黃土高原半干旱區覆膜玉米農田氮變化動態研究

漆婧華，張峰，王鶯，孫國鈞＊

（1.蘭州大學生命科學學院農業生態學研究所 蘭州大學干旱與草地生態教育部重點實驗室，甘肅 蘭州730000；2中國氣象局蘭州干旱氣象研究所 甘肅省干旱氣候變化與減災重點實驗室 中國氣象局干旱氣候變化與減災重點開放實驗室，甘肅 蘭州730020）

氮是植物正常生長發育所必需的營養元素，同時也是土壤中含量較低而作物從土壤中吸收數量最多的營養元素［1］，因此氮素是提高生產能力的主要限制因子。氮以有機形態和無機形態存在于土壤中，耕層土壤氮素主要以有機形態存在。土壤氮的含量、形態及轉化是極其復雜的，許多因素和過程都會影響到氮的有效性和作物的吸收利用。其中無機氮（Nmin）包括硝態氮（NO3－－N）和銨態氮（NH4＋－N），NO3－－N是土壤中無機態氮的主要形態，也是植物氮素營養的直接給源［2］。許多研究結果表明，土壤剖面中殘留累積的NO3－－N與作物吸氮量有密切的關系。葉優良和李生秀［2］就淋洗對土壤硝態氮含量和作物氮素吸收的差異研究表明，作物對硝態氮的利用程度和土壤硝態氮的濃度有關，土壤中起始NO3－－N含量是影響作物對氮素吸收的重要因素。李生秀和李世清［3］關于不同水肥處理對玉米（Zeamays）、小麥（Triticumaestivum）收獲后土壤氮磷速效養分的影響研究結果表明，NO3－－N能較靈敏地反映土壤的氮素動態和供氮水平，而NH4＋－N或NH4＋－N與NO3－－N之和則不能，氮肥用量高或作物吸氮少者，第一料作物收獲后土壤中的NO3－－N含量高，否則相反，而且，土壤中的NO3－－N含量與后作產量和吸氮量高度相關。

地膜覆蓋是一種利用塑料薄膜覆蓋地面從而進行農業生產的栽培技術，能夠改善土壤水熱狀況［4－6］，活化土壤養分［7］，促進土壤有機氮的礦化，提高養分有效性和水分利用效率［8］。由于其所具備的上述優點，該技術在我國早春低溫、有效積溫少或高寒的干旱半干旱地區得到了大面積的推廣及應用［9］，并已成為這些地區農業生產再上新臺階的重要舉措之一。李世清等［10］以春小麥為研究對象，對半干旱地區不同地膜覆蓋時期對土壤氮素有效性的影響研究表明，覆膜能夠增加土壤呼吸和有機氮的礦化，因而顯著影響土壤剖面中NO3－－N的累積，表現為全程覆膜易造成有機質的大量礦化；半干旱地區地膜覆蓋對作物產量和氮效率的影響研究［11］結果表明，地膜覆蓋會顯著增加作物產量和吸N量。張仙梅等［12］對不同覆膜方式對玉米籽粒產量、氮肥利用效率的影響研究同樣表明覆膜顯著增強了植株對土壤氮的利用。

