长期不同培肥措施下玉米产量稳定性及棕壤氮素累积分布特征

刘玉颖，戴 健，杨劲峰，罗培宇，李 娜，任彬彬，安 宁，韩晓日

（沈阳农业大学土地与环境学院/农业农村部东北玉米营养与施肥科学观测实验站/土肥高效利用国家工程研究中心，辽宁沈阳 110866）

随着我国人口的不断增长，作物生产的稳定性和可持续性显得尤为重要。施肥措施是实现作物高产的最佳田间管理措施之一。大量研究表明，配施有机肥对作物的增产稳产具有重要作用[1-2]。153个田间试验发现，在不增施氮肥的条件下，配施有机肥作物产量可提高8.5～14.2 t/hm2[3]，化肥配施有机肥的增产效果最好，这与很多研究[4-5]结果一致。然而，20个田间试验发现，单施化肥作物产量提高2 t/hm2，添加有机肥产量增加不显著[6]。可见，作物产量对不同施肥措施的响应随土壤类型、施肥措施和气候条件等的不同而不同，其稳定性和可持续性也存在差异[7-8]。研究长期培肥下作物产量的演变规律及其稳定性对维持粮食作物高产稳产，实现农业的可持续发展具有重要意义。

作物产量的演变特征反映了土壤、气候等因素的变化趋势，国内外学者已做了大量研究。我国华北平原22年的定位试验发现，氮磷钾化肥配施有机肥(22.5 t/hm2)玉米产量为130 t/hm2，有机肥增加到33.75 t/hm2，玉米产量为131 t/hm2，处理间差异不显著[9]。Wei等[10]发现有机肥配施化肥条件下，小麦、玉米和水稻产量平均较单施有机肥增加29%，较单施化肥增加8%。长期有机无机肥配施对作物产量可持续性的提高具有重要意义[11]。在大豆-小麦轮作体系中，氮磷钾平衡施肥或其与有机肥配施可有效提高作物产量的稳定性[12]。在淮北沙姜黑土区对小麦的研究表明，与不施肥处理相比，长期有机肥配施化肥处理小麦产量的稳定性和可持续性显著增加[13]。东北黑土区的长期试验也发现，有机肥配施化肥玉米产量呈上升趋势，且有机肥替代部分氮肥的有机无机肥配施处理增产效果也比较明显，玉米产量的可持续性指数(SYI)较高，达0.71～0.80，可持续性较好[2]，这主要与有机肥可为土壤持续补充养分有关。有机肥配施氮磷钾化肥22年，土壤全氮含量由2000 kg/hm2增加到3700～4100 kg/hm2，增加了83%～98%，较单施氮磷钾化肥提高了26.2～40.4%[9]。施用有机肥可以增加土壤微生物生物量，为作物生长提供良好条件[14]。此外，Fernández等[15]研究发现配施有机肥可以降低土壤硝态氮淋溶损失。然而，也有研究表明配施高量有机肥氮素损失风险增加，导致环境的氮污染[16]。可见，合理配施有机肥对农业的可持续绿色发展意义重大。

东北地区是我国最大的玉米主产区，其种植面积占全国玉米种植面积的31%，2019年玉米产量占全国总产量的34%[17]，对保障我国粮食安全具有重要意义。但长期以来，该地区农业生产中不平衡施肥现象普遍，有机肥用量降低，而化肥用量增加，氮肥的年施用量已超过313万t[18]，导致土壤肥力不断下降，肥料利用率降低，并造成严重的环境污染问题。棕壤是东北地区主要的土壤类型之一，主要分布在辽宁省，其面积占全省土壤面积的36.3%，是重要的耕地土壤。然而，在集约化生产条件下，由于土壤质量下降，农业生产对化肥的依存率越来越高，粮食生产还面临很大挑战[19]。开展长期培肥棕壤上玉米产量的稳定性和土壤氮素累积分布的研究对该地区指导合理施肥，促进氮肥吸收利用，减少环境污染具有重要意义。因此，本研究基于东北棕壤长期定位试验，明确长期不同施肥模式下玉米产量的稳定性和可持续性，阐明施肥40年玉米植株氮素吸收特征和0—100 cm土层土壤矿质氮、0—40 cm土层土壤微生物量氮的累积分布，以明确不同培肥措施的增产效果及其对土壤氮素的影响，为保持玉米稳产高产，合理培肥土壤提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

