干旱区降解地膜覆盖农田硝态氮迁移与利用特征研究

李仙岳 冷 旭 张景俊 胡小东 樊小芹

(1.内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院， 呼和浩特 010018；2.内蒙古河套灌区乌兰布和灌域管理局工程科， 磴口 015200)

0 引言

氮素是作物生长必需的营养元素，是作物体内蛋白质、酶以及核酸等构成的主要成分，因此氮素与水资源均是影响农业生产的重要因素。目前我国氮肥使用量达到2 400万t，居世界第一，同时每年在以0.30%的速度增长[1]。由于不合理的施肥模式，我国氮肥平均有效利用率仅为35%[2]左右，大量氮素以硝态氮、铵态氮的形式随灌溉水进入土壤和地下水，导致浅层地下水污染、湖泊富营养化及面源污染[3]。在干旱寒冷地区，覆膜是主要的农业耕作措施，对增温、保墒等均具有重要意义[4]，如内蒙古河套灌区目前覆膜面积已达52万hm2，覆膜率超过90%[5]。目前农用地膜主要采用聚乙烯材料，在自然条件下难以降解，多年连续使用会导致大量“白色污染”，从而影响农业生产。降解地膜可根据作物生长的特性，通过工艺配比调控降解诱导期，在保温、保墒的同时，经光、土壤微生物等降解为CO2和H2O，对生态和绿色农业具有重要意义[6-7]。

诸多学者已经对降解地膜覆盖条件下保温、保水以及产量的影响效应做了大量研究[8-10]，结果表明，降解地膜在破损前覆膜效应与塑料地膜相近，而在作物生长后期，特别是降解地膜破损较大时，会导致土壤蒸发增加，从而降低保水效应与保肥能力，但均明显高于无膜处理[11]；塑料地膜和降解膜覆盖均会提高肥料利用效率和作物产量[12]。在水分充足的条件下，降解地膜覆盖时作物各器官的养分吸收、产量及其构成因素、氮肥偏生产力与塑料地膜覆盖处理无显著差异，但在播种后240 d，土壤硝态氮累积量比塑料地膜覆盖处理减少了34.10%[13-14]。随着施氮量增加，土壤中的硝态氮含量也会明显增大。如与不施氮处理相比，当施氮量提高至100 kg/hm2时，在0～90 cm土层硝态氮含量增加至44.3 kg/hm2；当施氮量提高至255、330 kg/hm2时，该层硝态氮的含量增加至105.0、157.0 kg/hm2[15]。另外，随着氮肥施用量的增加，土壤中氮淋溶量也会随之增大[16]。如当玉米施氮量在100 kg/hm2时，90～210 cm土层硝态氮含量为117.2 kg/hm2；当施氮量提高至255、330 kg/hm2时，该土层硝态氮含量分别增至249.7、345.3 kg/hm2[15]。可见，随着施氮量的增加，导致土壤剖面硝态氮富集及硝态氮向深层淋溶[17]。因此，揭示降解地膜覆盖下氮素在土壤中迁移与利用特征对于提高降解地膜覆盖农田的氮肥利用率、制定合理灌水施肥制度、减少氮肥的面源污染等具有重要意义。

目前，相关研究主要关注降解地膜覆盖下对土壤水分、温度、作物生长的影响，而对于干旱区降解地膜覆盖下不同施氮量对氮素的迁移，包括渗漏、吸收过程以及土壤氮素利用特征等尚缺乏系统的研究。因此，本文主要研究北方干旱地区降解地膜覆盖与氮肥调控下氮素在土壤中的累积、渗漏及对作物氮含量、产量、氮肥利用率的影响，并与塑料地膜覆盖及无膜覆盖进行比较分析，提出干旱区降解地膜覆盖下的最优施氮模式，以期为降解地膜的推广及氮肥高效利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

