文 雯，李 鑫，李魯華 ，王江麗

(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】新疆屬干旱半干旱地區(qū)，水資源緊缺，高效節(jié)水的滴灌技術(shù)得到大面積推廣應(yīng)用，滴灌小麥的種植也越來越受到重視[1]。北疆地區(qū)春小麥?zhǔn)斋@后仍有90～105 d的光熱資源有待利用，而青貯玉米由于其生物量大、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、生育期相對(duì)收籽玉米較短等優(yōu)良特性，在生產(chǎn)和利用上潛力巨大[2]。麥后復(fù)種青貯玉米滴灌模式能充分利用北疆地區(qū)光、熱、水、土資源，為農(nóng)牧結(jié)合、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)民增收提供了新途徑[3-4]。氮素是限制作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的重要因素之一[5-6]。過量施用氮肥造成資源浪費(fèi)不利于氮肥高效利用[7]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】研究結(jié)果表明，過量施用氮肥是造成地下水硝態(tài)氮污染的重要原因[8]，合理的施肥調(diào)控是提高作物產(chǎn)量的重要措施[9]。在黃土高原南部旱地，隨施氮量增加，小麥吸氮量顯著增加，至收獲期達(dá)峰值，適宜施氮量為 80 kg/hm2[10]。在陜西關(guān)中地區(qū)，施氮 240 kg/hm2小麥花后營(yíng)養(yǎng)器官氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)量與施氮 120 kg/hm2無顯著差異，但氮肥利用效率降低[11]。在黃淮冬麥區(qū)的魯中丘陵旱地，施氮量為 150 kg/hm2左右，小麥籽粒產(chǎn)量最高，氮素利用效率和氮肥生產(chǎn)效率較高[6，12]。麥玉兩熟地區(qū)施常規(guī)肥量的75%具有較高的總產(chǎn)量，從常規(guī)施肥、常規(guī)施肥的75%至常規(guī)肥量的50%施氮水平，總產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢(shì)[13]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】前人分別對(duì)小麥和青貯玉米的施氮量、硝態(tài)氮在土壤中分布研究較多[14-19]，但對(duì)滴灌模式下春小麥復(fù)播青貯玉米體系前后茬優(yōu)化施氮方案下，硝態(tài)氮在土壤中的分布和累積規(guī)律研究較少。研究新疆北疆滴灌春小麥-青貯玉米種植模式中土壤硝態(tài)氮分布規(guī)律?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究不同施氮量對(duì)春小麥-青貯玉米氮肥利用效率及土壤硝態(tài)氮的影響，以期為北疆地區(qū)滴灌春小麥-青貯玉米種植模式高效施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2014～2015年在石河子大學(xué)節(jié)水灌溉試驗(yàn)站進(jìn)行，試驗(yàn)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℃積溫為3 463.5℃，年平均日照時(shí)間達(dá)2 865 h，無霜期170 d，多年平均降雨量207 mm，平均蒸發(fā)量1 660 mm(石河子氣象局)。試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為中壤土，有機(jī)質(zhì)15.3 g/kg，全氮1.1 g/kg，堿解氮54.8 mg/kg，速效磷19.1 mg/kg，速效鉀194.0 mg/kg，容重為1.5 g/cm3。滴灌帶采用新疆天業(yè)塑化集團(tuán)生產(chǎn)的單翼迷宮式滴灌帶，滴灌帶內(nèi)徑為16.0 mm，壁厚0.2 mm，滴孔間距 300.0 mm。

1.2 方 法

以北疆滴灌春小麥-青貯玉米種植模式為研究對(duì)象，小麥選用新春6號(hào)，青貯玉米選用新飼玉13號(hào)，春小麥為前茬，設(shè)4個(gè)氮素水平(純氮含量分別為0.0、240.0、360.0和480.0 kg/hm2，記為Nw0、Nw1、Nw2和 Nw3)，Nw1、Nw2和 Nw3施氮量為2013年依托國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目專項(xiàng)《滴灌小麥免耕復(fù)種青貯玉米“雙滴”高效種植模式研究(2012BAD42B03-02)》，完成滴灌小麥免耕復(fù)播青貯玉米的品種和密度篩選試驗(yàn)，建立免耕滴灌栽培模式，并初步探索滴灌春小麥不同施氮量對(duì)后茬作物青貯玉米的殘留效應(yīng)(后茬在水分供應(yīng)充足的前提下不施氮肥)，Nw1、Nw2和 Nw3三個(gè)施氮量的試驗(yàn)結(jié)果較為接近。前茬春小麥灌溉量為 4 500 m3/hm2，分別在小麥3個(gè)生育期(灌溉比5∶3∶2)澆水，氮肥全部用作追肥于不同生育時(shí)期隨水滴施。1管4行，等行距15 cm，3月21日播種，6月31日收獲測(cè)產(chǎn)。青貯玉米為后茬，沿用前茬滴灌帶，免耕播種，設(shè)4 個(gè)施氮水平(純氮含量分別為0.0、225.0、337.5 和 450.0 kg/hm2，記為Nc0、Nc1、Nc2和 Nc3)，其中225.0 kg/hm2為當(dāng)?shù)氐褪┑浚?37.5 kg/hm2為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施氮量，450.0 kg/hm2為當(dāng)?shù)馗呤┑?。灌溉量? 500 m3/hm2，分別在小麥5個(gè)生育期(灌溉比1∶3∶2∶1∶3)澆水，氮肥全部用作追肥于不同生育時(shí)期隨水滴施。7月5日播種，10月20日收獲測(cè)產(chǎn)。株距18.5 cm，1管1行，等行距60 cm。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，共計(jì)48個(gè)小區(qū)。磷肥(P2O5)135 kg/hm2和鉀肥(K2O)30 kg/hm2在播種前一次性施入作基肥，其他管理同大田生產(chǎn)。 表1

