摘要：為研究不同施氮模式對(duì)寧夏引黃灌區(qū)春玉米產(chǎn)量及土壤無(wú)機(jī)氮變化的影響，以玉米為研究對(duì)象，采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，設(shè)置不施氮肥處理（CK）、農(nóng)民常規(guī)尿素處理（CF，N450 kg·hm-2）、等量控釋肥替代處理（T1，N450 kg·hm-2）、常規(guī)減氮處理（T2，N315 kg·hm-2）和減氮控釋配施處理（T3，N 315 kg·hm-2）5個(gè)處理，分析減氮及控釋肥處理下玉米產(chǎn)量及土壤無(wú)機(jī)氮狀況。結(jié)果表明：連續(xù)兩年（2021-2022年）減氮和控釋施肥處理中，T3處理年均增產(chǎn)效果最顯著，且產(chǎn)量構(gòu)成因子中年均百粒質(zhì)量和穗粒質(zhì)量分別顯著提高11.83%和28.94%，年均禿尖長(zhǎng)顯著降低67.87%。不同減氮和控釋施肥處理兩年均對(duì)0-120 cm土壤中NH+4-N的影響不顯著，但對(duì)土壤NO-3-N和總無(wú)機(jī)氮的影響顯著。收獲期，T3處理的N03-N和無(wú)機(jī)氮的平均累積量最低，分別為210.01 kg·hm-2和298.40 kg·hm-2。連續(xù)兩年減氮和控釋施肥結(jié)果顯示，T3處理較CF處理氮肥回收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力分別平均顯著提高21.93%、10.42 kg·kg-1和21.89 kg·kg-1。研究表明，總施氮量315 kg·hm-2的減氮控釋肥配施（T3）方式，是寧夏引黃灌區(qū)春玉米在兼顧生態(tài)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益下的最優(yōu)施肥模式。

關(guān)鍵詞：春玉米；控釋；減氮；產(chǎn)量；無(wú)機(jī)氮

中圖分類號(hào)：S513；S153.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1672-2043（2024）09-2069-11 doi：10.11654/jaes.2023-0831

寧夏引黃灌區(qū)是我國(guó)玉米種植與繁育的重要基地，該地區(qū)的玉米種植面積占糧食種植總面積的70%，并且在2021年，玉米產(chǎn)量占全區(qū)糧食總產(chǎn)量的71.4%。玉米生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)氮素的需求量較高，適度施用氮肥能夠有效提高產(chǎn)量，從而提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。然而，隨著化肥的投入量增加，出現(xiàn)了肥料利用率低、產(chǎn)出下降及土壤殘留量增加等問(wèn)題。氮肥的過(guò)度施用不僅浪費(fèi)資源，還會(huì)引發(fā)土壤、水體和空氣等生態(tài)環(huán)境的污染。因此，在保障玉米產(chǎn)量的同時(shí)，設(shè)法降低氮肥用量已經(jīng)成為玉米生產(chǎn)中面臨的重要挑戰(zhàn)。無(wú)機(jī)氮是氮素在土壤中存在的形式之一，與土壤的氮素供應(yīng)能力密切相關(guān)。其中，NO-3-N和NH+4-N是土壤中的主要氮素吸收形式，也是反映土壤供氮能力的有效性指標(biāo)。研究已經(jīng)表明，土壤剖面中NO-3-N的大量積累主要是因?yàn)榈释度脒^(guò)量，從而導(dǎo)致農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中氮素過(guò)剩，加劇農(nóng)田氮素的損失。

