滨海盐碱地氮肥高效利用及作物高产施肥技术研究

程文娟+肖辉+王立艳+赵杰+潘洁

摘 要：受全球气候变迁影响以及各地区的土壤变异性，土壤物理性、化学性、生物性等都存在不同，需要有不同的施肥管理措施。有研究显示，小麦施肥技术的关键在氮肥的施用上，而氮肥受土壤间差异的影响很大，小麦在不同的土壤需要不同的氮肥用量，而土壤质地愈粗，需氮量愈大。根据区域土壤性质及配合肥料施用技术，提高肥料利用率、降低肥料用量，将有益于农业经济生产永续经营。通过使用缓释肥料利用氮素等量替换的方式研究氮素利用率及吸收效率，以探讨氮肥在天津地区小麦地施用的最佳方式，能达到合理施肥和高收益的目标。结果表明，增效肥料在化肥减量增效方面效果显著，与普通氮肥相比，可降低土壤硝态氮累积和淋溶量；相同施氮量的情况下，增效肥料可较长时间维持土壤供氮能力，减少氮素损失，氮肥利用率可提高16.16%～79.47%。

关键词：滨海盐碱地；玉米；氮肥利用率；土壤硝态氮

中图分类号：S143.1 文献标志码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.06.008

Abstract： Affected by global climate change and regional variability of soil， soil physical， chemical， biological， such as there were different， require different application management measures. Research showed that the key in the nitrogen fertilization of wheat on the application of nitrogen fertilizer was highly affected by the difference between soil and wheat in different soil require different forms of nitrogen fertilizer， and the soil profile， the greater the amount of nitrogen. According to the nature of regional soil and cooperate with fertilizer application technology， and improved the utilization rate of fertilizer， reducing fertilizer use， which would be conducive to sustainable agricultural economy production. In this paper， through the use of slow release fertilizern utilization amount of replacement method study and absorption of nitrogen utilization efficiency， nitrogen in wheat in Tianjin， the best way of application， which could achieve the objectives of the rational fertilization and high-yield. The results showed that the synergistic effect of fertilizer on fertilizer reduction efficiency significantly， compared with the ordinary nitrogen can reduce soil NO3--N accumulation and leaching rate. Under the condition of same N application rate， efficiency of fertilizer could maintain soil nitrogen ability for a long time， reducing the loss of nitrogen， nitrogen utilization efficiency could increase 16.16%～79.47%.

Key words： coastal saline alkali land； maize； nitrogen use efficiency； soil nitrate nitrogen

作物生長所需的16 种必需养分，依吸收量的多寡可分为大量元素、中量元素和微量元素，一般耕作模式是将除碳、氮、氢和氧外的其他养分肥料投入土壤，再借由植物的根系利用扩散、质流、根截取等方式，将营养要素吸收以供作物生长[1-2]。作物施肥以氮、磷、钾肥料三要素为主，尤其氮肥最为重要，虽然增加氮肥用量有助于小麦产量的提升，但增产并非无限，氮肥与产量的关系仍需遵循报酬递减律，一般氮素利用率及吸收效率会随氮肥用量的增加而减少[3-8]。氮素对作物生产的影响仅次于水，氮也是构成作物生产成本投入的主要部分，在大部分的土壤中施用氮肥是必要的[9-14]。然而，氮肥施入土壤后如果不能被作物吸收，就会造成大量损失，且会造成一系列环境问题[15]。定量化化肥氮的去向是研究其农学效应和环境效应的基础[16-18]。

本试验利用小麦在土壤氮素转化和迁移规律、损失途径及生态、环境效应，研究小麦以生产为管理目标下的氮肥施用量及其利用率，旨在为未来调控小麦氮肥高效利用提供资料依据。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验设在天津滨海新区大港农场，地处北纬38°44′15"，东经117°13′48"。该地区属温带大陆性季风气候，滨海冲积平原，全年平均气温12 ℃，无霜期210 d。年降雨量570～690 mm，但分布不均，70%集中在6—8月份，年均蒸发量1 100 mm；地下水位0.9～1.5 m；试验田土壤属中壤、氯化物型盐渍化土壤。试验前基本性状为有机质14.96 g·kg-1、全氮1.06 g·kg-1、碱解氮95.55 mg·kg-1、有效磷4.80 mg·kg-1、速效钾199.0 mg·kg-1、全盐2.11 g·kg-1，pH值 8.45。

