作物较高的产量,而土壤中有效磷钾养分含量较为丰富,能够维持一段时间内土壤磷、钾养分的供应。此外,提高化肥氮素养分回收率需注重该地区的施肥时间和方式,降低或抑制由于气候变化引起的土壤矿化和养分的无效化。

参考文献原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子

[1]

张福锁 . 科学认识化肥的作用
中国农技推广, 2017,33(1):16-19.

[本文引用: 1]

ZHANG

F S

. Scientific understanding of chemical fertilizers’ roles
China Agricultural Technology Extension, 2017,33(1):16-19. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[2]

朱兆良, 金继运 . 保障我国粮食安全的肥料问题
植物营养与肥料学报, 2013,19(2):259-273.

DOI:10.11674/zwyf.2013.0201 Magsci [本文引用: 1]

肥料在保障我国粮食安全中起着不可替代的支撑作用，同时化肥养分利用率低又产生了对环境的不良影响。因此用好肥料资源、提高肥料利用效率是关系到国家粮食安全和环境质量的重大科技问题。本文实事求是地分析了我国人多、地少、耕地质量差、农田生态环境脆弱的基本国情和肥料领域面临的严重挑战；对国家种植业发展对肥料的需求，有机养分和化肥利用现状和问题、农田中化学氮肥的损失及其对环境的影响等问题进行了较为全面地综述；提出了“区域用量控制与田块微调相结合”的推荐施肥的理念和技术路线；形成和发展了适合分散经营和规模经营的分区养分管理和精准施肥技术体系；同时对新型肥料和有机养分资源在我国研究应用的现状和存在的问题进行了分析评述。在此基础上，提出了提高耕地综合生产能力、依靠科技进步高效利用肥料资源、按照增产潜力做好施肥区域布局等技术政策，建议针对肥料科学技术的发展形成稳定的政策支持和保障。

ZHU

Z L

, JIN

J Y

. Fertilizer use and food security in China
Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2013,19(2):259-273. (in Chinese)

DOI:10.11674/zwyf.2013.0201 Magsci [本文引用: 1]

张福锁, 王激清, 张卫峰, 崔振岭, 马文奇, 陈新平, 江荣风 . 中国主要粮食作物肥料利用效率现状与提高途径
土壤学报, 2008,45(5):915-924.

[本文引用: 4]

ZHANG

F S

, WANG

G Q

, ZHANG

W F

, CUI

Z L

, MA

W Q

, CHEN

X P

, JIANG

R F

. Current situation of fertilizer utilization rate of major grain crops in China and its improvement methods
Acta Pedologica Sinica, 2008,45(5):915-924. (in Chinese)

[本文引用: 4]

[4]

CONLEY

D J

, PAERL

H W

, HOWARTH

R W

, BOESCH

D F

, SEITZINGE

S P

, HAVENS

K E

, LANCELOT

, LIKENS

G E

. Controlling eutrophication: nitrogen and phosphorus
Science, 2009,323:1014-1015.

[本文引用: 1]

[5]

OITA

, MALIK

, KANEMOTO

, GESCHKE

, NISHIJIMA

, LENZEN

. Substantial nitrogen pollution embedded in international trade
Nature Geoscience, 2016,9:111-115.

[本文引用: 1]

[6]

GUO

J H

, LIU

X J

, ZHANG

, SHEN

J L

, HAN

W X

, ZHANG

W F

, CHRISTIE

, GOULDING

W T

, VITOUSEK

P M

, ZHANG

F S

. Significant acidification in major Chinese croplands
Science, 2010,327:1008-2010.

[本文引用: 1]

[7]

姜超强, 王火焰, 卢殿君, 周健民, 王世济, 祖朝龙 . 一次性根区穴施尿素提高夏玉米产量和养分吸收利用效率
农业工程学报, 2018,34(12):146-153.

