郭彩霞，王永亮，郭軍玲，張建杰，王 琦，楊治平

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西太原 030031；2.山西大學(xué)生物工程學(xué)院，山西太原 030006）

不同管理模式對(duì)春玉米土壤硝態(tài)氮累積與氮素利用率的影響

郭彩霞1，王永亮1，郭軍玲1，張建杰1，王 琦2，楊治平1

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西太原 030031；2.山西大學(xué)生物工程學(xué)院，山西太原 030006）

在高肥力（文水）、中肥力（祁縣）、低肥力（東陽(yáng)）條件下，研究了不同管理模式（無(wú)氮肥對(duì)照、農(nóng)戶(hù)習(xí)慣、優(yōu)化處理、高產(chǎn)高效處理）對(duì)春玉米土壤剖面硝態(tài)氮分布、累積與氮素平衡以及氮肥利用率的影響。通過(guò)3年定位試驗(yàn)，結(jié)果表明，春玉米收獲后0～200 cm土壤剖面硝態(tài)氮累積量，在2011，2012年3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)都表現(xiàn)為：農(nóng)戶(hù)習(xí)慣＞高產(chǎn)高效＞優(yōu)化處理＞無(wú)氮對(duì)照。文水試驗(yàn)點(diǎn)硝態(tài)氮累積量最高，三季平均為287.7 kg/hm2，比東陽(yáng)和祁縣土壤硝態(tài)氮累積量分別高18.4%和11.6%。氮素表觀(guān)損失在3個(gè)肥力水平都均表現(xiàn)為農(nóng)戶(hù)習(xí)慣＞高產(chǎn)高效＞優(yōu)化處理＞無(wú)氮對(duì)照。作物攜出量在3個(gè)肥力水平均表現(xiàn)為：高產(chǎn)高效＞優(yōu)化處理＞農(nóng)戶(hù)習(xí)慣＞無(wú)氮對(duì)照。在2011，2012年氮素農(nóng)學(xué)利用率均表現(xiàn)為：高產(chǎn)高效處理＞優(yōu)化處理＞農(nóng)戶(hù)習(xí)慣，2013年氮素回收率最高為祁縣。高產(chǎn)高效處理達(dá)67.6%。通過(guò)合理的管理模式，可以在提高產(chǎn)量的同時(shí)顯著提高氮素的利用率，并降低土壤中硝態(tài)氮的殘留量。

春玉米；硝態(tài)氮；氮素平衡；氮素利用率

施用氮肥是作物獲得高產(chǎn)的重要措施，但是氮肥施用不當(dāng)會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)［1］。自80年代以來(lái)，我國(guó)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中氮素總體上處于盈余狀態(tài)，而且呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)［2-4］。在我國(guó)北方灌溉農(nóng)作體系中，作物收獲后土壤剖面中有大量的硝酸鹽殘留［5］，不僅降低了氮肥的增產(chǎn)效率，而且給環(huán)境帶來(lái)巨大的壓力。綜合研究氮肥的產(chǎn)量效應(yīng)、利用效率以及土壤-作物體系中的氮素平衡，是評(píng)價(jià)氮肥合理使用與否的關(guān)鍵所在［6］。然而，土壤剖面中累積的硝態(tài)氮也是不容忽視的土壤氮素資源，Cassman等［7］研究認(rèn)為，土壤的天然氮供應(yīng)量有著很高的氮肥替代值。許多研究也表明，氮肥不同施用時(shí)期和施用量，對(duì)玉米產(chǎn)量及氮肥利用率有顯著的影響［8-9］，土壤中硝態(tài)氮的累積量隨著施氮量的增加而呈直線(xiàn)上升的趨勢(shì)［10-11］。同時(shí)，長(zhǎng)期大量使用化肥會(huì)導(dǎo)致土壤肥力下降、氮肥利用率降低、施肥成本增高、經(jīng)濟(jì)效益降低。為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，需要對(duì)有機(jī)肥的施用給予高度關(guān)注，通過(guò)有機(jī)肥與化肥的合理配施，建立新型的玉米土壤培肥體系，按照玉米的養(yǎng)分吸收規(guī)律適時(shí)供應(yīng)水肥，即達(dá)到高產(chǎn)的同時(shí)也減少氮肥的損失［12］。但是這些研究大多是針對(duì)某一試驗(yàn)點(diǎn)的肥料效應(yīng)和氮素吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)、平衡，關(guān)于不同肥力條件下綜合農(nóng)藝措施對(duì)氮肥的產(chǎn)量效應(yīng)和氮素吸收利用的研究涉及較少，而科學(xué)合理的氮素管理是春玉米獲得高產(chǎn)和提高肥料利用效率、減少環(huán)境污染的重要措施。因此，了解春玉米對(duì)氮素的吸收利用規(guī)律，以及如何科學(xué)合理施肥和提高氮肥利用率的問(wèn)題亟待解決。