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)1.2.2.1 產(chǎn)量

小麥成熟期考察各產(chǎn)量構(gòu)成因素，同時(shí)每小區(qū)隨機(jī)收割2 m2的小麥測(cè)產(chǎn)，在試驗(yàn)小區(qū)中隨機(jī)選擇青貯玉米收割2 m2植株，測(cè)定其全株鮮重，由于青貯玉米是收獲地上部全部植株，青貯玉米產(chǎn)量以全株鮮重計(jì)。均以3次重復(fù)的平均產(chǎn)量計(jì)產(chǎn)。

1.2.2.2 土壤含水量

采用烘干法，分別在小麥拔節(jié)期、開花期、成熟期和青貯玉米苗期、拔節(jié)期、吐絲期、灌漿期、收獲期，在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取三個(gè)點(diǎn)用土鉆取0～20、20～40、40～60 cm土層土樣，裝入自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室，稱取30.0 g左右鮮土在80℃條件下烘干至恒重。

1.2.2.3 土壤硝態(tài)氮含量

用于測(cè)土壤含水量的土樣稱取3 g鮮土，2 mol/l KCL溶液浸提，采用AA3連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定土壤硝態(tài)氮含量，未來得及即時(shí)測(cè)定的樣品凍于-20℃冰箱中。

1.2.2.4 氮肥利用率計(jì)算

氮肥農(nóng)學(xué)效率(kg/kg)= (施氮區(qū)產(chǎn)量 - 不施氮區(qū)產(chǎn)量)/ 施氮量。

氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)= 施氮區(qū)產(chǎn)量 / 施氮量。

表1 春小麥-青貯玉米周年氮肥用量試驗(yàn)設(shè)計(jì)
Table. 1 Test design of spring wheat - silage maize annual N fertilizer application rates

春小麥Spring wheat青貯玉米Silage maize處理Treatment施氮量(純氮)N pure amount (kg/hm2)處理Treatment施氮量(純氮)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 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2003、SPSS19.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，Oringin軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量對(duì)前茬春小麥土壤硝態(tài)氮含量時(shí)空變化的影響

2.1.1 施氮量對(duì)春小麥不同生育時(shí)期土壤硝態(tài)氮含量的影響

研究表明，春小麥的生育進(jìn)程中不施氮處理(Nw0)土壤硝態(tài)氮含量呈逐漸減少的趨勢(shì)，各施氮處理的土壤硝態(tài)氮含量拔節(jié)至成熟期均呈先增加后減少的趨勢(shì)，在開花期達(dá)到峰值，春小麥在拔節(jié)期和開花后需肥明顯。不施氮處理(Nw0)的土壤硝態(tài)氮含量峰值出現(xiàn)在拔節(jié)期，且不施氮處理的土壤硝態(tài)氮含量在拔節(jié)至成熟期均顯著低于施氮處理(P< 0.05)。施氮處理中，在拔節(jié)期Nw3處理的土壤硝態(tài)氮含量顯著最高(P< 0.05)；開花期Nw2和Nw3兩處理的土壤硝態(tài)氮含量顯著高于其余兩處理，兩處理間無顯著差異，較不施氮處理(Nw0)土壤硝態(tài)氮含量的增加幅度達(dá)206.59 kg/hm2；在成熟期Nw2和Nw3處理的土壤硝態(tài)氮含量顯著高于其他處理，兩處理間無顯著差異，較不施氮處理的土壤硝態(tài)氮含量平均達(dá)178.51 kg/hm2。隨著生育期的變化，各施氮處理顯著提高了土壤的硝態(tài)氮含量，施氮量為360.0 kg/hm2(Nw2)和480.0 kg/hm2(Nw3)，成熟期土壤硝態(tài)氮含量顯著高于其他施氮處理，過多使用氮肥不利于當(dāng)季小麥吸收利用。圖1

圖1 不同施氮量下前茬春小麥不同生育時(shí)期土壤硝態(tài)氮含量變化
Fig.1 Effect of N application rates on soil nitrate nitrogen content in spring wheat at different growth stages