定位试验始于1979年，位于沈阳农业大学棕壤肥料长期定位试验基地 (东经 123°33′，北纬 40°48′)。该试验地处于松辽平原南部中心地带，春季少雨，降雨多集中在7—8月份，正处作物生长的旺季。多年平均降雨量为547 mm，年均蒸发量为1436 mm，无霜期140～180天，属于温带湿润-半湿润季风气候。1979—2018年年降水量与平均气温如图1所示，40年平均气温为8.5℃，5—9月平均气温21.2℃，平均降水量535.2 mm，年最高气温38.4℃，最低气温-32.9℃。该试验区地势平坦，供试土壤为棕壤，为发育在第四纪黄土性母质上的简育湿润淋溶土。试验采用玉米-玉米-大豆轮作体系，一年一熟制。试验开始前耕层0—20 cm土壤基本理化性质为：容重1.18 g/cm3、有机质15.9 g/kg、全氮0.8 g/kg、全磷0.38 g/kg、全钾21.1 g/kg、碱解氮105.5 mg/kg、有效磷6.5 mg/kg、速效钾97.9 mg/kg、pH为6.5。本研究涉及1979—2018年玉米季籽粒产量，2018年玉米收获期0—100 cm土壤样品及矿质氮、微生物量氮等指标的测定结果。

图1 1979—2018年玉米季年降水量与年平均温度Fig. 1 Annual precipitation and mean temperature in maize season during 1979-2018

1.2 试验设计

本研究选取田间小区试验的12个处理，具体为：CK (不施肥)，N (单施氮肥)，NP (氮磷肥配施)，NPK (氮磷钾肥配施)，M1 (单施低量有机肥)，M1N、M1NP、M1NPK (低量有机肥与化肥配施)，M2 (单施高量有机肥)，M2N、M2NP、M2NPK (高量有机肥与化肥配施)。各处理氮、磷和钾肥用量相同，玉米季氮肥用量为120 kg/hm2(N)，磷肥用量为60 kg/hm2(P2O5)，钾肥用量为60 kg/hm2(K2O)，低量有机肥施用量为13.5 t/hm2，高量有机肥施用量为27 t/hm2。其中，氮肥为尿素(含N 46%)、磷肥为过磷酸钙(含P2O512%)、钾肥为硫酸钾(含K2O 50%)。有机肥为猪厩肥[有机质平均含量为144.0 g/kg、全氮(N)为7.2 g/kg、全磷(P2O5)为8.7 g/kg、全钾(K2O)为10.0 g/kg]。氮磷钾化肥和猪厩肥均作为基肥，在玉米播种前一次性撒施，并与0—20 cm耕层土壤混匀。试验小区面积为160 m2(长16 m、宽10 m)，供试玉米品种为当地常用品种，2018年为‘东单6531’，垄宽60 cm，株距27 cm，播种量60000 plant/hm2。玉米于每年4月末施肥，起垄并播种，玉米整个生育期无灌溉，并按常规进行田间管理；9月末进行小区测产、采样和收割，收获后移走秸秆进行休闲。

