施氮量对北疆滴灌春小麦-青贮玉米氮素利用率及土壤硝态氮的影响

文 雯，李 鑫，李鲁华 ，王江丽

(石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意义】新疆属干旱半干旱地区，水资源紧缺，高效节水的滴灌技术得到大面积推广应用，滴灌小麦的种植也越来越受到重视[1]。北疆地区春小麦收获后仍有90～105 d的光热资源有待利用，而青贮玉米由于其生物量大、营养价值高、生育期相对收籽玉米较短等优良特性，在生产和利用上潜力巨大[2]。麦后复种青贮玉米滴灌模式能充分利用北疆地区光、热、水、土资源，为农牧结合、农业结构调整、农民增收提供了新途径[3-4]。氮素是限制作物生长和产量形成的重要因素之一[5-6]。过量施用氮肥造成资源浪费不利于氮肥高效利用[7]。【前人研究进展】研究结果表明，过量施用氮肥是造成地下水硝态氮污染的重要原因[8]，合理的施肥调控是提高作物产量的重要措施[9]。在黄土高原南部旱地，随施氮量增加，小麦吸氮量显著增加，至收获期达峰值，适宜施氮量为 80 kg/hm2[10]。在陕西关中地区，施氮 240 kg/hm2小麦花后营养器官氮素向籽粒的转运量与施氮 120 kg/hm2无显著差异，但氮肥利用效率降低[11]。在黄淮冬麦区的鲁中丘陵旱地，施氮量为 150 kg/hm2左右，小麦籽粒产量最高，氮素利用效率和氮肥生产效率较高[6，12]。麦玉两熟地区施常规肥量的75%具有较高的总产量，从常规施肥、常规施肥的75%至常规肥量的50%施氮水平，总产量呈先增加后降低的趋势[13]。【本研究切入点】前人分别对小麦和青贮玉米的施氮量、硝态氮在土壤中分布研究较多[14-19]，但对滴灌模式下春小麦复播青贮玉米体系前后茬优化施氮方案下，硝态氮在土壤中的分布和累积规律研究较少。研究新疆北疆滴灌春小麦-青贮玉米种植模式中土壤硝态氮分布规律。【拟解决的关键问题】研究不同施氮量对春小麦-青贮玉米氮肥利用效率及土壤硝态氮的影响，以期为北疆地区滴灌春小麦-青贮玉米种植模式高效施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2014～2015年在石河子大学节水灌溉试验站进行，试验站位于石河子西郊(85°59′47″E，44°19′26″N)，平均地面坡度0.6%，海拔412 m，≥10℃积温为3 463.5℃，年平均日照时间达2 865 h，无霜期170 d，多年平均降雨量207 mm，平均蒸发量1 660 mm(石河子气象局)。试验地土壤质地为中壤土，有机质15.3 g/kg，全氮1.1 g/kg，碱解氮54.8 mg/kg，速效磷19.1 mg/kg，速效钾194.0 mg/kg，容重为1.5 g/cm3。滴灌带采用新疆天业塑化集团生产的单翼迷宫式滴灌带，滴灌带内径为16.0 mm，壁厚0.2 mm，滴孔间距 300.0 mm。

1.2 方 法

以北疆滴灌春小麦-青贮玉米种植模式为研究对象，小麦选用新春6号，青贮玉米选用新饲玉13号，春小麦为前茬，设4个氮素水平(纯氮含量分别为0.0、240.0、360.0和480.0 kg/hm2，记为Nw0、Nw1、Nw2和 Nw3)，Nw1、Nw2和 Nw3施氮量为2013年依托国家“十二五”科技支撑计划项目专项《滴灌小麦免耕复种青贮玉米“双滴”高效种植模式研究(2012BAD42B03-02)》，完成滴灌小麦免耕复播青贮玉米的品种和密度筛选试验，建立免耕滴灌栽培模式，并初步探索滴灌春小麦不同施氮量对后茬作物青贮玉米的残留效应(后茬在水分供应充足的前提下不施氮肥)，Nw1、Nw2和 Nw3三个施氮量的试验结果较为接近。前茬春小麦灌溉量为 4 500 m3/hm2，分别在小麦3个生育期(灌溉比5∶3∶2)浇水，氮肥全部用作追肥于不同生育时期随水滴施。1管4行，等行距15 cm，3月21日播种，6月31日收获测产。青贮玉米为后茬，沿用前茬滴灌带，免耕播种，设4 个施氮水平(纯氮含量分别为0.0、225.0、337.5 和 450.0 kg/hm2，记为Nc0、Nc1、Nc2和 Nc3)，其中225.0 kg/hm2为当地低施氮量，337.5 kg/hm2为当地常规施氮量，450.0 kg/hm2为当地高施氮量。灌溉量为4 500 m3/hm2，分别在小麦5个生育期(灌溉比1∶3∶2∶1∶3)浇水，氮肥全部用作追肥于不同生育时期随水滴施。7月5日播种，10月20日收获测产。株距18.5 cm，1管1行，等行距60 cm。采用随机区组设计，3次重复，共计48个小区。磷肥(P2O5)135 kg/hm2和钾肥(K2O)30 kg/hm2在播种前一次性施入作基肥，其他管理同大田生产。 表1