Magsci [本文引用: 1]

为了明确氮肥一次施用对作物产量和肥料利用率的影响，探寻夏玉米全生育期一次性施氮技术，该文通过2a（2015-2016）在安徽省太和县砂姜黑土和东至县红黄壤的田间试验，研究了农民习惯分次施氮（SSB）、一次性根区穴施尿素（RZF）和一次性条施尿素（BDP）对夏玉米产量、氮磷钾养分吸收和利用的影响。结果表明，各处理玉米产量的顺序为RZF > SSB ≈ BDP > CK，RZF比SSB和BDP分别显著增产8.8%和9.8%。RZF的氮磷钾素积累均为各处理最高，氮肥表观利用率为50.1%～58.9%，比SSB和BDP分别提高8.3和12.4个百分点，并且氮肥农学利用率和偏生产力均最高。RZF的磷肥表观利用率为17.5%，比SSB和BDP分别显著提高18.1%和27.2%。同一施氮水平下，太和点的产量、生物量和氮素积累量比东至点分别高31.5%、25.2%和46.3%。一次性根区穴施尿素提高了氮肥在耕层土壤的集中度，降低了氮素释放速度，达到缓控释肥的效果，能够显著增加玉米产量、提高氮肥利用率。可见，一次根区施肥能够替代当前习惯的分次施肥，实现作物高产稳产，对于化学氮肥减量施用、提高肥料利用率具有很大的潜力和空间，值得进一步研发施肥机械和推广应用。

JIANG

C Q

, WANG

H Y

, LU

D J

, ZHOU

J M

, WANG

S J

, ZU

C L

. Single fertilization of urea in root zone improving crop yield, nutrient uptake and use efficiency in summer maize
Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2018,34(12):146-153. (in Chinese)

Magsci [本文引用: 1]

巨晓棠 . 氮肥有效率的概念及意义—兼论对传统氮肥利用效率的理解误区
土壤学报, 2014,51(5):921-933.

[本文引用: 3]

X T

. The concept and significance of nitrogen efficiency -- and the misunderstanding of traditional nitrogen efficiency
Acta Pedologica Sinica, 2014,51(5):921-933. (in Chinese)

[本文引用: 3]

[9]

CHEN

X P

, CUI

Z L

, VITOUSEK

P M

, CASSMAN

K G

, MATSON

P A

, BAI

J S

, MENG

Q F

, HOU

, YUE

S C

, R?MHELD

, ZHANG

F S

. Integrated soil-crop system management for food security
PNAS, 2011,108(16):6399-6404.

[本文引用: 1]

[10]

ZHAO

R F

, CHEN

X P

, ZHANG

F S

, ZHANG

H L

, SCHRODER

R?MHELD

. Fertilization and nitrogen balance in a wheat-maize rotation system in North China
Agronomy Journal, 2006,98:938-945

[本文引用: 2]

[11]

X P

, HE

, PAMPOLINO

M F

, LI

Y Y

, LIU

S Q

, XIE

J G

, HOU

Y P

, ZHOU

. Narrowing yield gaps and increasing nutrient use efficiencies using the Nutrient Expert system for maize in Northeast China
Field Crops Research, 2016,194:75-82.

[本文引用: 3]

[12]

CHEN

X P

, CUI

Z L

, FAN

M S

, VITOUSEK

, ZHAO

, MA

W Q

, WANG

Z L

, ZHANG

W J

, YAN

X Y

, YANG

J C

, DENG

X P

, GAO

, ZHANG

, GUO

S W

, REN

JUN

, LI

S Q

, YE

, WANG

Z H

, HUANG

J L

, TANG

Q Y

, SUN

Y X

, PENG

X L

, ZHANG

J W

, HE

M R

, ZHU

Y J

, XUE

J Q

, WANG

G L

, WU

, AN

, WU

L Q

, MA

, ZHANG

W F

, ZHANG

F S

. Producing more grain with lower environmental costs
Nature, 2014,514:486-489.

[本文引用: 2]

[13]

张亦涛, 王洪媛, 雷秋良, 张继宗, 翟丽梅, 任天志, 刘宏斌 . 农田合理施氮量的推荐方法
中国农业科学, 2018,51(15):117-127.