1.2 试验材料

供验小麦品种为津农6号。

1.3 试验设计

试验于2014年10月至2015年6月进行。试验设5个处理：T1. N0PK（不施氮肥）；T2. N2PK（N 270 kg·hm-2，普通尿素）；T3. N1PK（普通尿素，减氮25%）；T4. N2PK（N 270 kg·hm-2，增值尿素）；T5. N1PK（增值尿素，减氮25%）。各处理重复3次，随机区组设计，小区面积20 m2。N，P2O5，K2O施肥量分别为270，120，90 kg·hm-2，肥料品种分别为尿素（N 46%）、过磷酸钙（P2O5 12%）、硫酸钾（K2O 50%）；磷、钾肥全部基施，氮肥50%基施、50%后期追施。

经测定本试验0～20，20～40，40～60，60～80 cm土层平均容重分别为1.29，1.33，1.38，1.41 g·cm-3。

1.4 测定项目及方法

土壤硝态氮测定采用2 mol·L-1 KCl浸提连续流动分析仪法测定；土壤有机质采用硫酸重铬酸钾外加热法测定；土壤全盐采用5∶1水土比（体积质量比）浸提，残渣烘干法测定；土壤pH值采用2.5∶1水土比（体积质量比）悬液电位法测定；土壤速效磷采用0.5 mol·L-1碳酸氢钠溶液浸提，钼锑抗比色法测定；土壤速效钾采用1 mol·L-1醋酸铵溶液浸提，火焰分光光度计法测定；碱解氮采用碱解扩散法测定。植物样品经硫酸、双氧水消煮后，采用半微量蒸馏法测定全氮。

1.5 数据统计

数据采用Microsoft Excel 2003和SPSS 13.0软件进行統计分析。

肥料增产率=[施肥区作物产量（kg·hm-2）-对照区作物产量（kg·hm-2） ]/对照区作物产量（kg·hm-2）×100%；单位肥料用量增产量=[施肥区作物产量（kg·hm-2）-对照区作物产量（kg·hm-2） ]/肥料养分使用量（kg·hm-2）；肥料利用率=[施肥区作物吸收养分量（kg·hm-2）-对照区作物吸收养分量（kg·hm-2）]/肥料养分用量（kg·hm-2）×100%；土壤剖面硝态氮累积量（kg·hm-2）=土层深度（cm）×土壤容重（g·cm-3）×硝态氮含量（mg·kg-1）/10。

土壤养分平衡是指土壤养分输入[19]等于土壤养分支出[20]。其中，养分输入包括化肥、非共生固氮、降雨、种子，本试验无灌溉及秸秆还田情况；养分支出包括作物收获带走养分、氮肥氮素损失，作物带走的养分根据生物量及各部分的养分含量实测值进行计算；化肥氮素损失主要为淋失和挥发（包括NH3挥发和反硝化），本试验参照鲁如坤养分支出参数全国推荐值，按氮肥氮素损失率40%计算。

2 结果与分析

2.1 不同处理对小麦生长、生物量及产量的影响

由表1可知，氮肥对小麦生长影响明显，不施氮肥CK处理株高最低，且与其他处理相比差异均达显著水平，但不同施氮处理间差异不显著，不同处理株高高低顺序为T3>T2>T1>T4>CK；各处理生物量高低顺序为T3>T1>T4>T2>CK，且T1，T2，T3，T4分别比CK高出105.0%，89.4%，122.5%，102.7%，其中，T3生物量最高，与其他处理间差异均达显著水平，T1，T4处理间差异不显著，但均与T2，CK间差异显著，T2与CK之间差异也达显著水平；不同处理产量高低顺序为T3>T1>T4>T2>CK，且T1，T2，T3，T4分别比CK高出119.4%，96.4%，125.7%，116.1%，T3，T1，T4处理间差异不显著，但均与T2、CK间差异达显著水平，T2与CK间差异也达显著水平。结果表明，氮肥对于增加小麦株高、生物量、产量效果明显，不施氮肥小麦减产严重；普通氮肥与增效肥料均可提高小麦产量，但普通肥料在减氮25%的情况下，产量明显下降，而增效肥料在减量25%的情况下，产量降低不明显，原因可能是由于增效肥料养分释放缓慢、流失少、利用率高，在降低使用量的情况下，仍能满足小麦的生长需求。