1.2.2 测定指标1.2.2.1 产量

小麦成熟期考察各产量构成因素，同时每小区随机收割2 m2的小麦测产，在试验小区中随机选择青贮玉米收割2 m2植株，测定其全株鲜重，由于青贮玉米是收获地上部全部植株，青贮玉米产量以全株鲜重计。均以3次重复的平均产量计产。

1.2.2.2 土壤含水量

采用烘干法，分别在小麦拔节期、开花期、成熟期和青贮玉米苗期、拔节期、吐丝期、灌浆期、收获期，在每个小区随机选取三个点用土钻取0～20、20～40、40～60 cm土层土样，装入自封袋带回实验室，称取30.0 g左右鲜土在80℃条件下烘干至恒重。

1.2.2.3 土壤硝态氮含量

用于测土壤含水量的土样称取3 g鲜土，2 mol/l KCL溶液浸提，采用AA3连续流动分析仪测定土壤硝态氮含量，未来得及即时测定的样品冻于-20℃冰箱中。

1.2.2.4 氮肥利用率计算

氮肥农学效率(kg/kg)= (施氮区产量 - 不施氮区产量)/ 施氮量。

氮肥偏生产力(kg/kg)= 施氮区产量 / 施氮量。

表1 春小麦-青贮玉米周年氮肥用量试验设计
Table. 1 Test design of spring wheat - silage maize annual N fertilizer application rates

春小麦Spring wheat青贮玉米Silage maize处理Treatment施氮量(纯氮)N pure amount (kg/hm2)处理Treatment施氮量(纯氮)N pure amount (kg/hm2)Nw00.0Nc00.0Nc1225.0Nc2337.5Nc3450.0Nw1240.0Nc00.0Nc1225.0Nc2337.5Nc3450.0Nw2360.0Nc00.0Nc1225.0Nc2337.5Nc3450.0Nw3480.0Nc00.0Nc1225.0Nc2337.5Nc3450.0

1.3 数据处理

采用Excel2003、SPSS19.0对试验数据分析，Oringin软件作图。

2 结果与分析

2.1 施氮量对前茬春小麦土壤硝态氮含量时空变化的影响

2.1.1 施氮量对春小麦不同生育时期土壤硝态氮含量的影响

研究表明，春小麦的生育进程中不施氮处理(Nw0)土壤硝态氮含量呈逐渐减少的趋势，各施氮处理的土壤硝态氮含量拔节至成熟期均呈先增加后减少的趋势，在开花期达到峰值，春小麦在拔节期和开花后需肥明显。不施氮处理(Nw0)的土壤硝态氮含量峰值出现在拔节期，且不施氮处理的土壤硝态氮含量在拔节至成熟期均显著低于施氮处理(P< 0.05)。施氮处理中，在拔节期Nw3处理的土壤硝态氮含量显著最高(P< 0.05)；开花期Nw2和Nw3两处理的土壤硝态氮含量显著高于其余两处理，两处理间无显著差异，较不施氮处理(Nw0)土壤硝态氮含量的增加幅度达206.59 kg/hm2；在成熟期Nw2和Nw3处理的土壤硝态氮含量显著高于其他处理，两处理间无显著差异，较不施氮处理的土壤硝态氮含量平均达178.51 kg/hm2。随着生育期的变化，各施氮处理显著提高了土壤的硝态氮含量，施氮量为360.0 kg/hm2(Nw2)和480.0 kg/hm2(Nw3)，成熟期土壤硝态氮含量显著高于其他施氮处理，过多使用氮肥不利于当季小麦吸收利用。图1

