楊曉云，楊虎德，2

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅蘭州730070；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，甘肅蘭州730070）

不同施肥條件下甘肅夏玉米農(nóng)田灌淤土土壤氨揮發(fā)研究

楊曉云1，楊虎德1，2

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅蘭州730070；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，甘肅蘭州730070）

通過間歇密閉室抽氣法對不同施肥方式下甘肅農(nóng)田灌淤土土壤氨揮發(fā)，以及不同施肥方式對玉米生長發(fā)育與氮素平衡的影響進行了研究。結(jié)果表明，基肥與追肥氨揮發(fā)分別持續(xù)了15 d與11 d，基肥時期氨揮發(fā)累積量在 2.970～4.123 kg·hm－2之間，占施肥量的0.81%～1.65%；追肥時期累積量在 6.240～8.347 kg·hm－2之間，占施肥量的3.1%～4.6%；覆膜＋尿素施肥條件下農(nóng)田氨揮發(fā)損失較小，氮肥利用率高，千粒重比常規(guī)施肥高出3.6%～11.9%；產(chǎn)量比常規(guī)施肥高出 24.98%～36.73%；降低氮盈余量 40.46～68.67 kg·hm－2。綜上所述，覆膜施肥（尿素深施／表施灌水）能降低土壤氨揮發(fā)損失，促進夏玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量，增加生產(chǎn)效益，農(nóng)業(yè)面源污染小。因此，可以在甘肅灌淤土玉米種植區(qū)進行大面積推廣使用。

氨揮發(fā)；灌淤土；施肥方式；夏玉米；氮素平衡

氮素是植物生長發(fā)育不可或缺的重要營養(yǎng)元素［1］，農(nóng)田施用氮肥后可以顯著提高作物產(chǎn)量，從而促進糧食生產(chǎn)。但近十幾年來，由于化肥投入量的增加和耕地土壤肥力的不斷提高，氮肥的增產(chǎn)效果逐漸降低。大量研究表明，施入農(nóng)田土壤的氮素，其去向大致為三個方面：第一，作物吸收利用；第二，在土壤中被固定殘留；第三，由于各種途徑被損失［1－2］。氨揮發(fā)損失是一個重要的損失途徑。據(jù)統(tǒng)計，全球施入到農(nóng)田土壤中的氮肥，大約有1%～47%通過氨揮發(fā)途徑進入到大氣中［3］。灌淤土是甘肅省干旱半干旱地區(qū)重要的農(nóng)業(yè)土壤，但由于土壤自身肥力低，鹽漬化嚴(yán)重，漏水、漏肥等問題［4］，在灌淤土上種植的小麥、玉米等糧食作物產(chǎn)量較低。為了獲得高產(chǎn)就必須加大養(yǎng)分投入，大量化學(xué)氮肥的輸入雖然補充了土壤氮庫，有利于培肥地力，但農(nóng)田氨揮發(fā)損失也隨之加大。不僅造成作物產(chǎn)量降低和氮肥利用率下降，而且大量的氨氣進入大氣給生態(tài)環(huán)境帶來了許多潛在危害。

夏玉米是甘肅灌淤土農(nóng)業(yè)區(qū)主要種植的作物，對該地區(qū)糧食安全與農(nóng)民增收具有重要作用［5］，但夏玉米生長季節(jié)氣溫與土壤pH較高，氨揮發(fā)損失較為嚴(yán)重［6－7］，造成了氮肥投入成本大，收益少，且污染環(huán)境等問題。國內(nèi)關(guān)于氨揮發(fā)的研究主要集中在南方水稻田不同施肥方式和施氮量對氨揮發(fā)的影響，以及平原地區(qū)糧食作物和蔬菜農(nóng)田氨揮發(fā)損失、氨揮發(fā)機理等方面研究，而對甘肅灌淤土農(nóng)區(qū)夏玉米農(nóng)田土壤氨揮發(fā)研究相對較少，且主要在室內(nèi)進行模擬研究，多為研究方法或單一肥料運籌等相關(guān)研究，缺乏大田條件下不同施肥方式對土壤氨揮發(fā)規(guī)律的研究與評估。本試驗研究了不同施肥條件對夏玉米農(nóng)田灌淤土土壤氨揮發(fā)的影響，旨在探明施氮后氨揮發(fā)損失量及其動態(tài)變化，不同施肥方式對玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響，為確定該地區(qū)適宜施氮量及施肥方式，提高氮肥利用率，減少氮素?fù)p失，優(yōu)化栽培技術(shù)措施，降低農(nóng)業(yè)環(huán)境污染提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2015年在甘肅省蘭州市安寧區(qū)農(nóng)科院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所試驗基地（36°5′N，103°4′E）進行，該區(qū)屬中溫帶大陸性氣候，年平均氣溫10℃，年平均降水量360 mm，降水主要集中在6～9月，無霜期約180 d以上，海拔高度1 550 m，監(jiān)測點地塊平整，連片集中。土壤屬灌淤土肥力水平低，耕層土壤全氮 0.95 g·kg－1，全磷 0.70 g·kg－1，全鉀20.4 g·kg－1，堿解氮 65.4mg·kg－1，有效磷 8.90mg·kg－1，速效鉀 88mg·kg－1，有機質(zhì)11.22 g·kg－1，硝態(tài)氮 103.36mg·kg－1，銨態(tài)氮 2.53mg·kg－1，pH 8.20。