2016—2017年在内蒙古河套灌区乌兰布和农场(北纬40°31′48″，东经106°56′30″，海拔1 059 m)进行试验。该地区光照充足，属温带大陆性季风气候，冬季寒冷漫长，春秋短暂，夏季炎热，降雨量少，日照充足，热量丰富，昼夜温差大，积温高，无霜期短。日照时数3 300 h以上，无霜期136～205 d，年均气温7.6℃，年均降雨量144.5 mm，而年均蒸发量高达2 397.6 mm；作物生长期(5—9月)积温为3 100℃，昼夜温差14.5℃。试验区地下水埋深大于6 m，土质均匀，为粉砂壤土，0～100 cm土层田间持水率为36.89%，平均容重为1.49 g/cm3，平均pH值为8.1，平均电导率为305.2 μS/cm。耕层土壤总氮、有机质质量比分别为0.78、12.5 g/kg，速效氮、速效钾、速效磷质量比分别为58.32、126.9、11.22 mg/kg。

1.2 试验设计

玉米采用一膜两行种植方式，种植密度5.5株/m2。在2016、2017年5月1日播种，于当年9月20日收获，生育期143 d。塑料地膜选用磴口县大众塑料厂生产的聚乙烯塑料地膜，无降解特性；生物降解地膜选用山东天状环保有限公司生产的氧化-生物双降解地膜，主要为纤维素、淀粉等天然材料，诱导期为40 d左右，诱导期过后地膜开始降解。两种地膜宽均为80 cm，膜厚均为0.008 mm。供试作物为当地主推种植的玉米(先锋32D22)。由于当地施肥量较大，基肥和追肥施氮量分别为56、280 kg/hm2，本

文将其定为试验的高氮水平；肖继兵等[18]利用回归方程得出总施氮量为274 kg/hm2时产量达到最高值，故本试验在保持基肥施氮量不变条件下，追肥施氮量比高氮处理降低20%定为中氮水平(220 kg/hm2)，降低40%定为低氮水平(160 kg/hm2)。试验共设置降解地膜覆盖农田不施氮(BM0，0 kg/hm2)、低氮(BM1，216 kg/hm2)、中氮(BM2，276 kg/hm2)和高氮(BM3，336 kg/hm2)4个施氮水平，同时在不同地膜覆盖的差异分析方面，为了降低复杂性，在塑料地膜覆盖和无膜覆盖下只设置高氮处理，包括塑料地膜覆盖高氮(PM3)和无膜覆盖高氮(NM3)，共6个处理，每个处理重复3次，共18个小区，随机排列分布，小区长15 m、宽4 m。每个处理的基肥施用量相同，选用复合肥料(N质量分数为28%，P2O5质量分数为18%，K2O质量分数大于等于5%)200 kg/hm2，氮含量均为56 kg/hm2，追肥采用尿素(N质量分数为46%)，在拔节期和抽雄期分两次施入，不同处理施用量如表1所示。每个处理灌溉一致，灌溉定额为525 mm(图1)，其他除草、打药等农耕措施遵循当地传统做法。

表1 2016、2017年试验处理Tab.1 Experimental treatments in 2016 and 2017

图1 作物生育期气温、降水量和灌水量Fig.1 Temperature, precipitation and irrigation during crop growth periods

1.3 测定指标与方法

1.3.1主要观测指标

气象资料：设置自动气象站(HOBO-U30型)，每小时自动记录降水量、太阳辐射、空气温湿度、风速等。

土壤含水率与硝态氮含量：在两行作物中间(覆膜)位置0～10 cm、10～30 cm、30～50 cm、50～70 cm、70～100 cm取土样，每隔7～10 d测一次，且灌溉前后、降雨后加测。采集的土样一部分采用干燥法测含水率，另一部分土样自然风干、碾碎、混匀、过1 mm筛后，称取5 g土样，用50 mL氯化钾溶液(2 mol/L)浸提振荡1 h后过滤，采用紫外分光光度计法测定土壤硝态氮含量。