图1 不同施氮量下前茬春小麦不同生育时期土壤硝态氮含量变化
Fig.1 Effect of N application rates on soil nitrate nitrogen content in spring wheat at different growth stages

2.1.2 施氮量处理对春小麦不同土层硝态氮含量的影响

研究表明，春小麦0～20、20～40、40～60 cm土层中各处理土壤硝态氮含量变化规律表现一致，均随施氮量的增加而增加，而随着土壤深度的增加逐渐减少。不施氮处理的土壤硝态氮含量在0～60 cm土层均显著低于施氮处理(P< 0.05)，施氮显著增加了各土层的土壤硝态氮含量。土壤硝态氮在表层土(0～20 cm)中含量最高，表层土各处理中Nw3处理的土壤硝态氮含量显著高于其余处理(P< 0.05)，较不施氮处理增加幅度达242.57 kg/hm2；20～40 cm土层中Nw2和Nw3处理的土壤硝态氮含量显著高于低施氮(Nw1)和不施氮处理(Nw0)，Nw2和Nw3两处理之间差异不显著，较对照增加幅度平均达158.94 kg/hm2；40～60 cm土层中表现规律同20～40 cm土层，较对照土壤硝态氮含量增加幅度平均达145.46 kg/hm2。随着施氮量的增加，各土层的土壤硝态氮含量显著增加。图2

图2 不同施氮量下前茬春小麦不同土层硝态氮含量变化
Fig.2 Effect of N application rates on nitrate content in different soil layers of spring wheat

2.2 施氮量对后茬青贮玉米土壤硝态氮含量时空变化的影响

2.2.1 施氮量对青贮玉米不同生育时期土壤硝态氮含量的影响

研究表明，青贮玉米生育期内不同氮肥处理的土壤硝态氮含量变化趋势基本一致，均是先增加后减少，且在吐丝期过后土壤硝态氮含量迅速减少，但增减幅度有所差异，说明青贮玉米在吐丝后需肥量较大；在四个前茬施氮处理基础上，后茬不施氮处理(Nc0)的土壤硝态氮含量在各生育期均显著低于各施氮处理，这与前茬春小麦施氮处理表现一致，施用氮肥能显著提高土壤硝态氮的含量。图3

在四个前茬施氮( Nw0、 Nw1、 Nw2、Nw3)基础上，后茬施氮处理(Nc1、Nc2、Nc3)的土壤硝态氮含量均在吐丝期达到峰值。其中，前茬不施氮(Nw0)、中量施氮(Nw2)、高量施氮(Nw3)三种条件下，后茬三个施氮处理(Nc1、Nc2、Nc3)吐丝期的土壤硝态氮含量之间无显著差异。前茬中量施氮(Nw2)条件下，Nc2和Nc3两处理的土壤硝态氮含量显著高于Nc1处理(P< 0.05)，增加幅度达到19.34 kg/hm2，Nc2和Nc3两处理的土壤硝态氮含量与不施氮(Nc0)处理相比，增加幅度平均达到111.04 kg/hm2。

前茬高施氮(Nw3)中施氮(Nw2)处理与低施氮(Nw1)不施氮(Nw0)两处理比较，对后茬青贮玉米前期(苗期-吐丝期)土壤硝态氮含量的影响略有提高。后茬青贮玉米各处理第一个生育期苗期与前茬春小麦最后一个生育期成熟期的土壤硝态氮含量相比降低幅度较大(平均降幅达100.70 kg/hm2)，这可能与玉米苗期采取免耕播种和干旱蹲苗措施有关，土壤干旱抑制了氮素的转化，苗期过后随着水肥的施入，表层根系养分富集，土壤硝态氮含量逐渐上升，在吐丝期达到高峰。图3

图3 不同施氮量下青贮玉米各生育时期土壤硝态氮含量变化
Fig.3 Effect of N application rates on soil nitrate nitrogen content in silage maize at different growth stages

2.2.2 不同施氮处理对青贮玉米土壤剖面硝态氮含量的影响

研究表明，四个前茬施氮处理条件下，青贮玉米各处理土壤硝态氮含量在0～60 cm 土层内，均呈现随着土层的加深而逐渐减少的趋势，但减少幅度有所差异；且各土层中均以不施氮处理(Nc0)硝态氮含量显著最低。各处理土壤硝态氮含量在表层(0～20 cm)最高，且随施氮量的增加而增加。前茬不施氮(Nw0)基础上，0～20 cm土层和20～40 cm土层中，Nc2和Nc3处理的土壤硝态氮含量显著高于低施氮(Nc1)处理(P< 0.05)，两处理间无显著差异；与低施氮(Nc1)处理相比较，Nc2和Nc3处理的土壤硝态氮含量在两个土层中，增加幅度平均分别达到62.12和54.58 kg/hm2；与不施氮(Nc0)处理相比，Nc2和Nc3处理的硝态氮含量增加幅度0～20和20～40 cm土层中平均分别达到457.46和235.69 kg/hm2。40～60 cm土层中，三个施氮处理(Nc1、Nc2、Nc3)差异不显著。