1.2 試驗方案

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗設(shè)8個處理（表1），3次重復(fù)，小區(qū)面積4m2，隨機區(qū)組排列，施肥深度20 cm。起壟種植，壟寬60 cm，溝寬30 cm，壟高10 cm。平作覆膜種植，膜寬80 cm，無覆膜間距30 cm。

基肥與追肥按 1∶1比例（300 kg·hm－2）分別于 4月27日撒施翻耕（20 cm深）（基肥）；7月11日于行間撒施并立即大水灌溉（追肥），灌溉水量1 050 m3·hm－2，即每個小區(qū)0.4 m3水。其后不再進行灌溉，其它種植管理都按常規(guī)方法進行。

1.2.2 供試材料 （1）尿素：蘭州市蘭化宏大公司生產(chǎn)，含氮量46%；（2）施可豐復(fù)合肥：山東史丹利化肥股份有限公司生產(chǎn)，N、P、K含量均為18%；（3）尿酶抑制劑乙酰氧肟酸：蘇州天可貿(mào)易有限公司生產(chǎn)，含量＞99%；（4）地膜：厚度 0.01 mm，蘭州金土地塑料制品有限公司；（5）玉米秸稈：10 cm小段覆蓋地表；（6）麥草：機械粉碎后均勻撒在小區(qū)內(nèi)然后翻埋；（7）供試土壤：供試土壤為灌淤土；（8）供試作物：品種選用先玉335，敦煌種業(yè)先鋒良種有限公司。

1.3 樣品采集及測定

1.3.1 氨氣捕獲方法 采用間歇密閉室抽氣法測定氨揮發(fā)量［8］；密閉室法測定原理是利用空氣置換將土壤揮發(fā)出來的NH3隨氣流進入吸收瓶中，然后將吸收液帶回室內(nèi)測定（圖1）。測定時，用玻璃轉(zhuǎn)子流量計測定真空泵流量，控制在10～15 r·min－1。施肥后當(dāng)天開始測定，抽氣時，將底座扣入土壤表面3 cm深，然后蓋上罩子。每天09∶30—11∶30抽氣2 h，記錄該時段溫度。抽氣結(jié)束以后，將密閉罩取下并將氨的吸收液拿回實驗室，然后通過標(biāo)準(zhǔn)稀鹽酸滴定來計算氨揮發(fā)損失量。從施肥后持續(xù)測定直到施肥處理與空白對照的氨揮發(fā)損失量無差異時為止（10～15 d）。在試驗開始前和結(jié)束后對各小區(qū)土壤進行采集 （0～20 cm鮮土，取土位置隨機），用于土壤含水量、NO3－－N和NH4＋－N含量測定。

1.3.2 玉米生長發(fā)育指標(biāo)及產(chǎn)量的測定方法 玉米生長發(fā)育指標(biāo)分別在玉米的苗期（5月28日）、拔節(jié)期（6月11日）、抽雄期（7月 15日）、灌漿期（7月28日）、成熟期（9月29日）進行田間各小區(qū)調(diào)查，在玉米成熟收獲時對其生物量、產(chǎn)量、千粒重等進行測定。

玉米收獲時從每個小區(qū)中隨機選取10株完整的玉米植株帶回實驗室，然后將玉米秸稈和籽粒樣品取樣并處理，采用濃硫酸消煮法結(jié)合自動定氮儀測定玉米秸稈和籽粒的氮素含量，然后計算氮素利用率。

表1 試驗各處理施肥方式和養(yǎng)分投入量Table 1 Test the handling of fertilizing and nutrient inputs

圖1 田間原位氨揮發(fā)密閉室空氣交換法裝置示意圖Fig.1 Field in-situ ammonia volatilization airtight room air exchange device

1.4 計算方法

通過單位面積和單位時間內(nèi)的NH3揮發(fā)通量計算得出氨揮發(fā)速率，由此得出日氨揮發(fā)通量，計算公式為：

式中，WN指單位時間內(nèi)硼酸所吸收氮的數(shù)量（g）；V為滴定消耗鹽酸標(biāo)液的量（mL）；V0為空白滴定消耗鹽酸標(biāo)液的量（mL）；C為鹽酸標(biāo)液的濃度（0.01mol·L－1）；M指氮的摩爾質(zhì)量（14 g·mol－1）。

式中：WN指單位時間內(nèi)硼酸所吸收氮的數(shù)量（g）；S為收集裝置的橫截面積（m2）。根據(jù)施肥后日氨揮發(fā)量用加權(quán)法計算得出整個周期內(nèi)累積氨揮發(fā)量（kg·hm－2·d－1）。

土壤氨揮發(fā)損失率（%）＝（施肥處理區(qū)氨揮發(fā)累計損失量－對照處理區(qū)氨揮發(fā)累積損失量）／土壤施氮量×100；

肥料利用率的計算方法：

土壤氮依存率（%）＝對照區(qū)吸氮量／施肥處理區(qū)吸氮量×100；

肥料農(nóng)學(xué)利用率（g·g－1）＝（施肥處理區(qū)產(chǎn)量 －對照區(qū)產(chǎn)量）／施肥量；

肥料貢獻率（%）＝（施肥區(qū)產(chǎn)量－對照區(qū)產(chǎn)量）／施肥區(qū)產(chǎn)量×100；

氮肥利用率（%）＝（施肥處理區(qū)植株吸氮量－對照區(qū)植株吸氮量）／施氮量×100；

根據(jù)土壤氮平衡可得出此公式：

氮素表觀損失（kg·hm－2）＝（施氮量 ＋起始無機氮量＋氮礦化量）－（植株吸收＋土壤中無機氮量）；

土壤氮素凈礦化量（kg·hm－2）＝對照區(qū)地上氮素累積量＋對照區(qū)地下殘留無機氮量－對照區(qū)起始無機態(tài)氮量；

氮盈余（kg·hm－2）＝氮素表觀損失量＋土壤殘留無機氮含量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003和SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行多重比較和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施基肥后不同施肥處理土壤氨揮發(fā)速率動態(tài)變化

