施氮量对北方梯田旱地玉米产量、氮素利用及土壤硝态氮含量的影响

王平生，马忠民，韩　宏，杨虎德，黄青岩，赵万千

(1.甘肃临夏州农业科学院，甘肃 临夏 731100 ；2.甘肃省农业科学院，甘肃 兰州 730070)



施氮量对北方梯田旱地玉米产量、氮素利用及土壤硝态氮含量的影响

王平生1，马忠民2，韩宏1，杨虎德2，黄青岩1，赵万千1

(1.甘肃临夏州农业科学院，甘肃 临夏 731100 ；2.甘肃省农业科学院，甘肃 兰州 730070)

在北方梯田旱地山地黄麻土上，应用全覆膜双垄沟播栽培技术，选用金凯5号为试验材料，通过3年定位试验，研究施氮量对玉米产量、氮肥利用率及氮素平衡与硝态氮时空分布的影响。结果表明：随着施氮量的增加，籽粒产量呈先增加后降低的趋势。适宜的施氮量为180 kg·hm-2～225 kg·hm-2，3年平均子粒产量、植株吸氮量、平均当季氮肥利用率、累积氮肥利用率、累积氮肥农学利用率、累积氮肥偏生产力和施氮纯利润分别为：12 213 kg·hm-2～12 321 kg·hm-2、183 kg·hm-2～201.3 kg·hm-2、23.4%～25.9%、45.6%～51.3%、20.4 kg·kg-1～24.9 kg·kg-1、54.8 kg·kg-1～67.9 kg·kg-1、2 562元·hm-2～3 363元·hm-2。本试验条件下，连作玉米施氮200 kg·hm-2可提高氮素利用率，氮素达到平衡，氮素当季平均利用率达到最大值，能有效防控0～2 m土层内硝态氮含量与累积的风险，实现玉米高产与保护生态环境的目的。表5，参23。

北方梯田地；玉米；施氮量；氮素利用率；土壤硝态氮

0　引　言

玉米是需氮量较高的作物，近些年在追求产量提高的同时，氮肥的投入量也逐年增加[1]。近年来我国玉米氮素利用率呈逐年下降趋势，这造成了环境污染[2]，氮肥的过量施用，引起玉米的奢侈吸收[3]，使作物增产效果递减，肥料利用率降低，产投比下降，导致能源浪费、环境污染和生态效益降低等问题，均已引起广泛关注。北方地区玉米在我国玉米产业中占有举足轻重的地位，为我国的粮食安全做出重要贡献。2006年-2008 年，北方地区玉米年均种植面积和总产占全国的比例均超过80%[4]。因此，如何提高氮肥的利用率，充分发挥氮肥在农业生产中的作用，对促进农业可持续发展和保护环境具有重要意义[5]。

前人研究表明，我国的肥料利用率远低于发达国家水平，氮肥的平均利用率为30%～35%，磷肥利用率为10%～25%，钾肥利用率为35%～50%，肥料不合理利用现象日益突出[6-7]。氮对夏玉米有显著的增产作用，但随着施氮量的增加产量却变化不大，氮肥利用率在9.2%～22.6%之间，且随着施氮量的增加而降低[8]；氮肥利用率受土壤性质、作物种类和生长时期、氮肥及其它肥料种类和施用技术及气象条件等因素的影响，因而具有很大的变幅。由于不同土壤肥力下土壤养分供应能力和特征不同，导致作物养分吸收和利用特征也将有所不同，这直接影响到肥料的合理施用和养分管理[9]。本研究在甘肃省梯田地玉米带上设置不同氮肥用量，并充分考虑土壤残留氮素的存在情况下，通过田间试验，探讨在高残留氮土壤上施氮对夏玉米氮素平衡、氮素利用率及产量的影响，分析高残留氮条件下春玉米的经济效益，以引起并提高氮肥研究中对土壤残留氮的重视，真正实现氮肥的合理施用，并为集约化农业生产实现资源高效和环境友好提供理论依据[10]。