[本文引用: 1]

ZHANG

Y T

, WANG

H Y

, LEI

Q L

, ZHANG

J Z

, ZHAI

L H

, REN

T Z

, LIU

H B

. Recommended methods for optimal nitrogen application rate
Scientia Agricultura Sinica, 2018,51(15):117-127. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[14]

QIU

, GAO

, ZHU

, HOU

, ZHAO

, RONG

, ZHANG

, HE

, CHRISTIE

, ZHOU

. Changes in soil carbon and nitrogen pools in a Mollisol after long-term fallow or application of chemical fertilizers, straw or manures
Soil Tillage Research, 2016,163:255-265.

[本文引用: 1]

[15]

何萍, 金继运 , PAMPOLINO

M F

, JOHNSTON

A M

. 基于作物产量反应和农学效率的推荐施肥方法
植物营养与肥料学报, 2012,18(2):499-505.

DOI:10.11674/zwyf.2012.11248 Magsci [本文引用: 1]

当前农民过量和不平衡施用化肥现象严重，导致肥料利用率降低，影响到农田的可持续利用。因此，发展适合我国农业生产特点的养分管理和施肥方法尤为重要。本文介绍了基于作物产量反应和农学效率的推荐施肥新方法，该方法是以改进的SSNM （Site-specific Nutrient Management）和改进的QUEFTS （Quantitative Evaluation of the Fertility of Tropical Soils）模型为指导的养分管理和推荐施肥为原则，同时考虑大、中微量元素的全面平衡，并应用计算机软件技术把复杂和综合的养分管理原则智能化形成可为当地技术推广人员掌握的Nutrient Expert推荐施肥专家系统软件。Nutrient Expert推荐施肥专家系统软件在用户回答一些简单问题后就能给出基于作物栽培管理措施的推荐施肥套餐，包括作物种植密度、目标产量、推荐的养分用量及其可选用的物化的肥料用量，同时根据预知的作物生长季节推荐施肥的最佳时间和次数。通过跨区域田间多点验证试验证明，基于作物产量反应和农学效率的推荐施肥方法是一种简单的易于掌握的作物增产增收、提高肥料利用率和保护环境的新方法。

, JIN

J Y

, PAMPOLINO

M F

, JOHNSTON

A M

. Approach and decision support system based on crop yield response and agronomic efficiency
Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2012,18(2):499-505. (in Chinese)

DOI:10.11674/zwyf.2012.11248 Magsci [本文引用: 1]

VITOUSEK

P M

, NAYLOR

, CREWS

, DAVID

M B

, DRINKWATER

L E

, HOLLAND

, JOHNES

P J

, KATZENBERGER

, MARTINELLI

L A

, MATSON

P A

, NZIGUHEBA

, OJIMAL

, PALM

C A

, ROBERTSON

G P

, SANCHEZ

P A

, TOWNSEND

A R

, ZHANG

F S

. Nutrient imbalances in agricultural development
Science, 2009,324:1519-1520.

[本文引用: 1]

[17]

闫湘, 金继运, 何萍, 梁鸣早 . 提高肥料利用效率技术研究进展
中国农业科学, 2008,41(2):450-459.

Magsci [本文引用: 1]

如何提高肥料利用率、减少由于肥料损失带来的环境污染是长期以来全球共同关注的课题。针对我国肥料利用率低、氮肥损失严重的现状，本文综述了除传统提高肥料利用率技术以外的几项其它技术的最新研究进展，主要包括应用实时、实地氮肥管理技术快速、无损检测作物氮素营养状况，进行作物推荐施肥；研发新型缓/控释肥料，调控肥料养分的供应；运用农田养分精准管理技术，因地制宜、精细准确地施用肥料；通过脲酶抑制剂或硝化抑制剂，有效地抑制NH3挥发和NO3--N淋溶损失等。并对今后提高肥料利用率技术进行了展望。

YAN

, JIN

J Y

, HE

, LIANG

M Z

. Recent advances in technology of increasing fertilizer use efficiency
Scientia Agricultura Sinica, 2008,41(2):450-459. (in Chinese)

Magsci [本文引用: 1]

QIU

S J

, HE

, ZHAO

S C

, LI

W J

, XIE

J G

, HOU

Y P

, GRANT

C A

, ZHOU

, JIN

J Y

. Impact of nitrogen rate on maize yield and nitrogen use efficiencies in northeast China
Agronomy Journal, 2015,107:305-313.