已有學(xué)者針對(duì)氮素對(duì)玉米產(chǎn)量、生長(zhǎng)分配、植株養(yǎng)分吸收利用以及土壤養(yǎng)分的影響進(jìn)行了大量研究，明確了玉米產(chǎn)量、養(yǎng)分利用效率以及土壤養(yǎng)分積累均受施肥的影響。適當(dāng)減少氮用量不會(huì)對(duì)作物產(chǎn)量造成顯著影響，且有助于降低土壤中無(wú)機(jī)氮的淋失風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，控制氮素用量可以提高玉米的干物質(zhì)和氮素的積累和分配，而且保證產(chǎn)量和氮肥利用效率，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。相關(guān)研究指出，控釋尿素能夠顯著提高糯玉米的產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益，也能改善夏玉米生育后期土壤氮素供應(yīng)狀況，促進(jìn)地上部干物質(zhì)和產(chǎn)量的形成。趙營(yíng)等和隋常玲等的研究表明，控釋肥替代傳統(tǒng)常規(guī)肥料，不但有利于提高作物產(chǎn)量和氮肥利用率，還降低了環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。然而，已有研究主要集中在單一的優(yōu)化施肥技術(shù)上，而對(duì)于減施和控釋肥替代常規(guī)肥料優(yōu)化技術(shù)的耦合模式對(duì)玉米產(chǎn)量和土壤氮素的影響鮮有報(bào)道。因此，本研究以春玉米為研究對(duì)象，探討減氮和控釋肥配施耦合對(duì)玉米產(chǎn)量和土壤氮素影響，旨在確定寧夏引黃灌區(qū)玉米常規(guī)灌溉條件下的最佳施肥模式。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與供試材料

1.1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2022-2023年在寧夏大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)（38°12＇35＂N，106°14＇33＂E）進(jìn)行，該地海拔高度為1 102 m，年均氣溫為8℃左右，年均降水量為200mm，年均有效積溫為3 245.6℃。土壤類型為灌淤土，土壤基本理化性狀見(jiàn)表1。

1.1.2 供試材料

供試肥料：普通尿素（N≥46%）、控釋尿素（N≥46%）、重鈣（P2O5≥45.9%）和硫酸鉀（K2O≥50%）。供試控釋尿素為釋放期為60 d的聚氨酯包衣尿素，包衣率約2.3%，由寧夏榮和綠色科技有限公司通過(guò)滾動(dòng)流化床生產(chǎn)工藝生產(chǎn)。

供試玉米品種：京科627，中晚熟品種，生育期約120 d。

1.2 試驗(yàn)方法與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以春玉米為研究對(duì)象，設(shè)置5個(gè)處理：不施氮肥處理（CK），農(nóng)民常規(guī)尿素處理（CF，N 450 kg·hm-2），等量控釋肥替代處理（T1，N 450 kg·hm-2），常規(guī)尿素減氮處理（T2，N 315 kg·hm-2），減氮控釋配施處理（T3，N 315 kg·hm-2）。每個(gè)處理4次重復(fù)，共20個(gè)處理小區(qū)，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)面積為9 m×6 m=54 m2。試驗(yàn)小區(qū)四周設(shè)置寬窄交互的田埂隔離帶（寬1.5 m、窄1 m），田埂隔離帶用塑料薄膜包覆，每組重復(fù)之間設(shè)置1m走道，防止水、肥互滲。采用漫灌方式，整個(gè)生育期共灌水3次，其中拔節(jié)期1次（40 mm·次-1）、抽雄期1次（50 mm·次-1）、灌漿期1次（40 mm·次-1）。施肥量為基肥30%，一次拔節(jié)肥追施40%，二次抽雄肥追施30%，人工撒施，當(dāng)天灌水?？蒯尫首骰室淮涡曰?，統(tǒng)一配施P2O5 120 kg·hm-2、K2O 45 kg·hm-2，具體施肥情況見(jiàn)表2。采用寬窄行種植，寬行0.6 m，窄行0.4 m，株距為0.2 m，種植密度約為8.25萬(wàn)株·hm-2，播種日期分別為2022年4月15日和2023年4月10日，收獲日期分別為2022年9月26日和2023年9月18日，按當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶習(xí)慣進(jìn)行統(tǒng)一的田間管理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

玉米收獲期，在每個(gè)9 m×6 m小區(qū)樣方中選取10株玉米植株，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行通風(fēng)、晾干、脫粒后測(cè)定產(chǎn)量（風(fēng)干籽粒含水量約為14%）及其他相關(guān)指標(biāo)。將植株地上部分按器官分為莖、葉、包葉、籽粒等后105℃殺青，恒溫烘干稱質(zhì)量、粉碎、研磨、過(guò)篩，采用H2SO4-H2O2消煮，利用KDY-9820凱氏定氮儀測(cè)定植株各器官全氮含量，最后計(jì)算植株吸氮量。