2.1.2 施氮量處理對(duì)春小麥不同土層硝態(tài)氮含量的影響

研究表明，春小麥0～20、20～40、40～60 cm土層中各處理土壤硝態(tài)氮含量變化規(guī)律表現(xiàn)一致，均隨施氮量的增加而增加，而隨著土壤深度的增加逐漸減少。不施氮處理的土壤硝態(tài)氮含量在0～60 cm土層均顯著低于施氮處理(P< 0.05)，施氮顯著增加了各土層的土壤硝態(tài)氮含量。土壤硝態(tài)氮在表層土(0～20 cm)中含量最高，表層土各處理中Nw3處理的土壤硝態(tài)氮含量顯著高于其余處理(P< 0.05)，較不施氮處理增加幅度達(dá)242.57 kg/hm2；20～40 cm土層中Nw2和Nw3處理的土壤硝態(tài)氮含量顯著高于低施氮(Nw1)和不施氮處理(Nw0)，Nw2和Nw3兩處理之間差異不顯著，較對(duì)照增加幅度平均達(dá)158.94 kg/hm2；40～60 cm土層中表現(xiàn)規(guī)律同20～40 cm土層，較對(duì)照土壤硝態(tài)氮含量增加幅度平均達(dá)145.46 kg/hm2。隨著施氮量的增加，各土層的土壤硝態(tài)氮含量顯著增加。圖2

圖2 不同施氮量下前茬春小麥不同土層硝態(tài)氮含量變化
Fig.2 Effect of N application rates on nitrate content in different soil layers of spring wheat

2.2 施氮量對(duì)后茬青貯玉米土壤硝態(tài)氮含量時(shí)空變化的影響

2.2.1 施氮量對(duì)青貯玉米不同生育時(shí)期土壤硝態(tài)氮含量的影響

研究表明，青貯玉米生育期內(nèi)不同氮肥處理的土壤硝態(tài)氮含量變化趨勢(shì)基本一致，均是先增加后減少，且在吐絲期過后土壤硝態(tài)氮含量迅速減少，但增減幅度有所差異，說明青貯玉米在吐絲后需肥量較大；在四個(gè)前茬施氮處理基礎(chǔ)上，后茬不施氮處理(Nc0)的土壤硝態(tài)氮含量在各生育期均顯著低于各施氮處理，這與前茬春小麥?zhǔn)┑幚肀憩F(xiàn)一致，施用氮肥能顯著提高土壤硝態(tài)氮的含量。圖3

在四個(gè)前茬施氮( Nw0、 Nw1、 Nw2、Nw3)基礎(chǔ)上，后茬施氮處理(Nc1、Nc2、Nc3)的土壤硝態(tài)氮含量均在吐絲期達(dá)到峰值。其中，前茬不施氮(Nw0)、中量施氮(Nw2)、高量施氮(Nw3)三種條件下，后茬三個(gè)施氮處理(Nc1、Nc2、Nc3)吐絲期的土壤硝態(tài)氮含量之間無顯著差異。前茬中量施氮(Nw2)條件下，Nc2和Nc3兩處理的土壤硝態(tài)氮含量顯著高于Nc1處理(P< 0.05)，增加幅度達(dá)到19.34 kg/hm2，Nc2和Nc3兩處理的土壤硝態(tài)氮含量與不施氮(Nc0)處理相比，增加幅度平均達(dá)到111.04 kg/hm2。

前茬高施氮(Nw3)中施氮(Nw2)處理與低施氮(Nw1)不施氮(Nw0)兩處理比較，對(duì)后茬青貯玉米前期(苗期-吐絲期)土壤硝態(tài)氮含量的影響略有提高。后茬青貯玉米各處理第一個(gè)生育期苗期與前茬春小麥最后一個(gè)生育期成熟期的土壤硝態(tài)氮含量相比降低幅度較大(平均降幅達(dá)100.70 kg/hm2)，這可能與玉米苗期采取免耕播種和干旱蹲苗措施有關(guān)，土壤干旱抑制了氮素的轉(zhuǎn)化，苗期過后隨著水肥的施入，表層根系養(yǎng)分富集，土壤硝態(tài)氮含量逐漸上升，在吐絲期達(dá)到高峰。圖3

圖3 不同施氮量下青貯玉米各生育時(shí)期土壤硝態(tài)氮含量變化
Fig.3 Effect of N application rates on soil nitrate nitrogen content in silage maize at different growth stages