1.3 样品采集与测定

田间取样时每个小区分设3个次级小区，面积为30 m2，作为每个处理的重复。玉米产量采用样方计产法确定，每个次级小区随机选取一个计产区，每个计产区选取3条垄玉米，分别长2 m，并实测3条垄总垄距，共3个计产区。调查株数、穗数、双穗率等指标，按籽粒14%含水量折算产量。此外，在计产区以外采集分析植物样品，每个次级小区随机选取5株长势均匀的玉米植株，于根茎结合处收割，并按器官进行分离并脱粒，同一器官、同一次级小区的5株样品混合，作为该次级小区的玉米植株分析样品。取部分样品在90℃烘箱中杀青30 min，65℃烘干，称量干重。烘干的样品粉碎后，用H2SO4-H2O2消煮，凯氏定氮仪测定消煮液中全氮含量。

于2018年玉米收获期采集0—100 cm土层土壤样品，以每20 cm为一个土层采集。田间取样时每个次级小区随机采集2个点，同一土层土壤样品去除作物根系，充分混匀作为一个分析样品，迅速装入标记好的塑封袋，密封后带回实验室4℃保存。土壤含水量采用烘干法(105℃，烘干24 h)测定，土壤矿质氮(硝态氮和铵态氮)的测定采用鲜土，1 mol/L的KCl溶液浸提(液土质量比为10∶1)，震荡1 h，过滤，用连续流动分析仪测定滤液中硝态氮和铵态氮含量。微生物量氮含量采用氯仿熏蒸浸提法[20]：称取10 g (烘干土重计)新鲜土样放入培养皿，连同盛有20 mL提纯氯仿的小烧杯和一小烧杯NaOH溶液一起放入真空干燥器，密封、抽真空，使氯仿沸腾2 min，将干燥器放入25℃培养箱培养24 h后取出，用40 mL 0.5 mol/L K2SO4溶液浸提振荡30 min，过滤后用有机碳氮分析仪(Elementar TOC+N，德国)测定有机氮含量。

1.4 数据处理与统计分析

产量可持续性指数是评价农业生产可持续性的定量指标，该指数值越大，系统的可持续性越好[2,21-22]，计算公式为：

产量稳定性以统计学上变异系数(coefficient of variation, CV)来表示，变异系数越大，产量稳定性越低[23]，计算公式为：

数据处理采用Excel 2010软件，利用SAS Version 8.1 for Windows软件进行统计分析(P<0.05)，用SigmaPlot 12.5进行绘图。

2 结果与分析

2.1 长期培肥玉米产量变化

在东北棕壤旱地上，长期不同培肥条件下玉米产量均呈动态波动趋势，且化肥试区、低量有机肥试区和高量有机肥试区各处理玉米产量年际间变化规律类似(图2)。化肥试区中，CK处理玉米产量最低，NPK处理最高，且不同年份表现为1979—1997年内变化较平稳，1997—2018年内变幅较大；2015年玉米产量降低较明显，且施用化肥玉米产量增加的效果逐年降低。长期单施氮肥或氮磷肥配施将逐渐降低土壤生产力，连续施肥32年后(2010年后)，玉米产量有降低趋势。与化肥试区类似，低量有机肥试区和高量有机肥试区玉米产量在1979—1997年内变化趋势较平稳，1997—2018年内变幅较大。在试验前35年(2013年前)，M1、M2处理玉米产量最低，低于有机肥配施化肥处理；施肥35年后，由于有机肥培肥土壤，M1和M2处理玉米产量增加，与有机无机肥配施处理接近。可见，氮磷钾平衡施肥或有机肥与化肥配施对玉米的增产效果较好，且有机无机肥配施效果好于氮磷钾化肥单施。

图2 长期施用化肥(a)、低量有机肥与化肥配施(b)和高量有机肥与化肥配施(c)棕壤上玉米季籽粒产量变化Fig. 2 Grain yield of maize under treatments with chemical fertilizer(a), chemical fertilizer combined with manure at low rate(b), and chemical fertilizer combined with manure at high rate(c) in maize season