1　材料与方法

1.1试验设计

试验于2011年-2013年在甘肃省积石山县关家川乡关集村(102°56'9″E， 35°45'9″N)进行。试验区属中温带寒冷地区，年平均气温5.2℃，海拔2 086 m，降水量600 mm，日照时数2 323.4 h，无霜期107 d～160 d。试验地土壤为山地黄麻土，土壤质地中壤，土壤基础养分为有机质含量20.6 g·kg-1，全氮1.22 g·kg-1，全磷0.92 g·kg-1，硝态氮42.4 mg·kg-1，铵态氮0.2 mg·kg-1，肥力中等；地貌类型为山地梯田地，地形平整，无灌溉条件，属山旱梯田地，位于山坡梯田地的中部，具有代表性。3a试验采用全覆膜双垄沟播栽培技术，试验品种金凯5号。

试验设施氮量为8个处理，① N00(2011、2012、2013三年不施氮)；② N01(2012、2013二年不施氮)；③ N02(2013一年不施氮)；④ N1(优化施氮量75%，施氮135 kg·hm-2)；⑤ N2(优化施氮量100%，施氮180 kg·hm-2)； ⑥ N3(优化施氮量125%，施氮225 kg·hm-2)；⑦ N4(优化施氮量150%，施氮270 kg·hm-2)；⑧ N5(优化施氮量200%，施氮360 kg·hm-2)。随机区组排列，3次重复。3a试验磷、钾肥用量均分别为P2O5120 kg·hm-2和 K2O 30 kg·hm-2。氮肥的2/3及全部磷、钾肥于播前基施，氮肥的1/3在拔节期作追肥施用。氮、磷、钾肥分别采用尿素(氮N 46%)、磷酸一铵(氮N 10%，磷P2O545%)、氯化钾(钾K2O 60%)、过磷酸钙(磷 P2O512%)，播前取样品化验其氮、磷、钾养分含量。小区面积30 m2(长6.8 m×宽4.4 m)，种植4垄8行(每垄宽行70 cm、窄行40 cm)，株距28.5 cm，每小区189株，保苗密度6.3×104株·hm-2。3a试验均于4月10-4月12日播种，10月9-10月12日收获。整个玉米生长过程根据大田农民习惯方法进行管理。

1.2样品采集及测定

测产和考种及植株样品采集与测定。收获期收获每小区中间2垄4行玉米并计产。在计产行中随机选取25株玉米植株，其中20株考察千粒重、穗粒数等指标，并分为秸秆和子粒两部分，风干后计算用水份测定仪推算地上部分干物重；5株为较正和化验样品，也分为秸秆和子粒两部分，样品风干后于80℃烘干至恒重，较正计算地上部分干物质重。化验样品粉碎后，按照国标GB2905-82用半微量凯氏定氮法测定植株全氮。

土壤样品采集与测定。收获后7 d内采集0～200 cm土层内土壤样品，每小区分5点采样，20 cm采集一个土样，混合均匀，土壤新鲜取样后保存于冰柜内，分别用紫外分光光度计法和靛酚蓝比色法测定土壤硝态氮和铵态氮。

