春小麥青貯玉米周年氮素?fù)]發(fā)特征的研究

張換換 段燕燕 王 強(qiáng) 孫禮仁 陳 杰 文 雯 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 832000）

前言

研究人員早就發(fā)現(xiàn)各種肥料對(duì)小麥產(chǎn)量的影響不一樣次序依次為氮肥≥磷肥＞鉀肥，對(duì)玉米產(chǎn)量的影響次序?yàn)榈剩玖追剩锯浄蔥1]。氮肥對(duì)于玉米籽粒產(chǎn)量的提高的貢獻(xiàn)大于磷肥，說(shuō)明如僅從養(yǎng)分角度考慮，氮素很可能是主要要素[2]。施肥量對(duì)青貯的影響主要表現(xiàn)在，隨著復(fù)播青貯玉米施肥量的增加，莖粗變粗、綠葉數(shù)增多、果穗長(zhǎng)度增加、禿尖長(zhǎng)增大、空稈率增高，施肥量的變化對(duì)于青貯玉米的株高、穗位、總?cè)~片數(shù)影響較小，不同肥料處理對(duì)于復(fù)播青貯玉米葉面積指數(shù)的影響較小[3]。

冬小麥-夏玉米種植體系在夏玉米季，在上季減半施氮肥的基礎(chǔ)上停止施N后作物產(chǎn)量和吸N量均比原固定施N處理顯著下降[4]；N平衡計(jì)算結(jié)果表明，減量施N條件下0～1m土壤N殘留和表觀損失的數(shù)量均顯著低于原有施N量處理，作物N利用率顯著提高[5]。在前茬高施N量下減少氮肥用量有利于提高作物的氮肥利用率、減少N殘留與表觀損失。增加氮肥投入是發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要途徑之一，但是氮肥施入土壤-作物體系后，其基本歸宿主要有 3 個(gè)方面：被作物吸收；在土壤剖面中以無(wú)機(jī)氮形態(tài)或有機(jī)結(jié)合形態(tài)殘留；以各種形式損失，其中氨氣和N2O氮肥氣態(tài)損失的重要途徑[6-8]。本試驗(yàn)研究不同的施肥時(shí)期不同施氮量的氮素?fù)p失。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

小麥設(shè)3個(gè)施氮量處理（0kg/667m2，24kg/667m2，32kg/667m2），其中20%基施，80%追施，具體施用時(shí)期和比例見(jiàn)表1。復(fù)播青貯玉米不施氮。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，小區(qū)面積15m2。小麥選用新春6號(hào)，按基本苗550萬(wàn)株/hm2播種，15cm等行距，滴灌帶按1管4行配置；青貯玉米選用的新飼玉13號(hào)，60cm等行距種植，株距為18.5cm，滴灌帶采用1管1行配置。滴水時(shí)間和量見(jiàn)表2和表3。其它肥水管理同大田。

表1 前茬滴灌小麥不同施氮量水平設(shè)計(jì)(單位：kg/667 m2 ）

表2 春小麥各生育時(shí)期灌溉量(單位：m3 /667 m2 ）

表3 復(fù)播青貯玉米各生育時(shí)期灌溉量(單位：m3 /667 m2

1.2 取樣時(shí)期和方式

1.2.1 取樣時(shí)期

分別于前茬春小麥和復(fù)播青貯玉米不同生育時(shí)期采用密閉室法和靜態(tài)箱法收集氨氣和氧化亞氮。

1.2.2 取樣方式

氨揮發(fā)監(jiān)測(cè)：農(nóng)田土壤氨揮發(fā)的監(jiān)測(cè)采用密閉室法[9-10]。

N2O氣體的采集：采用靜態(tài)箱法[11]進(jìn)行 N2O氣體的采集。

1.3 氮素氣態(tài)損失測(cè)定指標(biāo)及方法

氨揮發(fā)的測(cè)定：用1.0mol/L的KCl溶液浸提，采用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定。

N2O排放量的測(cè)定：氣相色譜法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

氨氣濃度根據(jù)配制的銨態(tài)氮2.5μg/ml的標(biāo)準(zhǔn)溶液用分光光度計(jì)測(cè)定后制標(biāo)準(zhǔn)曲線：y = 0.0328x + 0.0485（R2= 0.9966），求對(duì)應(yīng)濃度。

N2O 排放通量 F 的計(jì)算公式如下：

式中：F 為 N2O 排放通量（ug m-2h-1），M 為 N2O的摩爾質(zhì)量（44 g mol-1），R 為普適氣體常數(shù)（8.314 Pa m3mol-1K-1），T 為采樣時(shí)箱內(nèi)平均氣溫（℃），P 為采樣點(diǎn)大氣壓力，通常視為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，即 P=1.013×105Pa，dC/dt 為 N2O 排放速率，H 為采樣箱高度（m）。

N2O 累積排放量（T）是將 3 個(gè)重復(fù)的排放通量按時(shí)間間隔加權(quán)，計(jì)算公式如下。

式中：T 為 N2O 累積排放量，單位為 kg hm-2；Fi和Fi+1分別為第 i 和 i+1 次采樣時(shí)的N2O 平均排放通量，ug m-2h-1；Di和 Di+1分別為第 i 和 i+1 次采樣時(shí)間，單位為d；24 為 1 d 的小時(shí)數(shù)；105為單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。

其他數(shù)據(jù)處理采用Excel、SPSS等統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出結(jié)論。