硝态氮渗漏量：采用自制田间淋溶水观察井测定[19]，观察井由直径11 cm、管长210 cm的PVC管制作，其中底部40 cm预留用于收集淋溶水样，顶部30 cm高于地表，在土层下90～140 cm管壁均匀打孔，用尼龙筛网包裹渗流区，用于收集100 cm深度以下的渗漏液。在灌水或降雨后3～5 d内采集这一时段的淋溶水样，每次采集后将管内残留水样清空，采用双波长比色法测定淋溶水样中硝态氮渗漏量。

作物氮含量：在收获时各小区随机取样玉米5株，将植株各器官分离装袋，在干燥箱105℃杀青0.5 h， 80℃干燥至质量恒定，粉碎过筛，采用H2SO4-H2O2消煮-蒸馏法测定作物氮含量[20]。

产量：各处理成熟后收获，每个处理随机连续选取10株作物，自然风干脱粒后考种，测量每株玉米的穗粒数、穗行数、行粒数、百粒质量等指标，并折算为每公顷产量。

地膜破损率：每个小区随机设置3个固定的地膜破损观测区，定期将相机固定在设定的地膜观测区正上方40 cm处，在区域边界放置直尺作为参考物，每次拍摄3幅图像，再将图像导入AutoCAD 2008(Autodesk, Inc)处理，并计算破损率[4]。地膜降解分级指标参照杨惠娣等[21]方法，使用0～4降解阶段代表地膜降解程度，0降解阶段为诱导期；第1降解阶段：诱导期结束，地膜出现1～2 cm微小裂口；第2降解阶段：出现2～20 cm裂缝；第3降解阶段：出现20～50 cm裂缝，数量增多；第4降解阶段：均匀碎裂，无大块地膜存在。塑料地膜全生育期几乎不发生降解，而降解地膜在6月中旬开始出现裂缝、破损，在7—9月中旬，破损率分别达到25.65%、47.99%、69.20%。

1.3.2氮肥生产效率计算

氮肥利用率计算公式为

PU=(UN-U0)/FN×100%

(1)

氮肥生理利用率计算公式为

PS=(YN-Y0)/(UN-U0)

(2)

氮肥农学利用率计算公式为

PN=(YN-Y0)/FN

(3)

式中UN——施氮区作物含氮量，kg/hm2

U0——未施氮区作物含氮量，kg/hm2

FN——施氮区纯氮投入量，kg/hm2

YN——施氮区作物产量，kg/hm2

Y0——未施氮区作物产量，kg/hm2

kg/hm2

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2016软件进行数据处理，SPSS 22.0 软件进行统计分析，Origin 9.0软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同覆膜与施氮量处理对土壤剖面硝态氮含量的影响

总体上，施肥后土壤中的氮含量明显升高，在0～50 cm土层所受影响较大，变化趋势一致(图2)。特别是0～10 cm和10～30 cm耕作层，在拔节期和抽雄期土壤硝态氮含量出现2次波峰，随后土壤中硝态氮含量逐渐下降；而50～100 cm土层硝态氮含量呈逐渐增大趋势。在播种后约40 d，降解地膜进入第1降解阶段，破损程度较小，对于相同施氮处理的降解地膜(BM3)和塑料地膜(PM3)处理不同土层的土壤硝态氮运移规律基本一致(图2，表2)，均明显高于无膜(NM3)处理(P<0.05)，BM3和PM3处理在0～50 cm土层2年平均硝态氮含量分别比NM3处理提高了46.87%和49.68%，在50～100 cm分别提高了19.39%和19.02%。在播种后60 d，降解地膜进入第2降解阶段，出现明显裂纹，从而导致硝态氮含量略低于PM3处理，BM3处理在0～50 cm土层，2年硝态氮平均含量比PM3处理降低了4.64%，但比NM3处理提高了41.87%(P<0.05)，而在50～100 cm，BM3与PM3处理无明显差异，但均显著高于NM3处理。播种后86 d，降解地膜进入第3降解阶段，降解地膜已裂解成大块碎片，BM3处理在0～50 cm土层硝态氮含量显著低于PM3处理(P<0.05)，2年硝态氮平均含量降低了9.49%，50～100 cm土层则仅降低了4.86%，但比NM3处理在0～50 cm和50～100 cm分别提高了20.46%和14.65%。播种后116 d至作物收获，降解地膜进入第4降解阶段，此时降解地膜已无大块地膜存在，各处理差异达显著水平(P<0.05)，BM3处理在0～50 cm土层的2年硝态氮平均含量比PM3处理降低了28.84%，同时在50～100 cm土层也降低了7.47%，但这两个土层分别比NM3处理提高了25.74%和13.97%。可见，在作物生长前期，降解地膜覆盖在0～50 cm土层硝态氮含量与塑料地膜覆盖相近，在作物生长后期随着降解程度增大，硝态氮含量显著降低(P<0.05)，与塑料地膜相比平均下降了12.11%；而50～100 cm则仅在作物生长末期显著降低，与塑料地膜覆盖相比平均下降5.33%，并且全生育期降解地膜和塑料地膜在不同土层硝态氮含量均明显大于无膜处理，平均提高了16.94%和24.66%。