[本文引用: 1]

[19]

串丽敏 . 基于产量反应和农学效率的小麦推荐施肥方法研究
[D]. 北京: 中国农业科学院, 2013.

[本文引用: 1]

CHUAN

L M

. Methodology of fertilizer recommendation based on yield response and agronomic efficiency for wheat
[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2013. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[20]

串丽敏, 何萍, 赵同科 . 作物推荐施肥方法研究进展
中国农业科技导报, 2016,18(1):95-102.

[本文引用: 1]

CHUAN

L M

, HE

, ZHAO

T K

. Research advance on recommendation for crop fertilization methodology
Journal of Agricultural Science and Technology, 2016,18(1):95-102. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[21]

程乙, 王洪章, 刘鹏, 董树亭, 赵久然, 王荣焕, 张吉旺, 赵斌, 李耕, 刘月娥 . 品种和氮素供应对玉米根系特征及氮素吸收利用的影响
中国农业科学, 2017,50(12):2259-2269.

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.12.007 Magsci [本文引用: 1]

【目的】>研究玉米根系特性与氮素吸收利用及其与地上部生物量和产量形成的关系,探明根系形态特征与氮素吸收能力对玉米高产性能的影响,为玉米高产高效生产提供理论依据。【方法】试验于2014—2015年在山东农业大学黄淮海区域玉米技术创新中心（36°18′N,117°12′E）和作物生物学国家重点实验室进行,以京科968（JK968）、郑单958（ZD958）和先玉335（XY335）为试验材料,采用土柱栽培,设置两个氮素水平,施氮量分别为1.5 g/plant（LN）和4.5 g/plant（HN）,在抽雄期（VT）和完熟期（R6）进行根系及植株取样,测定根系相关指标（根系干重、根系长度、根系表面积、根系体积）,干物质及氮素积累与分配规律,探究品种和氮素供应对玉米根系特征及氮素吸收利用的影响。【结果】两个氮素水平下JK968单株籽粒产量、生物量、根系各指标和植株氮素积累量、氮转运率、氮素收获指数、氮素利用效率均显著高于XY335和ZD958（P<0.05）。JK968单株生物量、籽粒产量、植株氮素积累量较XY335和ZD958在低氮水平下分别增加15.2%、17.7%、9.0%和31.6%、44.1%、31.4%,在高氮水平下分别增加5.4%、12.9%、8.9%和13.5%、26.8%、23.5%；高氮水平下JK968、XY335、ZD958的单株生物量、单株籽粒产量和植株氮素积累量较低氮水平下分别增加15.7%、10.2%、33.9%,26.5%、14.8%、34.0%和34.3%、25.1%、42.5%。抽雄期JK968根系干重、根系长度、根系表面积、根系体积较XY335和ZD958在低氮水平下分别增加41.8%、9.0%、47.1%、24.0%和63.2%、41.6%、60.4%、105.1%,在高氮水平下分别增加24.3%、6.0%、35.2%、19.7%和40.3%、30.0%、49.3%、78.7%；高氮水平下JK968、XY335、ZD958的根系干重、根系长度、根系表面积、根系体积较低氮水平下分别增加48.3%、37.3%、36.4%、12.7%,69.1%、41.3%、48.4%、16.7%和72.5%、49.7%、46.5%、29.3%。相关分析表明,吸氮量与根系干重、根系长度、根系表面积、根系体积呈显著线性正相关,但品种的响应程度不同。在抽雄前,JK968植株吸氮量对根系干重、根系长度、根系表面积、根系体积增长的响应度要高于XY335和ZD958；而抽雄后的响应度则低于XY335和ZD958。【结论】JK968整个生育期的根系各项指标均显著高于XY335和ZD958,且氮素吸收能力强,生物量大,低氮条件下优势更加明显。JK968较发达的根系,保证了植株对氮素的吸收,具有较高的氮素转运效率、贡献率和氮素利用效率,有利于进行物质生产,因而获得更高的籽粒产量。