2結(jié)果與分析

2.1 不同施氮處理滴灌春小麥產(chǎn)量比較

表1 不同施氮處理滴灌春小麥小區(qū)產(chǎn)量構(gòu)成

從表1可知，小區(qū)千粒重N1處理最大，其次為N2處理，N0處理為空白對(duì)照；從測(cè)產(chǎn)結(jié)果來(lái)看，不同施氮量處理小麥產(chǎn)量由大到小依次為N1＞ N2＞N0，其中N1處理產(chǎn)量最高。施肥量在一定的范圍內(nèi)與產(chǎn)量成正比，這與前人的研究結(jié)果一致。N1的產(chǎn)量比N2高17.3%，不施氮處理N0的產(chǎn)量過(guò)低，說(shuō)明施氮量過(guò)高或過(guò)低都會(huì)將帶來(lái)減產(chǎn)。

2.1.1 春小麥開(kāi)花-成熟期氨氣揮發(fā)規(guī)律

圖1 春小麥開(kāi)花-成熟期各處理氨氣揮發(fā)變化圖

由圖1可知，Nw1的氨氣揮發(fā)從施肥后的第3天迅速增長(zhǎng)至最大值，之后先迅速下降，后緩慢降低；Nw2的氨氣揮發(fā)從施肥后的第2天即達(dá)到最大值，之后氨氣揮發(fā)的速率先是迅速下降，后緩慢減少。第1～2天，升高速度 NW1＜NW2第 3～6 天，降低速度 NW1＜NW2。因此NW2與NW1相比，NW2的氨氣揮發(fā)的濃度在這六天里是一直高于NW1的氨氣揮發(fā)濃度，這也就表明隨著施氮量的增加氨氣揮發(fā)量增加。

2.1.2 玉米各生育時(shí)期氨氣揮發(fā)規(guī)律

由圖2可知，在圖示玉米3個(gè)生育時(shí)期氨氣揮發(fā)規(guī)律先降低，后升高，再降低。第1～2天，降低速度拔節(jié)-抽雄期＜抽雄-開(kāi)花期＜開(kāi)花-吐絲期， 第2～3天，升高速度拔節(jié)-抽雄期＜開(kāi)花-吐絲期＜抽雄-開(kāi)花期，氨氣揮發(fā)速率第4～5天， 氨氣揮發(fā)速率降低速率相近。表明在不施氮的情況下，揮發(fā)速率隨著天數(shù)的增加而降低，還是有少量氮素?fù)p失-氨氣揮發(fā)的存在，玉米的氨氣揮發(fā)量在開(kāi)花-吐絲期較多。

2.2 春小麥氧化亞氮揮發(fā)速率比較

圖3 春小麥開(kāi)花期-灌漿期氧化亞氮揮發(fā)速率比較

由圖3可知，整個(gè)觀測(cè)期間NW2處理氧化亞氮的揮發(fā)速率一直高于NW1處理。Nw2處理中氧化亞氮揮發(fā)速率從施肥后的第10～30min迅速增長(zhǎng)為最大值，之后先迅速降低，后緩慢減少；Nw1的氧化亞氮揮發(fā)速率從施肥后的第10～20min增長(zhǎng)至最大值，之后揮發(fā)的速率緩慢減少。由此可見(jiàn)，剛施入氮肥后，隨著氮肥的分解，氣態(tài)損失的氧化亞氮濃度先增加后減小，且隨著施氮量的增加氧化亞氮揮發(fā)量增加。

3 討論與結(jié)論

氮素的投入顯著影響土壤氮素?fù)]發(fā)，鄧美華研究發(fā)現(xiàn)優(yōu)化施肥顯著減少氮素?fù)]發(fā)損[12]。巨曉棠等[13]研究表明，氮素累計(jì)損失量與施氮量的大小成正比，施氮量越大氮素?fù)p失量越大，這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。由此可見(jiàn)，合理的施氮量是提高氮肥利用率的有效途徑。

本試驗(yàn)通過(guò)設(shè)置不同施氮量處理對(duì)“滴灌春小麥-青貯玉米”種植模式周年氮素（主要是氨氣和氧化二氮）的變化規(guī)律進(jìn)行了探索，得出對(duì)于前茬小麥和后茬玉米，表現(xiàn)為隨著施氮量增加，氮素?fù)]發(fā)增加[13]。小麥?zhǔn)┯玫胤柿虾螅虝r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了大量的NH4+-N，致使NH4+-N濃度相對(duì)較高，此后，氨的揮發(fā)濃度逐漸降低；隨著氮肥的分解，氧化二氮濃度先增加后減小，隨著施氮量的增加氧化二氮揮發(fā)量增加。后茬玉米在不施氮的情況下還是有氮素?fù)p失，隨著天數(shù)的變化，玉米氨氣和氧化二氮?dú)怏w的揮發(fā)速率在減小。

2 個(gè)施氮量 NW1（24kg/667m2）與 NW2（32kg/667m2）相比，NW2的氨氣和氧化二氮的揮發(fā)速率都大于NW1的，又由Nw1和Nw2的產(chǎn)量比較可以看出北疆地區(qū)“春小麥-青貯玉米”復(fù)種體系在NW1的施肥量下小麥產(chǎn)量較高為546.68 kg/667m2，所以可以得出結(jié)論施氮量為24 kg/667m2時(shí)保證了作物的產(chǎn)量并且氮肥的利用率較高。

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