2.2.2 不同施氮處理對(duì)青貯玉米土壤剖面硝態(tài)氮含量的影響

研究表明，四個(gè)前茬施氮處理?xiàng)l件下，青貯玉米各處理土壤硝態(tài)氮含量在0～60 cm 土層內(nèi)，均呈現(xiàn)隨著土層的加深而逐漸減少的趨勢(shì)，但減少幅度有所差異；且各土層中均以不施氮處理(Nc0)硝態(tài)氮含量顯著最低。各處理土壤硝態(tài)氮含量在表層(0～20 cm)最高，且隨施氮量的增加而增加。前茬不施氮(Nw0)基礎(chǔ)上，0～20 cm土層和20～40 cm土層中，Nc2和Nc3處理的土壤硝態(tài)氮含量顯著高于低施氮(Nc1)處理(P< 0.05)，兩處理間無顯著差異；與低施氮(Nc1)處理相比較，Nc2和Nc3處理的土壤硝態(tài)氮含量在兩個(gè)土層中，增加幅度平均分別達(dá)到62.12和54.58 kg/hm2；與不施氮(Nc0)處理相比，Nc2和Nc3處理的硝態(tài)氮含量增加幅度0～20和20～40 cm土層中平均分別達(dá)到457.46和235.69 kg/hm2。40～60 cm土層中，三個(gè)施氮處理(Nc1、Nc2、Nc3)差異不顯著。

前茬低施氮(Nw1)基礎(chǔ)上，0～20 cm土層中，三個(gè)施氮處理(Nc1、Nc2、Nc3)差異不顯著；Nc2和Nc3處理的土壤硝態(tài)氮含量顯著高于低施氮(Nc1)處理(P< 0.05)，兩處理間無顯著差異；與低施氮(Nc1)處理相比較，Nc2和Nc3處理的土壤硝態(tài)氮含量在兩個(gè)土層中，增加幅度平均分別達(dá)到79.94和87.41 kg/hm2；與不施氮(Nc0)處理相比，Nc2和Nc3處理的硝態(tài)氮含量增加幅度0～20 cm 和20～40 cm土層中平均分別達(dá)到180.79和167.01 kg/hm2。

前茬中施氮(Nw1)基礎(chǔ)上，0～20 cm土層中，三個(gè)施氮處理(Nc1、Nc2、Nc3)差異不顯著；Nc2和Nc3處理的土壤硝態(tài)氮含量顯著高于低施氮(Nc1)處理(P< 0.05)，兩處理間無顯著差異；與低施氮(Nc1)處理相比較，Nc2和Nc3處理的土壤硝態(tài)氮含量在兩個(gè)土層中，增加幅度平均分別達(dá)到50.99和71.38 kg/hm2；與不施氮(Nc0)處理相比，Nc2和Nc3處理的硝態(tài)氮含量增加幅度0～20和20～40 cm土層中平均分別達(dá)到178.82和209.21 kg/hm2。

前茬高施氮(Nw3)基礎(chǔ)上，各施氮處理(Nc1、Nc2、Nc3)0～60 cm 土層的土壤硝態(tài)氮含量差異不顯著。

研究表明，根據(jù)前茬施氮用量的增加，后茬土壤硝態(tài)氮含量在各個(gè)土層均有增加，增加幅度在38.22～60.19 kg/hm2，由此說明,前茬增加氮肥用量對(duì)后茬作物的土壤硝態(tài)氮含量有影響。圖4

圖4 不同施氮量下青貯玉米不同土層硝態(tài)氮含量變化
Fig.4 Effect of N application rate on nitrate content in different soil layers of silage maize

2.3 施氮量對(duì)產(chǎn)量及氮素利用率的影響

2.3.1 施氮量對(duì)前茬春小麥產(chǎn)量及氮素利用率的影響

研究表明，中施氮量(Nw2)產(chǎn)量最高，達(dá)(6 713.39±115.51)kg/hm2，其次分別為Nw3、Nw1、Nw0。其中Nw2、Nw3處理分別顯著高于另兩個(gè)處理(P< 0.05)。平均穗質(zhì)量和千粒重呈現(xiàn)Nw2> Nw3> Nw1> Nw0的趨勢(shì)，且Nw2與Nw3間、Nw1與Nw0處理間差異不顯著。單株穗數(shù)和穗粒數(shù)呈Nw3>Nw2>Nw1>Nw0的趨勢(shì)。氮肥偏生產(chǎn)力依次為Nw1>Nw2>Nw3。氮肥農(nóng)學(xué)效率(NAE，kg /kg =(施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量)/施氮量)則可以直接反映了施肥的增產(chǎn)狀況，所以一般用來定量不同氮肥運(yùn)籌下化肥增產(chǎn)作用。隨著施氮量的增加，氮肥農(nóng)學(xué)效率依次為Nw1>Nw2>Nw3，其中，Nw1與Nw2處理之間無顯著差異，兩處理分別與Nw3處理差異顯著(P< 0.05)。施氮量過高并不利于氮素的高效利用與高產(chǎn)。表2

2.3.2 前茬春小麥各指標(biāo)相關(guān)性

研究表明，施氮量與產(chǎn)量、單數(shù)穗數(shù)、穗粒數(shù)、平均穗質(zhì)量、千粒重均呈極顯著正相關(guān)，與氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率呈顯著正相關(guān)；產(chǎn)量與單株穗數(shù)、穗粒數(shù)、平均穗質(zhì)量、千粒重5個(gè)指標(biāo)間兩兩呈極顯著正相關(guān)，產(chǎn)量和氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)效率呈極顯著正相關(guān)；氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。表3