黃土高原位于中國西北部，總面積達62萬hm2，其中半干旱區約占我國國土面積的4.6%［13］，該地區80%的農業屬于旱地農業［14］。黃土丘陵溝壑區由于受地理位置、氣候條件、地形地貌、土壤以及人類活動對植被的破壞等多種因素的影響［15］，地表水和地下水資源十分貧乏且降水稀少，土壤氮素含量很大程度上影響著作物的生長和產量，氮素利用效率低導致氮素已成為該地區農業發展的主要限制因素。黃土高原半干旱區農田生態系統石灰性土壤殘留NO3－－N的積累量平均占總礦質氮積累量的75%以上，是土壤剖面中可浸取態礦質氮的主體［16］。半干旱區降雨量較高的雨季，NO3－－N會向深層移動，而在較干旱條件下即使土壤剖面深層NO3－－N，也可隨水分上移供根系利用，因此土壤剖面中積累的殘留NO3－－N顯著影響氮肥效果［17］。目前對于不同施氮水平［18］及覆膜條件［10，19－23］下土壤水熱變化、土壤硝態氮分布與積累、土壤氮素有效性及利用效率和玉米產量的研究較多，但對于不同覆膜管理下土壤氮素變化動態及其機理研究鮮有報道。本文通過對黃土高原半干旱區不同覆膜農田土壤氮素的研究，以期闡明氮素變化動態及其機理，為指導合理應用地膜及進一步探究氮素循環變化機理提供有效的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在蘭州大學黃土高原半干旱生態系統試驗站進行。該試驗站位于黃土高原西部丘陵溝壑區，甘肅省中部榆中縣中連川鄉中連川村（36°02′N，104°25′E），海拔2400m。該地區屬中溫帶半干旱氣候，年平均氣溫6.5℃，月平均氣溫最高（7月）為19.0℃，最低（1月）為－8℃［19］。年平均自由水蒸發量為1300mm，年平均降雨量320mm左右，年降雨量季節性分布不均勻，約56%的降雨發生在7－9月份。地下水位在60m以下，遠超過作物利用范圍，不具備補給能力。由于無任何可利用的地表水和地下水資源，天然降水是該區作物生長的主要水源，所以該地區屬典型的半干旱山地雨養農業區。供試土壤類型為黑麻土［20］，土壤初始NO3－－N含量為25 mg/kg，NH4＋－N含量為1.9mg/kg，土壤有機碳含量為5.61g C/kg，0～60cm 土壤平均容重為1.35g/cm3，田間持水量為22.9%，土壤pH值7.3～7.8。

1.2 實驗設計

本研究選取黃土高原半干旱區典型的主要農業生產作物夏玉米為研究對象。玉米播種時間為2011年4月25日，收獲時間為10月1日，全生育期共160d。試驗設2個處理：1）FM，覆膜，2）CT，不覆膜。各小區在其余實驗條件和農業操作均保持一致的前提下，對覆全膜和不覆膜兩種方式下土壤及植株氮素變化規律進行了研究。小區內均不施氮肥，所有處理均使用過磷酸鈣作為磷肥，施用量為750kg/hm2，硫酸鉀作為鉀肥，施用量為450 kg/hm2。所有肥料作為底肥混合均勻后在2011年4月18日翻地時一次性施入。實驗采用隨機區組設計，每處理3次重復。小區面積為5m×6m，小區間設0.5m保護行。玉米種植行距為0.55m，株距為0.4m。覆膜材料為透明塑料PE薄膜，覆膜方式為常規等間距齊壟覆膜。試驗區常規管理。

1.3 樣品采集

土壤樣品利用土鉆分層法進行采集。共采土樣18次，采樣深度為0～10cm，10～20cm，20～40cm，40～60 cm 4層；頻率為播種至抽雄期（4－7月）每兩周1次、籽粒形成期至成熟期（7－9月）每周1次。每小區隨機取3點采樣，將所有土樣進行同層混合。將土樣風干后分別過0.15和2.00mm篩備用。

共采集植物樣10次，采集頻率為籽粒形成期至成熟期（7月下旬－9月）每周1次，每小區隨機取3株植物樣，將植物樣分為莖葉和籽粒兩部分，105℃殺青0.5h后溫度降至80℃烘至恒重，稱植物樣各部分干重并粉碎備用。

