長期不同培肥措施下玉米產量穩定性及棕壤氮素累積分布特征

劉玉穎，戴 健，楊勁峰，羅培宇，李 娜，任彬彬，安 寧，韓曉日

（沈陽農業大學土地與環境學院/農業農村部東北玉米營養與施肥科學觀測實驗站/土肥高效利用國家工程研究中心，遼寧沈陽 110866）

隨著我國人口的不斷增長，作物生產的穩定性和可持續性顯得尤為重要。施肥措施是實現作物高產的最佳田間管理措施之一。大量研究表明，配施有機肥對作物的增產穩產具有重要作用[1-2]。153個田間試驗發現，在不增施氮肥的條件下，配施有機肥作物產量可提高8.5～14.2 t/hm2[3]，化肥配施有機肥的增產效果最好，這與很多研究[4-5]結果一致。然而，20個田間試驗發現，單施化肥作物產量提高2 t/hm2，添加有機肥產量增加不顯著[6]。可見，作物產量對不同施肥措施的響應隨土壤類型、施肥措施和氣候條件等的不同而不同，其穩定性和可持續性也存在差異[7-8]。研究長期培肥下作物產量的演變規律及其穩定性對維持糧食作物高產穩產，實現農業的可持續發展具有重要意義。

作物產量的演變特征反映了土壤、氣候等因素的變化趨勢，國內外學者已做了大量研究。我國華北平原22年的定位試驗發現，氮磷鉀化肥配施有機肥(22.5 t/hm2)玉米產量為130 t/hm2，有機肥增加到33.75 t/hm2，玉米產量為131 t/hm2，處理間差異不顯著[9]。Wei等[10]發現有機肥配施化肥條件下，小麥、玉米和水稻產量平均較單施有機肥增加29%，較單施化肥增加8%。長期有機無機肥配施對作物產量可持續性的提高具有重要意義[11]。在大豆-小麥輪作體系中，氮磷鉀平衡施肥或其與有機肥配施可有效提高作物產量的穩定性[12]。在淮北沙姜黑土區對小麥的研究表明，與不施肥處理相比，長期有機肥配施化肥處理小麥產量的穩定性和可持續性顯著增加[13]。東北黑土區的長期試驗也發現，有機肥配施化肥玉米產量呈上升趨勢，且有機肥替代部分氮肥的有機無機肥配施處理增產效果也比較明顯，玉米產量的可持續性指數(SYI)較高，達0.71～0.80，可持續性較好[2]，這主要與有機肥可為土壤持續補充養分有關。有機肥配施氮磷鉀化肥22年，土壤全氮含量由2000 kg/hm2增加到3700～4100 kg/hm2，增加了83%～98%，較單施氮磷鉀化肥提高了26.2～40.4%[9]。施用有機肥可以增加土壤微生物生物量，為作物生長提供良好條件[14]。此外，Fernández等[15]研究發現配施有機肥可以降低土壤硝態氮淋溶損失。然而，也有研究表明配施高量有機肥氮素損失風險增加，導致環境的氮污染[16]。可見，合理配施有機肥對農業的可持續綠色發展意義重大。

東北地區是我國最大的玉米主產區，其種植面積占全國玉米種植面積的31%，2019年玉米產量占全國總產量的34%[17]，對保障我國糧食安全具有重要意義。但長期以來，該地區農業生產中不平衡施肥現象普遍，有機肥用量降低，而化肥用量增加，氮肥的年施用量已超過313萬t[18]，導致土壤肥力不斷下降，肥料利用率降低，并造成嚴重的環境污染問題。棕壤是東北地區主要的土壤類型之一，主要分布在遼寧省，其面積占全省土壤面積的36.3%，是重要的耕地土壤。然而，在集約化生產條件下，由于土壤質量下降，農業生產對化肥的依存率越來越高，糧食生產還面臨很大挑戰[19]。開展長期培肥棕壤上玉米產量的穩定性和土壤氮素累積分布的研究對該地區指導合理施肥，促進氮肥吸收利用，減少環境污染具有重要意義。因此，本研究基于東北棕壤長期定位試驗，明確長期不同施肥模式下玉米產量的穩定性和可持續性，闡明施肥40年玉米植株氮素吸收特征和0—100 cm土層土壤礦質氮、0—40 cm土層土壤微生物量氮的累積分布，以明確不同培肥措施的增產效果及其對土壤氮素的影響，為保持玉米穩產高產，合理培肥土壤提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