前茬低施氮(Nw1)基础上，0～20 cm土层中，三个施氮处理(Nc1、Nc2、Nc3)差异不显著；Nc2和Nc3处理的土壤硝态氮含量显著高于低施氮(Nc1)处理(P< 0.05)，两处理间无显著差异；与低施氮(Nc1)处理相比较，Nc2和Nc3处理的土壤硝态氮含量在两个土层中，增加幅度平均分别达到79.94和87.41 kg/hm2；与不施氮(Nc0)处理相比，Nc2和Nc3处理的硝态氮含量增加幅度0～20 cm 和20～40 cm土层中平均分别达到180.79和167.01 kg/hm2。

前茬中施氮(Nw1)基础上，0～20 cm土层中，三个施氮处理(Nc1、Nc2、Nc3)差异不显著；Nc2和Nc3处理的土壤硝态氮含量显著高于低施氮(Nc1)处理(P< 0.05)，两处理间无显著差异；与低施氮(Nc1)处理相比较，Nc2和Nc3处理的土壤硝态氮含量在两个土层中，增加幅度平均分别达到50.99和71.38 kg/hm2；与不施氮(Nc0)处理相比，Nc2和Nc3处理的硝态氮含量增加幅度0～20和20～40 cm土层中平均分别达到178.82和209.21 kg/hm2。

前茬高施氮(Nw3)基础上，各施氮处理(Nc1、Nc2、Nc3)0～60 cm 土层的土壤硝态氮含量差异不显著。

研究表明，根据前茬施氮用量的增加，后茬土壤硝态氮含量在各个土层均有增加，增加幅度在38.22～60.19 kg/hm2，由此说明,前茬增加氮肥用量对后茬作物的土壤硝态氮含量有影响。图4

图4 不同施氮量下青贮玉米不同土层硝态氮含量变化
Fig.4 Effect of N application rate on nitrate content in different soil layers of silage maize

2.3 施氮量对产量及氮素利用率的影响

2.3.1 施氮量对前茬春小麦产量及氮素利用率的影响

研究表明，中施氮量(Nw2)产量最高，达(6 713.39±115.51)kg/hm2，其次分别为Nw3、Nw1、Nw0。其中Nw2、Nw3处理分别显著高于另两个处理(P< 0.05)。平均穗质量和千粒重呈现Nw2> Nw3> Nw1> Nw0的趋势，且Nw2与Nw3间、Nw1与Nw0处理间差异不显著。单株穗数和穗粒数呈Nw3>Nw2>Nw1>Nw0的趋势。氮肥偏生产力依次为Nw1>Nw2>Nw3。氮肥农学效率(NAE，kg /kg =(施氮区产量-不施氮区产量)/施氮量)则可以直接反映了施肥的增产状况，所以一般用来定量不同氮肥运筹下化肥增产作用。随着施氮量的增加，氮肥农学效率依次为Nw1>Nw2>Nw3，其中，Nw1与Nw2处理之间无显著差异，两处理分别与Nw3处理差异显著(P< 0.05)。施氮量过高并不利于氮素的高效利用与高产。表2

2.3.2 前茬春小麦各指标相关性

研究表明，施氮量与产量、单数穗数、穗粒数、平均穗质量、千粒重均呈极显著正相关，与氮肥偏生产力和氮肥农学效率呈显著正相关；产量与单株穗数、穗粒数、平均穗质量、千粒重5个指标间两两呈极显著正相关，产量和氮肥偏生产力、氮肥农学效率呈极显著正相关；氮肥偏生产力和氮肥农学效率呈极显著正相关关系。表3

表2 不同施氮量下春小麦产量、产量构成因素及氮肥利用率特征
Table 2 Yield, yield components and NAE of spring wheat under different treatments