1.4 樣品測定

土壤含水量：選用土鉆取樣、烘干法（105℃烘至恒重）對0～10cm，10～20cm層土壤含水量進行測定。

土壤礦化氮：利用流動分析注射儀測定。

植株莖稈和籽粒全氮含量：采用濃H2SO4－H2O2－擴散法分別測定。

土壤全氮：采用凱氏消煮法測定［21］。

1.5 氮素平衡分析公式

1.6 數據處理分析

采用Excel軟件進行數據整理，差異顯著性分析利用SPSS軟件，圖形繪制利用Origin軟件。

2 結果與分析

2.1 覆膜管理對土壤無機氮的影響

2.1.1 土壤剖面無機氮分布特征 通過實驗獲得土壤剖面無機氮（Nmin）含量數據。土壤剖面無機氮總平均含量0～10cm層為31.33mg/kg，10～20cm 層為29.34mg/kg，20～40cm 層為32.75mg/kg，40～60cm層為17.56mg/kg。圖1表 示 的 是 土 壤 剖 面 Nmin及 NO3－－N 和NH4＋－N的平均含量。從圖1可以看出，NO3－－N平均含量隨土壤剖面深度增加表現出先增加后減少的趨勢：0～10cm 土層為 22.24mg/kg，10～20cm土層為19.61mg/kg，20～40cm土層含量最高為24.04mg/kg，40～60cm 土層僅為10.20mg/kg。其中0～40cm根區土壤中，生育期內平均NO3－－N含量所占比例高達70%以上。從圖1中可以看出，NH4＋－N在土壤剖面中的分布較為均勻且含量較低，不同土層間變化較小且各土層均在7～10mg/kg之間。由此可見，玉米土壤剖面Nmin形態以NO3－－N為主。同時由于土壤NH4＋－N含量受礦物組成影響較大，其含量水平較為穩定，受外界影響較小，所以在氮肥推薦或評價氮肥污染時往往可以忽略［25］，因此在以下研究中主要討論NO3－－N的分布。

圖1 土壤剖面無機氮分布Fig.1 Distribution of inorganic nitrogen of soil profile

2.1.2 土壤硝態氮時間變化特征 不同深度土層的土壤NO3－－N含量隨作物生育期和覆膜方式的變化而發生變化。由圖2可以看出，不同深度土層FM處理明顯增加了各時期土壤NO3－－N含量。隨著生育期的推進，FM和CT處理間差異越來越小。這主要是由于玉米生長初期地膜覆蓋明顯改變了土壤中的水熱狀況，增加了土壤微生物量及其活性和土壤養分有效性，促進了土壤有機質降解。由圖3可以看出，生育前期FM處理0～10cm和10～20cm的水分狀況明顯優于CT處理。本結果與海龍［26］、李世清等［10］的研究結果一致。

從不同土壤剖面來看，FM處理表層0～10cm土壤NO3－－N含量最高，明顯高于CT處理。土壤NO3－－N含量主要集中在0～40cm層，且隨著土層深度的增加NO3－－N含量逐漸減少，40～60cm層NO3－－N含量最低且差異較小。這主要是由于植物根系的吸收及土壤NO3－－N的轉移補充進而影響到土壤NO3－－N分布。

圖2 覆膜管理對土壤硝態氮時間變化的影響Fig.2 The impact of mulching to soil nitrate accumulation

總體而言，FM 和CT處理土壤 NO3－－N含量在0～60cm土壤剖面均表現出相似的變化趨勢。即隨著玉米生育期推進表現出先升高后降低，然后又升高的趨勢。具體表現為播種至拔節期土壤NO3－－N含量持續升高，拔節期至蠟熟期迅速下降，蠟熟期至成熟期又有一個小幅的回升，呈現出近似斜“N”的變化規律。拔節期土壤NO3－－N含量較高，主要是由于該生育期土壤水分含量較低（FM處理為11.64%，CT 處 理 為 9.08%），土 壤 中NO3－－N不易隨水分淋溶損失造成。蠟熟期土壤NO3－－N含量很低，主要與玉米在籽粒形成過程中需要從土壤中吸收大量的氮素有關，進而導致該階段NO3－－N含量持續下降。蠟熟期至成熟期由于籽粒形成后期植物果穗中籽粒干重接近最大值，植株已基本停止營養生長，而生殖生長所需養分主要由營養體轉移供給，所以土壤NO3－－N含量出現小幅回升。同時，土壤中隨著作物成熟而產生的凋落物不斷分解，可能也是導致土壤NO3－－N含量回升的潛在氮源。