有关计算公式：

施氮增收(元·hm-2)=(施氮区产量-不施氮区产量)×玉米籽价格；

施氮纯利润(Yuan·hm-2)=施氮增收-氮肥用量×氮肥价格；

氮肥贡献率=(施氮区产量-不施氮区产量)/施氮区产量×100%

土壤氮依存率(SNDR，%)=不施氮区地上部分吸氮量/施氮区地上部分吸氮量×100；

氮肥利用率(NFUE，%)=(施氮区地上部分吸氮量-不施氮区地上部分吸氮量)/施氮量×100；

氮肥生理利用率(NPUE，kg·kg-1)=(施氮区产量-不施氮区产量)/(施氮区地上部分吸氮量-不施氮区地上部分吸氮量)；

氮肥农学利用率(NAE，kg·kg-1)=(施氮区子粒产量-无氮区子粒产量)/施氮量；

氮素偏生产力(PFP，kg·kg-1，N)=施氮区产量/施氮量；

氮素吸收效率(UPE，kg·kg-1)=植株地上部分氮素累计量/施氮量；

氮收获指数(NHI，%)=子粒中氮量/植株氮素累计量×100；

养分平衡值=养分投入量-作物携出量

养分盈余率(%)=(平衡值/作物携出量)×100；

土壤硝态氮积累量(kg·hm-2)=土层厚度(cm)×土壤容重(g·cm-3)×土壤硝态氮含量(mg·kg-1)/10。

2　结果与分析

2.1不同施氮量对玉米产量及效益的影响

3a试验结果呈现相同的趋势，随着施氮量的增加，玉米产量呈先增加后缓慢减产的趋势，施氮处理比当年不施氮处理均有显著增产，见表1。3 a平均产量，以N4处理达12 534 kg·hm-2为最大值，较当年不施氮处理增产12.8%～30.8%，差异达极显著水平；施N3产量12 321 kg·hm-2居第二位，较当年不施氮处理增产12.3%～30.2%，产量差异2a极显著水平,1a显著水平；施N5和N1两处理产量分别为11 816 kg·hm-2和11 712 kg·hm-2分居三、四位，较当年不施氮处理增产10.1%～29.9%，差异达显著水平。施N2处理产量11 498 kg·hm-2居第五位，较当年不施氮处理增产5.6%～23.8%，差异1a达显著水平。

不同年季间产量分析，2011年各施氮处理(除N1处理外)较对照产量差异达极显著水平。2012年各施氮处理(除N1和N5处理外)较当年不施氮处理差异达极显著水平。2013年各施氮处理(除N1和N5处理外)较当年不施氮处理差异达显著水平。

地力相对产量即为产量对土壤的依赖率，氮肥贡献率即为产量对氮肥的依赖率。N2和N3处理的地力相对产量分别为98.4%和98.3%，说明施氮量在N2～N3水平下，对耕地土壤的依赖较低；氮肥贡献率分别为36.7%和37.3%，说明作物吸收利用的氮素62.7%～63.3%来自耕地土壤，试验地肥力属中等水平，此结果与前人研究一致。

3年各处理累计施氮量与累计产量的相关性分析，效应方程y=-0.024x2+37.189x+23 178模拟相关性极高(R2=0.997 9)，用方程推算最高产量累计施氮量为774.8 kg·hm-2，年均施氮量为258 kg·hm-2；经济施肥量(以N 4.35元·kg-1，玉米籽粒2.0元·kg-1计)724 kg·hm-2，年均施氮量为243 kg·hm-2；最大利润时年施氮量246 kg·hm-2。

表1还可看出，施氮量与生物产量变化趋势基本上籽粒产量变化规律，呈抛物线模型，N00处理生物平均产量19 993 kg·hm-2最低，N4处理生物平均产量29 247 kg·hm-2达到峰值，再增加施氮量呈下降趋势。

试验结果说明，施氮对北方梯田旱地玉米有明显的增产作用，年均施氮量低于N1处理时，氮肥达不到激发效应值，增产不明显；而施氮量高于N4处理时，产量随之降低，玉米植株且有贪青晚熟症状，从产量、产值和农艺性状综合分析北方梯田旱地玉米适宜的年施氮量在N3～N4之间即225 kg·hm-2～270 kg·hm-2，其3年平均产量均达到12 300 kg·hm-2以上。

表1　不同施氮量对玉米产量和施氮肥效益的影响

注：同列不同大、小写字母分别表示处理间差异达1%和5%显著水平。

Note:Capital letters mean significante atp<0.01;Lowercase letters mean significance atp<0.05.