定位試驗始于1979年，位于沈陽農業大學棕壤肥料長期定位試驗基地 (東經 123°33′，北緯 40°48′)。該試驗地處于松遼平原南部中心地帶，春季少雨，降雨多集中在7—8月份，正處作物生長的旺季。多年平均降雨量為547 mm，年均蒸發量為1436 mm，無霜期140～180天，屬于溫帶濕潤-半濕潤季風氣候。1979—2018年年降水量與平均氣溫如圖1所示，40年平均氣溫為8.5℃，5—9月平均氣溫21.2℃，平均降水量535.2 mm，年最高氣溫38.4℃，最低氣溫-32.9℃。該試驗區地勢平坦，供試土壤為棕壤，為發育在第四紀黃土性母質上的簡育濕潤淋溶土。試驗采用玉米-玉米-大豆輪作體系，一年一熟制。試驗開始前耕層0—20 cm土壤基本理化性質為：容重1.18 g/cm3、有機質15.9 g/kg、全氮0.8 g/kg、全磷0.38 g/kg、全鉀21.1 g/kg、堿解氮105.5 mg/kg、有效磷6.5 mg/kg、速效鉀97.9 mg/kg、pH為6.5。本研究涉及1979—2018年玉米季籽粒產量，2018年玉米收獲期0—100 cm土壤樣品及礦質氮、微生物量氮等指標的測定結果。

圖1 1979—2018年玉米季年降水量與年平均溫度Fig. 1 Annual precipitation and mean temperature in maize season during 1979-2018

1.2 試驗設計

本研究選取田間小區試驗的12個處理，具體為：CK (不施肥)，N (單施氮肥)，NP (氮磷肥配施)，NPK (氮磷鉀肥配施)，M1 (單施低量有機肥)，M1N、M1NP、M1NPK (低量有機肥與化肥配施)，M2 (單施高量有機肥)，M2N、M2NP、M2NPK (高量有機肥與化肥配施)。各處理氮、磷和鉀肥用量相同，玉米季氮肥用量為120 kg/hm2(N)，磷肥用量為60 kg/hm2(P2O5)，鉀肥用量為60 kg/hm2(K2O)，低量有機肥施用量為13.5 t/hm2，高量有機肥施用量為27 t/hm2。其中，氮肥為尿素(含N 46%)、磷肥為過磷酸鈣(含P2O512%)、鉀肥為硫酸鉀(含K2O 50%)。有機肥為豬廄肥[有機質平均含量為144.0 g/kg、全氮(N)為7.2 g/kg、全磷(P2O5)為8.7 g/kg、全鉀(K2O)為10.0 g/kg]。氮磷鉀化肥和豬廄肥均作為基肥，在玉米播種前一次性撒施，并與0—20 cm耕層土壤混勻。試驗小區面積為160 m2(長16 m、寬10 m)，供試玉米品種為當地常用品種，2018年為‘東單6531’，壟寬60 cm，株距27 cm，播種量60000 plant/hm2。玉米于每年4月末施肥，起壟并播種，玉米整個生育期無灌溉，并按常規進行田間管理；9月末進行小區測產、采樣和收割，收獲后移走秸稈進行休閑。

1.3 樣品采集與測定

田間取樣時每個小區分設3個次級小區，面積為30 m2，作為每個處理的重復。玉米產量采用樣方計產法確定，每個次級小區隨機選取一個計產區，每個計產區選取3條壟玉米，分別長2 m，并實測3條壟總壟距，共3個計產區。調查株數、穗數、雙穗率等指標，按籽粒14%含水量折算產量。此外，在計產區以外采集分析植物樣品，每個次級小區隨機選取5株長勢均勻的玉米植株，于根莖結合處收割，并按器官進行分離并脫粒，同一器官、同一次級小區的5株樣品混合，作為該次級小區的玉米植株分析樣品。取部分樣品在90℃烘箱中殺青30 min，65℃烘干，稱量干重。烘干的樣品粉碎后，用H2SO4-H2O2消煮，凱氏定氮儀測定消煮液中全氮含量。