表2 不同施氮量下春小麥產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素及氮肥利用率特征
Table 2 Yield, yield components and NAE of spring wheat under different treatments

項(xiàng)目 ItemNw0Nw1Nw2Nw3單株穗數(shù)Grain amount per plant1.23±0.06b1.32±0.02b1.44±0.03a1.49±0.02 a穗粒數(shù)Grains per spike24.18±0.53c28.44±0.65b41.37±1.20 a44.03±1.21 a平均穗質(zhì)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產(chǎn)量(kg/hm2)Yield4 457.01±57.36c6 028.02±115.51b6 713.39±69.61a6 582.96±25.28a氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)NP-25.12±0.48a18.65±0.19b13.72±0.05 c氮肥農(nóng)學(xué)效率(kg/kg)NAE-6.55±0.24a6.27±0.05 a4.43±0.14b

注：表格中數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤，同行數(shù)據(jù)后的不同小寫字母表示通過Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較差異顯著(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 春小麥各個(gè)指標(biāo)間的相關(guān)性
Table 3 Correlation analysis between every index of spring wheat

相關(guān)系數(shù)Correlation coefficient施氮量N Application單株穗數(shù)Grain amount per plant穗粒數(shù)Grains per spike平均穗質(zhì)量Average grain mass per spike(g)千粒重1 000 grain mass(g)產(chǎn)量Yield(kg/hm2)氮肥偏生產(chǎn)力NP(kg/kg)氮肥農(nóng)學(xué)效率NAE(kg/kg)施氮量 N Application1單株穗數(shù) Grain amount per plant0.876??1穗粒數(shù) Grains per spike0.927??0.930??1平均穗質(zhì)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產(chǎn)量(kg/hm2) Yield0.940??0.851??0.866??0.2640.782??1氮肥偏生產(chǎn)力 (kg/kg) NP0.580?0.4030.3420.4260.2640.758??1氮肥農(nóng)學(xué)效率 (kg/kg) NAE0.696?0.540.5160.805??0.4260.869??0.974??1

注：*，相關(guān)系數(shù)在P=0.05水平顯著(雙尾檢驗(yàn))；**，在P=0.01水平顯著(雙尾檢驗(yàn))

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 不同施氮處理對(duì)后茬青貯玉米產(chǎn)量及氮素利用率的影響

研究表明，整體來看，株高最高的是前茬高施氮(Nw3)處理?xiàng)l件下的Nc3處理，產(chǎn)量最高的是前茬中施氮(Nw2)處理?xiàng)l件下的Nc1處理，氮肥偏生產(chǎn)力(NP)和氮肥農(nóng)學(xué)效率(NAE)均為最高處理同產(chǎn)量。

后茬施氮處理中，在四個(gè)前茬施氮(Nw0、Nw1、Nw2、Nw3)基礎(chǔ)上株高方面Nc2處理最高。產(chǎn)量方面，前茬不施氮(Nw0)的條件下，Nc2處理產(chǎn)量最高，Nc3處理和Nc2處理間差異不顯著；前茬低施氮(Nw1)的條件下，Nc3處理產(chǎn)量最高，前茬中施氮(Nw2)和高施氮(Nw3)條件下均為Nc1處理產(chǎn)量最高。氮肥偏生產(chǎn)力(NP)方面，由于青貯玉米收獲的是地上部全部植株，故這里計(jì)算的NP值用的是全株產(chǎn)量，在四個(gè)前茬施氮(Nw0、Nw1、Nw2、Nw3)基礎(chǔ)上，NP值均為Nc1處理最高。氮肥農(nóng)學(xué)效率(NAE)方面，前茬不施氮(Nw0)的條件下，Nc2處理NAE最高，與Nc3處理和Nc2處理間差異不顯著；其余前茬施氮(Nw1、Nw2、Nw3)條件下，NAE均為Nc1處理產(chǎn)量最高，且顯著高于Nc2、Nc3處理(P< 0.05)。

高施氮量組合(前茬Nw3處理、后茬Nc3處理)處理下雖然株高最高(2.59 m)，但導(dǎo)致較低的氮肥偏生產(chǎn)力和最低的氮肥農(nóng)學(xué)效率，高施氮組合(前茬Nw3處理、后茬Nc3處理)同出現(xiàn)最高氮肥偏生產(chǎn)力(NP)、氮肥農(nóng)學(xué)效率(NAE)的施氮組合(前茬Nw2處理、后茬Nc1處理)比較，NP值減少110.35 kg/kg，NAE減少142.33 kg/kg。

表4 不同施氮處理下青貯玉米產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素及氮肥利用率特征
Table 4 Yield, yield components and NAE of silage maize under different treatments