降解地膜覆盖下不同施氮量处理对土壤中硝态氮的影响与传统不同施氮量下的规律基本一致，施肥量越高，土壤中硝态氮含量越大(图2)。其中高肥(BM3)、中肥(BM2)和低肥(BM1)处理基肥施用量一样，故在追肥前土壤中的硝态氮含量无显著差异，但明显高于不施肥处理(BM0)，追肥后不同土层硝态氮含量产生差异且随施氮量增加土壤硝态氮含量增加，在追肥后5～15 d，不同施氮处理各土层硝态氮含量差异最大(P<0.05)，第1次追肥后，在0～30 cm土层，BM3处理2年硝态氮含量比BM2和BM1处理分别提高了19.35%和65.14%， 30～100 cm分别提高了8.29%和16.20%；第2次追肥后，在0～30 cm分别提高了31.84%和88.19%，在30～100 cm提高了19.77%和40.24%。追肥后整个生长阶段0～30 cm土层，BM3处理2年硝态氮含量平均比BM2和BM1分别提高了49.45%和135.78%，而30～100 cm分别提高了16.63%和33.56%(P<0.05)，且追肥后施肥氮量与土壤中硝态氮含量的关系为：y=2.226 1x+6.987 1，R2=0.744(0～30 cm)；y=0.782x+19.358，R2=0.978 4(30～100 cm)。

图2 0～100 cm土层硝态氮含量Fig.2 Nitrate content in 0～100 cm soil layers

2.2 不同覆膜与施氮量处理对玉米氮含量的影响

由于地膜覆盖提高了土壤水分含量，从而提高土壤耕层氮的有效性，有利于作物氮的被动吸收，所以在相同的施氮量条件下PM3和BM3处理的作物氮含量显著高于NM3处理(P<0.05)，2016年氮含量分别增加了13.51%和10.00%，2017年分别增加了9.22%和7.79%(图3，图中不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同)。同时可以看出，总体上PM3处理玉米2年平均氮含量高于BM3处理，2016年和2017年分别提高了3.19%和1.33%，这主要是由于在作物生长前期生物可降解地膜覆膜与塑料地膜覆盖保水、保肥效果相近，作物生长中期有一定的差异，但不显著，只有在作物生长后期随着降解地膜破损加大，导致降解地膜覆盖下土壤中水分和氮含量减少，从而整个生育期BM3处理玉米氮含量略低于PM3处理，2年平均降低了2.26%，但均显著高于无膜覆膜处理(P<0.05)，2年分别提高了8.90%和11.38%。对于不同施氮量处理，由于施氮量增加导致土壤中氮含量增加，从而作物氮含量也随着增加， BM3处理(追肥施氮量280 kg/hm2)比BM2处理(追肥施氮量220 kg/hm2)和BM1处理(追肥施氮量160 kg/hm2)氮吸收量依次提高了0.78%和24.54%(P<0.05)，可以看出氮的吸收量并不与追肥氮量成线性关系，这可能是由于作物吸氮除了被动吸收外还有主动吸收，且作物对氮的吸收存在一定的阈值，如本研究中，当追肥施氮量大于220 kg/hm2后，继续增加施氮量，多余的氮素易于流失，作物氮含量增加非常有限。但是与不施氮处理相比，施氮后，作物氮含量显著增加，不施氮处理土壤中的氮含量极低，显著限制了作物对氮的被动吸收。