在監(jiān)測(cè)期間，每次灌水7d后，采用五點(diǎn)取樣法用土鉆采集0-120 cm土層土樣，每層30 cm，采集的每層混合土樣經(jīng)過(guò)四分法取樣后放入自封袋中。取5.0g過(guò)2.0 mm網(wǎng)篩的土樣，加入50 mL l mol·L-1 KCl（水土比10：1）溶液浸提，振蕩th后過(guò)濾。通過(guò)連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定NH+4-N和NO-3-N含量，同時(shí)采用烘干法測(cè)定土壤含水量。

1.3.1 參數(shù)計(jì)算

產(chǎn)量（kg·hm-2）=單個(gè)樣質(zhì)量×樣方單位面積出苗數(shù)×（1-14%）/樣點(diǎn)實(shí)際面積

土壤無(wú)機(jī)氮含量（kg·hm-2）=∑（Cj×Bj×Di）×0.1

式中：Ci為第i層土壤無(wú)機(jī)氮的含量測(cè)定值，g·kg-1；Bi為土壤容重，g·cm-3；Di為土層厚度，cm。

土壤無(wú)機(jī)氮累積量（kg·hm-2）=土壤NH+4-N累積量+土壤NO-3-N累積量

吸氮量（kg·hm-2）=∑各地上部器官含氮量×地上部各部分生物量

氮肥回收利用率=（施氮區(qū)吸氮量-不施氮區(qū)吸氮量）／施氮量×100%

氮肥農(nóng)學(xué)效率（kg·kg-1）=（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-1）=施氮區(qū)產(chǎn)量／施氮量

1.3.2 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及方差分析，Origin 2018繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)玉米產(chǎn)量及性狀的影響

由表3可知，與CK處理相比，各施氮處理都能顯著增加玉米產(chǎn)量，兩年試驗(yàn)平均產(chǎn)量增加2 782.66-4 339.30 kg·hm-2。與CF處理相比，T1、T2、T3處理下的產(chǎn)量均有所增加，其中T3處理增產(chǎn)效果最佳，差異達(dá)顯著水平。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來(lái)看，與CK處理相比，施氮可以顯著提高玉米的百粒質(zhì)量和穗粒質(zhì)量，二者分別提高9.28%-11.83%和18.56%-28.94%。此外，施氮處理顯著降低了玉米的禿尖長(zhǎng)，降幅為52.48%-67.87%；同時(shí)，施氮處理也增加了玉米穗長(zhǎng)和穗粗，增幅分別為5.99%-12.35%和8.24%-11.22%，且除T2處理外，其余處理均與CK處理差異顯著。與CF處理相比，T3處理的穗粗和穗粒質(zhì)量顯著增加，禿尖長(zhǎng)顯著降低。百粒質(zhì)量和穗粒質(zhì)量是決定玉米產(chǎn)量最主要的影響因素，在本研究各處理中，T3處理在百粒質(zhì)量和穗粒質(zhì)量方面表現(xiàn)出最佳效果。總體而言，進(jìn)行減氮和控釋替代處理并沒(méi)有對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生不良影響，而且減氮控釋配施處理（T3）的玉米產(chǎn)量和性狀表現(xiàn)出最佳的綜合效果。

2.2 不同施肥處理對(duì)土壤NH+4-N變化的影響

不同施肥處理土壤NH+4-N含量動(dòng)態(tài)變化如圖1所示，在監(jiān)測(cè)期內(nèi)，與CK處理相比，施氮處理雖然使得NH+4-N含量發(fā)生略微變化，但差異不顯著。與CK處理相比，2022年拔節(jié)期CF處理在0-30 cm土層中NH+4-N含量顯著增加229.64%。此外，同年灌漿期和收獲期T1處理在0-30 cm土層中NH+4-N含量分別較CK處理增加69.64%和28.00%，且差異顯著。隨著玉米生長(zhǎng)發(fā)育的推進(jìn)，2023年監(jiān)測(cè)期中土壤NH+4-N變化情況基本穩(wěn)定。以上分析表明，玉米生長(zhǎng)季施氮肥能夠提高0-120 cm土體剖面中NH+4-N含量，且等量控釋替代處理（T1）、減氮處理（T2）及減氮控釋配施處理（T3）間在玉米生育期內(nèi)NH+4-N含量差異不顯著。