2.2 长期培肥玉米产量的稳定性与可持续性

与CK处理相比，单施化肥或配施有机肥均可显著提高玉米产量(表1)，化肥试区以NPK处理玉米平均产量最高，在试验前20年和后20年分别为6509和10501 kg/hm2；低量、高量有机肥区分别以M1NPK、M2NPK处理最高，试验前20年玉米平均产量分别较NPK处理提高了10.3%、11.7%；后20年分别提高了17.1%、19.4%，但处理间差异不显著。

表1 长期不同施肥下玉米平均产量、产量可持续性指数、变异系数及肥料对产量的贡献率Table 1 Average yield, SYI, and CV of maize and contribution of fertilization in the long-term experiment

不同施肥措施对玉米的产量稳定性有很大影响(表1)，CK处理玉米产量变异系数最大，试验前20年和后20年分别为34.3%和50.0%。施肥不同程度地降低了玉米产量年际间的变异系数，产量稳定性增加，低量有机肥配施下玉米产量的稳定性高于高量有机肥配施处理，且试验后20年玉米产量稳定性高于前20年。此外，各施肥处理玉米产量的可持续性指数(SYI)均高于CK处理，施肥有利于玉米产量可持续性的提高。各施肥处理间比较，氮磷肥配施、氮磷钾肥配施、施用有机肥及其与化肥配施各处理玉米产量SYI值相对较高，试验前20年和后20年分别介于0.43～0.58和0.50～0.67，玉米产量的可持续性较高。随着试验年限增加，除不施肥和单施氮肥处理，各处理玉米产量的可持续性增加，且低量有机肥配施处理高于高量有机肥配施处理。

肥料贡献率反映了年投入肥料的生产能力。长期单施氮肥处理(N)氮肥贡献率较低，显著低于化肥配施和化肥有机肥配施各处理，且随试验年限增加有降低趋势，由前20年的35%降低到后20年的27% (表1)。化肥与有机肥配施处理肥料贡献率随试验年限的增加变化不大，M1NPK处理的肥料贡献率最高，达54%，但化肥区各处理肥料贡献率随试验年限不断降低。

2.3 长期培肥玉米地上部吸氮量

2018年配施有机肥各处理玉米吸氮量高于单施化肥处理(图3)。施肥40年后，化肥区各处理玉米地上部吸氮量均高于不施肥CK处理，以NPK处理最高，为257 kg/hm2，长期不施肥CK处理较单施化肥各处理玉米吸氮量显著降低为67 kg/hm2。配施有机肥玉米吸氮量增加，且M1NPK和M2NPK处理最高，分别为302和289 kg/hm2，较NPK处理分别增加了17.8%和12.5%。可见，长期化肥与有机肥配施可以不断培肥土壤，促进玉米氮素吸收，增加其地上部吸氮量，且以低量有机肥与氮磷钾化肥配施效果较好。

图3 2018年不同施肥处理玉米地上部吸氮量Fig. 3 Aboveground N uptake of maize under different fertilization treatments in 2018

2.4 长期培肥玉米收获期0—100 cm土层土壤矿质氮分布

长期不同施肥下棕壤0—100 cm土层土壤矿质氮贮量不同(图4)。配施有机肥各处理土壤矿质氮贮量较单施化肥处理增加。施用化肥40年，单施氮肥(N)处理玉米收获期0—100 cm土壤矿质氮贮量最高，达184 kg/hm2，氮磷钾配施处理，较N处理显著降低了55.3%。低量有机肥配施化肥各处理0—100 cm土壤矿质氮贮量与化肥区各处理类似，以M1N处理最高，2018年玉米收获期M1NPK处理土壤0—100 cm矿质氮贮量为127 kg/hm2，较M1N处理显著降低了42.4%。对于高量有机肥试区，各处理0—100 cm土壤矿质氮贮量均较高，较化肥试区和低量有机肥试区平均分别增加了324.5%和172.9%。

图4 2018年玉米收获期0—100 cm土层土壤矿质氮贮量Fig. 4 Mineral N accumulation in 0-100 cm soil layer under different treatments at maize harvest in 2018