從圖2可以看出，施基肥后各處理氨揮發(fā)速率都成雙峰趨勢變化，但氨揮發(fā)速率大小各不相同。各處理在施基肥后氨揮發(fā)速率迅速上升，A、C、D處理在第2天達到峰值；B、E、F、G、H處理在第3天達到峰值，之后出現(xiàn)降低的趨勢。隨著時間的推移，各處理揮發(fā)速率在一定范圍內(nèi)上下波動。第11天時，各處理氨揮發(fā)速率出現(xiàn)第二個峰值，峰值較小，之后氨揮發(fā)速率逐漸降低，直到第15天后，各處理與對照無顯著差異。就不同基施處理與對照A相比，不同處理施肥后氨揮發(fā)速率均顯著高于A。B、C、D、F、G處理的氨揮發(fā)速率明顯高于A、E、H處理。氨揮發(fā)平均速率大小依次為D＞G＞C＞F＞H＞B＞E＞A。經(jīng)過多重比較分析表明，施肥處理與對照之間差異顯著；除了B、F、H不顯著，D、G不顯著外，各施肥處理間差異顯著（見表2）。

圖2 施基肥后土壤氨揮發(fā)速率的動態(tài)變化Fig.2 Change of NH3 volatilization after application of basal fertilizer at planting

2.2 追肥后不同施肥處理土壤氨揮發(fā)速率動態(tài)變化

從圖3可以看出，施追肥后各處理氨揮發(fā)速率都成單峰趨勢變化，但氨揮發(fā)速率也大小各不相同。各處理在施基肥后氨揮發(fā)速率迅速上升，除A、G處理施肥第1天達到峰值，其余處理都在第2天達到峰值，之后出現(xiàn)降低的趨勢。隨著時間的推移，各處理揮發(fā)速率在一定范圍內(nèi)波動并逐漸降低。第11天的時候，各處理與對照無顯著差異。不同追肥處理與對照A相比，氨揮發(fā)速率均顯著提高。氨揮發(fā)平均速率大小依次為F＞H＞E＞D＞G＞C＞B＞A。經(jīng)過多重比較分析表明，施肥處理與空白之間差異顯著；除了B與C、D與G、E與H、E與 F處理之間不顯著外，各施肥處理間的差異顯著（見表2）。

圖3 施追肥后土壤氨揮發(fā)速率的動態(tài)變化Fig.3 Change of NH3 volatilization after application of fertilizer at side-dressing

2.3 不同施肥處理對玉米農(nóng)田土壤氨揮發(fā)累積量的影響

從基肥氨揮發(fā)累積量變化圖（圖4）可以看出：各施肥處理氨揮發(fā)量主要集中在1～4 d和10～14 d。從B～H處理氨揮發(fā)總量來看（表2），D處理的氨揮發(fā)量最高為4.123 kg·hm－2，E的氨揮發(fā)量最少為2.970 kg·hm－2，A對照氨揮發(fā)速率為 1.850 kg·hm－2，B、C、F、G、H氨揮發(fā)量分別為 3.243、3.732、3.419、3.938、3.399 kg·hm－2，大小依次為 D＞G＞C＞F＞H＞B＞E＞A。施肥處理氨揮發(fā)量減去對照氨揮發(fā)量則為氨揮發(fā)凈損失量，氨揮發(fā)的凈損失總量范圍在 1.120～2.273 kg·hm－2之間，占施肥量的 0.81%～1.65%。分析表明（表 2），除 B、H、F之間，D、G之間氨揮發(fā)累積量差異不顯著外，其余各處理間氨揮發(fā)累積量差異顯著。

圖4 施基肥后土壤氨揮發(fā)累積量的動態(tài)變化Fig.4 Change of NH3 volatilization accumulated figure after application of fertilizer at planting

從施追肥后土壤氨揮發(fā)累積量變化圖（圖5）可以看出：各施肥處理氨揮發(fā)量主要集中在前7 d。從各追肥處理氨揮發(fā)總量來看（表2），F(xiàn)的氨揮發(fā)量最高，為 8.347 kg·hm－2，C的最少，為 6.240 kg·hm－2，對照 A氨揮發(fā)量為 2.017 kg·hm－2，B、D、E、G、H氨揮發(fā)量分別為 6.337、7.104、8.081、6.888、7.791 kg·hm－2，大小依次為F＞E＞H＞D＞G＞B＞C＞A。氨揮發(fā)的凈損失總量范圍在 4.223～6.330 kg·hm－2之間，占施肥量的3.1%～4.6%。多重比較分析表明（表 2），除了 E、F、H之間，D、G之間，B、C之間氨揮發(fā)累積量差異不顯著外，其余處理間差異顯著。