CHENG

, WANG

H Z

, LIU

, DONG

S P

, ZHAO

J R

, WANG

R H

, ZHANG

J W

, ZHAO

, LI

, LIU

Y E

. Effect of different maize varieties and nitrogen supply on root characteristics and nitrogen uptake and utilization efficiency
Scientia Agricultura Sinica, 2017,50(12):2259-2269. (in Chinese)

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.12.007 Magsci [本文引用: 1]

串丽敏, 赵同科, 安志装, 杜连凤, 李顺江, 马礼 . 土壤硝态氮淋溶及氮素利用研究进展
中国农学通报, 2010,26(11):200-205.

Magsci [本文引用: 1]

农业生产中氮肥的不科学施用，在一定程度上造成环境污染，而硝态氮淋溶则是水体环境质量恶化的重要影响因素，也成为氮素损失研究中的热点问题。本文综述了近年来在硝态氮淋溶方面的研究进展，提出氮肥施用量多寡以及土壤灌溉和降雨是导致硝态氮淋溶的重要因素；总结了提高氮素利用率的措施，包括根据土壤质地和矿物组成调整氮肥施用，有机无机肥料配合施用，大量元素与中微量元素平衡使用，施肥技术与高产栽培技术相结合，田间水分科学管理，脲酶抑制剂和硝化抑制剂的合理添加以及新型高效缓控释肥料的施用等，同时这些措施也是减少土壤硝态氮淋溶的有效途径。

CHUAN

L M

, ZHAO

T K

, AN

Z Z

, DU

L F

, LI

S J

, MA

. Research advancement in nitrate leaching and nitrogen use in soils
Chinese Agricultural Science Bulletin, 2010,26(11):200-205. (in Chinese)

Magsci [本文引用: 1]

王火焰, 周健民 . 肥料养分真实利用效率计算与施肥策略
土壤学报, 2014,51(2):216-225.

[本文引用: 2]

WANG

H Y

, ZHOU

J M

. Calculation of real fertilizer use efficiency and discussion on fertilization strategies
Acta Pedologica Sinica, 2014,51(2):216-225. (in Chinese)

[本文引用: 2]

[24]

陈新平, 张福锁 . 小麦-玉米轮作体系养分综合管理理论与实践. 北京: 中国农业大学出版社, 2006: 18-45.

[本文引用: 1]

CHEN

X P

, ZHANG

F S

. Nutrition Resources Management Theories and Practices of Wheat-Maize Rotation System. Beijing: China Agricultural University Press, 2006: 18-45. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[25]

QIU

, XIE

, ZHAO

, XU

, HOU

, WANG

, ZHOU

, HE

, JOHNSTON

A M

, CHRISTIE

, JIN

. Long-term effects of potassium fertilization on yield, efficiency, and soil fertility status in a rain-fed maize system in northeast China
Field Crops Research, 2014,163:1-9.

[本文引用: 1]

[26]

ZHANG

, CAO

, LI

, ZHANG

, WANG

, LIU

, CHEN

, CUI

, SHEN

, JIANG

, MI

, MIAO

, ZHANG

, DOU

. Closing yield gaps in China by empowering smallholder farmers
Nature, 2016,537:671-674.

[本文引用: 2]

[27]

高敏, 李艳霞, 张雪莲, 张丰松, 刘蓓, 高诗颖, 陈兴财 . 冻融过程对土壤物理化学及生物学性质的影响研究及展望
农业环境科学学报, 2016,35(12):2269-2274.

[本文引用: 1]

GAO

, LI

Y X

, ZHANG

X L

, ZHANG

F S

, LIU

, GAO

S Y

, CHEN

X C

. Influence of freeze-thaw process on soil physical, chemical and biological properties: A review
Journal of Agro- Environment Science, 2016,35(12):2269-2274. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[28]

吕欣欣, 孙海岩, 汪景宽, 丁雪丽 . 冻融交替对土壤氮素转化及相关微生物学特性的影响
土壤通报, 2016,47(5):1265-1272.