圖3 土壤剖面含水量Fig.3 Moisture content of the soil profile

2.2 覆膜管理對作物氮素含量的影響

玉米氮素積累量隨玉米生長部位、生育期和覆膜方式不同表現出不同的變化趨勢。從圖4a中可以看出，植物莖葉隨生育期的推進，FM和CT處理下氮素積累量表現出不同幅度的上升趨勢。具體來說，覆膜方式下玉米莖葉氮素積累量增幅較小，最高值成熟期（17.50kg N/hm2）為最低值籽粒形成期（9.64kg N/hm2）的1.8倍；CT方式下玉米莖葉氮素積累量增幅較大，最高值成熟期（34.41kg N/hm2）為最低值蠟熟期（16.12kg N/hm2）的2.13倍。籽粒形成期至成熟期，CT處理下的莖葉氮素積累量高于覆膜處理約2倍，且通過0.05的差異顯著性檢驗分析，說明成熟期二者差異顯著。從以上數據可以看出，與FM處理相比，CT處理下處于成熟期的玉米從土壤中吸收的氮素更多的分配到了植物莖葉中。

圖4b表示的是籽粒形成期至成熟期玉米籽粒的氮素積累量。從圖中可以看出，FM和CT兩種處理籽粒氮素積累量都表現出持續升高的趨勢，最低值出現在籽粒形成期，分別為7.73和4.63kg N/hm2；最高值出現在成熟期，分別為72.49和51.65kg N/hm2，最高值和最低值的比值分別為9.4和11.2。整個生育期籽粒氮素積累量FM處理始終高于CT處理，且在成熟期FM處理籽粒氮素積累量是CT處理的1.4倍。氮素是蛋白質組成中重要的元素之一，說明FM處理更有利于玉米籽粒中蛋白質的形成，有助于提高玉米營養品質。

圖4 植物樣氮素隨生育期變化規律Fig.4 With the growth period of plant－like variation of nitrogen

圖4c表示的是籽粒形成期至成熟期地上部分所含氮素積累量。從圖中可以看出，地上部分氮素積累量變化趨勢同籽粒基本一致，整體呈現升高的趨勢。FM和CT處理下植物地上部分氮素積累量最低值出現在籽粒形成期，分別為17.36，20.75kg N/hm2；籽粒形成期至蠟熟期，FM處理地上部分氮素積累量高于CT處理；成熟期，FM和CT處理下植物地上部分氮素積累量均達最高值，分別為89.99，86.06kg N/hm2。

由圖4d可以看出，FM和CT處理下玉米地上部分氮素積累量的比值表現出倒“V”型變化，即籽粒形成期至蠟熟期比值增大，蠟熟期至成熟期二者比值減小。籽粒形成期二者比值為0.86小于1，這是由于籽粒形成期玉米進入以生殖生長為主的階段，氮素的分配中心也開始由莖、葉轉向雌蕊并逐步以籽粒建成為中心［27－28］。研究表明，玉米粒重形成中氮39.7%～52.9%來源于營養體的再轉移，47.1%～60.3%由后期根系供應［29］。FM處理水、熱條件優于CT處理，故略早于CT處理開始籽粒建成。由于莖葉中氮素向籽粒的轉移，CT處理下莖葉中氮素積累量遠高于FM處理約1.7倍（但二者差異并不顯著），造成FM處理地上部分氮素積累量低于CT處理。籽粒形成期至蠟熟期，二者比值呈上升趨勢且在蠟熟期為1.14大于1，這主要是由于該生育期FM處理籽粒氮素迅速積累，積累量高于CT處理，2種處理方式下莖葉中氮素積累量相差不大造成的。蠟熟期至成熟期二者比值下降，為1.05仍大于1。盧艷麗等［28］的研究表明，到成熟期籽粒中氮素分配量占全株總量的57%左右。而成熟期FM處理籽粒氮素積累量高于CT處理，故二者比值大于1。成熟期二者比值為1.05約等于1，說明在整個生育期不同覆膜處理下玉米從土壤中吸收的氮素總量相差不大，只是CT處理較多地將氮素分配到了莖葉中，而FM處理則較多地分配到營養器官的生長中，即FM更有利于植物將氮素分配到籽粒中。從覆膜處理可以改善土壤水熱狀況方面來看，王麗梅等［30］研究了玉米不施氮條件下的水分脅迫，研究結果表明：充分供水反而不利于葉片和莖鞘單位干重氮素累積；水、氮皆脅迫，由于長期水、氮缺乏，基部葉片中氮素向外轉移，以及生育后期葉片和莖鞘中氮素向籽粒轉運，從而導致整個生育時期葉片和莖鞘氮素總積累量變化不大。同樣氮素水平下，充分供水可顯著提高生育后期干物質轉運量［31］。FM提高了土壤水分含量，在同等不施氮條件下減緩了干旱脅迫，將更多的物質分配到生殖部位；而CT條件下水分脅迫的作用更為強烈，因此為維持正常的生長需求，作物需要將更多的N分配到莖葉中。