圖5 施追肥后土壤氨揮發(fā)累積量的動態(tài)變化Fig.5 Change of NH3 volatilization accumulated figure after application of fertilizer at side-dressing

表2 土壤氨揮發(fā)損失率和通量Table 2 Soil loss rate of ammonia volatilization and flux

2.4 不同施肥處理對玉米不同時期生長發(fā)育的影響

在玉米生長發(fā)育過程中，不同施肥處理對玉米的生長性狀有很大影響，從表5可以看出，不同施肥處理的出苗率各不相同。出苗率最高為平作覆膜方式，壟作覆膜次之，出苗率在95%～97.5%之間，其余處理出苗率較低在92.5%～94.2%之間；在夏玉米的幼苗期和拔節(jié)期，不同施肥處理間玉米植株高度相差較小，兩個時期玉米株高都在35～37 cm左右（表3）。在拔節(jié)期以后玉米開始迅速生長，在玉米抽雄期不同施肥處理的玉米株高大小為C＞B＞F＞D＞H＞G＞E＞A。玉米的葉長對玉米的生長具有重要作用，在玉米生長時期，不同施肥處理間葉長相差不大（表4）。從拔節(jié)期到抽雄期，壟作覆膜和平作覆膜施肥處理葉長的增幅最大，幅度在27.49～33.05 cm。在相同施氮量情況下，各施肥處理玉米的葉寬，在不同時期表現(xiàn)出的生長趨勢與葉長、株高相似，壟作覆膜、平作覆膜施肥處理與常規(guī)施肥處理之間差異不明顯。

在玉米成熟收獲時，對玉米植株的各項指標(biāo)進行了測量與統(tǒng)計（表5）。在玉米植株高度方面，各施肥處理高度差距不明顯，范圍在232～246 cm之間；在植株葉片數(shù)方面，對照處理的植株葉片數(shù)較少為11.5個，其余施肥處理葉片數(shù)在 12.4～13.6個之間，相差不大。不同施肥處理玉米的植株干重有一定的差異，其中植株干重最大的是玉米秸稈覆蓋施肥處理，為3.96 kg，麥草粉碎還田與尿酶抑制劑＋尿素施肥處理植株干重較小，分別為2.69、2.70 kg；其余施肥處理植株干重相差不大，在3.03～3.49 kg。在玉米籽粒含水率方面，壟作覆膜與平作覆膜施肥處理明顯低于其它施肥處理，為 0.156%、0.219%；而尿酶抑制劑＋尿素與麥草粉碎還田施肥處理含水率最高，為0.386%、0.390%；其余施肥處理含水率在0.309%～0.350%。在玉米秸稈含水率方面，基本與玉米籽粒含水率變化相似，壟作覆膜與平作覆膜施肥處理含水率較低而尿酶抑制劑＋尿素與麥草粉碎還田施肥處理含水率較高。

2.5 不同施肥處理對玉米成熟期籽粒、千粒重及產(chǎn)量的影響

不同施肥處理的玉米千粒重如表6所示，結(jié)果表明，在相同施氮量下，壟作覆膜與平作覆膜施肥處理的玉米千粒重顯著大于常規(guī)施肥處理，平作覆膜施肥處理玉米籽粒千粒重最大，壟作覆膜處理次之，達到 278.33、300.68 g，常規(guī)施肥千粒重為 268.76 g；覆蓋玉米秸稈和粉碎麥草玉米千粒重分別為286.37、276.44 g，比常規(guī)施肥千粒重高 18.61、7.68 g。施可豐控釋肥與尿酶抑制劑＋尿素施肥處理千粒重分別為 273.32、274.05 g。不同施肥處理間的玉米產(chǎn)量存在一定差異。與常規(guī)施肥相比，壟作覆膜與平作覆膜處理的玉米產(chǎn)量比常規(guī)施肥處理產(chǎn)量高。兩種施肥處理產(chǎn)量達 15 082.5、16 500 kg·hm－2，比常規(guī)施肥處理增產(chǎn)24.98%、36.73%；覆蓋玉米秸稈處理略高于麥草粉碎還田，產(chǎn)量分別為12 355、12 250 kg·hm－2，比常規(guī)施肥高 2.38%、1.51%；施可豐復(fù)合肥與尿酶抑制劑＋尿素處理產(chǎn)量分別12 230、12 175 kg·hm－2，比常規(guī)施肥高 0.45%、0.89%。經(jīng)多重比較分析，壟作覆膜與平作覆膜處理的玉米產(chǎn)量與其它施肥處理玉米產(chǎn)量差異顯著。

表3 不同施肥處理玉米不同生長時期的株高／cmTable 3 Different fertilizer treatments of summermaize plant height

表4 不同施肥處理玉米不同生長時期的葉長／cmTable 4 Different fertilizer treatments of summer maize leaf length

表5 玉米抽雄期和成熟期各項指標(biāo)Table 5 Each processingmaize the indicators data statistics

表6 不同施肥處理玉米成熟期千粒重、穗數(shù)和產(chǎn)量Table 6 Different processing each districtmaize 1000-grain weight，spike number，output table