长期施肥造成了棕壤0—100 cm土层土壤矿质氮分布的差异(图5)。施用化肥40年，玉米收获期土壤矿质氮主要分布在0—40和80—100 cm土层，N处理土壤深层矿质氮含量高于其他处理，在80—100 cm土层达20.0 mg/kg，NPK处理各土层矿质氮含量低于N和NP处理。低量有机肥配施化肥各处理土壤矿质氮主要分布在0—80 cm土层，80—100 cm土层矿质氮含量降低。对于高量有机肥试区，各处理0—100 cm土层矿质氮含量高于化肥试区和低量有机肥试区，且主要分布在0—80 cm土层，80—100 cm土层较上层有降低的趋势，有机肥配施化肥处理高于单施有机肥处理。

图5 2018年玉米收获期0—100 cm土层土壤矿质氮分布Fig. 5 Mineral N distribution in 0-100 cm soil layer under different treatments at maize harvest in 2018

2.5 长期培肥玉米收获期0—40 cm土层土壤微生物量氮分布

长期不同施肥下棕壤0—40 cm土层土壤微生物量氮含量不同(图6)。且配施有机肥各处理0—20、20—40 cm土层微生物量氮含量高于单施化肥处理。施用化肥40年，玉米收获期0—20 cm土层土壤微生物量氮含量高于20—40 cm土层，其中，NPK处理0—20 cm土层微生物量氮含量最高，为11.5 mg/kg，20—40 cm土层降低到2.2 mg/kg。低量有机肥试区各处理土壤微生物量氮含量较化肥试区各处理增加，且M1NPK处理显著高于其他处理，0—20和20—40 cm土层分别为16.0和7.0 mg/kg。对于高量有机肥试区，各处理0—40 cm土层土壤微生物量氮含量较化肥区和低量有机肥区有所增加，且与低量有机肥试区类似，M2NPK处理土壤微生物量氮含量最高，0—20和20—40 cm土层分别为14.9和 8.1 mg/kg。

图6 2018年玉米收获期土壤0—40 cm土层土壤微生物量氮含量Fig. 6 Microbial biomass N content in 0-40 cm soil layer under different treatments at maize harvest in 2018

3 讨论

3.1 长期施肥下玉米产量、吸氮量变化

长期化肥配施有机肥玉米产量显著增加，且M1NPK和M2NPK处理较NPK处理增加了10.3%～19.4%，这与前人的研究[10,24-25]结果一致。王婷等[8]发现在降水充足的年份，氮磷肥与有机肥或作物秸秆配施，冬小麦和春玉米产量分别较单施氮肥处理提高了52.1%～102%和105%～127%。在我国华北平原22年的定位试验研究表明，长期低量有机肥配施氮磷钾化肥，玉米产量显著高于单施化肥处理，且和高量有机肥配施处理间差异不显著，低量和高量有机肥配施处理产量分别较氮磷钾肥单施处理增加了37.1%和36.1%[9]。本研究发现，在试验前35年，M1和M2处理玉米产量最低；施肥35年后，M1、M2处理玉米产量增加，且与有机无机肥配施处理接近，表明有机肥肥效的缓效性。配施有机肥玉米产量增加，一方面可能是由于有机肥可补充土壤重要的微量元素[26]；同时有机肥可改善土壤物理状况和养分结构[27]。土壤物理状况改善，促进了微生物的繁殖与分解活动，从而能够更好地为作物提供持续的养分供给[28-29]。因此，与单施化肥相比，有机无机肥配施可增加玉米产量的可持续性。随着试验年限增加，除了CK和N处理，化肥配施及其与有机肥配施下玉米产量的SYI值增加，且低量有机肥配施处理高于高量有机肥配施处理，各处理间差异不显著，其原因是本研究中最高产量选用的是同一处理历年产量的最大值，因此缩小了各个处理玉米产量可持续性指数的差异。然而，在印度小麦-大豆轮作体系中，长期施用化肥作物产量降低，SYI值降低，主要和土壤酸化有关[22]。也有研究表明，作物产量的SYI值均在0.50以上[22,30]，高于本试验结果，这主要和研究时间有关，本试验研究长达40年，年际间气候(温度、降水等)变化较大，导致玉米产量变化较大(图1和图2)，造成玉米产量的可持续性指数降低。其中，2015年玉米生育期降水量较多年平均减少了29.3%，当年玉米病虫害频发，导致玉米产量大幅度降低，玉米产量除了受施肥措施的影响还主要受生育期降水的影响[8]。