图3 不同处理对玉米氮含量的影响Fig.3 Effects of different treatments on nitrogen content

2.3 不同覆膜与施氮量处理对土壤剖面氮淋失的影响

氮淋失量主要与土壤中氮的含量及土壤水入渗量相关，不同地膜覆盖导致了土壤中氮含量及土壤水分的差异，从而不同处理氮的淋失也存在一定的差异。每次施肥、灌水后，氮淋失量显著提高，降解地膜处理(BM3)随降解程度增大，与塑料地膜处理(PM3)氮淋失量差异逐渐增大，但并不显著，均大于无膜处理(NM3)(图4)。降雨同样会引起氮素淋失，地膜覆盖后雨水入渗量会明显减少，BM3处理由于降解地膜在作物生长后期破损明显高于PM3处理，故雨水入渗量高于PM3处理，从而氮淋失量提高。2016年作物生育后期降雨导致PM3处理氮淋失量比BM3和NM3处理分别平均减少了16.07%和53.07%(P<0.05)，2017年由于生育后期无降雨，故该时段无氮淋失量。各时期不同氮肥处理，氮淋失量差异也不同，随着生育时期的推进，降解地膜破损加大，差异逐渐变大。对于相同施氮量处理下的PM3、BM3和NM3，2年平均全生育期的氮淋失量分别为94.31、91.14、74.7 kg/hm2，BM3处理氮淋失量比PM3处理平均低了3.36%，但与NM3 处理相比，2年氮淋失量分别提高了22.01%和26.25%(P<0.05)。对于不同施氮量处理，土壤中氮含量有较大差异，在相同的灌水量条件下氮淋失量差异也较大(P<0.05)，BM3处理比BM2和BM1处理追肥施氮量分别增加了27.27%和75.00%，2016年氮淋失量分别增加了76.85%和194.99%，2017年分别增加了91.31%和315.74%(2年平均分别增加了84.08%和255.37%)，呈线性关系(y=0.987 5x-11.608，R2=0.99)，另外由于BM0处理不施氮，土壤中氮含量极低所以氮淋失量非常低，2016年和2017年淋失量分别仅为5.51、5.02 kg/hm2。

图4 不同处理下各生育期的氮淋失量Fig.4 Nitrogen leaching during crop growth stages for different treatments

2.4 不同覆膜与施氮量处理对作物产量及氮肥利用效率的影响

由于在作物生长后期降解地膜破损率高于塑料地膜，从而土壤中氮含量及玉米氮含量较低，但两者产量并无显著差异，2016年和2017年塑料地膜处理(PM3)比降解地膜处理(BM3)产量分别仅高4.85%和3.41%，但是无膜处理(NM3)的产量显著降低(P<0.05)，PM3与BM3处理2年平均产量比NM3处理分别提高了13.67%和18.38%(表3，未施氮区作物氮含量、产量均采用BM0处理数据)。随追施肥氮量增加作物产量也增加，但当施氮量达到某一数值后继续增加氮肥，产量的增加量相对较小，甚至出现降低现象，2016年和2017年BM3处理(追肥施氮量280 kg/hm2)产量几乎与BM2处理(追肥施氮量220 kg/hm2)一样， BM3处理比BM2和BM1处理(追肥施氮量160 kg/hm2)2年平均产量分别提高了0.16%和35.37%，比BM0处理(不施肥)平均产量提高了214.96%(P<0.05)，可见对于干旱区降解地膜处理下追肥氮施量为220 kg/hm2时，效益较高，增加追肥施氮量对于产量增加无明显作用，而该地区如不施氮则产量会显著下降。