项目 ItemNw0Nw1Nw2Nw3单株穗数Grain amount per plant1.23±0.06b1.32±0.02b1.44±0.03a1.49±0.02 a穗粒数Grains per spike24.18±0.53c28.44±0.65b41.37±1.20 a44.03±1.21 a平均穗质量(g) Average grain mass per spike0.68±0.02b0.86±0.10 b1.73±0.03a1.68±0.07 a千粒重(g)1 000 grain mass33.36±1.67b34.45±1.17 b41.32±1.19a40.67±1.09 a产量(kg/hm2)Yield4 457.01±57.36c6 028.02±115.51b6 713.39±69.61a6 582.96±25.28a氮肥偏生产力(kg/kg)NP-25.12±0.48a18.65±0.19b13.72±0.05 c氮肥农学效率(kg/kg)NAE-6.55±0.24a6.27±0.05 a4.43±0.14b

注：表格中数据为平均数±标准误，同行数据后的不同小写字母表示通过Duncan新复极差法进行多重比较差异显著(P< 0.05)

Note:Data in table are mean±SE, different small letters behind the same row significant difference by Duncan’s new multiple range test(P< 0.05)

表3 春小麦各个指标间的相关性
Table 3 Correlation analysis between every index of spring wheat

相关系数Correlation coefficient施氮量N Application单株穗数Grain amount per plant穗粒数Grains per spike平均穗质量Average grain mass per spike(g)千粒重1 000 grain mass(g)产量Yield(kg/hm2)氮肥偏生产力NP(kg/kg)氮肥农学效率NAE(kg/kg)施氮量 N Application1单株穗数 Grain amount per plant0.876∗∗1穗粒数 Grains per spike0.927∗∗0.930∗∗1平均穗质量(g) Average grain mass per spike0.875∗∗0.877∗∗0.979∗∗1千粒重(g) 1 000 grain mass0.805∗∗0.965∗∗0.936∗∗0.782∗∗1产量(kg/hm2) Yield0.940∗∗0.851∗∗0.866∗∗0.2640.782∗∗1氮肥偏生产力 (kg/kg) NP0.580∗0.4030.3420.4260.2640.758∗∗1氮肥农学效率 (kg/kg) NAE0.696∗0.540.5160.805∗∗0.4260.869∗∗0.974∗∗1

注：*，相关系数在P=0.05水平显著(双尾检验)；**，在P=0.01水平显著(双尾检验)

Note:*,Correlation is significant at the 0.05 probability level (2-tailed);**,Correlation is significant at the 0.01 probability level (2-tailed)

2.3.3 不同施氮处理对后茬青贮玉米产量及氮素利用率的影响

研究表明，整体来看，株高最高的是前茬高施氮(Nw3)处理条件下的Nc3处理，产量最高的是前茬中施氮(Nw2)处理条件下的Nc1处理，氮肥偏生产力(NP)和氮肥农学效率(NAE)均为最高处理同产量。

后茬施氮处理中，在四个前茬施氮(Nw0、Nw1、Nw2、Nw3)基础上株高方面Nc2处理最高。产量方面，前茬不施氮(Nw0)的条件下，Nc2处理产量最高，Nc3处理和Nc2处理间差异不显著；前茬低施氮(Nw1)的条件下，Nc3处理产量最高，前茬中施氮(Nw2)和高施氮(Nw3)条件下均为Nc1处理产量最高。氮肥偏生产力(NP)方面，由于青贮玉米收获的是地上部全部植株，故这里计算的NP值用的是全株产量，在四个前茬施氮(Nw0、Nw1、Nw2、Nw3)基础上，NP值均为Nc1处理最高。氮肥农学效率(NAE)方面，前茬不施氮(Nw0)的条件下，Nc2处理NAE最高，与Nc3处理和Nc2处理间差异不显著；其余前茬施氮(Nw1、Nw2、Nw3)条件下，NAE均为Nc1处理产量最高，且显著高于Nc2、Nc3处理(P< 0.05)。

高施氮量组合(前茬Nw3处理、后茬Nc3处理)处理下虽然株高最高(2.59 m)，但导致较低的氮肥偏生产力和最低的氮肥农学效率，高施氮组合(前茬Nw3处理、后茬Nc3处理)同出现最高氮肥偏生产力(NP)、氮肥农学效率(NAE)的施氮组合(前茬Nw2处理、后茬Nc1处理)比较，NP值减少110.35 kg/kg，NAE减少142.33 kg/kg。

表4 不同施氮处理下青贮玉米产量、产量构成因素及氮肥利用率特征
Table 4 Yield, yield components and NAE of silage maize under different treatments