玉米产量稳定性不仅受品种的稳定性、生物非生物环境胁迫的耐受性和抵抗力的影响，同时也依赖于施肥管理措施的优化[31]。化肥配施或其与有机肥配施，玉米产量年际间变异系数降低(表1)，稳定性较强，且试验后20年高于前20年，表明玉米对外界环境和栽培措施的耐受能力增强。同时，40年试验中，玉米品种的更换也是导致其产量稳定性提高的原因之一。作物品种类型、环境等对其产量稳定性的影响主要来自于基因型与环境互作，互作效应越大，对作物产量稳定性影响越大，该品种产量的稳定性越低[32]。在陇东旱塬上38年的长期试验表明，氮磷肥配施或其配施有机肥与单施氮肥相比，均可显著提高春玉米产量稳定性[8]。高洪军等[2]的研究也发现东北黑土区玉米产量的稳定性较高，变异系数较低，有机无机肥配施介于10.8%～13.0%，低于本研究结果，这主要和黑土土壤有机质含量高，基础肥力高有关。可见，平衡施用化肥或化肥与有机肥配施可保持玉米产量较好的稳定性。但各处理间无显著差异，主要是由于作物产量稳定性反映的是同一施肥处理产量数据在各年份的波动情况，即演变趋势，与各处理产量的高低没有直接关系[33]。此外，在试验前20年和后20年，除了N处理，氮磷钾肥配施或其配施有机肥均可提高肥料贡献率，但处理间差异不显著，这主要是由于年际间温度、降水的差异导致玉米产量的差异，且随着施肥年限的增加，各处理玉米产量稳定性增加，缩小了处理间肥料贡献率的差异。与相关研究[11,34]结果一致，本研究中有机肥配施氮磷钾化肥增加了玉米氮素吸收量，M1NPK和M2NPK处理较NPK处理分别增加了17.8%和12.5%。可见，均衡施肥(氮磷钾化肥配施或与有机肥配施)可显著提高玉米产量年际间的稳定性和可持续性，提高地上部吸氮量，且低量有机肥与氮磷钾化肥配施效果最优，对维持玉米高产和稳产有巨大作用。