處理Treatment株高Plant height(m)產(chǎn)量(鮮重Yield(t/hm2)氮肥偏生產(chǎn)力NP (kg/kg)氮肥農(nóng)學(xué)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：表格中數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤，同列數(shù)據(jù)后的不同小寫字母表示通過Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較差異顯著(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 后茬青貯玉米各指標(biāo)相關(guān)性

研究表明，前茬施氮量與后茬玉米的株高、產(chǎn)量呈極顯著相關(guān)；后茬的施氮量與玉米株高、產(chǎn)量和氮肥偏生產(chǎn)力呈極顯著相關(guān)；玉米株高、產(chǎn)量、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)效率4個(gè)指標(biāo)間兩兩呈極顯著相關(guān)關(guān)系。表5

3 討 論

3.1 施氮量對(duì)前茬春小麥土壤硝態(tài)氮含量時(shí)空變化的影響

土壤硝態(tài)氮在土壤剖面的累積和移動(dòng)受前茬殘留氮、施肥方法、施肥量、降水量和灌溉量等因素的影響。段文學(xué)等[12]研究表明，在黃淮冬麥區(qū)，隨施氮量增加，各時(shí)期土壤硝態(tài)氮含量升高顯著。竇曉靜等[20]的研究中，施氮量為316 kg/hm2時(shí)較有利于春小麥對(duì)氮肥的吸收。張智猛等[21]的研究中，小麥土壤硝態(tài)氮在拔節(jié)至成熟期呈先增加后降低的趨勢(shì)。研究中，隨著生育期的推進(jìn)，春小麥土壤硝態(tài)氮含量呈先增加后降低的趨勢(shì)，各時(shí)期隨著施氮量的增加，土壤硝態(tài)氮含量顯著增加，到成熟期360、480 kg/hm2施氮量(Nw2、Nw3)的土壤硝態(tài)氮含量顯著高于240 kg/hm2施氮量和不施氮(Nw1、Nw0)處理，說明過高的施氮不利于當(dāng)季小麥的吸收利用，可能對(duì)后茬作物提供潛在養(yǎng)分。這與段文學(xué)等[12]和張智猛等[21]的研究結(jié)果一致。有研究認(rèn)為[22]，施氮量為70 和140 kg/hm2對(duì)小麥?zhǔn)斋@后土壤硝態(tài)氮含量無顯著影響，研究中，超過360 kg/hm2施氮量小麥?zhǔn)斋@后土壤硝態(tài)氮含量無顯著變化，這可能是因?yàn)樵囼?yàn)是在北疆干旱半干旱地區(qū)滴灌條件下進(jìn)行的。

表5 春小麥各個(gè)指標(biāo)間的相關(guān)性
Table 5 Correlation analysis between every index of silage maize

相關(guān)系數(shù)Correlation coefficient前茬施氮量Before N application后茬施氮量After N application株高Plant height(m)產(chǎn)量鮮重Yield(t/hm2)氮肥偏生產(chǎn)力NP(kg/kg)氮肥農(nóng)學(xué)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產(chǎn)量(鮮重t/hm2) Yield0.615??0.393??0.654??1氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)NP0.190.464??0.617??0.737??1氮肥農(nóng)學(xué)效率(kg/kg)NAE0.2080.2680.488??0.831??0.867??1

注：**，在P=0.01水平顯著(雙尾檢驗(yàn))

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

土壤硝態(tài)氮在土壤剖面中的累積和移動(dòng)受施氮量和施氮方法、降雨量和灌溉量的影響[23]。巨曉棠等[24]研究表明，小麥季施氮0～360 kg/hm2，其中240 和360 kg/hm2兩個(gè)高施氮量處理在小麥生長(zhǎng)期的硝態(tài)氮?dú)埩裘黠@，且大量向100 cm以下土壤轉(zhuǎn)移。趙營(yíng)等[25]的研究中，施氮量為225 kg/hm260%作基肥，剩下40%用作分蘗和拔節(jié)追施，與施氮量為315 kg/hm22/3作基肥1/3作追肥相比增產(chǎn)約20%，且明顯減少了0～60 cm土層的硝態(tài)氮含量。段文學(xué)等[12]的研究中還指出，隨著生育期的推進(jìn)，施氮處理各土層硝態(tài)氮含量存在差異性逐漸加深的變化趨勢(shì)。亦有研究認(rèn)為[26]，施氮有助于提高淺層土壤的硝態(tài)氮含量，拔節(jié)期至灌漿期土壤硝態(tài)氮含量的減少主要集中在淺、中層土，對(duì)深層土的硝態(tài)氮含量影響較小。研究中，土壤硝態(tài)氮含量主要集中在淺層土(0～20 cm)，高量施氮明顯增加了土壤硝態(tài)氮往中層土壤移動(dòng)，施氮量高于360 kg/hm2時(shí)，土壤硝態(tài)氮含量顯著高于240 kg/hm2施氮處理和不施氮處理。過多施用氮肥增大了硝態(tài)氮向深層土壤淋洗的可能性，試驗(yàn)位于北疆石河子，屬干旱地區(qū)，降水量對(duì)試驗(yàn)的土壤硝態(tài)氮含量影響較小[23]，適量施用氮肥對(duì)土壤硝態(tài)氮?dú)埩艟惋@得尤為重要。