表3 不同处理下作物产量及相应氮肥利用效率Tab.3 Crop yield and nitrogen fertilizer production efficiency under different treatments

由于塑料地膜与降解地膜覆盖下的产量无显著差异，氮肥利用效率差异也并不明显(表3)，BM3处理2年平均氮肥利用率、氮肥生理利用率、氮肥农学利用率仅比PM3处理分别低了3.09%、2.74%和5.71%，但比NM3处理提高了12.90%、7.48%和13.67%(P<0.05)。降解地膜覆盖农田施氮水平从低氮(BM1)到高氮(BM3)，2年氮肥利用率平均分别降低了4.97%和16.96%(P<0.05)。氮肥生理利用率与氮肥农学利用率均为中氮处理(BM2)最高，2年平均比高氮处理(BM3)分别高0.87%和26.51%，比低氮处理(BM1)高33.24%和26.51%(P<0.05)。从保证高产及氮肥高效利用效果来看，BM2处理氮肥综合效率最高，2年平均产量为11 328.36 kg/hm2，氮肥利用率为41.77%，氮肥生理利用率为67.01 kg/kg，氮肥农学利用率为27.99 kg/kg，即每施用1 kg氮肥可以出产27.99 kg玉米，故对于干旱区降解地膜覆盖农田追肥施氮量220 kg/hm2的BM2处理为该地区较优的施肥模式。

3 讨论

3.1 不同覆膜与施氮量处理对土壤硝态氮迁移变化的影响

对于干旱缺水地区，覆膜能明显减少土壤蒸发，提高土壤水分[22]，显著降低氮素挥发量[23]，增加土壤中有机质的矿化速率和降低活性有机氮库，从而覆膜会使土壤耕层中氮含量增加[24-25]。降解地膜在地膜破损诱导期内，尽管地膜的力学性能下降但未破损，覆盖效果与塑料地膜相近，所以土壤中氮含量也与塑料地膜覆盖相近，但是在地膜降解破损期，特别是作物生长后期由于破损明显高于塑料地膜，土壤中的细菌、真菌数量以及土壤活性下降，导致氮矿化量和氮矿化速率下降，且反硝化作用产生的N2从降解地膜破碎处挥发，作物固氮能力降低，硝化反应减弱，从而导致土壤内氮含量相对较低。谷晓博等[13]研究显示，油菜播种60 d后，塑料地膜与降解地膜覆盖下土壤中氮含量显著大于无膜处理，且降解地膜随降解程度加大，与无膜处理差异减小，该结果与本研究相近。本研究显示在相同施氮量条件下0～50 cm土层塑料地膜、降解地膜和无膜处理土壤中氮含量依次为25.24、17.96、13.33 kg/hm2，50～100 cm土层依次为93.32、89.23、81.53 kg/hm2。另外硝态氮为负离子，不能被黏土矿物质或有机质吸附，只存在于土壤或沉积物的液相中，易随土壤中的渗流水自由迁移，当入渗量越大则氮迁移量也越大，淋失量就会越多，同时氮迁移量还与氮浓度有关，氮浓度越高，则迁移相同水分中的氮量就越多[26-28]，本研究中塑料地膜覆盖、降解地膜覆盖和无膜覆盖处理由于土壤中的氮含量依次降低，所以淋失量同样呈下降趋势。且随着施氮量的增加，土层硝态氮含量和氮淋失量均显著提高。