2.3 不同施肥處理對(duì)土壤NO-3-N變化的影響

由圖2可知，整個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)，施氮可顯著增加0-120 cm土壤剖面中的NO-3-N含量，總體表現(xiàn)為隨土壤深度的增加而減少。CK處理下的土壤NO-3-N含量一直最低，各施氮肥處理顯著提高了0-120 cm土層中NO-3-N含量。2022年拔節(jié)期，在0-30 cm土層中CF和T2處理的NO-3-N含量分別較CK處理增加938.75%和823.35%，差異顯著。灌漿期，CF、T2處理下NO-3-N含量相對(duì)較高，且變化趨勢(shì)基本一致。在收獲期，土壤NO-3-N含量降至最低，不同處理下各土層土壤NO-3-N含量基本表現(xiàn)為30-60 cm＞0-30 cm＞60-90 cm＞90-120 cm，不同施氮處理的土壤NO-3-N含量整體表現(xiàn)為T1＞CF＞T2＞T3＞CK。2023年收獲期，CF、T2處理下NO-3-N主要集中在60-90 cm土層，而T1和T3處理下NO-3-N集中在30-60 cm土層，其中T1處理下NO-3-N在30-60 cm顯著高于其他處理，說(shuō)明控釋肥能夠減少NO-3-N的下移。以上分析表明，施用氮肥在玉米生長(zhǎng)季內(nèi)有效增加了土壤剖面中NO-3-N的含量，尤其是在生長(zhǎng)季的早期，NO-3-N主要集中在0-30 cm的土壤表層，而在生長(zhǎng)季后期，氮素積累逐漸向下移動(dòng)，NO-3-N集中在30-60 cm的土層。在收獲期，兩年試驗(yàn)中T3處理下的土壤NO-3-N含量均最低，與其他處理相比差異顯著。因此，減氮控釋配施處理（T3）不僅能滿足玉米生長(zhǎng)季氮肥的需求，而且在收獲期減少了土壤氮素的養(yǎng)分殘余。相比之下，收獲期控釋替代處理（T1）下的土壤剖面中NO-3-N殘留量顯著增加。

2.4 不同施肥處理對(duì)土壤無(wú)機(jī)氮積累量的影響

由圖3可知，在0-120 cm土壤剖面中，不同處理下收獲期不同土層的NH4-N累積量隨著土壤深度的變化基本保持穩(wěn)定，而NO-3-N和無(wú)機(jī)氮的累積量遠(yuǎn)大于NH+4-N，且NO-3-N和無(wú)機(jī)氮的累積量明顯表現(xiàn)出隨土壤深度增加先增加后減少的趨勢(shì)。具體而言，NO-3-N和無(wú)機(jī)氮的累積量順序均為T1＞CF＞T2＞T3＞CK。T3處理的NO-3-N和無(wú)機(jī)氮累積量均最小，相較于CF和T1處理，2022年的NO-3-N分別降低了52.36%和61.14%，無(wú)機(jī)氮累積量分別降低了43 .02%和51.36%，2023年的NO-3-N分別降低了23.95%和35.12%，無(wú)機(jī)氮累積量分別降低了22.19%和30.78%，且均差異顯著。在各土層中，NH+4-N累積量分布均勻，基本無(wú)影響，而2022年和2023年各土層的NO-3-N累積量的范圍分別為8.47-104.80 kg·hm-2和10.40-141.03 kg·hm-2，無(wú)機(jī)氮的累積量范圍分別為30.58-164.09 kg·hm-2和35.79-173.26 kg·hm-2。土壤中NH+4-N的累積量較低且不同處理之間沒(méi)有顯著差異。土壤中NO-3-N累積量隨土壤深度的增加呈現(xiàn)先增加后逐漸降低的趨勢(shì)，2022年在30-60 cm土層范圍內(nèi)達(dá)到最大值，2023年在60-90 cm土層達(dá)到峰值。此外，T3處理各土層中NO-3-N和無(wú)機(jī)氮的累積量均最低。