于2018年玉米收獲期采集0—100 cm土層土壤樣品，以每20 cm為一個土層采集。田間取樣時每個次級小區隨機采集2個點，同一土層土壤樣品去除作物根系，充分混勻作為一個分析樣品，迅速裝入標記好的塑封袋，密封后帶回實驗室4℃保存。土壤含水量采用烘干法(105℃，烘干24 h)測定，土壤礦質氮(硝態氮和銨態氮)的測定采用鮮土，1 mol/L的KCl溶液浸提(液土質量比為10∶1)，震蕩1 h，過濾，用連續流動分析儀測定濾液中硝態氮和銨態氮含量。微生物量氮含量采用氯仿熏蒸浸提法[20]：稱取10 g (烘干土重計)新鮮土樣放入培養皿，連同盛有20 mL提純氯仿的小燒杯和一小燒杯NaOH溶液一起放入真空干燥器，密封、抽真空，使氯仿沸騰2 min，將干燥器放入25℃培養箱培養24 h后取出，用40 mL 0.5 mol/L K2SO4溶液浸提振蕩30 min，過濾后用有機碳氮分析儀(Elementar TOC+N，德國)測定有機氮含量。

1.4 數據處理與統計分析

產量可持續性指數是評價農業生產可持續性的定量指標，該指數值越大，系統的可持續性越好[2,21-22]，計算公式為：

產量穩定性以統計學上變異系數(coefficient of variation, CV)來表示，變異系數越大，產量穩定性越低[23]，計算公式為：

數據處理采用Excel 2010軟件，利用SAS Version 8.1 for Windows軟件進行統計分析(P<0.05)，用SigmaPlot 12.5進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 長期培肥玉米產量變化

在東北棕壤旱地上，長期不同培肥條件下玉米產量均呈動態波動趨勢，且化肥試區、低量有機肥試區和高量有機肥試區各處理玉米產量年際間變化規律類似(圖2)。化肥試區中，CK處理玉米產量最低，NPK處理最高，且不同年份表現為1979—1997年內變化較平穩，1997—2018年內變幅較大；2015年玉米產量降低較明顯，且施用化肥玉米產量增加的效果逐年降低。長期單施氮肥或氮磷肥配施將逐漸降低土壤生產力，連續施肥32年后(2010年后)，玉米產量有降低趨勢。與化肥試區類似，低量有機肥試區和高量有機肥試區玉米產量在1979—1997年內變化趨勢較平穩，1997—2018年內變幅較大。在試驗前35年(2013年前)，M1、M2處理玉米產量最低，低于有機肥配施化肥處理；施肥35年后，由于有機肥培肥土壤，M1和M2處理玉米產量增加，與有機無機肥配施處理接近。可見，氮磷鉀平衡施肥或有機肥與化肥配施對玉米的增產效果較好，且有機無機肥配施效果好于氮磷鉀化肥單施。

圖2 長期施用化肥(a)、低量有機肥與化肥配施(b)和高量有機肥與化肥配施(c)棕壤上玉米季籽粒產量變化Fig. 2 Grain yield of maize under treatments with chemical fertilizer(a), chemical fertilizer combined with manure at low rate(b), and chemical fertilizer combined with manure at high rate(c) in maize season

2.2 長期培肥玉米產量的穩定性與可持續性

與CK處理相比，單施化肥或配施有機肥均可顯著提高玉米產量(表1)，化肥試區以NPK處理玉米平均產量最高，在試驗前20年和后20年分別為6509和10501 kg/hm2；低量、高量有機肥區分別以M1NPK、M2NPK處理最高，試驗前20年玉米平均產量分別較NPK處理提高了10.3%、11.7%；后20年分別提高了17.1%、19.4%，但處理間差異不顯著。

表1 長期不同施肥下玉米平均產量、產量可持續性指數、變異系數及肥料對產量的貢獻率Table 1 Average yield, SYI, and CV of maize and contribution of fertilization in the long-term experiment