3.2 施氮量對(duì)后茬青貯玉米土壤硝態(tài)氮含量時(shí)空變化的影響

張智猛等[21]的研究表明，前茬冬小麥-夏玉米輪作中夏玉米季土壤硝態(tài)氮含量隨著生育進(jìn)程的變化呈先增加后降低的趨勢(shì)，小麥成收獲后至玉米苗期土壤硝態(tài)氮含量有所下降。葉冰等[27]的研究顯示，施氮對(duì)玉米吐絲期以后的土壤硝態(tài)氮含量影響較大，趙士誠(chéng)等[28]的研究中，玉米土壤無機(jī)氮隨著生育進(jìn)程呈先增加后減少的趨勢(shì)，吐絲期達(dá)到峰值。研究中，前茬春小麥成熟期較青貯玉米苗期的土壤硝態(tài)氮含量高，后茬青貯玉米的土壤硝態(tài)氮含量在各前茬施氮基礎(chǔ)上均表現(xiàn)為先增加后減少的趨勢(shì)，到吐絲期達(dá)到峰值，這與以上研究結(jié)果一致。

土壤硝態(tài)氮含量受前茬氮?dú)埩艉?、土壤質(zhì)地、土體構(gòu)型等影響顯著，所以僅依據(jù)一季或兩季的觀測(cè)結(jié)果很難對(duì)土壤硝態(tài)氮的移動(dòng)和淋洗做出評(píng)價(jià)。土壤剖面采樣方法隨無法準(zhǔn)確淋洗出某一土層的數(shù)量，但能反映出土壤硝態(tài)氮在某一層的積累和移動(dòng)趨勢(shì)，前茬土壤氮?dú)埩袅繉?duì)后茬作物需肥規(guī)律有影響[24]。石維等[29]認(rèn)為，土壤硝態(tài)氮含量隨施氮量的增加而增加，且施氮量對(duì)0～100 土層的硝態(tài)氮含量有顯著影響。粟麗等[30]的研究中顯示，0～200 cm土體的土壤硝態(tài)氮含量與施氮量呈顯著線性關(guān)系。葉冰等[27]的研究中0～40 cm土層的硝態(tài)氮含量受施氮量的影響較大，40～60 cm土層硝態(tài)氮含量變化趨于平穩(wěn)，其中以240 kg/hm2處理最佳。研究中，青貯玉米的各施氮處理均表現(xiàn)為表層土(0～20 cm)硝態(tài)氮含量最高，隨著土壤深度的增加，硝態(tài)氮含量變化趨于平緩，施氮處理顯著增加了土壤硝態(tài)氮含量，后茬青貯玉米的土壤硝態(tài)氮含量隨著前茬施氮量的增加而增加，這與以上研究結(jié)果表現(xiàn)一致。

3.3 施氮量對(duì)前茬春小麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

作物產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素與施肥有密切關(guān)聯(lián)。趙廣才等[31]研究認(rèn)為，施氮量在0～300 kg/hm2范圍內(nèi)，小麥產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加；徐鳳嬌等[32]認(rèn)為施氮量在270 kg/hm2時(shí)，穗數(shù)、穗粒數(shù)和小麥產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，施氮量超過360 kg/hm2時(shí)，三項(xiàng)指標(biāo)開始下降。祁靜玉等[33]研究也表明，隨著施氮量的增加，小麥產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢(shì)，且不同品種最適施氮量不同，新春31號(hào)在施氮量275 kg/hm2，新春6號(hào)在250 kg/hm2時(shí)，增產(chǎn)明顯。張學(xué)順等[34]研究發(fā)現(xiàn)，施氮量為329 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到最高。在研究中，前茬春小麥?zhǔn)┑吭?～480 kg/hm2，小麥產(chǎn)量隨著施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，其中施氮量為360 kg/hm2(Nw2)時(shí)，產(chǎn)量、平均穗質(zhì)量和千粒重最高，這與上述研究結(jié)果基本一致。單株穗數(shù)、平均穗質(zhì)量、穗粒數(shù)和千粒重對(duì)產(chǎn)量最終形成起到關(guān)鍵作用，研究中不施氮(Nw0)和低施氮量240 kg/hm2(Nw1)處理下，較低的這4項(xiàng)產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)導(dǎo)致了這兩個(gè)處理較低的產(chǎn)量，這與張耀蘭等[35]的研究結(jié)果一致。