2.6 不同施肥處理對玉米農(nóng)田氮素利用率及氮素平衡的影響

不同施肥處理對玉米秸稈、籽粒含氮量和氮素利用效率有不同的影響（表7）。相同施氮量下以壟作覆膜與平作覆膜施肥處理吸氮量最大，分別為240.125、266.345 kg·hm－2，比常規(guī)施肥處理高出37.892～64.112 kg·hm－2；這兩種施肥處理植株吸氮量比對照高 59.203～85.423 kg·hm－2；其余施肥處理植株吸氮量均高于常規(guī)施肥4.462～32.544 kg·hm－2。在施氮量相同的情況下，玉米農(nóng)田土壤氮素利用率大小依次為：B＞C＞G＞F＞E＞H＞D。壟作覆膜與平作覆膜施肥處理氮素利用率比常規(guī)施用尿素處理高19.45%～21.82%；其余施肥處理氮素利用率比常規(guī)施肥高2.95%～8.70%，但相互之間差異不大。

表7 不同施肥處理氮素利用率Table 7 Nitrogen use efficiency of different treatments

氮收獲指數(shù)是指氮素在植株籽粒中含量的多少，含量越高說明植株籽粒中氮素吸收量也越高。從表7可以得出，除了壟作覆膜與平作覆膜施肥處理比常規(guī)施用尿素處理的氮收獲指數(shù)高以外，其余施肥處理較低且差別不大，其中平作覆膜施肥處理最高。在相同施氮量下，壟作覆膜與平作覆膜施肥處理農(nóng)學(xué)效率為5.87%、8.23%，高于常規(guī)施用尿素（0.84%）處理 5.03%～7.39%；玉米秸稈覆蓋施肥處理與麥草粉碎還田施肥處理農(nóng)學(xué)效率為1.32%、1.15%；施可豐控釋肥與尿酶抑制劑＋尿素處理肥農(nóng)學(xué)效率為1.11%、1.02%。各施肥處理的肥料貢獻率大小順序為C＞B＞F＞G＞E＞H＞D；壟作覆膜與平作覆膜施肥處理對玉米增產(chǎn)的貢獻率最高為21.45%～30.95%，高于常規(guī)施肥處理 13.73% ～23.23%。相同的氮肥施用量下，土壤氮素依存率大小順序為：D＞H＞E＞G＞F＞B＞C。其中與常規(guī)施用尿素處理相比，壟作覆膜與平作覆膜施肥處理的氮素依存率降低了14.2%～21.6%。

2.7 不同施肥處理對玉米農(nóng)田氮素平衡的影響

通過對玉米生長季內(nèi)0～20 cm土層的氮素平衡計算，可以得出土壤的氮素平衡狀況（表8）。經(jīng)過對不同施肥處理條件下收獲的玉米植株氮素平衡分析結(jié)果表明，在施氮量相同情況下，不同施肥處理和常規(guī)施用尿素處理之間氮肥輸入相差很小，在0.55～8.25 kg·hm－2；在氮素輸出項中，壟作覆膜與平作覆膜施肥處理與常規(guī)施肥相比，能顯著增加作物攜出氮量達18.73%～31.70%，而且能有效減少氮素表觀損失18.47%～21.66%；降低當(dāng)季玉米氮素盈余量為 40.462～68.672 kg·hm－2。

表8 不同施肥處理玉米整個生育期氮素平衡Table 8 N balance during the growth season ofmaize

3 討 論

3.1 不同施肥期對玉米農(nóng)田土壤氨揮發(fā)的影響

經(jīng)過對玉米農(nóng)田基肥期與追肥期土壤氨揮發(fā)的測定與分析得出兩次氨揮發(fā)試驗的氨揮發(fā)速率、氨揮發(fā)累積量變化規(guī)律與前人研究結(jié)果相一致［9］。追肥期氨揮發(fā)損失量明顯大于基肥期，主要原因是：基肥的施肥方式是將肥料與0～20 cm土壤混合，屬于優(yōu)化施肥方式［10］，符合當(dāng)?shù)亓?xí)慣施肥方式。徐萬里［11］研究結(jié)果表明，氮肥施入土壤深度顯著影響氨的揮發(fā)速率和揮發(fā)損失量，氨揮發(fā)強度會隨施肥深度而降低。尿素深施后可以充分與土壤混合，被土壤吸附，活動范圍減小，抑制氨揮發(fā)；而在追肥期，施肥方式是尿素撒施在農(nóng)田地表后并立即灌水，這使土壤含水量升高并促進了氨揮發(fā)。Bouwmeester等［12］發(fā)現(xiàn)，尿素的氨揮發(fā)與土壤含水量有關(guān)，當(dāng)土壤水分含量上升10%時，氨揮發(fā)量提高8%。在土壤持水量比較高的情況下，加快了尿素固體顆粒的溶解，溶解的尿素與土壤充分接觸，較快發(fā)生形態(tài)的轉(zhuǎn)化；除此之外，有研究表明溫度升高能增加液相中氨態(tài)氮在銨態(tài)氮和氨態(tài)氮總量中的比例，還能增加氨分配在氣相中的比例，其中，氨氣的擴散速率也會隨著溫度的上升而增加［1］；脲酶活性也會因為溫度的升高而增強［13－14］；追施氮肥時玉米抽穗期，土壤溫度較高，而基肥期為出苗期土壤溫度較低，所以追肥期氨揮發(fā)損失大于基肥期。