2.3 覆膜管理對土壤全氮變化的影響

圖5表示的是FM和CT處理下土壤剖面全氮含量。從圖中可以看出，土壤全氮含量隨玉米生育期、土層深度和覆膜處理的變化而變化，0～20cm和20～60cm土壤剖面土壤全氮變化趨勢基本一致，基本都表現出隨生育期先增加后減少、FM處理高于CT處理、成熟期高于三葉期的趨勢。對于土壤剖面不同深度土層而言，土壤全氮含量表現出隨土壤深度的增加而升高的趨勢，但FM和CT處理土壤全氮含量差異并不顯著。0～60cm土壤剖面全氮含量最高值出現在40～60cm的抽雄期，FM和CT處理下分別為1.093和1.000g N/kg；最低值出現在0～10cm三葉期，分別為0.649和0.673g N/kg，FM和CT處理間差異不顯著。

圖5 覆膜對土壤全氮含量變化的影響Fig.5 The impact of mulching to the soil nitrogen

為了直觀的反映出土壤剖面不同深度土層土壤全氮含量相對于不覆膜處理，覆膜處理下的變化規律，做了覆膜處理和不覆膜處理土壤全氮含量比值變化規律圖，如圖6所示。從圖6可以看出，不同深度土層FM和CT處理土壤全氮比值隨玉米生育期的推進表現出相似的先減少再增加，后減少又再增加的“W”型變化規律。由于FM能夠明顯改善土壤中水、熱狀況，促進種子的萌發和根系的生長，使得三葉期至拔節期從土壤中吸收的氮素大于CT處理，出現了下降趨勢；隨著生育期的推進，拔節期至籽粒形成期，由于覆膜處理促進水分蒸發的同時又有效地抑制損失，使土壤氮素隨水的蒸發而上移補充，進而導致FM處理土壤全氮含量損失量低于CT處理，故出現了上升趨勢；籽粒形成期至成熟期，由于玉米籽粒的生長，植物由營養生長逐漸轉變為生殖生長，植物地上部分總氮含量比值與土壤全氮比值恰好表現出相反的變化趨勢，說明該階段土壤中全氮變化與玉米的生長密切相關。

圖6 不同深度下覆膜與不覆膜處理土壤全氮間比值Fig.6 The soil total nitrogen between mulching and no－mulching ratio under different depths

隨土層深度的增加在生育前期“W”型變化規律出現了不同程度的滯后，籽粒形成期至成熟期FM和CT處理土壤全氮間比值變化規律保持完全一致。這主要與植株根的生長有關。由于生育前期作物剛開始萌發，根還較短，所以無法吸收到深層土壤中的氮素，故表層0～10cm土層首先開始出現變化。由于播種至三葉期植物的吸收導致0～10cm土層中全氮含量下降，深層土壤中氮素向上轉移。但由于根長度對吸收的限制導致全氮含量出現10～20cm土層上升、20～60cm土層下降的趨勢。隨著植物根的伸長，10～20cm土層從三葉期開始表現出“W”型變化規律，但更深層即20～60cm土層由于氮素的向上補充轉移而植物根系又利用不到該層的氮素出現了短暫的上升趨勢。20～60cm土層從拔節期開始也出現了“W”型變化規律。抽雄期由于植物節根層數、基部節間長度基本固定，所能吸收到的土壤中營養元素的深度相同，所以不同深度土壤全氮間比值均表現出完全一致的變化規律。