3.2 长期施肥下土壤矿质氮变化

长期施用化肥、有机肥或有机肥与化肥配施均可提高土壤各土层及0—100 cm土层矿质氮贮量，主要因为连续40年施肥造成土壤氮素累积，矿质氮源增加。施用化肥40年，土壤矿质氮主要分布在0—40和80—100 cm土层，且N处理土壤矿质氮含量显著高于化肥配施处理。大量研究表明，长期施用氮肥土壤剖面矿质氮(特别是硝态氮)累积显著增加，且施氮量增加，累积量增加，增加了氮素淋失风险[35-37]。配施有机肥可减缓矿质氮向土壤深层迁移，降低深层土壤矿质氮的累积，减少农田氮素淋溶损失，这主要与长期配施有机肥导致土壤结构、溶质运移方式产生差异有关。张若扬等[38]发现单施化肥各处理土壤40—60 cm矿质氮残留量较配施有机肥处理提高了18%。本研究中，配施低量有机肥，土壤矿质氮含量增加，但80—100 cm土层降低。其中，M1NPK处理土壤0—100 cm矿质氮贮量显著低于其他配施处理，为127 kg/hm2，可降低土壤氮素损失。在褐潮土上总氮投入量相同的条件下，化肥配施有机肥处理较单施化肥处理土壤氮素淋溶率降低了8%～20%，且以硝态氮为主[4]。马力等[39]研究表明，长期施用化肥土壤氮素向下迁移损失，污染地下水的风险高于施用有机肥的土壤，而长期施用有机肥及其配施氮肥或同时配施氮肥和秸秆对提高耕层土壤供氮能力有更明显的效果，有利于维持农田土壤生态系统的稳定性。配施有机肥降低土壤氮素淋溶损失主要是由于有机肥矿化分解过程中微生物消耗土壤部分氮素，增加矿质氮的微生物固持，降低土壤中矿质氮累积[40-42]。然而，施用高量有机肥，土壤氮素盈余，增加了氮素损失风险[35]。高量有机肥配施处理土壤0—100 cm矿质氮含量及累积量高于低量有机肥各处理，主要与长期的氮素输入和有机肥中氮素的矿化释放有关。因此，合理的有机肥施用量可获得农业和环境的长期可持续性[43]，农业生产中应避免过量施用有机肥。

3.3 长期施肥下土壤微生物量氮变化

微生物是土壤养分循环的主要驱动力，调控着土壤中各个生化过程，是土壤肥力高低的评价指标之一。微生物量氮是土壤养分转化的活性库也是活性源，对土壤供氮具有重要作用。配施有机肥土壤微生物量氮含量均增加，M1NPK、M2NPK处理土壤微生物量氮含量相较NPK处理分别提高了39%、30% (0—20 cm土层)和218%、268% (20—40 cm土层)，这主要和配施有机肥改善了土壤理化性质，并为微生物生长提供了充足的碳源和营养物质，提高了微生物活性有关[44]，也是配施有机肥保持和提高土壤肥力的一个重要原因。很多研究也表明配施有机肥有利于提高土壤微生物生物量，而长期施用化肥对土壤微生物生物量影响不大[38,45]，其主要是由于有机肥可为微生物的生长繁殖提供能源物质碳素和营养物质氮素，而长期施用化肥土壤碳源有限，C/N值降低，降低了微生物活性[46-47]。在这一过程中，其他因素如土壤养分，施肥种类和施肥量，土壤温度、水分，气温、降水等均会影响微生物量氮的变化。因此，配施有机肥可有效增加土壤微生物量氮含量，对玉米产量增加具有促进作用。关于长期不同培肥下土壤微生物量氮的变化及其对土壤供氮的影响机制还有待深入研究。

4 结论

1)长期不同培肥措施下，玉米产量在试验前期平稳，后期变化幅度较大。氮磷钾肥配施或其与有机肥配施有利于提高棕壤农田玉米产量的稳定性及可持续性；M1NPK处理肥料贡献率最高。

2)配施有机肥40年，玉米地上部吸氮量显著增加，M1NPK和M2NPK处理最高，分别较NPK处理增加了17.8%和12.5%，玉米氮素吸收量的增加进一步促进了玉米产量的增加，肥料贡献率提高。配施低量有机肥(13.5 t/hm2)可降低土壤特别是深层土壤(80—100 cm)矿质氮累积，M1NPK处理0—100 cm土层土壤矿质氮贮量为127 kg/hm2，显著低于M1N和M1NP处理，可减少氮素淋失风险。长期配施有机肥增加了0—40 cm土层土壤微生物量氮含量，较高的微生物量氮可作为有机氮库增加土壤供氮。

3)在东北棕壤旱地上，氮磷钾化肥配施低量有机肥(13.5 t/hm2)可实现玉米的高产稳产，降低深层土壤矿质氮累积，同时提高土壤微生物量氮含量，增加其在土壤中累积，是较好的施肥模式。