本試驗(yàn)針對(duì)山西省中部玉米種植帶不同肥力土壤，采用不同的農(nóng)藝綜合管理措施，對(duì)春玉米土壤剖面硝態(tài)氮累積與氮素平衡的關(guān)系進(jìn)行剖析，旨在為提高春玉米氮素利用率和經(jīng)濟(jì)效益，保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

田間試驗(yàn)于2011年4月-2013年11月在山西省中部玉米帶不同肥力水平土壤上進(jìn)行，種植制度為一年一季，其中，晉中市榆次區(qū)東陽(yáng)鎮(zhèn)東陽(yáng)村山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院東陽(yáng)試驗(yàn)基地（東陽(yáng)），因土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀成分含量相對(duì)較低，以低肥力土壤描述；晉中市祁縣谷戀村（祁縣），以中肥力土壤描述；呂梁市文水縣東城村（文水），該區(qū)域以高肥力土壤描述，分別在這3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行田間試驗(yàn)。供試土壤0～30 cm土層的基礎(chǔ)肥力狀況如表1所示。

表1 供試土壤基本理化性狀Teb.1 Them ajor chem ical characteristics of experim en tal soil

1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為裂區(qū)設(shè)計(jì)，小區(qū)面積6 m×10 m，4次重復(fù)，人工拉線(xiàn)播種。無(wú)氮肥對(duì)照（CK）：淺旋耕；農(nóng)戶(hù)習(xí)慣（FP）：淺旋耕，秸稈不還田，不施有機(jī)肥，其他肥料作為底肥一次性施入；優(yōu)化管理（OPT）：秋深耕，秸稈還田，氮肥的30%作底肥，大喇叭口期追施氮肥的70%；高產(chǎn)高效（HY）：秋季深耕，秸稈還田，秋季施入牛糞（N含量11.6 g/kg）30 t/hm2，氮肥的30%作底施，大喇叭口期追施氮肥的50%，灌漿期追施氮肥的20%，磷肥全部底施，鉀肥的70%作底施，大喇叭口期追施30%。灌水時(shí)期均為拔節(jié)期、大喇叭口期、灌漿期。不同試驗(yàn)處理模式如表2所示。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

播前、收獲后分別在各個(gè)小區(qū)內(nèi)用土鉆采集0～200 cm深度的土壤樣品3個(gè)，按照取樣層次等層混合。土壤硝態(tài)氮測(cè)定：稱(chēng)取10 g新鮮的土壤樣置于100 m L的塑料瓶中，另取部分于105℃烘干測(cè)定水分。用50 m L 2 mol/L的KCl溶液浸提，振蕩1 h后過(guò)濾，采用連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定濾液中的硝態(tài)氮含量。植株和籽粒的全氮含量采用半微量凱氏定氮法進(jìn)行測(cè)定。

表2 不同管理模式的栽培措施Tab.2 Differentm anagem ent patterns of in tegrated m anagem ent p ractices