2.2 不同氮肥处理对小麦肥效的影响

由表2可知，不同处理氮肥增产率高低顺序为T3>T1>T4>T2，T1>T2，T3>T4表明增加氮肥投入可明显提高小麦产量，增加氮肥增产率；T3比T1及T4比T2分别增加6.33，19.76百分点，表明增效肥料在提高小麦产量方面要好于普通氮肥。氮肥农学效率高低顺序为T4>T2>T3>T1，T2>T1，T4>T3表明降低肥料投入量可提高单位肥料增产量；T3比T1及T4比T2分别提高5.30%和20.50%，表明单位氮肥量增效肥料的增产效果要好于普通氮肥。不同处理氮肥利用率高低顺序为T4>T3>T2>T1，相同施肥量的情况下氮肥利用率T3比T1高出79.47%，T4比T2高出16.16%，表明增效肥料与普通氮肥相比可明显提高氮肥利用率。

2.3 增效肥料对土壤剖面氮素累积与淋溶的影响

由图1可知， CK、T2、T4随着土层深度的增加，硝态氮含量呈下降趋势。T1、T3处理在20～40 cm土层硝态氮出现了明显的累积现象，40 cm以下，硝态氮含量逐渐降低，表明氮肥施用量较低的情况下，硝态氮主要存留在表层；氮肥使用量较大的情况下，硝态氮有向下淋溶的趋势。0～80 cm土层硝态氮平均含量高低顺序为T1>T3>T2>T4>CK，T3与T1，T4与T2相比，硝态氮累积量分别降低41.89%和3.38%，表明相同施肥量的情况下，增效肥料处理与普通肥料相比，可降低硝态氮累积，原因可能是由于增效肥料利用率高，残留在土壤中的氮素相对偏少。

由图2可知，土壤铵态氮含量整体偏低，且主要集中在20～40 cm或60～80 cm土层，其中，T1各土层铵态氮含量高低顺序为60～80 cm>20～40 cm>40～60 cm>0～20 cm，各土层之间差异显著；T3各土层铵态氮含量高低顺序为20～40 cm>60～80 cm>40～60 cm>0～20 cm，其中，20～40 cm土层与其他土层之间差异达显著水平。0～80 cm土层铵态氮含量平均含量各处理高低顺序为T3>T1>T4>T2>CK，其中T3比T1高出1.44%，T4比T2高出28.22%，表明增效肥料与普通肥料相比，可增加土壤铵态氮含量，但在高施肥量的情况下差异不大。

3 讨论与结论

随着氮肥用量的增加，土壤酸碱值呈提升的趋势，与一般施重肥易导致土壤酸化的观念不同，这可能与试验使用尿素当作氮肥来源有关，施用尿素使得土壤 pH 值上升的结果与其他研究报告相似，因土壤施用尿素在微生物硝化作用下，导致氨气释放出并被土壤吸附，使得土壤pH值上升，但不论施肥的种类与多寡，因人为长期的耕作行为与自然的淋洗和微生物作用等，都会导致土壤逐渐酸化。本试验田连续栽植2期的小麦后，土壤有呈现逐渐酸化的现象，若酸化累积使土壤pH值低于5.5，则需考虑施用酸土改良资材以提升肥料效率。

本研究结果表明，普通氮肥与增效肥料均可促进小麦生长、提高小麦产量，但普通肥料在减氮25%的情况下，产量明显下降，而增效肥料减量25%的情况下，仍能保持较高产量。因此，增效肥料在化肥減量增效方面效果显著。相同施氮量的情况下，增效肥料可较长时间维持土壤供氮能力，减少氮素损失，氮肥利用率可提高16.16%～79.47%。增效肥料与普通氮肥相比，可降低土壤硝态氮累积和淋溶量，T3与T1相比，硝态氮累积量降低41.89%；另外，增效肥料可提高土壤铵态氮含量，T4与T2相比，铵态氮含量高出28.22%。

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