2.4 覆膜管理對氮素利用效率的影響

從表1可以看出，FM處理下籽粒產量是CT處理的2.1倍，且二者通過了0.05的差異性檢驗，說明FM有利于玉米籽粒的生長。籽粒氮積累量差異不顯著，主要是因為本試驗中所用玉米品種相同，籽粒氮積累量是作物本身屬性，與作物品種密切相關。總生物量FM和CT處理間差異不顯著。氮素利用效率在43.12%～45.13%，FM和CT處理間差異不顯著，這和朱兆良與文啟孝［32］報道的全國平均氮素利用率（30%～51%）相一致。吳永成等［33］認為，夏玉米根系分布淺、土壤供氮能力強和難以避免的氮素淋洗下滲是造成夏玉米氮素利用率不高的重要原因。劉建安等［34］研究認為，夏玉米氮收獲指數主要受玉米生育后期干物質和氮素轉移的影響。本試驗中，FM處理的氮收獲指數（80.30%）是CT處理（60.24%）的1.3倍，說明FM條件下植株吸收的氮素更多地轉移到了籽粒中。

2.5 覆膜管理對氮素平衡的影響

對于實驗數據經過計算得出整個生育期氮素平衡情況，如表2所示。從表中可以看出，FM條件下植株吸氮量比CT略有增加，但二者差異不明顯。本試驗中，播種前土壤中殘留礦化氮為210.94kg N/hm2，殘留全氮為3720.65kg N/hm2，凈礦化能力較低，土壤本身供氮能力在180.76～188.27kg N/hm2，高于當季作物的吸氮量85.71～89.72kg N/hm2。收獲后土壤殘留礦化氮FM 處理（98.55kg N/hm2）略高于 CT處理（95.05kg N/hm2），土壤殘留全氮FM 處理（4420.92kg N/hm2）也略高于CT處理（3962.19kg N/hm2）。FM 和CT處理氮素表觀損失均為0。整個試驗過程中未加任何氮肥，作物吸收利用的氮肥完全來自于土壤本身，氮素表觀損失均為0，說明土壤中氮素除作物吸收利用外基本都留在了土壤中，其他損失很少可以忽略。覆膜處理下氮盈余量略高于不覆膜處理，說明覆膜條件更有利于土壤氮素轉化為供作物吸收利用的狀態。

表1 收獲期FM與CT處理下氮肥利用Table 1 Nitrogen use of mulching and no－mulching in physiological maturity

表2 整個生育期氮素平衡Table 2 Nitrogen balance of growth period kg N/hm2

3 討論

由于0～60cm土壤剖面土壤全氮含量比值變化規律一致，故以表層0～10cm層為例進行討論。FM和CT處理間土壤全氮含量比值隨生育期的推進可以分為如下4個階段：第1階段，三葉期至拔節期比值呈下降趨勢；第2階段，拔節期至籽粒形成期出現上升趨勢；第3階段，籽粒形成期至蠟熟期又呈現出下降趨勢；第4階段，蠟熟期至成熟期再次出現上升趨勢。

第1階段比值出現了下降的趨勢，這主要是由于植物種子的萌發與水、熱條件密切相關。FM改善了土壤中的水、熱狀況，促進了種子的萌發和根系的生長，使得從土壤中吸收的氮素大于CT處理。根系是植物體吸收養分和水分的主要器官，植物體與環境間的物質和能量交換，在很大程度上是通過根系完成的［35－36］。研究表明，覆膜不僅有利于促進植物根系早期生長，增加根長、根數和根重，改善根系在土壤中的分布，而且還能增加根系活性和吸收能力［34］。據報道［37－38］，地膜覆蓋能顯著增加冬小麥根系的墑流量、根系對氮素的吸收能力和根系的合成能力；地膜覆蓋番茄（Salanumlycopersicum），根系的墑流量比對照高3～4倍；地膜覆蓋棉花（Gossypiumhirsutum），根系對硝態氮的吸收能力比對照提高35.1%，根系的呼吸強度比對照提高19.1%，單株干物質積累為對照的2.3倍［39－40］；用春小麥進行的試驗表明，覆蓋地膜后有利于根系早扎、快生［39］。第2階段比值出現了上升趨勢，主要是由于覆膜能夠提高土壤溫度促進土壤水分的蒸發，同時又有效地阻止了水分向大氣中的擴散，使得土壤水分FM高于CT處理。而NO3－－N隨水分上移使覆膜條件下土壤中氮素一定程度上得以補充，損失的氮素少于CT造成的。夏玉米生長季節水熱條件較好，有利于土壤有機氮礦化，因此土壤氮素供應常常過量［41］。范亞寧等［18］對半濕潤地區農田夏玉米氮肥利用率及土壤NO3－－N動態變化研究表明，在拔節期到喇叭口期土壤NO3－－N累積量增加。本試驗中土壤表層0～10cm土壤NO3－－N含量也表現出上升的趨勢。整個試驗過程均未進行灌溉，因此水分含量的變化主要取決于當季降雨量和蒸散量，由于NO3－－N易隨水移動而流失，因此水分含量的變化可能導致氮素向下淋失或者隨水分上移，從而影響其在土壤剖面的空間分布［18］。高亞軍等［27］也認為，累積的NO3－－N最終是否通過淋溶損失主要取決于灌水量（降雨量）。本試驗中，土壤表層0～20cm水分含量為6.11%～19.3%，均＜20%（土壤最佳田間持水量約23%），因此NO3－－N隨水分向下層土壤遷移的可能性不大。