土壤硝態(tài)氮積累量（kg/hm2）=∑土層厚度（cm）×土壤容重（g/cm3）×土壤硝態(tài)氮含量（mg/kg）/10；土壤氮素礦化量（kg/hm2）=不施氮區(qū)作物吸氮量+不施氮區(qū)土壤殘留無(wú)機(jī)氮（Nm in）-不施氮區(qū)土壤起始無(wú)機(jī)氮（Nmin）；生育期土壤氮素表觀(guān)損失（kg/hm2）=生育期施氮量+土壤起始無(wú)機(jī)氮（Nmin）+土壤氮素凈礦化量-作物攜出量-收獲后土壤殘留無(wú)機(jī)氮（Nm in）；植株總氮積累量（TNAA，kg/hm2）=成熟期單株干質(zhì)量×小區(qū)植株密度×成熟期單株含氮量；氮肥農(nóng)學(xué)利用率（NAE，kg/kg）=（施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-無(wú)氮區(qū)籽粒產(chǎn)量）/施氮量；氮肥表觀(guān)回收率（NRE，%）=（施氮區(qū)氮素吸收量-無(wú)氮區(qū)氮素吸收量）/施氮量×100%；氮肥生理利用率（NPE，kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)的產(chǎn)量）/（施氮區(qū)地上部吸氮量-不施氮區(qū)地上部吸氮量）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SPSS 20.0軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同管理模式對(duì)產(chǎn)量和吸氮量的影響

從表3可以看出，2012，2013年3種管理模式下的玉米籽粒產(chǎn)量、氮素吸收量均高于無(wú)氮對(duì)照處理。玉米籽粒產(chǎn)量和氮素吸收量存在著較大的年季變化，2013年玉米籽粒產(chǎn)量和氮素吸收量總體呈減少趨勢(shì)，主要是由于2013年玉米灌漿期以后降雨量較大，出現(xiàn)一定的倒伏現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到玉米籽粒產(chǎn)量和氮素吸收量。

表3 不同管理模式對(duì)產(chǎn)量和吸氮量的影響Tab.3 Effect of differentm anagem ent patterns on grain yield and N uptake kg/hm2

高產(chǎn)高效處理的籽粒產(chǎn)量平均比農(nóng)戶(hù)習(xí)慣處理高18%；比優(yōu)化處理高8%。2013年籽粒產(chǎn)量分別比2011，2012年減少，東陽(yáng)減少32%，28%；祁縣減少21%，4%；文水減少22%，11%。3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量都表現(xiàn)為HY＞OPT＞FP＞CK，除2013年外，在3個(gè)肥力水平下，2011年平均產(chǎn)量最高，HY比OPT、 FP的產(chǎn)量，東陽(yáng)增加了7%，14%；祁縣增加了9%，20%；文水增加了13%，22%。除2013年?yáng)|陽(yáng)試驗(yàn)點(diǎn)外，氮素吸收量最高為高產(chǎn)高效處理。高產(chǎn)高效處理氮素吸收量比農(nóng)戶(hù)習(xí)慣、優(yōu)化處理平均高19%，10%。