处理Treatment株高Plant height(m)产量(鲜重Yield(t/hm2)氮肥偏生产力NP (kg/kg)氮肥农学效率NAE (kg/kg)Nw0Nc01.98±0.06c43.33±2.12c--Nc12.32±0.02b48.25±4.15c214.44±12.32a21.87±1.23bNc22.43±0.02a53.41±0.13a158.25±9.36b29.87±3.56aNc32.16±0.04c54.38±3.23ab120.844±4.36c24.56±3.33abNw1Nc02.07±0.05c46.35±1.78d--Nc12.42±0.04ab57.31±3.32c254.71±13.36a48.71±12.68aNc22.50±0.03a59.71±2.63bc176.92±8.45b39.59±6.35 bNc32.36±0.03b61.71±1.69ab137.13±6.58c34.13±6.89bNw2Nc02.10±0.06b53.63±3.36d--Nc12.42±0.04b88.91±3.63a395.16±9.85a156.80±13.85aNc22.54±0.02a79.36±1.78b235.14±10.45b76.24±9.45bNc32.39±0.03b70.01±3.45c155.58±9.86c36.4±7.45 cNw3Nc02.44±0.03b58.45±2.36d--Nc12.42±0.02b74.01±1.36a328.93±9.78a69.16±3.78aNc22.59±0.03a67.16±3.65bc198.99±11.78b25.81±9.85bNc32.41±0.08b64.96±2.35c144.36±6.85c14.47±7.36c

注：表格中数据为平均数±标准误，同列数据后的不同小写字母表示通过Duncan新复极差法进行多重比较差异显著(P< 0.05)

Note:Data in table are mean±SE, different small letters behind the same column significant difference by Duncan’s new multiple range test(P< 0.05)

2.3.4 后茬青贮玉米各指标相关性

研究表明，前茬施氮量与后茬玉米的株高、产量呈极显著相关；后茬的施氮量与玉米株高、产量和氮肥偏生产力呈极显著相关；玉米株高、产量、氮肥偏生产力、氮肥农学效率4个指标间两两呈极显著相关关系。表5

3 讨 论

3.1 施氮量对前茬春小麦土壤硝态氮含量时空变化的影响

土壤硝态氮在土壤剖面的累积和移动受前茬残留氮、施肥方法、施肥量、降水量和灌溉量等因素的影响。段文学等[12]研究表明，在黄淮冬麦区，随施氮量增加，各时期土壤硝态氮含量升高显著。窦晓静等[20]的研究中，施氮量为316 kg/hm2时较有利于春小麦对氮肥的吸收。张智猛等[21]的研究中，小麦土壤硝态氮在拔节至成熟期呈先增加后降低的趋势。研究中，随着生育期的推进，春小麦土壤硝态氮含量呈先增加后降低的趋势，各时期随着施氮量的增加，土壤硝态氮含量显著增加，到成熟期360、480 kg/hm2施氮量(Nw2、Nw3)的土壤硝态氮含量显著高于240 kg/hm2施氮量和不施氮(Nw1、Nw0)处理，说明过高的施氮不利于当季小麦的吸收利用，可能对后茬作物提供潜在养分。这与段文学等[12]和张智猛等[21]的研究结果一致。有研究认为[22]，施氮量为70 和140 kg/hm2对小麦收获后土壤硝态氮含量无显著影响，研究中，超过360 kg/hm2施氮量小麦收获后土壤硝态氮含量无显著变化，这可能是因为试验是在北疆干旱半干旱地区滴灌条件下进行的。

表5 春小麦各个指标间的相关性
Table 5 Correlation analysis between every index of silage maize

相关系数Correlation coefficient前茬施氮量Before N application后茬施氮量After N application株高Plant height(m)产量鲜重Yield(t/hm2)氮肥偏生产力NP(kg/kg)氮肥农学效率NAE(kg/kg)前茬施氮量Before N application1后茬施氮量After N application-1株高(m )Plant height0.489∗∗0.521∗∗1产量(鲜重t/hm2) Yield0.615∗∗0.393∗∗0.654∗∗1氮肥偏生产力(kg/kg)NP0.190.464∗∗0.617∗∗0.737∗∗1氮肥农学效率(kg/kg)NAE0.2080.2680.488∗∗0.831∗∗0.867∗∗1

注：**，在P=0.01水平显著(双尾检验)

Note:**,Correlation is significant at the 0.01 probability level (2-tailed)