2.2不同施氮量对玉米吸氮量和氮素累计利用率影响

施氮处理玉米植株吸氮量明显高于不施氮处理，且随着施氮量的增加而增加，见表2；当施氮量为N4时，累计吸氮量达到最大值619 kg·hm-2，较N1、N2、N3处理分别增加了17.9%、7.8%、2.3%；再增加施氮量其植株吸氮量降低7.8%。采用二次多项式y=a+bx+cx2，模拟施氮量与吸氮量关系，吸氮量y最大时施氮量x=-b/2c，经拟合，得方程y=-0.000 5x2+0.770 1x+294.4，R2=0.997。计算可知，累计最大吸氮量(591 kg·hm-2)时的累计施氮量为770 kg·hm-2，其理论氮素吸收倍率1.3，最佳施氮量768 kg·hm-2，介于N3～N4处理水平之间。

随着氮量增加氮肥累计利用率、氮肥累计生理利用率、氮肥累计农学利用率和氮肥偏生产力均呈现下降趋势，见表2。氮肥利用率是作物吸收利用氮肥的主要指标，它的变幅为68.9%～25.6%，均值49.2%，以2a不施氮(N01)处理利用率最高为68.9%，N5处理25.6%最低，说明适当降低施氮量即有利于氮肥利用率的提高，又能兼顾作物产量与保护生态环境。氮肥生理利用率是作物地上部分每吸收单位肥料中的氮所获得籽粒产量的增加量，反应植物体内养分的利用效应；试验结果表明施氮量对氮肥生理利用率影响不大，其变幅(44.3 kg·kg-1～49.6 kg·kg-1)，均值47.0 kg·kg-1。氮肥农学利用率反应单位施氮量下作物经济产量的增加情况，是农业生产中最关心的经济指标；试验表明施氮量增加与累计农学效率呈指数函数变化(y=43.259e-0.001 2x，R2=0.970 1)，变幅为11.4 kg·kg-1～32.6 kg·kg-1，拐点在N4处理附近，施氮量低于N4增量时呈农学效率缓慢下降，高于N4直线下降，说明过量施氮不仅引起作物奢侈吸收与农学利用率下降，还会造成面源污染，施氮不足引起产量下降，适量施氮有利于氮肥生产能力的提高。氮肥偏生产力单位投入的肥料氮所能产生的籽粒产量，是我国评价肥料效应的适宜指标；结果分析表明，施氮量增加与氮肥偏生产力呈对数函数变化(y=-70.46Ln(x)+515.84，R2=0.965 2)，变幅为32.8 kg·kg-1～161.4 kg·kg-1，拐点在N3处理，施氮量低于N3增量时呈快速下降，高于N3增量呈缓慢下降，说明合理的施氮量即符合施肥的报酬递减率，又兼顾施氮肥效益。

表2　施氮量对春玉米利用效应的影响

2.3施氮量对氮素平衡和无机氮残留累积的影响

土壤无机氮(Nmin)包括铵态氮和硝态氮。本试验在计算氮素平衡时，将土壤无机氮累积量指定在0～200 cm土层范围内，即玉米根系的主要分布范围，且不考虑氮素的激发效应；养分投入仅包括化肥施入量的养分，不考虑降水、大气沉降等带入的养分；养分的支出仅考虑包括因作物收获而带出的养分，不考虑根部吸收及淋洗、挥发和反硝化造成的养分损失[11]。

当施氮量为N3水平之间时，氮素的平衡值为70 kg·hm-2，基本达到平衡略有盈余，再增加施氮量，其盈余值呈2.6倍增幅梯增，见表3。

从3年试验收获后土壤残留的无机氮来看，当施氮量在N1处理水平时土壤剖面损失量达到平衡值；施氮量N1～N2水平之间，土壤剖面损失量变幅不大；施氮量N2～N3水平之间，土壤剖面损失量变幅产生突变，0～200 cm土层无机态残留累计量从175 kg·hm-2增加到1 055 kg·hm-2；施氮量在N3、N4、N5水平时，其中剖面损失量分别为-1 055 kg·hm-2、-1 188 kg·hm-2和-1 413 kg·hm-2，说明土壤含有大量的有机态氮，施氮量大于一定的特定范围值后，土壤中的有机态氮被激发，产生大量的无机态氮残留。大量残留的无机氮特别是硝态氮极易通过淋洗或硝化-反硝化途径从土壤-作物体系中损失掉，对环境产生危害。