2.2 不同管理模式對(duì)春玉米土壤0～200 cm剖面硝態(tài)氮的影響

由表4可知，3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)在玉米收獲后土壤0～200 cm硝態(tài)氮累積量都表現(xiàn)為農(nóng)戶(hù)習(xí)慣處理、優(yōu)化處理、高產(chǎn)高效處理顯著高于無(wú)氮對(duì)照處理。2011年收獲后東陽(yáng)試驗(yàn)點(diǎn)0～200 cm土壤硝態(tài)氮累積量為55.5～242.1 kg/hm2，平均為160.9 kg/hm2；祁縣試驗(yàn)點(diǎn)硝態(tài)氮累積量為151.6～324.3 kg/hm2，平均為249.7 kg/hm2；文水硝態(tài)氮累積量為110.1～361.9 kg/hm2，平均為241.6 kg/hm2，東陽(yáng)試驗(yàn)點(diǎn)2012年播前的各個(gè)處理硝態(tài)氮累積量一致，是由于試驗(yàn)地塊整體向南遷移約50米，土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)與2011年地塊差異不大，前茬為農(nóng)戶(hù)習(xí)慣處理的玉米茬，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響較小。從3季玉米收獲后結(jié)果看，文水試驗(yàn)點(diǎn)的硝態(tài)氮累積量最高，平均為287.7 kg/hm2，比東陽(yáng)和祁縣試驗(yàn)點(diǎn)硝態(tài)氮累積量分別高18.4%和11.6%。2012，2013年比2011年收獲后硝態(tài)氮累積量有所增加，東陽(yáng)增加了1.4，1.9倍；祁縣增加了1.0，1.1倍；文水增加了1.1，1.5倍。這是由于土壤土層質(zhì)地等因素造成的，高肥力土壤持水性和保肥性較好，使得上層淋洗下的硝態(tài)氮不容易進(jìn)入更深層次的土壤。對(duì)于春玉米來(lái)說(shuō)，90%以上的根系主要集中在100 cm土層，僅有少量的根系可下扎到200 cm土層，深層少量根系以吸收水分為主，對(duì)養(yǎng)分的利用很少，深層土壤硝態(tài)氮很難被作物吸收利用。因此，可以將100 cm土層以下的硝態(tài)氮累積量視為淋洗量來(lái)看待［13-14］。2013年硝態(tài)氮含量較高的原因，主要是降雨量較多，大部分硝態(tài)氮被淋洗到120 cm以下，固存在土壤中不易被作物吸收，有的可能已經(jīng)淋洗到200 cm以下或更深土層。

表4 不同管理模式對(duì)硝態(tài)氮累積的影響Tab.4 NO-3-N accum u lation in soil p rofile under differentm anagem ent patterns kg/hm2

2.3 不同管理模式對(duì)春玉米土壤氮素平衡的影響

從3季玉米收獲后結(jié)果看，氮素平衡狀況是田間和區(qū)域尺度上評(píng)估氮素表觀(guān)損失的有效方法［15-16］，氮素的表觀(guān)損失是氮素輸入總量與作物吸收和土壤殘留2項(xiàng)輸出之差，即施肥處理相對(duì)于不施肥處理的氮素?fù)p失量。由于0～200 cm是玉米根系有效利用土壤氮的范圍，因此，本試驗(yàn)僅估算了春玉米0～200 cm土層內(nèi)的氮素平衡用以評(píng)估春玉米對(duì)氮肥利用狀況的評(píng)價(jià)。從表5可以看出，在多年農(nóng)戶(hù)管理的條件下，土壤氮素礦化量加上起始無(wú)機(jī)氮的數(shù)量，土壤自身供氮量較高，氮素在0～200 cm的殘留量在3個(gè)肥力水平的土壤上大都表現(xiàn)為農(nóng)戶(hù)習(xí)慣處理最高。東陽(yáng)試驗(yàn)點(diǎn)農(nóng)戶(hù)習(xí)慣、優(yōu)化處理和高產(chǎn)高效分別是無(wú)氮對(duì)照氮素殘留量的2.7，2.5，2.7倍。文水試驗(yàn)點(diǎn)農(nóng)戶(hù)習(xí)慣、優(yōu)化管理和高產(chǎn)高效分別是無(wú)氮對(duì)照氮素殘留量的4.0，3.4，3.1倍。不同肥力土壤條件下，3個(gè)種植模式的氮素表觀(guān)損失都表現(xiàn)為FP＞HY＞OPT＞CK。根據(jù)氮平衡的計(jì)算結(jié)果［6］，在東陽(yáng)低肥力土壤上FP、OPT和HY對(duì)應(yīng)的土壤殘留率分別為22.3%，30.8%，29.5%，而文水高肥力土壤上FP、OPT和HY對(duì)應(yīng)的土壤殘留率分別為33.9%，43.2%，32.2%。