不同施肥措施對玉米的產量穩定性有很大影響(表1)，CK處理玉米產量變異系數最大，試驗前20年和后20年分別為34.3%和50.0%。施肥不同程度地降低了玉米產量年際間的變異系數，產量穩定性增加，低量有機肥配施下玉米產量的穩定性高于高量有機肥配施處理，且試驗后20年玉米產量穩定性高于前20年。此外，各施肥處理玉米產量的可持續性指數(SYI)均高于CK處理，施肥有利于玉米產量可持續性的提高。各施肥處理間比較，氮磷肥配施、氮磷鉀肥配施、施用有機肥及其與化肥配施各處理玉米產量SYI值相對較高，試驗前20年和后20年分別介于0.43～0.58和0.50～0.67，玉米產量的可持續性較高。隨著試驗年限增加，除不施肥和單施氮肥處理，各處理玉米產量的可持續性增加，且低量有機肥配施處理高于高量有機肥配施處理。

肥料貢獻率反映了年投入肥料的生產能力。長期單施氮肥處理(N)氮肥貢獻率較低，顯著低于化肥配施和化肥有機肥配施各處理，且隨試驗年限增加有降低趨勢，由前20年的35%降低到后20年的27% (表1)。化肥與有機肥配施處理肥料貢獻率隨試驗年限的增加變化不大，M1NPK處理的肥料貢獻率最高，達54%，但化肥區各處理肥料貢獻率隨試驗年限不斷降低。

2.3 長期培肥玉米地上部吸氮量

2018年配施有機肥各處理玉米吸氮量高于單施化肥處理(圖3)。施肥40年后，化肥區各處理玉米地上部吸氮量均高于不施肥CK處理，以NPK處理最高，為257 kg/hm2，長期不施肥CK處理較單施化肥各處理玉米吸氮量顯著降低為67 kg/hm2。配施有機肥玉米吸氮量增加，且M1NPK和M2NPK處理最高，分別為302和289 kg/hm2，較NPK處理分別增加了17.8%和12.5%。可見，長期化肥與有機肥配施可以不斷培肥土壤，促進玉米氮素吸收，增加其地上部吸氮量，且以低量有機肥與氮磷鉀化肥配施效果較好。

圖3 2018年不同施肥處理玉米地上部吸氮量Fig. 3 Aboveground N uptake of maize under different fertilization treatments in 2018

2.4 長期培肥玉米收獲期0—100 cm土層土壤礦質氮分布

長期不同施肥下棕壤0—100 cm土層土壤礦質氮貯量不同(圖4)。配施有機肥各處理土壤礦質氮貯量較單施化肥處理增加。施用化肥40年，單施氮肥(N)處理玉米收獲期0—100 cm土壤礦質氮貯量最高，達184 kg/hm2，氮磷鉀配施處理，較N處理顯著降低了55.3%。低量有機肥配施化肥各處理0—100 cm土壤礦質氮貯量與化肥區各處理類似，以M1N處理最高，2018年玉米收獲期M1NPK處理土壤0—100 cm礦質氮貯量為127 kg/hm2，較M1N處理顯著降低了42.4%。對于高量有機肥試區，各處理0—100 cm土壤礦質氮貯量均較高，較化肥試區和低量有機肥試區平均分別增加了324.5%和172.9%。

圖4 2018年玉米收獲期0—100 cm土層土壤礦質氮貯量Fig. 4 Mineral N accumulation in 0-100 cm soil layer under different treatments at maize harvest in 2018

長期施肥造成了棕壤0—100 cm土層土壤礦質氮分布的差異(圖5)。施用化肥40年，玉米收獲期土壤礦質氮主要分布在0—40和80—100 cm土層，N處理土壤深層礦質氮含量高于其他處理，在80—100 cm土層達20.0 mg/kg，NPK處理各土層礦質氮含量低于N和NP處理。低量有機肥配施化肥各處理土壤礦質氮主要分布在0—80 cm土層，80—100 cm土層礦質氮含量降低。對于高量有機肥試區，各處理0—100 cm土層礦質氮含量高于化肥試區和低量有機肥試區，且主要分布在0—80 cm土層，80—100 cm土層較上層有降低的趨勢，有機肥配施化肥處理高于單施有機肥處理。