2.5 不同施肥處理對(duì)玉米氮素吸收利用的影響

由表4可知，2022-2023年不同施肥處理下玉米吸氮量均表現(xiàn)為T1＞T3＞CF＞T2＞CK，T1處理較CF、T2、T3處理平均吸氮量分別提高10.78%、13.82%、3.50%，且差異顯著。氮肥回收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力在不同施氮處理間均表現(xiàn)為T3＞T2＞T1＞CF，其中T1處理較CF處理的平均氮肥回收利用率、平均氮肥偏生產(chǎn)力分別增加27.43%、7.30%，且差異顯著，說(shuō)明控釋肥可以顯著提高氮肥利用效率。另外，T3處理較CF、T1、T2處理的平均氮肥農(nóng)學(xué)效率分別增加80.96%、47.87%、15.99%，且差異顯著。

圖4表明，增施氮肥可以提高玉米產(chǎn)量和地上部吸氮量。玉米平均產(chǎn)量和吸氮量隨氮肥施用量的增加而增加，但當(dāng)?shù)适┯昧窟_(dá)到一定閾值后，產(chǎn)量和吸氮量出現(xiàn)下降趨勢(shì)。結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，適度減少氮肥用量對(duì)提高產(chǎn)量有一定積極效果?？蒯尩侍幚恚═1和T3）和尿素處理（CF和T2）下對(duì)應(yīng)的最大平均籽粒產(chǎn)量分別為T3處理的19 335.29 kg·hm-2和T2處理的18 313.61 kg·hm-2，其施氮量均為315 kg·hm-2。同時(shí)，CF處理較減量下的T3和T2處理的平均氮肥回收利用率分別降低41.64%和30.44%，平均氮肥農(nóng)學(xué)效率分別減少44.75%和36.01%，且均為顯著差異。研究結(jié)果顯示，在一定的范圍內(nèi)，玉米產(chǎn)量、氮肥回收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力均在T3處理時(shí)最大，且總體變化規(guī)律一致。這表明在本試驗(yàn)中減少氮肥用量的情況下，控釋肥和追施尿素的處理模式對(duì)于玉米的氮素吸收效果最佳，并且采用控釋肥的處理（T1和T3）在吸氮量和氮素吸收利用方面優(yōu)于常規(guī)處理（CF和T2）。另外，減少氮肥用量不會(huì)對(duì)玉米產(chǎn)量產(chǎn)生負(fù)面影響，反而會(huì)適度提高玉米產(chǎn)量。

3 討論

3.1 不同施肥處理對(duì)玉米產(chǎn)量及氮肥吸收利用率的影響

如果生長(zhǎng)期內(nèi)土壤氮素的養(yǎng)分釋放與玉米的養(yǎng)分吸收盡可能滿足作物對(duì)養(yǎng)分的需求規(guī)律，就能夠有效降低土壤氮素殘余，促進(jìn)土壤氮素高效利用，從而穩(wěn)定和提高玉米產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，施氮能顯著增加玉米產(chǎn)量。與常規(guī)施肥相比，常規(guī)減氮和控釋替代并沒(méi)有降低產(chǎn)量，而且減氮和控釋肥對(duì)提高產(chǎn)量有一定積極作用。張磊等研究也發(fā)現(xiàn)，與僅使用普通尿素處理相比，將控釋氮肥與普通尿素混合作為基肥一次性施用后，穗數(shù)、粒數(shù)和百粒質(zhì)量均增加，并且產(chǎn)量與這些因素的變化趨勢(shì)相一致。本研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，等量控釋替代、減氮與控釋肥配施處理顯著提高了玉米的穗粗、百粒質(zhì)量和穗粒質(zhì)量，降低了禿尖長(zhǎng)。這一現(xiàn)象可以歸因于控釋尿素較普通尿素具有較長(zhǎng)的肥效期和穩(wěn)定的供肥特性。本研究所探討的減氮與控釋肥配施處理是一種優(yōu)化施肥模式，其基本操作是使用控釋肥替尿素作為基肥，后期分兩次追施70%的尿素?？蒯尩梳尫诺牟糠值嘏c普通尿素共同作用可持續(xù)滿足玉米生長(zhǎng)季的養(yǎng)分需求，同時(shí)確保土壤中的氮素供應(yīng)與玉米養(yǎng)分吸收在空間上趨于一致。此外，該施肥模式還能夠保證玉米開(kāi)花后期籽粒養(yǎng)分的供應(yīng)，有助于玉米生長(zhǎng)季干物質(zhì)積累和籽粒灌漿，提高了玉米果穗的穗粗、百粒質(zhì)量和穗粒質(zhì)量等重要的產(chǎn)量構(gòu)成因子，從而提高作物產(chǎn)量。同時(shí)，該模式還能降低土壤氮素的損失，提高土壤的供肥能力。