2.4 不同管理模式對(duì)春玉米氮素吸收利用的影響

本試驗(yàn)中3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)在不同種植模式下氮肥的農(nóng)學(xué)利用率受土壤性質(zhì)、生長(zhǎng)時(shí)期、氮肥用量及其種植模式以及氣象條件等因素的影響變幅較大。國(guó)內(nèi)外有很多表征肥料利用率的參數(shù)，如作物生產(chǎn)系數(shù)、偏生產(chǎn)率和生產(chǎn)率以及邊際產(chǎn)量等。一般來(lái)說(shuō)，國(guó)際上用以表征農(nóng)田肥料利用效率的有肥料養(yǎng)分回收利用率（RE）、肥料農(nóng)學(xué)利用率（AE）、肥料生理利用率（PE）以及肥料的偏生產(chǎn)力（PFP）［8-9］。PE是指植物體內(nèi)養(yǎng)分的利用效率，而不是肥料的增產(chǎn)效應(yīng)。因此，本試驗(yàn)選擇了AE、RE、PE這些參數(shù)對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)［17-18］。

從表6可以看出，氮肥農(nóng)學(xué)利用率是表征氮肥的增產(chǎn)效益［11］，3個(gè)肥力水平下都表現(xiàn)為農(nóng)戶(hù)習(xí)慣為最低，祁縣2013年OPT處理最高，為21.8 kg/kg，增加幅度最低為2013年祁縣，HY與OPT分別比FP高1.8，1.9倍。氮肥回收率是表征作物對(duì)土壤中氮肥的回收利用效果，2011年文水和祁縣表現(xiàn)為HY＞OPT＞FP，在東陽(yáng)OPT與HY間差異不顯著，但均顯著高于FP。氮肥生理利用率是因施氮量增加的吸氮量轉(zhuǎn)化為產(chǎn)量或干物質(zhì)的效率，2011年，東陽(yáng)氮肥生理利用率表現(xiàn)為HY＞OPT＞FP，祁縣和文水均表現(xiàn)為OPT＞HY＞FP，2013年由于產(chǎn)量的減少，導(dǎo)致東陽(yáng)和文水氮肥的生理利用率下降。

表5 不同管理模式下（2011-2013年）三季春玉米土壤氮素總平衡Tab.5 Soil N balance under d ifferen tm anagem ent patterns（2011-2013） kg/hm2

表6 不同管理模式對(duì)氮素利用率的影響Tab.6 Effects of d ifferen tm anagem ent patterns on nitrogen use efficiencies

3 討論與結(jié)論

由于農(nóng)戶(hù)對(duì)施肥管理技術(shù)的盲目，過(guò)量和粗放的施肥習(xí)慣導(dǎo)致大量的硝酸鹽累積和氮肥利用率下降，不僅浪費(fèi)了肥料資源而且還污染了環(huán)境［6，18］，施氮量與土壤剖面的硝態(tài)氮累積量呈顯著的正相關(guān)。崔振嶺等［10］研究指出，氮肥施用量超過(guò)正常的供氮量，土壤的硝態(tài)氮水平將隨著施氮量的增加而呈顯著的線(xiàn)性加平臺(tái)趨勢(shì)。當(dāng)?shù)卮罅渴┤朕r(nóng)田時(shí)，由于農(nóng)作物不能夠全部吸收，土壤的膠體不能全部交換硝酸根離子，在灌水和降雨的作用下，土壤中的硝酸鹽很容易向下層淋失。本試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)施氮肥過(guò)大時(shí)，土壤中殘留的硝酸鹽含量明顯增加，特別是當(dāng)120～200 cm土層的硝酸鹽積累量大幅度的增加時(shí)，發(fā)生淋失的可能性增大，很可能污染地下水資源。