表3　施氮量对土壤-作物体系氮素平衡的影响

将作物氮平衡值、盈余率与总氮输入量进行回归分析，得出作物氮素平衡值回归方程为y=0.734 2x-379.96(R2=0.952 3)，即总氮输入量每增加1 kg氮素平衡值增加0.73 kg。盈余率回归方程为y=0.162 6x-92.745(R2=0.988 1)，当施氮量570 kg·hm-2时，氮素投入与携出基本达到平衡。

2.4施氮量对土壤硝态氮含量及其空间分布影响

作物收获后残留在土壤剖面硝态氮的含量及其分布特证是表征硝态氮淋失风险的重要指标[12-13]。北方梯田地土壤0～200 cm土层内，土壤无机态氮平均含量74.9 mg·kg-1，其中硝态氮含量71.8 mg·kg-1，占无机态氮95.7%，巨晓棠等[14]对20块小麦田收获后0 ～ 90 cm土层土中的残留无机氮研究表明硝态氮占无机态氮95%，与此结果基本相同，这说明北方梯田地中的无机态氮主要以硝态氮形式存贮于土壤中。

3年试验结果表明0～200 cm土层硝态氮含量与起始年基础含量比较分析，当施氮量达到N1水平时，0～20 cm土层硝态氮含量略高于基础水平，但20 cm～40 cm土层明显低于基础水平，见表4。100 cm～200 cm土层的含量均高于基础含量，这可能是由于前茬作物(小麦)、施肥水平、栽培技术不同造成的。不同施氮量处理之间，随着施氮量的增加各土层的硝态氮含量随之增加，尤其是0 ～ 20 cm土层尤为明显，除N00、N01、N02处理外，其余各处理硝态氮含量在45.4 mg·kg-1～423.9 mg·kg-1之间，差异达到显著水平，以N5处理含量423.9 mg·kg-1为最高。20 cm～140 cm内的各土层之间，除N00、N01、N02处理硝态氮含量略有不同外，其余处理均随着施氮量的增加而增加，特别是当施氮量大于N3水平时，其硝态氮含量成倍增加，加大了淋溶进入地下水造成硝态盐污染的风险。140 cm～200 cm内的各土层硝态氮含量差异不大。本试验说明土层硝态氮含量随着施氮量的增加而增加。

表4　不同施氮量下土壤剖面硝态氮含量(mg·kg-1)

硝态氮含量随着土层深度的加深而呈逐渐下降的趋势，100 cm～120 cm和140 cm～160 cm土层硝态氮含量有波峰值，说明土壤有在此处有结板层，阻碍了硝态氮的淋溶下迁，施氮量主要影响0～140 cm土层内硝态氮的含量。

3　讨论与结论

3.1合理施用氮肥是提高春玉米产量的基础

植物通过吸收土壤中氮素来满足其生长发育的需要，包括土壤氮及肥料氮。氮肥施入农田后，其去向基本有三个方面：一是被作物吸收；二是在土壤剖面中残留；三是以各种形式损失[14]。王友华[15]等研究表明，当氮肥施用量在90 kg·hm-2～270 kg·hm-2范围内，玉米产量会随着氮肥用量的增加而提高，而当氮肥施用量达360 kg·hm-2时玉米产量则下降。吕鹏[16]等在山东两年3个试验点夏玉米研究表明，施氮240 kg·hm-2～360 kg·hm-2可提高氮肥利用率，实现玉米高产；姜涛[17]研究结果表明，施氮量为300 kg·hm-2产量最高，还有研究表明，施氮量为200 kg·hm-2时，玉米及其秸秆的生物量随着施氮量的增加而增加，而当施氮量达240 kg·hm-2时，玉米籽粒产量不再增加，且玉米秸秆产量呈下降趋势[18]。本研究表明，施氮可以显著提高玉米产量，在施氮225 kg·hm-2～270 kg·hm-2范围内，均可获得12 300 kg·hm-2以上的高产，超过施氮270 kg·hm-2范围再增加施氮量，子粒产量和生物产量会有所下降。说明对于北方高原梯田旱地春玉米，在选用全生育期地膜双垄沟播栽培技术条件下，过量施氮不利于玉米增产，现与国内外研究报道基本吻合，但其机理有待于进一步深入研究。

