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不同施肥措施对旱地玉米土壤硝态氮累积的影响

第14卷第1期中国生态农业学报Vol.14No.1 2006年1月Chinese Journal of Eco-Agriculture Jan.,2006

不同施肥措施对旱地玉米土壤硝态氮累积的影响*

杨治平周怀平张强关春林程滨

(山西省农业科学院土壤肥料研究所太原030031)

摘要长期定位试验研究不同施肥措施对旱地玉米土壤(NO-3-N)累积的影响结果表明,不同施肥和秸秆还田措施可不同程度造成0~500cm土层NO-3-N的累积,且对0~300cm土层NO-3-N的累积影响较大。秋施肥秸秆覆盖还田处理产量最高,且土壤NO-3-N累积量较低,所造成的环境风险也小,为我国北方半湿润偏旱区适宜施肥措施。

关键词旱地玉米施肥措施NO-3-N累积

Effects of different fertilizer application countermeasure s on the soil nitrate nitrogen accumulation in dryland maize.

YANG Zhi-Ping,ZHOU Huai-Ping,ZHANG Qiang,GUAN Chun-Lin,CHENG Bin(Institute of Soil and Fertilizer, Shanxi Academy of Agricultural Sciences,Taiyuan030031,China),CJE A,2006,14(1):122~124

Abstract The effects of different fertilizer application countermeasures on the soil NO-3-N accumulation in dryland maize were studied by the long-term located experiments.The results show that the different fertilizer application countermeasures can cause the soil NO-3-N accumulation in0~500cm soil body in some degrees and have more effect on 0~300cm soil layer.The treat ment of autumn fertilization with stubble mulch return is a perfect pattern for obtaining higher yield of corn in the semi-damp and drought areas of North China,can lower the soil NO-3-N accumulation and cause smaller danger to the environment.

Key words Dryland maize,Fertilizer application countermeasures,Nitrate nitrogen accumulation

(Received Aug.10,2004;revised Sept.27,2004)

目前有关我国北方半湿润偏旱区秸秆还田配施N肥方式土壤N素在土体内累积的研究尚少见报道,而多数研究侧重于不同施N量以及平衡施肥对土壤NO-3-N累积的影响等方面[1~4]。本研究长期定位试验了不同施肥和秸秆还田措施对旱地玉米土壤NO-3-N累积的影响,为我国北方旱地土壤合理利用秸秆、科学施用N肥提供理论依据。

1试验材料与方法

长期定位试验于1993~2002年在半湿润偏旱区山西省寿阳县宗艾村进行(该区每年秸秆以不同形式结合秋施肥还田约2万hm2),供试土壤为褐土,质地轻壤,土层深厚,地下水埋深10m以下。1993年播前耕层土壤pH8.4,有机质含量为23.5g/kg,全N1.07g/kg,NO-3-N21.17mg/kg,速效磷4.97mg/kg,速效钾117.2mg/kg。试验采用裂区设计,主处理为春施肥(S)和秋施肥(A),副处理为4种施肥和秸秆还田方式,即单施化肥N150kg/hm2和P2O584kg/hm2(S,A),施化肥N150kg/hm2和P2O584kg/hm2+秸秆覆盖还田6t/hm2(S,A),施化肥N150kg/hm2和P2O584kg/hm2+秸秆直接还田6t/hm2(S,A),施化肥N150 kg/hm2和P2O584kg/hm2+秸秆过腹还田(湿牛粪)45t/hm2(S,A)。春施肥为结合春播穴施或浅条施化肥,施肥深度4~7cm土层;秋施肥为结合秋深耕翻地条施或全耕层深施肥,施肥深度10~25cm土层。化肥全部底施,生育期不再施肥。试验小区面积54m2,不设重复。1993~2002年于播种前和玉米收获后用烘干法测定各小区2m土体土壤含水量(每20cm为1层),2003年采样土体深度达5m。风干土样用2mol/L KCl 浸提(土水比为1∶5),搅拌30min用流动注射分析仪分析土壤NO-3-N含量。

2结果与分析

2.1不同施肥处理对土壤NO-3-N累积及分布的影响

*国家科技攻关项目(85-007-01-04,96-004-04-02,2001BA508B09)和国家高技术(863)发展计划项目(2002AAZZ4311-07)资助

收稿日期:2004-08-10改回日期:2004-09-27

表1表明1993年定位试验开始时基础土样NO -3-N 累积0~100cm 土层内,且主要集中于0~20cm 土层,达55.04kg /hm 2,说明在当地种植方式

及施肥水平下土壤NO -3-N 向下移动很少。但经过10年不同施

肥处理后土壤NO -3-N 累积、运

移发生很大变化,NO -3-N 已迁

移至500cm 土层深度。与秋施肥相比,春施肥处理NO -3

-N 累积

表1 不同施肥处理对0~500cm 土体土壤NO -3-N 累积的影响

Tab .1 Effect o f d iffe rent f ertilizer app licati on treatme nts on N O -3-N accu m ulati on of 0~500cmsoil

土层/cm

Layer 基础土样Basic soil

NO -3-N 累积量/kg ?hm -2NO -3-N accumula tion

处 理 T reatments

S

S

S S A A A A 0~2055.0462.4057.2070.20114.40202.80244.40234.00148.2020~10072.02

491.40403.00483.60603.20257.40132.60275.60325.00100~200135.20325.00140.40179.40157.30200.20187.20283.40200~30093.6041.6059.8059.8054.60137.8023.4052.00300~40033.8033.8028.6065.0059.8039.0031.2065.00400~500