氮素肥料利用效率是衡量氮肥施用是否科學(xué)、合理的關(guān)鍵因素，為減輕環(huán)境壓力和維護(hù)土壤氮素的良性循環(huán)提供了科學(xué)的理論依據(jù)。本研究以當(dāng)?shù)氐臉?biāo)準(zhǔn)施肥量為基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)高氮量的施肥處理下，玉米產(chǎn)量不再增加且有下降趨勢(shì)，這表明玉米對(duì)氮素的吸收和利用是有限的。控釋肥和減氮處理在一定程度上提高了玉米對(duì)氮肥的吸收量、氮肥回收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力。等氮量的控釋處理在回收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力方面均顯著高于常規(guī)處理。其次，減量控釋配施處理表現(xiàn)最出色，其氮肥農(nóng)學(xué)效率遠(yuǎn)高于常規(guī)減量處理，且差異明顯。這說(shuō)明適度減少氮素投入，不僅有助于促進(jìn)玉米對(duì)氮素的吸收，增加產(chǎn)量，還有助于提高氮肥的利用效率。這與肖艷華等以及李援農(nóng)等的研究結(jié)果一致。肖艷華等的研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)減氮并采用控釋肥可以在滿足高產(chǎn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)較高水平的氮肥利用效率。李援農(nóng)等的研究明確指出，限制氮素的施用可以提高玉米產(chǎn)量，同時(shí)有效降低氮素的流失，從而改善氮肥的利用效率。因此，本研究采用的減氮控釋配施處理模式為寧夏引黃灌區(qū)的大田玉米提供了高產(chǎn)高效的方式，實(shí)現(xiàn)了節(jié)本增效和環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)。

3.2 不同施肥處理對(duì)玉米土壤無(wú)機(jī)氮養(yǎng)分的影響

植物對(duì)土壤中氮源的利用存在多樣性，同時(shí)農(nóng)田中氮肥的使用受多種因素的影響，包括氮肥類型、作物品種、土壤含氮量以及施肥方法等。本研究結(jié)果表明，不同施氮處理中，與土壤中的NO-3-N含量相比，NH+4-N含量處于較低水平，變化幅度小，各處理間無(wú)差異。其主要原因是NH+4-N易被土壤顆粒固定，不易淋失，而NO-3-N容易隨水沖刷或淋溶進(jìn)入水體和深層土壤。王西娜等發(fā)現(xiàn)，施氮量可以顯著影響土壤中NO-3-N的累積和分布，但對(duì)NH+4-N的影響較小，并指出適量施氮會(huì)促進(jìn)作物對(duì)土壤氮的有效利用。Westerman等也發(fā)現(xiàn)，施肥對(duì)土壤中NH+4-N的含量變化影響不大，對(duì)NH+4-N的累積幾乎沒(méi)有影響。因此，土壤中的無(wú)機(jī)氮主要取決于土壤中NO-3-N含量，與NH+4-N含量變化的相關(guān)性不大。