3.2 不同施肥處理對玉米農(nóng)田土壤氨揮發(fā)的影響

兩次試驗得出，不同施肥處理下氨揮發(fā)損失情況不同。其中壟作覆膜處理下氨揮發(fā)速率最小，顯著低于常規(guī)施肥模式，平作覆膜處理下的氨揮發(fā)速率也低于常規(guī)施肥處理，但兩者差異不顯著；壟作覆膜下，一方面施肥后起壟可以將施肥土壤覆蓋，間接增加了施肥深度，使氨從土壤擴散至大氣的阻力增加，氨揮發(fā)速率降低，另一方面覆膜也可以抑制氨揮發(fā)氣體揮發(fā)的流動性，從而達到降低氨揮發(fā)的效果。平作覆膜下，地膜平鋪覆蓋了地表且留有50 cm的無覆膜帶，增加了土壤氨揮發(fā)氣體流動性，而且地膜平作施肥深度比壟作覆膜淺，故氨揮發(fā)比壟作模式強；上官宇先［15］研究表明，壟作覆膜處理能夠顯著降低土壤氨揮發(fā)量和氮肥損失率，壟溝栽培模式下，氨揮發(fā)速率隨銨態(tài)氮濃度增長緩慢；氮肥深施并在地表覆膜，氨從土壤中揮發(fā)到大氣中必然受到土壤深度和薄膜的阻滯，改變了土壤氨揮發(fā)的途徑，使土壤氨揮發(fā)降低。施入施可豐復(fù)合肥后，氨揮發(fā)速率明顯高于常規(guī)施肥。由于施可豐復(fù)合肥含有P、K元素，且N、P、K含量均為18%，為了保持各處理的含氮量一致，施可豐施用量是尿素施入量的3倍，所以土壤 P、K含量升高。相關(guān)文獻表明［16］，N、P配施可以使氨揮發(fā)增強，P含量與氨揮發(fā)呈正相關(guān)關(guān)系。施可豐復(fù)合肥中高含P量可以促進氨的揮發(fā)，揮發(fā)量高于常規(guī)施肥。尿素添加尿酶抑制劑施入土壤后，雖然尿酶抑制劑對尿素分解有抑制作用，但本試驗將大顆粒尿素磨成粉與尿酶抑制劑混合，這樣使尿素的分解速度加快，灌水后分解速度更快，土壤表層NH4＋濃度增大，氨揮發(fā)比較強；覆蓋玉米秸稈后氨揮發(fā)速率比常規(guī)施肥氨揮發(fā)速率高出很多，差值最大；玉米秸稈覆蓋土壤后增加了土壤的溫度，提高了土壤的含水量，微生物活性增強［17］，加快尿素分解，進一步促進氨的揮發(fā)。麥草粉碎和尿素一起施入土壤后，可以改變土壤表層的透氣性，土壤中物理變化與化學(xué)反應(yīng)強烈，而且增加微生物活性，并有一定增溫效果，氨揮發(fā)略微增強［18］。

3.3 不同施肥處理對玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

不同施肥處理對玉米的生長發(fā)育有很大影響。在玉米生長發(fā)育前期，各處理間的玉米植株生長情況差別不大。隨著生育期的延長，壟作覆膜和平作覆膜施肥處理的玉米株高生長優(yōu)勢逐漸明顯，對照處理的玉米植株生長比較慢。抽穗期是玉米植株生長旺盛時期，需要大量的養(yǎng)分，壟作覆膜和平作覆膜在玉米生長前期氨揮發(fā)量少，土壤養(yǎng)分含量高，玉米吸收養(yǎng)分多，而且土壤溫度較高促進了玉米植株生長，長勢優(yōu)于其它施肥處理。這與盧艷艷等［19］研究結(jié)果相一致。對照處理由于施肥量為零，土壤本身所固有的養(yǎng)分雖在玉米苗期養(yǎng)分需求少時可以滿足玉米生長，但是在抽穗期，對照處理土壤養(yǎng)分含量較低，不能滿足玉米拔節(jié)期養(yǎng)分的迫切需求而影響了玉米的株高。麥草秸稈粉碎還田后玉米長勢比較緩慢，有研究表明，土壤添加粉碎的麥草后增加了玉米農(nóng)田土壤表層水分的蒸發(fā)和農(nóng)田耗水量，養(yǎng)分流失較大，不利于玉米植株的生長發(fā)育［20］。Ma等［21］研究表明，當(dāng)玉米氮肥供應(yīng)不足，會引起玉米葉片早衰，導(dǎo)致植株生長速率變慢，植株矮小，產(chǎn)量降低。

在玉米收獲時期，壟作覆膜與平作覆膜處理的玉米千粒重顯著大于普通尿素處理，其中平作覆膜施肥處理玉米千粒重最大，壟作覆膜處理次之；覆蓋玉米秸稈與粉碎麥草還田處理之間玉米千粒重差別不大，但均高于常規(guī)施肥。玉米總產(chǎn)量方面，平作覆膜與壟作覆膜玉米總產(chǎn)量顯著高于其它施肥處理，而混合尿酶抑制劑＋尿素施肥處理玉米總產(chǎn)量較低，對照施肥處理最少。Liu等［22］研究得出，覆蓋地膜可以使玉米生長的時間變短，而玉米灌漿期的時間被延長，所以玉米灌漿期在整個生育期所占比例增加，玉米產(chǎn)量可以顯著增加。與常規(guī)施肥相比，壟作覆膜與平作覆膜處理的玉米產(chǎn)量高，其余處理與之相比差異不大?？梢哉f明，覆膜施肥能有效增加玉米千粒重及產(chǎn)量，增產(chǎn)率比較高，而其它處理對玉米增產(chǎn)效果影響不大。