26.00

13.00

10.40

31.20

28.60

41.60

28.60

54.60

总量较高,且其土壤NO -3-N 主要累积在20~100cm 土层,而秋施肥处理0~20cm 土层土壤NO -3-N 累积量

较多,为春施肥相应处理0~20cm 土层累积量的1.30~4.27倍。不同秸秆还田处理秋施肥和春施肥均以

秸秆过腹还田处理土壤NO -3-N 累积总量较多,其他秸秆还田处理土壤NO -3-N 累积量差异不明显,说明半

湿润偏旱区秋施肥结合秸秆覆盖或秸秆直接还田土壤NO -3-N 累积量较少,且主要集中于表层,有利于作物

吸收。

图1 春施肥(a )与秋施肥(b )处理0~500cm 土体

NO -3-N 分布状况

Fig .1 Distribution of NO -3-N in 0~500cm soil body

under spring and autumn fertilization treat ments 不同施肥处理对土壤NO -3-N 分布的影响。图1表

明春施肥不同秸秆还田处理0~40cm 土层土壤NO -3-N

含量较低,40~80cm 土层土壤NO -3-N 含量渐升,而80~100cm 土层土壤NO -3-N 累积达高峰,之后逐渐减少至200cm 土层土壤NO -3-N 含量趋于平稳。秋施肥不同秸秆还田处理土壤NO -3-N 含量呈波浪式表现,0~20cm 土层出现较高累积峰值,20~60cm 土层土壤NO -3-N 含量渐减,而至60~100cm 土层土壤NO -3-N 含量又渐升,100~120cm 土层土壤达第二累积峰值,随后NO -3-N 含量

又渐降至300cm 土层时趋于平稳。

土壤剖面NO -3-N 含量分布特点春施肥耕层NO -3-N

含量较低,大部分NO -

3-N 被淋洗至80~100cm 土层处,

秋施肥表层土壤NO -3-N 含量最高,而后100~120cm 土层达第二累积峰值,但此时其NO -3-N 累积值远低于

春施肥NO -3-N 累积高峰值,说明秋施肥所施N 素主要集中于表层,有利于作物吸收,肥料利用效率较高,淋

不同施肥措施对旱地玉米土壤硝态氮累积的影响

溶下移没有春施肥处理表现剧烈。

图2 春施肥(a )与秋施肥(b )处理0~500cm

土体土壤含水量分布状况

Fig .2 Distribution of soil water in 0~500cm soil body under spring and autumn fertilization treatments

2.2 不同施肥处理土壤NO -3-N 累积的影响因素

降雨所引起的土壤剖面水分分布变化对土壤中

NO -3-N 的运移有很大影响,不同土层土壤含水量的变

化取决于作物根系分布深度,玉米根系对土壤水分的影响达100cm 土层,最深可达140cm 土层,而对140cm 以下土层水分利用能力大大降低,140cm 土层以下土层储水量从春至秋并无明显变化[5]。本试验0~500cm 土层不同施肥处理土壤含水量的波动很大,其主要原

因是10年试验内干旱年份过多,根系对下层水分利用较强,图2表明其中秸秆覆盖还田处理0~200cm 土层土壤含水量高于其他秸秆还田处理。不同处理土壤水

分布特点直接影响土壤NO -3-N 在土体中的分布,

1993年试验初期仅0~100cm 土体有NO -3-N 分布,而经过10年定位试验后0~500cm 土层NO -3-N 均有不等

第1期杨治平等:不同施肥措施对旱地玉米土壤硝态氮累积的影响

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表2不同施肥处理产量及土壤N素赢余量对NO-3-N累积量的影响Tab.2Effect of surplus of soil nitrogen and yield on NO-3-N accumula-tion under different fertilizer application treatments

项目Items

处理T reatments

S S S S A A A A

产量/t?hm-247.2954.5251.0857.8454.3561.2459.3964.56 N素赢余量/kg?hm-2628.70775.20955.801543.80471.10652.30806.701491.60

NO-

3-N累积量/kg?hm-2842.40873.60793.001053.00760.50795.60780.00928.20

分布,表明土壤NO-3-N的

运移与不同处理各土层土壤

含水量变化关系密切。旱地

农田土壤N素收支平衡状

况也是造成土壤NO-3-N累

积的原因之一,对不同施肥

处理10年间每公顷投入N

素量与玉米植株吸收N素

量进行N素平衡计算(见表2)

表明,该N肥使用量已满足玉米生长发育及当年秸秆腐解的需要,且不同秸秆还田处理N素赢余量亦有所不同,相应处理土壤NO-3-N累积量也有差异,秋施肥处理N素赢余量低于春施肥N素赢余量,土壤NO-3-N 累积量亦如此。而不同玉米秸秆还田处理中秸秆过腹还田N素赢余量最多,且土壤NO-3-N累积量也最多。表2表明秋施肥各处理中秸秆覆盖还田产量居第二,但其500cm土层土壤NO-3-N累积量也较低,故秸秆覆盖还田秋施肥是较适合当地生产实际的理想施肥方式。

3小结

不同施肥和秸秆还田方式的土壤NO-3-N累积量亦不同,秋施肥结合秸秆覆盖或秸秆直接还田土壤NO-3-N累积量较少且主要集中于表层,有利于作物吸收,秋施肥秸秆覆盖还田较适合当地生产实际,产量高且土壤NO-3-N累积量相对较低,所造成的环境风险较小,值得大力推广应用。

参考文献

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