土壤硝态氮在土壤剖面中的累积和移动受施氮量和施氮方法、降雨量和灌溉量的影响[23]。巨晓棠等[24]研究表明，小麦季施氮0～360 kg/hm2，其中240 和360 kg/hm2两个高施氮量处理在小麦生长期的硝态氮残留明显，且大量向100 cm以下土壤转移。赵营等[25]的研究中，施氮量为225 kg/hm260%作基肥，剩下40%用作分蘖和拔节追施，与施氮量为315 kg/hm22/3作基肥1/3作追肥相比增产约20%，且明显减少了0～60 cm土层的硝态氮含量。段文学等[12]的研究中还指出，随着生育期的推进，施氮处理各土层硝态氮含量存在差异性逐渐加深的变化趋势。亦有研究认为[26]，施氮有助于提高浅层土壤的硝态氮含量，拔节期至灌浆期土壤硝态氮含量的减少主要集中在浅、中层土，对深层土的硝态氮含量影响较小。研究中，土壤硝态氮含量主要集中在浅层土(0～20 cm)，高量施氮明显增加了土壤硝态氮往中层土壤移动，施氮量高于360 kg/hm2时，土壤硝态氮含量显著高于240 kg/hm2施氮处理和不施氮处理。过多施用氮肥增大了硝态氮向深层土壤淋洗的可能性，试验位于北疆石河子，属干旱地区，降水量对试验的土壤硝态氮含量影响较小[23]，适量施用氮肥对土壤硝态氮残留就显得尤为重要。

3.2 施氮量对后茬青贮玉米土壤硝态氮含量时空变化的影响

张智猛等[21]的研究表明，前茬冬小麦-夏玉米轮作中夏玉米季土壤硝态氮含量随着生育进程的变化呈先增加后降低的趋势，小麦成收获后至玉米苗期土壤硝态氮含量有所下降。叶冰等[27]的研究显示，施氮对玉米吐丝期以后的土壤硝态氮含量影响较大，赵士诚等[28]的研究中，玉米土壤无机氮随着生育进程呈先增加后减少的趋势，吐丝期达到峰值。研究中，前茬春小麦成熟期较青贮玉米苗期的土壤硝态氮含量高，后茬青贮玉米的土壤硝态氮含量在各前茬施氮基础上均表现为先增加后减少的趋势，到吐丝期达到峰值，这与以上研究结果一致。

土壤硝态氮含量受前茬氮残留含量、土壤质地、土体构型等影响显著，所以仅依据一季或两季的观测结果很难对土壤硝态氮的移动和淋洗做出评价。土壤剖面采样方法随无法准确淋洗出某一土层的数量，但能反映出土壤硝态氮在某一层的积累和移动趋势，前茬土壤氮残留量对后茬作物需肥规律有影响[24]。石维等[29]认为，土壤硝态氮含量随施氮量的增加而增加，且施氮量对0～100 土层的硝态氮含量有显著影响。粟丽等[30]的研究中显示，0～200 cm土体的土壤硝态氮含量与施氮量呈显著线性关系。叶冰等[27]的研究中0～40 cm土层的硝态氮含量受施氮量的影响较大，40～60 cm土层硝态氮含量变化趋于平稳，其中以240 kg/hm2处理最佳。研究中，青贮玉米的各施氮处理均表现为表层土(0～20 cm)硝态氮含量最高，随着土壤深度的增加，硝态氮含量变化趋于平缓，施氮处理显著增加了土壤硝态氮含量，后茬青贮玉米的土壤硝态氮含量随着前茬施氮量的增加而增加，这与以上研究结果表现一致。

3.3 施氮量对前茬春小麦产量及构成因素的影响

作物产量、产量构成因素与施肥有密切关联。赵广才等[31]研究认为，施氮量在0～300 kg/hm2范围内，小麦产量随着施氮量的增加而增加；徐凤娇等[32]认为施氮量在270 kg/hm2时，穗数、穗粒数和小麦产量随施氮量的增加而增加，施氮量超过360 kg/hm2时，三项指标开始下降。祁静玉等[33]研究也表明，随着施氮量的增加，小麦产量呈先增加后降低的趋势，且不同品种最适施氮量不同，新春31号在施氮量275 kg/hm2，新春6号在250 kg/hm2时，增产明显。张学顺等[34]研究发现，施氮量为329 kg/hm2时，产量达到最高。在研究中，前茬春小麦施氮量在0～480 kg/hm2，小麦产量随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势，其中施氮量为360 kg/hm2(Nw2)时，产量、平均穗质量和千粒重最高，这与上述研究结果基本一致。单株穗数、平均穗质量、穗粒数和千粒重对产量最终形成起到关键作用，研究中不施氮(Nw0)和低施氮量240 kg/hm2(Nw1)处理下，较低的这4项产量构成指标导致了这两个处理较低的产量，这与张耀兰等[35]的研究结果一致。