3.2 不同覆膜与施氮量处理对作物生长发育和氮肥利用效率的影响

由于覆膜后土壤中氮含量增加，从而土壤中氮含量、无机氮含量与土壤溶质势增大，作物同化作用增强，则作物氮含量提高，解文艳等[29]研究表明，塑料地膜覆盖比无膜覆盖作物氮吸收量增大了11.86%，本研究显示，与塑料地膜覆盖处理相比，降解地膜覆盖和无膜处理玉米氮含量分别降低了2.22%和8.18%。作物产量受较多因素影响，通常吸水量多、氮含量多则参与光合作用以及同化的营养物质越多，氮素转运量和转运效率越高，进而产量会越高，所以本研究中塑料地膜覆盖和降解地膜覆盖下产量比无膜处理分别提高了18.11%、12.65%。申丽霞等[22]研究显示，降解地膜处理下产量比无膜处理增加了35.1%。对于降解地膜覆盖下不同施氮量条件下氮的迁移、吸收、淋失等过程与塑料地膜覆盖下及无膜处理的规律一致，施氮量增加，产量提高，如姜涛[30]研究表明，随着施氮量增加，增产83.3%～140.5%，氮含量增加了8.7%～63.8%，但并不是施氮量越高越好，当施氮量达到某一个数值后，作物吸收氮的增加速率变得非常缓慢，氮素转运率下降，甚至溶质势过高反而导致吸水量下降，导致叶片早衰及光合能力下降，不利于产量的提高[31]，所以施氮量与产量是一个二次抛物线关系。李仙岳等[14]研究显示，玉米产量随施氮量的变化曲线为开口向下的抛物线，随施氮量的增加增产效果减缓[32]，符合报酬递减效应，存在最大值点。且在同一灌溉水平下，氮肥利用率与施氮量呈负相关[33]，所以从这个角度分析，氮的利用效率并不是施氮量越高越好，通常施氮量较少时，作物吸氮不足，从而生长受限，当施氮量适量时则促进作物生长，产量和氮肥利用效率均较高，如果过量施氮，由于作物氮含量与产量不增加，从而氮肥利用效率会下降。杨荣等[34]研究显示，最优施氮量为225 kg/hm2，施氮量继续增加，产量和氮肥利用率均会下降。本研究显示，当基肥施氮量为56 kg/hm2时，追肥施氮量为220 kg/hm2时，产量最高，综合氮肥利用效率也最高。两者之间差异可能是由于土质、气候条件和田间管理措施不同导致。

4 结论

(1)在第1、2降解阶段，生物降解地膜(BM3)覆盖处理土壤硝态氮含量与塑料地膜(PM3)覆盖处理在0～50 cm土层无显著差异，而在第3、4降解阶段则分别降低了9.49%和28.84%，比无膜覆盖处理分别提高了20.46%和25.74%；而在50～100 cm土层，仅在第4阶段显著降低(P<0.05)。BM3和PM3处理在整个生育期硝态氮含量均显著高于无膜(NM3)覆盖(P<0.05)，平均提高了16.94%和24.66%，且随着施氮量增加，土壤中硝态氮含量显著增大，追肥施氮量为280 kg/hm2(BM3)比追肥施氮量220 kg/hm2(BM2)和160 kg/hm2(BM1)在0～30 cm土层氮含量分别增加了49.45%和135.78%，在30～100 cm土层分别增加了16.63%和33.56%。

(2)整个生育期BM3处理玉米氮含量和氮淋失量略低于PM3处理，2年平均分别降低了2.26%和3.36%，但均显著高于无膜覆膜处理(P<0.05)，2年分别提高了8.90%、11.38%和22.01%、26.25%。随着追肥施氮量的增加，玉米氮含量也呈增加趋势，BM3处理比BM2和BM1处理2年分别提高了0.78%和24.54%(P<0.05)；同时氮淋失量接近线性增加(P<0.05)，2年平均分别提高了84.08%和255.37%。

(3)PM3处理与BM3处理产量无显著差异，2年平均产量分别比NM3处理提高了13.67%和18.38%(P<0.05)；BM3处理的氮肥利用率、氮肥生理利用率、氮肥农学利用率比PM3处理分别降低了3.09%、2.74%和5.71%，但比NM3处理提高了12.90%、7.48%和13.67%(P<0.05)。BM3处理比BM2和BM1处理2年平均产量分别提高了0.16%和35.37%。追肥施氮量为220 kg/hm2的BM2处理的氮肥综合效率最高，每施用1 kg氮肥可以出产27.99 kg玉米，为该地区较优的施肥模式。