根据试验结果，选择拟合度最高的二次多项式模拟产量与施氮间的关系，各处理产量最大时施氮量为Xmax=-b/2c计算可知，2011年-2013年度最大产量施氮量为225 kg·hm-2～275 kg·hm-2，3年平均施氮量为258 kg·hm-2；产量利润达到最大值时年度施氮量为232 kg·hm-2～246.5 kg·hm-2，3年平均施氮量为245.9 kg·hm-2。综合考虑施氮成本与玉米籽粒市场价格，可推算出经济施氮量为：200 kg·hm-2～243.3 kg·hm-2, 3年综合平均年施氮量为243.2 kg·hm-2。此试验以高产为前提，施氮量在200 kg·hm-2～225 kg·hm-2范围内可获得高产，见表5。

表5　产量与施氮量间模型特证参数

备注：三年市场价玉米为 2 Yuan·kg-1，尿素为 2 Yuan·kg-1；产量利润为Y2=玉米单位价×施氮增产量-纯氮单价×施氮量；经济施肥量为xe=[(Px/Py)-b]/2a(Px为氮肥价格，Py为玉米籽价格)

Note：The price of maize and urea in 3 years is 2 Yuan·kg-1and 2 Yuan·kg-1,respectively.

3.2合理施用氮肥是提高氮素利用率的关键

施肥过量是我国肥料利用效率低的最主要原因。累计利用率是指一段时间内作物累计从土壤中吸收的养分量与累计施入土壤中的肥料养分量的比值，它可以消除年际间的差异和肥料的后效[19]。时间越长，肥料的利用率越稳定，更能准确说明肥料利用的真实情况[20]。杨宪龙等[21]在陕西关中小麦-玉米轮作区，年施氮165 kg·hm-2～495 kg·hm-2范围内，通过4年8季试验研究表明，氮肥累计利用率在33.3%～56.6%之间。黄绍敏等[22]对14年长期定位监测不同施肥方式和种植制度下(小麦-玉米和小麦-大豆)的作物产量与肥料效应结果表明，年施氮量在188 kg·hm-2水平条件下，累计利用率在27.4%～36.9%之间，平均值31.7%；当季利用率在12.9%～59.8%之间，平均值为34%。此研究表明，累积利用率随着施氮量的增加而下降，其N1>N2>N3>N4>N5，变幅为25.6%～56.3%，平均值为49.2%，本文累积利用率偏高，主要是由于N0处理连续3年不施氮肥，氮素耗竭引起作物产量的降低。2011年、2012年和2013年的当季利用率分别为13%、24%和33%，年季间的当季利用率差异较大，平均利用率23.3%，可能与3年连作、水肥耦合效应以及选用的玉米地膜双垄沟播栽培技术有关，但此结果与前人研究基本吻合。2011年和2012年施氮量与氮素利用率呈二次抛物线模型，氮素最大利用率分别为15.4%和27.9%，最大利用率时的施氮量在分别为222.2 kg·hm-2和227.3 kg·hm-2，数据接近于N3水平，即施氮量225 kg·hm-2；2013年施氮量与氮素利用率呈线型下降趋势，可能与施氮累积效应以及年季间气候变化有关。3年平均玉米植株吸氮量最高时的施氮量为256.7 kg·hm-2。在北方高原雨养农业区，降雨是不可调控的因素，在不考虑降雨的情况下，将施氮量设置在当地推荐施肥下，玉米地上吸氮量和利用率均呈现高水平。可见，确定合理施肥量有利于提高氮素利用率。