3.4 施氮量对后茬青贮玉米麦产量及构成因素的影响

对后茬青贮玉米而言，产量也是评价青贮玉米品种优劣的重要指标。粟丽等[30]认为，夏玉米施氮处理的产量比不施氮显著增加，且随着施氮量的增加而增加。孙毅鹏[36]的研究表明，施氮量在234 kg/hm2时，玉米的产量最佳。这与研究中后茬青贮玉米施氮量为225 kg/hm2时为产量最佳表现基本一致。而王久龙等[37]研究发现，施氮量在0～375.96 kg/hm2，随着施氮量的增加，产量呈先增加后降低的趋势；施氮量为236.76 kg/hm2时青贮玉米的水分利用率和产量达最大；施氮量超出306.36 kg/hm2则光合势和净同化率均显著降低。试验在前茬施氮的基础上，后茬青贮玉米产量随着施氮量在225～450 kg/hm2范围内的增加，呈降低趋势，这与前人的研究结果一致，施氮量过大，对作物产量不利。

3.5 施氮量对前茬春小麦氮素利用率的影响

窦晓静等[20]研究得出，春小麦较有利于氮素吸收和积累的施氮量为315 kg/hm2。张学顺等[34]研究发现，当施氮量在0～375 kg/hm2时，随着施氮量的增加，氮素最大累积量和速率呈先增加后降低的规律，其中施氮量为329 kg/hm2时，氮素利用率最大。研究中，氮肥偏生产力随着施氮量的增加逐渐减少，氮肥农学效率呈先增加后减少的趋势，这与前人的研究结果一致。

3.6 施氮量对后茬青贮玉米氮素利用率的影响

赵士诚等[28]的研究显示，玉米氮积累速率随着生育期的推进呈先增加后减少的趋势。研究中，所有前茬施氮基础下后茬225～450 kg/hm2施氮处理的氮肥偏生产力均为逐渐减少的趋势，其中225 kg/hm2的氮肥偏生产力最高。王科[38]的研究显示，随着施氮量的增加，氮肥农学效率逐渐减少。研究中，除前茬不施氮条件下，后茬农学利用效率为337.5 kg/hm2最高以外，其余前茬施氮条件下，后茬最高氮肥农学效率呈逐渐降低的趋势，其中施氮处理均为225 kg/hm2，试验中，只有前茬施氮360 kg/hm2，后茬施氮225 kg/hm2这一施氮组合符合高产与节肥的目的，体现了滴灌条件下复播体系增产省肥的优越性。氮素利用效率与施氮量、施氮时期与方式有关，还受土壤条件，降水等气候特征等的影响，试验结果只能说明,当季春小麦-青贮玉米的氮肥利用特征，而普遍需肥规律还需长期试验来验证。

4 结 论

在春小麦-青贮玉米栽培体系中，氮素用量的合理运筹直接影响到土壤硝态氮的累积与转运、作物产量及构成因素、氮素利用率等。前后茬作物的土壤硝态氮含量均随着生育期的变化呈先增加后减少的趋势，在0～60 cm土层中，前后茬土壤硝态氮含量均为0～20 cm含量最高，随着土层的加深硝态氮含量逐渐减少，前茬土壤硝态氮残留对后茬各处理均有增加土壤硝态氮含量的趋势。

施氮量过高在前茬春小麦虽然有较高的单株穗数、平均穗质量和产量，但却收获最低的氮肥偏生产力和农学效率(如Nw3过量施氮处理)。在后茬各施氮处理中，施氮量过高(如Nc2、Nc3处理)，反而有较低的氮肥农学效率、偏生产力和产量。氮素严重缺乏(如前茬不施氮Nw0、后茬不施氮Nc0处理)，作物植株生长受限，春小麦产量构成因素指标下降，青贮玉米株高降低，导致最低的产量。在新疆北疆地区春小麦复播青贮玉米种植模式下，采用前茬360 kg/hm2后茬225 kg/hm2的施氮组合。