春玉米生長(zhǎng)期內(nèi)土壤無(wú)機(jī)氮形態(tài)以硝態(tài)氮為主，銨態(tài)氮含量處于較低水平［18-19］，本試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤剖面0～200 cm土壤無(wú)機(jī)氮含量，2011，2012年春玉米收獲后3個(gè)肥力水平下高產(chǎn)高效處理的氮素累積量低于農(nóng)戶(hù)習(xí)慣，主要是由于高產(chǎn)高效處理中有機(jī)肥料的配施可明顯加快氮素的轉(zhuǎn)化速度，有機(jī)肥的施入為土壤微生物提供了碳源，顯著增加了土壤微生物量氮［20-21］，使春玉米整個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)氮素供應(yīng)較穩(wěn)。2013年由于春玉米生育后期降水量較大，還出現(xiàn)一定的倒伏現(xiàn)象，不僅影響了作物對(duì)氮素的吸收，更多的硝態(tài)氮淋洗到120 cm以下，導(dǎo)致這一季的玉米收獲后土壤殘留的氮素較高。另外，氮素平衡計(jì)算結(jié)果表明，三季春玉米土壤0～200 cm剖面中土壤氮素礦化量為319.4～366.2 kg/hm2，已超過(guò)了春玉米對(duì)氮素的吸收量，這也解釋了在高肥力土壤中增產(chǎn)增效不明顯的問(wèn)題，也是導(dǎo)致土壤剖面中硝態(tài)氮累積量、氮素表觀(guān)損失量增加的原因，這與其他學(xué)者的研究結(jié)果一致［6］。說(shuō)明隨著氮素投入量的增加，玉米對(duì)氮素的吸收量呈顯著的增加趨勢(shì)，但當(dāng)?shù)氐耐度肓砍鲆欢ǖ姆秶鷷r(shí)，氮素的表觀(guān)損失急劇增加。但是，要準(zhǔn)確地評(píng)估作物生長(zhǎng)期間土壤氮素的礦化和氮素的損失還有待結(jié)合單因素試驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步證實(shí)。

氮肥用量增加時(shí)，氮肥農(nóng)學(xué)利用率增加，但是當(dāng)?shù)视昧砍^(guò)一定水平后氮素利用率顯著下降，即過(guò)量施用氮肥超過(guò)了植株對(duì)氮素的吸收利用能力后，氮肥利用率較低［22-23］。通過(guò)對(duì)種植模式、氮肥管理、增加密度、品種選擇等綜合農(nóng)業(yè)措施優(yōu)化后，對(duì)于進(jìn)一步增加產(chǎn)量，提高氮肥利用率，減少土壤中硝態(tài)氮累積有重要作用［24］。在低肥力條件的土壤上要通過(guò)增加氮肥的投入量來(lái)增加產(chǎn)量和植株對(duì)氮素的吸收量，而高肥力條件的土壤要通過(guò)控制氮肥的投入量達(dá)到增加產(chǎn)量和提高氮肥利用率的目的［25］。在本試驗(yàn)中，農(nóng)戶(hù)習(xí)慣處理氮肥投入量過(guò)大，減少了植株對(duì)氮素的吸收，增加了氮素殘留在土壤中的硝態(tài)氮累積量，使得氮素利用率和氮肥生產(chǎn)力降低；而高產(chǎn)高效處理將傳統(tǒng)的農(nóng)戶(hù)習(xí)慣處理施肥方式改為按照一定比例分次施肥，顯著提高了氮肥的偏生產(chǎn)力和氮素利用率，從一定程度上提高了植株對(duì)氮素的吸收利用效率，有效地減少了土壤硝態(tài)氮的累積量。