3.4 不同施肥處理對玉米氮素利用率及氮素平衡的影響

本次試驗中，在氮肥施用量相同情況下不同施肥處理土壤的氮素利用率大小為B＞C＞G＞F＞E＞H＞D。施入土壤的氮肥，一方面經(jīng)水下滲而淋失；另一方面通過氨揮發(fā)途徑逸散在大氣中，這是造成氮肥利用率下降的主要原因之一。除此之外，玉米對氮素吸收的多少也會影響氮肥利用率大小。覆膜施肥方式可顯著減少土壤中氮素的揮發(fā)和淋失，土壤氮素充足，供氮時間長，作物能夠更多的吸收利用，故氮素利用率較高；常規(guī)尿素施入土壤后，剛開始土壤養(yǎng)分比較高，但這一時期玉米植株比較小，對養(yǎng)分的需求有限，所以土壤中被利用的養(yǎng)分少，而不能利用的養(yǎng)分則會通過各種途徑損失。到玉米生長后期，滿足不了玉米植株大量吸收氮肥的需要，所以氮肥的利用率較低。

合理施用氮肥一個重要依據(jù)就是通過土壤－作物體系氮素平衡來對其進行評估［21］，土壤－作物體系氮素平衡也可以反過來指導(dǎo)氮肥的合理施用。通過對玉米生長季內(nèi)0～20 cm土層的氮素平衡計算，得出不同施肥處理之間的表觀損失各不相同，其中壟作覆膜和平作覆膜處理比常規(guī)施肥處理、對照作物攜出氮量分別高 18.7% ～31.7%、21.82% ～32.72%；氮素表觀損失比常規(guī)施肥處理降低18.47%～21.66%；而氮素盈余量比常規(guī)施肥處理低 40.462～68.672 kg·hm－2。在沒有施入氮肥的情況下，土壤中殘留的氮素和表觀損失的氮素均較低，當(dāng)土壤施肥后，氮素的盈余量就會增加，氮盈余中，土壤無機氮殘留占絕大部分，其經(jīng)過各種途徑而損失，并引起相應(yīng)的環(huán)境問題［5，23］。壟作覆膜與平作覆膜處理由于覆膜的作用，氨揮發(fā)較小，釋放的氮素緩慢，持續(xù)滿足玉米生長需求，因此玉米成熟收獲后殘留在土壤中的無機態(tài)氮含量顯著低于常規(guī)施肥處理，對減少氮素?fù)p失效果明顯。

4 結(jié) 論

本次試驗在玉米生長期進行，基肥氨揮發(fā)一共持續(xù)了15 d，追肥氨揮發(fā)一共持續(xù)了11 d，基肥氨揮發(fā)累積量占施肥量的0.81%～1.65%；追肥時期氨揮發(fā)累積量占施肥量的3.1%～4.6%。與周靜基肥追肥氨揮發(fā)研究結(jié)果一致［24］。覆膜＋尿素施肥氨揮發(fā)損失較小；有機物料還田＋尿素、施用復(fù)合肥和添加尿酶抑制劑＋尿素會增加氨揮發(fā)強度；而且覆膜＋尿素施肥條件下，氮肥利用率高，千粒重和產(chǎn)量高于其它施肥處理。綜上所述，壟作覆膜與平作覆膜＋尿素深施（基肥）／表施灌水（追肥）的施肥方式可以有效降低土壤表觀氮損失，促進玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量，增加生產(chǎn)效益，而且覆膜施肥操作簡單，地膜回收系統(tǒng)完善，農(nóng)業(yè)面源污染小。

［1］ Zhu Z L，Chen D L.Nitrogen fertilizer use in China-Contributions to food production，impaction the environment and best management strategies［J］.Nutrient Cycling in Agroeconomy Systems，2002，63（2－3）：117-127.

［2］ 朱兆良，文啟孝.中國土壤氮素［M］.南京：江蘇科技出版社，1992：213-249.

［3］ Tian GM，Cao JL，Cai ZC，etal.Ammonia volatilization from win-terwheat field top dressed with urea［J］.Pedosphere，1998，8（4）：331-336.

［4］ 王 方，李元壽，王文麗，等.甘肅灌淤土土壤障礙因素淺析［J］.土壤，2004，36（4）：452-456.

［5］ 郭慶法，王慶成，汪黎明.中國玉米栽培學(xué)［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2004.

［6］ 陳 鍵，宋春梅，劉云慧.黃淮海平原旱田氮素?fù)p失特征及其環(huán)境影響研究［J］.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2006，14（2）：99-102.

［7］ 賀發(fā)云，尹 斌，金雪霞，等.南京兩種菜地土壤氨揮發(fā)的研究［J］.土壤學(xué)報，2005，42（2）：254-259.

［8］ 周 偉，田玉華，曹彥圣，等.兩種氨揮發(fā)測定方法的比較研究［J］.土壤學(xué)報，2011，48（5）：1091-1095.

［9］ 王 玨，巨曉棠，張麗娟.華北平原小麥季氮肥氨揮發(fā)損失及影響因素研究［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009，32（3）：6-11.

［10］ 鄧美華，尹 斌，張紹林，等.不同施氮量和施氮方式對稻田氨揮發(fā)損失的影響［J］.土壤，2006，38（3）：263-269.

［11］ 徐萬里，劉 驊，張云舒，等.新疆灰漠土區(qū)不同肥料比土壤氨揮發(fā)原位監(jiān)測［J］.生態(tài)學(xué)報，2009，29（8）：4565-4571.