對于第3、4階段而言，從籽粒形成期開始植株基本停止營養體的生長，而進入以生殖生長為中心的階段。植物地上部分總氮含量比值出現先上升后下降的趨勢，恰好和土壤全氮比值表現出相反的規律，說明該階段土壤中全氮變化與玉米的生長密切相關。籽粒形成期至蠟熟期，植物全田60%以上植株果穗中部籽粒體積基本建立，FM方式下植物地上部分總氮含量由籽粒形成期低于CT處理增加至蠟熟期高于CT處理。在該階段植物積累的氮素FM處理大于CT處理，土壤中全氮含量損失量FM處理高于CT處理，所以表現出下降的趨勢。蠟熟期至成熟期，全田60%以上植株果穗中籽粒干重接近最大值，該階段FM和CT處理下植物地上部分總氮的增加量相差不大，但二者比值呈現下降趨勢且大于1。說明FM處理較早于CT處理到達成熟期，該階段由于CT處理還未完全到達成熟狀態故從土壤中吸收多于FM處理的氮素，使得土壤中FM處理全氮損失量低于CT處理，二者比值呈上升的趨勢。該階段FM和CT處理下土壤全氮間比值基本都大于1，說明該階段FM條件下土壤損失的N素低于CT方式，但成熟時植物所積累的總氮含量要高于CT方式。

4 結論

1）0～40cm玉米根區土壤剖面無機氮形態以NO3－－N為主，所占比例高達70%以上。對于土壤剖面不同土層而言，隨生育期均表現出播種至拔節期持續升高，拔節期至蠟熟期迅速下降，蠟熟期至成熟期小幅回升近似斜“N”型的變化趨勢。

2）玉米植株氮素積累量隨植株部位、生育期和覆膜方式的不同表現出不同的變化趨勢。隨生育期的推進，不同覆膜處理莖葉和籽粒氮素積累量均表現出上升的趨勢。成熟期，覆膜和不覆膜處理下玉米地上部分氮素總積累量相差不大，但不覆膜處理較多地將氮素用于營養器官的生長，而覆膜處理則更多地用于生殖器官的生長，進而提高玉米的營養品質和產量。

3）不同土壤剖面全氮含量基本都表現出隨生育期先增加后減少的趨勢，且成熟期高于三葉期。覆膜處理土壤全氮含量在各生育期基本都高于不覆膜處理。對于不同土壤剖面不覆膜處理土壤全氮而言，覆膜處理隨玉米生育期的推進都表現出相似的“W”型變化規律，且隨土壤深度的增加，變化規律有所延遲。

4）覆膜處理顯著影響籽粒產量，具有增產效益。覆膜和不覆膜處理間籽粒氮積累量和氮素利用效率差異不顯著。覆膜處理氮收獲指數是不覆膜處理的1.3倍，說明覆膜條件下植株吸收的氮素更多地用于生殖生長，覆膜處理氮盈余量略高于不覆膜處理。

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