3.4 施氮量對(duì)后茬青貯玉米麥產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

對(duì)后茬青貯玉米而言，產(chǎn)量也是評(píng)價(jià)青貯玉米品種優(yōu)劣的重要指標(biāo)。粟麗等[30]認(rèn)為，夏玉米施氮處理的產(chǎn)量比不施氮顯著增加，且隨著施氮量的增加而增加。孫毅鵬[36]的研究表明，施氮量在234 kg/hm2時(shí)，玉米的產(chǎn)量最佳。這與研究中后茬青貯玉米施氮量為225 kg/hm2時(shí)為產(chǎn)量最佳表現(xiàn)基本一致。而王久龍等[37]研究發(fā)現(xiàn)，施氮量在0～375.96 kg/hm2，隨著施氮量的增加，產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢(shì)；施氮量為236.76 kg/hm2時(shí)青貯玉米的水分利用率和產(chǎn)量達(dá)最大；施氮量超出306.36 kg/hm2則光合勢(shì)和凈同化率均顯著降低。試驗(yàn)在前茬施氮的基礎(chǔ)上，后茬青貯玉米產(chǎn)量隨著施氮量在225～450 kg/hm2范圍內(nèi)的增加，呈降低趨勢(shì)，這與前人的研究結(jié)果一致，施氮量過大，對(duì)作物產(chǎn)量不利。

3.5 施氮量對(duì)前茬春小麥氮素利用率的影響

竇曉靜等[20]研究得出，春小麥較有利于氮素吸收和積累的施氮量為315 kg/hm2。張學(xué)順等[34]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施氮量在0～375 kg/hm2時(shí)，隨著施氮量的增加，氮素最大累積量和速率呈先增加后降低的規(guī)律，其中施氮量為329 kg/hm2時(shí)，氮素利用率最大。研究中，氮肥偏生產(chǎn)力隨著施氮量的增加逐漸減少，氮肥農(nóng)學(xué)效率呈先增加后減少的趨勢(shì)，這與前人的研究結(jié)果一致。

3.6 施氮量對(duì)后茬青貯玉米氮素利用率的影響

趙士誠(chéng)等[28]的研究顯示，玉米氮積累速率隨著生育期的推進(jìn)呈先增加后減少的趨勢(shì)。研究中，所有前茬施氮基礎(chǔ)下后茬225～450 kg/hm2施氮處理的氮肥偏生產(chǎn)力均為逐漸減少的趨勢(shì)，其中225 kg/hm2的氮肥偏生產(chǎn)力最高。王科[38]的研究顯示，隨著施氮量的增加，氮肥農(nóng)學(xué)效率逐漸減少。研究中，除前茬不施氮條件下，后茬農(nóng)學(xué)利用效率為337.5 kg/hm2最高以外，其余前茬施氮條件下，后茬最高氮肥農(nóng)學(xué)效率呈逐漸降低的趨勢(shì)，其中施氮處理均為225 kg/hm2，試驗(yàn)中，只有前茬施氮360 kg/hm2，后茬施氮225 kg/hm2這一施氮組合符合高產(chǎn)與節(jié)肥的目的，體現(xiàn)了滴灌條件下復(fù)播體系增產(chǎn)省肥的優(yōu)越性。氮素利用效率與施氮量、施氮時(shí)期與方式有關(guān)，還受土壤條件，降水等氣候特征等的影響，試驗(yàn)結(jié)果只能說明,當(dāng)季春小麥-青貯玉米的氮肥利用特征，而普遍需肥規(guī)律還需長(zhǎng)期試驗(yàn)來驗(yàn)證。

4 結(jié) 論

在春小麥-青貯玉米栽培體系中，氮素用量的合理運(yùn)籌直接影響到土壤硝態(tài)氮的累積與轉(zhuǎn)運(yùn)、作物產(chǎn)量及構(gòu)成因素、氮素利用率等。前后茬作物的土壤硝態(tài)氮含量均隨著生育期的變化呈先增加后減少的趨勢(shì)，在0～60 cm土層中，前后茬土壤硝態(tài)氮含量均為0～20 cm含量最高，隨著土層的加深硝態(tài)氮含量逐漸減少，前茬土壤硝態(tài)氮?dú)埩魧?duì)后茬各處理均有增加土壤硝態(tài)氮含量的趨勢(shì)。

施氮量過高在前茬春小麥雖然有較高的單株穗數(shù)、平均穗質(zhì)量和產(chǎn)量，但卻收獲最低的氮肥偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率(如Nw3過量施氮處理)。在后茬各施氮處理中，施氮量過高(如Nc2、Nc3處理)，反而有較低的氮肥農(nóng)學(xué)效率、偏生產(chǎn)力和產(chǎn)量。氮素嚴(yán)重缺乏(如前茬不施氮Nw0、后茬不施氮Nc0處理)，作物植株生長(zhǎng)受限，春小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素指標(biāo)下降，青貯玉米株高降低，導(dǎo)致最低的產(chǎn)量。在新疆北疆地區(qū)春小麥復(fù)播青貯玉米種植模式下，采用前茬360 kg/hm2后茬225 kg/hm2的施氮組合。