大量氮肥投入會(huì)導(dǎo)致殘留的氮肥對(duì)土壤肥力的提高以及土壤氮庫(kù)的補(bǔ)充起到一定作用。胡田田等的相關(guān)研究指出，在黃土高原干旱塬區(qū)，土壤深層氮素積累可達(dá)到150-225 kg·hm-2，其中以NO-3-N含量約占無(wú)機(jī)氮含量的60% - 65%。本研究結(jié)果與以上研究類似，土壤中的NO-3-N是施氮肥處理中的土壤無(wú)機(jī)氮的主體和貢獻(xiàn)者，占無(wú)機(jī)氮的50%以上。鄭文魁的研究表明，相比于普通尿素，施用控釋摻混尿素對(duì)提升作物中后期土壤NO-3-N、NH+4-N含量效果更加顯著。本研究結(jié)果也表明，一次性施用等氮量的控釋氮肥使玉米后期土壤NO-3-N含量顯著高于其他處理。首先，這一現(xiàn)象可能源于控釋氮肥的特性，即在氮肥釋放期間，其釋放速率可能受到當(dāng)?shù)貧鉁貤l件的限制。在前期，當(dāng)?shù)氐钠骄鶜鉁貎H約20℃，這可能導(dǎo)致了氮養(yǎng)分的緩慢釋放，延長(zhǎng)了氮肥釋放過(guò)程中的“遲滯期”，并將“高峰期”推遲。其次還可能是因?yàn)橥寥罏閷幭母珊祬^(qū)典型的灌淤土，質(zhì)地較砂、疏松多孔，灌水后土壤可能還是不飽和狀態(tài)，土壤水分通過(guò)汽化成水蒸氣進(jìn)入控釋尿素膜殼的微孔，使膜內(nèi)膨脹壓增大，延長(zhǎng)了養(yǎng)分溶解的時(shí)間，而普通尿素在酰胺分子存在之前已經(jīng)隨淋溶水流失了。加上少量多次的撒施追肥，通過(guò)氣態(tài)損失的氮素也不容忽視。最后，控釋尿素外的聚合物隔絕了控釋氮素與液態(tài)水分子的直接接觸，延緩了氮素養(yǎng)分的釋放，也能有效降低氨揮發(fā)所造成的氮素?fù)p失。上述因素使得施用等氮量的控釋肥肥效期延長(zhǎng)，后期溫度升高，養(yǎng)分釋放繼續(xù)進(jìn)行，促使氮養(yǎng)分釋放過(guò)程逐漸趨向正常，從而導(dǎo)致收獲期土壤中的氮素累積量大。同時(shí)，研究還發(fā)現(xiàn)，不同施氮處理的土壤，隨著土層深度的增加，NO-3-N含量明顯下降，這與聶文靜等關(guān)于土壤氮素淋失的研究結(jié)果一致。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)減量與控釋肥配施不但減少氮肥的總施用量，提高氮肥利用效率，還能增加玉米的產(chǎn)量，同時(shí)降低土壤中的氮素殘留，達(dá)到了節(jié)本減肥和保護(hù)環(huán)境的目的。這表明在寧夏引黃灌區(qū)的土壤和氣候條件下，在減少控釋氮肥并與普通尿素配合施用的情況下，肥料中的養(yǎng)分供應(yīng)與玉米植株的養(yǎng)分吸收效應(yīng)在時(shí)間上更協(xié)調(diào)、同步，且施用的肥料量更符合植物需求，從而有效降低了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

（1）不同減氮和控釋施肥模式對(duì)產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因子影響相對(duì)較小，其中，減氮與控釋配施處理（T3）增產(chǎn)效果最顯著，其顯著提高了產(chǎn)量構(gòu)成因子中的百粒質(zhì)量和穗粒質(zhì)量，顯著降低了禿尖長(zhǎng)。T3處理與常規(guī)處理（CF）在氮肥回收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力方面均有顯著差異。

（2）不同減氮和控釋施肥模式對(duì)0-120 cm土壤中NH+4-N沒(méi)有顯著影響，但能夠顯著增加土壤中的NO-3-N。其中，收獲期等量控釋肥替代處理（TI）的NO-3-N和無(wú)機(jī)氮?dú)埩袅吭黾幼顬轱@著，而T3處理最少，且集中分布。此外，CF處理和減氮處理（T2）的NO-3-N和無(wú)機(jī)氮?dú)埩袅烤尸F(xiàn)由30-60 cm逐漸向60-90 cm下移的現(xiàn)象，淋洗作用顯著。

（3）綜合考慮玉米產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分、養(yǎng)分利用效率和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，T3處理是寧夏引黃灌區(qū)夏玉米農(nóng)田土壤中氮?dú)埩糨^少且產(chǎn)量效果最佳的施肥模式。

（責(zé)任編輯：李丹）

基金項(xiàng)目：寧夏回族自治區(qū)農(nóng)業(yè)資源環(huán)境監(jiān)測(cè)與保護(hù)項(xiàng)目（2130135）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41501234）