[本文引用: 1]

Lü

X X

, SUN

H Y

, WANG

J K

, DING

X L

. Effects of Freeze-thaw events on nitrogen transformation and microbiological characteristics in soils
Chinese Journal of Soil Science, 2016,47(5):1265-1272. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[29]

李源, 祝惠, 袁星 . 冻融交替对黑土氮素转化及酶活性的影响
土壤学报, 2014,51(5):1103-1109.

[本文引用: 1]

, ZHU

, YUAN

. Influence of freezing and thawing cycles on net nitrogen transformation and enzyme activity in black soils
Acta Pedologica Sinica, 2014,51(5):1103-1109. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[30]

陈哲, 杨世琦, 张晴雯, 周华坤, 井新, 张爱平, 韩瑞芸, 杨正礼 . 冻融对土壤氮素损失及有效性的影响
生态学报, 2016,36(4):1083-1094.

DOI:10.5846/stxb201406061171 Magsci [本文引用: 1]

土壤冻融交替是寒冷生态系统土壤氮素循环的重要驱动力。已有研究表明冻融交替作用能够促进氮素周转,从而缓解因土壤有效氮素缺乏而引起的植物生长限制。即便如此,冻融环境下土壤有效氮素供应量远高于其利用量,过剩的氮素会通过气态(N2O-N)排放、淋溶和径流等途径损失。论述了季节冻融环境和模拟冻融条件下土壤氮素损失状况;同时分析了影响冻融土壤N2O生产的相关因素、产生途径及冻融期N2O大量排放的机制;针对冻融交替过程中土壤氮素有效性问题,探讨了氮矿化、可溶性有机氮(DON)和微生物量氮(MBN)与氮素损失的关系。评述了土壤冻融研究中存在的不足,认为模型研究、土壤微生物功能、氮素转化中间产物、土壤-植物界面过程是未来值得关注和深入探讨的研究方向。

CHEN

, YANG

S Q

, ZHANG

Q W

, ZHOU

H K

, JING

, ZHANG

A P

, HAN

R Y

, YANG

Z L

. Effects of freeze-thaw cycles on soil nitrogen loss and availability
Acta Ecologica Sinica, 2016,36(4):1083-1094. (in Chinese)

DOI:10.5846/stxb201406061171 Magsci [本文引用: 1]

孙大生 . 水分与温度对土壤碳氮磷转化的影响及其机理
[D]. 杭州: 浙江大学, 2016.

[本文引用: 1]

SUN

D S

. Effects of moisture and temperature on soil carbon, nitrogen and phosphorus transformation and corresponding mechanisms
[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2016. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[32]

C Y

, ZHANG

X D

, CHEN

, SHI

, MA

, ZHAO

M Q

, CHI

, HUANG

BIN

. Fixation of labeled ( ¹⁵NH₄)₂SO₄ and its subsequent release in black soil of Northeast China over consecutive crop cultivation
Soil Tillage Research, 2010,106(2):329-334.

[本文引用: 1]

[33]

刘莹 . 吉林省几种典型土壤的固定态铵研究
[D]. 吉林: 吉林农业大学, 2008.

[本文引用: 1]

LIU

. The search in fixed ammonium of some typical soil in Jilin Province
[D]. Jilin: Jilin Agricultural University, 2008. (in Chinese)

[本文引用: 1]

[34]

宋振伟, 邓艾兴, 郭金瑞, 任军, 闫孝贡, 张卫建 . 整地时期对东北雨养区土壤含水量及玉米产量的影响
水土保持学报, 2012,26(5):254-258, 263.

[本文引用: 1]

SONG

Z W

, DENG

A X

, GUO

J R

, REN

, YAN

X G

, ZHANG

W J

. Impacts of soil preparation period on soil water storage and corn (Zea mays L.) yield in rain-fed area of Northeast China
Journal of Soil and Water Conservation, 2012,26(5):254-258, 263. (in Chinese)

[本文引用: 1]