［12］ Bouwmeester R JB，Vlek PLG，Stumpe JM.Effectofenvironmental factors on ammonia volatilization from a urea-fertilized soil［J］.Soil Science Society of America Journal，1985，49（2）：376-381.

［13］ Mulvaney R L，Bremner JM.Control of urea transformation in soils［J］.Soil Biochemistry，1981，（5）：153-196.

［14］ LiH，Liang XQ，Chen Y X，etal.Ammonia volatilization from urea in rice fields with zero-drainage water management［J］.Agriculture Water Management，2008，95（8）：887-894.

［15］ 上官宇先，師日鵬，李 娜.壟作覆膜條件下田間氨揮發(fā)及影響因素［J］.環(huán)境科學(xué)，2012，33（6）：1987-1993.

［16］ 凌 莉，李世清，李生秀.石灰性土壤氨揮發(fā)損失的研究［J］.土壤侵蝕與水土保持學(xué)報，1999，5（6）：119-122.

［17］ 薩如拉，高聚林，于曉芳，等.玉米秸稈深翻還田對土壤有益微生物和土壤酶活性的影響［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2014，28（7）：139-143.

［18］ 趙哈林，劉任濤，趙學(xué)勇，等.旱作農(nóng)田改為水澆地對沙質(zhì)土壤節(jié)肢動物群落的影響［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2014，28（1）：9-14.

［19］ 盧艷艷，宋付朋.不同包膜控釋尿素對農(nóng)田土壤氨揮發(fā)的影響［J］.生態(tài)學(xué)報，2011，31（23）：7133-7140.

［20］ Schwartz R C，Baumhardt R L，Evett SR.Effects on soilwater redistribution and bare soil evaporation throughout a season［J］.Soil Tillage Research，2010，110（2）：221-229.

［21］ Ma B L，Dwyer L M.Nitrogen uptake and use of two contrasting maize hybrids differing in leaf senescence［J］.Plant and Soil，1998，199（2）：283-291.

［22］ Liu Y，Yang S J，Li SQ，et al.Growth and development ofmaize Zeɑmɑys L.in response to different field water management practices：resource capture and use efficiency［J］.Agriculture For Meteorol，2010，150（4）：606-613.

［23］ 趙榮芳，陳新平，張福鎖.華北地區(qū)冬小麥夏玉米輪作體系的氮素循環(huán)與平衡［J］.土壤學(xué)報，2009，46（4）：684-697.

［24］ 周 靜，崔 鍵，王國強，等.春秋季紅壤旱地氨揮發(fā)對氮施用量氣象因子的響應(yīng)［J］.土壤學(xué)報，2007，44（3）：499-507.

The ammonia volatilization of anthropogenic-alluvial soil in summer maize farm land under different fertilization methods in Gansu Province

YANG Xiao-yun1，YANG Hu-de1，2
（1.Acɑdemy of Resourcesɑnd Environment of Gɑnsu Agriculturɑl University，Lɑnzhou，Gɑnsu 730070，Chinɑ；2.Institute of Soilɑnd Fertilizerɑnd Wɑter-sɑving Agriculture，Gɑnsu Acɑdemy of Agriculturɑl Science，Lɑnzhou，Gɑnsu 730070，Chinɑ）

The effects of different fertilization methods on the ammonia volatilization of anthropogenic-alluvial soil andmaize growth and nitrogen balancewere studied by intermittent closed chamber pumpingmethod.The results showed that the ammonia volatilization of basal fertilizer and topdressing fertilizer continued for 15 days and 11 days.The accumulation of ammonia volatiles during basal fertilizer period was between 2.970 and 4.123 kg·hm－2，accounting for 0.81%to 1.65%of the total amountof fertilizer，and the accumulation of ammonia volatiles during topdressing fertilizer period was between 6.240～8.347 kg·hm－2，accounting for 3.1%to 4.6%of the amount of fertilizer applied；The loss of ammonia volatilization was lower under the condition of film and urea fertilization，and the utilization rate of nitrogen fertilizerwas higher than that of conventional fertilization.Themass of 1000 grainswas higher than that of conventional fertilization 3.6%to 11.9%，and yield of maize was higher than that conventional fertilization 24.98%to 36.73%；reduce the nitrogen surplus of40.46 to 68.67 kg·hm－2.In summary，the application of film mulching（urea deep application／surface irrigation）can reduce soil ammonia volatilization loss，promote the growth and developmentof summermaize and yield，increase production efficiency，decrease agriculturalnon-pointsource pollution.Therefore，film mulching will be large-scale used in anthropogenic-alluvial soil of the summermaize planting area in Gansu Province.

ammonia volatilization；anthropogenic-alluvial soil；fertilizationmethod；summermaize；mitrogen balance

S143.1

A

1000-7601（2017）05-0079-10

10.7606／j.issn.1000-7601.2017.05.12

2016-07-23

2016-09-21

甘肅省農(nóng)業(yè)面源污染調(diào)查項目

楊曉云（1990—），男，甘肅人，碩士研究生，研究方向為土地退化防治與土壤肥力。E-mail：417591809＠qq.com。

楊虎德（1969—），男，甘肅武威人，副研究員，碩士生導(dǎo)師，主要從事土壤環(huán)境監(jiān)測及數(shù)字農(nóng)業(yè)研究工作。E-mail：576259707＠qq.com。