3年定位試驗(yàn)結(jié)果表明，高產(chǎn)高效處理的籽粒產(chǎn)量平均比農(nóng)戶(hù)習(xí)慣處理高18%；比優(yōu)化處理高8%。高產(chǎn)高效處理與農(nóng)戶(hù)習(xí)慣處理相比較，降低了春玉米收獲后0～200 cm土壤剖面中硝態(tài)氮的殘留量，提高了氮肥利用率。而氮素吸收量高產(chǎn)高效比農(nóng)戶(hù)習(xí)慣、優(yōu)化處理平均高19%，10%。

農(nóng)戶(hù)習(xí)慣處理管理措施不合理，導(dǎo)致土壤深層硝態(tài)氮的大量累積，降低了氮肥利用效率；優(yōu)化處理減少了土壤硝態(tài)氮的累積，大幅度提高了氮素的利用效率；高產(chǎn)高效處理，顯著增加了產(chǎn)量和氮素吸收量，提高氮素農(nóng)學(xué)利用率和氮素回收率，氮素回收率最高為2013年祁縣HY處理，達(dá)67.6%，生理利用率最高為2011年文水HY處理，達(dá)67.4 kg/kg。

總之，合理的管理模式，可以實(shí)現(xiàn)玉米氮素利用率和產(chǎn)量協(xié)同提高，并將土壤硝態(tài)氮累積量維持在較低的水平，既可培肥土壤，又可提高產(chǎn)量，是可持續(xù)發(fā)展的管理模式。

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Effects of Different M anagem ent Patterns on Soil Nitrate Nitrogen Accum u lations and Nitrogen Use Efficiency in Sp ring M aize

GUO Caixia1，WANG Yongliang1，GUO Junling1，ZHANG Jianjie1，WANG Qi2，YANG Zhiping1
（1.Institute of Agricultural Environment and Resources，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；2.College of Biological Engineering，Shanxi University，Taiyuan 030006，China）

The effects of differentmanagement patterns（Control treatment/CK，F(xiàn)armer practice treatment/FP，Optimized application treatment/OPT，High yield and high efficiency treatment/HY），nitrate nitrogen accumulation，nitrogen balance and use efficiency in 3 sites（WS，QX，DY）with different soil fertilities（high，mid，low）.The results of three-year field experiments showed that the nitrate nitrogen accumulations decreased in the order：FP＞HY＞OPT＞CK in 0-200 cm soil profiles，at the harvest stage（2011，2012）of springmaize in 3 sites.The highest nitrate nitrogen residue average was 287.7 kg/ha at the site of WS，respectively 18.4%and 11.6%higher compared with the site of DY and QX.The nitrogen apparent losses were the highest from FP，which were FP＞HY＞OPT＞CK in 3 sites，except the CK treatment.The crop uptake decreased as HY＞OPT＞FP＞CK at all the sites. Nitrogen agronomic use efficiency decreased as HY＞OPT＞FP（2011，2012），the highest nitrogen recovery efficiency was HY（67.6%）at the site of QX（2013）.The residuemineral N and nitrogen apparent losses were influenced by soil fertilities，whereas nitrogen utilization were no significantly with soil fertilities.It was suggested that the pattern like HY with controlled N app lication rate and increasing organic fertilizer should be generalized，to reduce nitrate nitrogen residue and improve N use efficiency.

Spring maize；Nitrate nitrogen；Nitrogen balance；Nitrogen use efficiency

S158.3；S143.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000-7091（2016）03-0191-07

10.7668/hbnxb.2016.03.028

2015-11-07

科技部國(guó)際科技合作專(zhuān)項(xiàng)（2015DFA90990）；農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專(zhuān)項(xiàng)（201103003）；山西省國(guó)際科技合作項(xiàng)目（2014081036）；山西省青年科技研究基金項(xiàng)目（2014021031-1）；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士研究基金項(xiàng)目（YBSJJ1310）

郭彩霞（1981-），女，山西保德人，助理研究員，碩士，主要從事作物高產(chǎn)養(yǎng)分資源高效研究。

楊治平（1969-），女，山西祁縣人，研究員，博士，主要從事作物高產(chǎn)養(yǎng)分資源高效研究。