3.3合理施用氮肥是环境友好的保证

调查表明，甘肃省中南部梯田地玉米生产以粗放式经营为主，养分管理有很多误区，为了保证当季产量，普遍存在过量施氮肥问题。巨晓棠等[3]认为，氮素残留是对土壤氮库的一种补偿，但土壤中残留过多的氮素，尤其是硝态氮不仅造成氮素资源的浪费，还会对环境造成某种程度的威胁。欧美许多国家对土壤中残留氮的含量有十分严格的规定，一般要求0～90 cm土体中硝态氮残留量低于45 kg·hm-2或无机氮不高于50 kg·hm-2[22]。但我国人多地少，粮食生产压力大，只能追求在保持较高产量水平下的合理的氮肥利用率，而不应该一味追求高的氮肥利用率而降低产量。此外，一味追求过低的氮肥投入，还将导致无法满足作物正常生长的氮素需求而不利于作物产量的稳定[23]。石德杨等[11]研究结果，0～180 cm土层内，夏玉米低施氮量(<80 kg·hm-2)能在一定程度上降低土壤硝态氮的累计，高施氮量(>160 kg·hm-2)加重土壤硝态氮的累计。淮贺举等[13]研究结果，0～180 cm土层内，春玉米施氮200 kg·hm-2和300 kg·hm-2时土壤中的硝态氮出现富集现象，对环境形成一定的威胁。本文研究结果是春玉米连作施氮量低于180 kg·hm-2时无机态氮低累计，施氮量大于225 kg·hm-2时高累计，加大了硝态氮淋溶的风险。

综合分析施氮量对春玉米产量、氮肥利用率的影响，并考虑土壤氮素平衡及硝态氮时空分布带来的环境风险，在本试验条件下，北方梯田地春玉米合理施氮量应控制在180 kg·hm-2～225 kg·hm-2之间，最佳施氮量225 kg·hm-2，能保证实现作物高产、资源高效利用以及生态环境保护的统一。

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Effects of Nitrogen Application Rates on Corn Yield, Nitrogen Use Efficiency and Soil Nitrate Content in Northern Terraced Dry Land

WANG Pingsheng1, MA Zhongmin2, HAN Hong1, YANG Hude2, HUANG Qingyan1, ZHAO Wanqian1

(1.LinxiaAcademyofAgriculturalSciences,Linxia731100,China; 2.GansuAcademyofAgriculturalSciences,Lanzhou730070,China)

A 3-year experiment was conducted under the all-film covering with double ridge-furrow sowing technology to study the interactive effects of nitrogen application rate on corn yield, N use efficiency and soil nitrate spatial distribution in northern dry land terraced fields. The results indicated that with the increase of nitrogen application rate, grain yield showed an up and down trend. Across three-year, when the nitrogen application rate was 180 kg·hm-2～225 kg·hm-2, the average grain yield, plant nitrogen uptake, seasonal N fertilizer utilization rate, accumulated N fertilizer utilization rate, accumulated N fertilizer agronomic utilization rate, accumulated nitrogen partial factor productivity,and N fertilizer pure profit were: 12 213 kg·hm-2～12 321 kg·hm-2,183 kg·hm-2～201.3 kg·hm-2,23.4%～25.9%, 45.6%～51.3%,20.4 kg·kg-1～24.9 kg·kg-1,54.8 kg·kg-1～67.9 kg·kg-1,2 562 yuan·hm-2～3 363 yuan·hm-2respectively. 200 kg·hm-2nitrogen application rate in continuous corn cultivation increased nitrogen use efficiency, and achieved nitrogen equilibrium with maximum seasonal N fertilizer utilization rate, which could effectively controllthe risk of soil nitrate accumulation in 0～2 m soil profile, and achieved the goal of high corn yield and environmental protection.

northern terraced fields; corn; nitrogen application rate; nitrogen use efficiency; soil nitrate

10.11689/j.issn.2095-2961.2016.03.004

2095-2961(2016)03 -0150-09

2015-10-09；

2016-03-01.

公益性行业(农业)科研专项(201003014-7)资助.

王平生(1963-)男，甘肃和政人，大专学历，高级农艺师，主要从事植物营养与施肥研究.

马忠民(1962-)，男，甘肃民勤人，研究员，研究植物营养与土壤肥料.

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