圖5 2018年玉米收獲期0—100 cm土層土壤礦質氮分布Fig. 5 Mineral N distribution in 0-100 cm soil layer under different treatments at maize harvest in 2018

2.5 長期培肥玉米收獲期0—40 cm土層土壤微生物量氮分布

長期不同施肥下棕壤0—40 cm土層土壤微生物量氮含量不同(圖6)。且配施有機肥各處理0—20、20—40 cm土層微生物量氮含量高于單施化肥處理。施用化肥40年，玉米收獲期0—20 cm土層土壤微生物量氮含量高于20—40 cm土層，其中，NPK處理0—20 cm土層微生物量氮含量最高，為11.5 mg/kg，20—40 cm土層降低到2.2 mg/kg。低量有機肥試區各處理土壤微生物量氮含量較化肥試區各處理增加，且M1NPK處理顯著高于其他處理，0—20和20—40 cm土層分別為16.0和7.0 mg/kg。對于高量有機肥試區，各處理0—40 cm土層土壤微生物量氮含量較化肥區和低量有機肥區有所增加，且與低量有機肥試區類似，M2NPK處理土壤微生物量氮含量最高，0—20和20—40 cm土層分別為14.9和 8.1 mg/kg。

圖6 2018年玉米收獲期土壤0—40 cm土層土壤微生物量氮含量Fig. 6 Microbial biomass N content in 0-40 cm soil layer under different treatments at maize harvest in 2018

3 討論

3.1 長期施肥下玉米產量、吸氮量變化

長期化肥配施有機肥玉米產量顯著增加，且M1NPK和M2NPK處理較NPK處理增加了10.3%～19.4%，這與前人的研究[10,24-25]結果一致。王婷等[8]發現在降水充足的年份，氮磷肥與有機肥或作物秸稈配施，冬小麥和春玉米產量分別較單施氮肥處理提高了52.1%～102%和105%～127%。在我國華北平原22年的定位試驗研究表明，長期低量有機肥配施氮磷鉀化肥，玉米產量顯著高于單施化肥處理，且和高量有機肥配施處理間差異不顯著，低量和高量有機肥配施處理產量分別較氮磷鉀肥單施處理增加了37.1%和36.1%[9]。本研究發現，在試驗前35年，M1和M2處理玉米產量最低；施肥35年后，M1、M2處理玉米產量增加，且與有機無機肥配施處理接近，表明有機肥肥效的緩效性。配施有機肥玉米產量增加，一方面可能是由于有機肥可補充土壤重要的微量元素[26]；同時有機肥可改善土壤物理狀況和養分結構[27]。土壤物理狀況改善，促進了微生物的繁殖與分解活動，從而能夠更好地為作物提供持續的養分供給[28-29]。因此，與單施化肥相比，有機無機肥配施可增加玉米產量的可持續性。隨著試驗年限增加，除了CK和N處理，化肥配施及其與有機肥配施下玉米產量的SYI值增加，且低量有機肥配施處理高于高量有機肥配施處理，各處理間差異不顯著，其原因是本研究中最高產量選用的是同一處理歷年產量的最大值，因此縮小了各個處理玉米產量可持續性指數的差異。然而，在印度小麥-大豆輪作體系中，長期施用化肥作物產量降低，SYI值降低，主要和土壤酸化有關[22]。也有研究表明，作物產量的SYI值均在0.50以上[22,30]，高于本試驗結果，這主要和研究時間有關，本試驗研究長達40年，年際間氣候(溫度、降水等)變化較大，導致玉米產量變化較大(圖1和圖2)，造成玉米產量的可持續性指數降低。其中，2015年玉米生育期降水量較多年平均減少了29.3%，當年玉米病蟲害頻發，導致玉米產量大幅度降低，玉米產量除了受施肥措施的影響還主要受生育期降水的影響[8]。

玉米產量穩定性不僅受品種的穩定性、生物非生物環境脅迫的耐受性和抵抗力的影響，同時也依賴于施肥管理措施的優化[31]。化肥配施或其與有機肥配施，玉米產量年際間變異系數降低(表1)，穩定性較強，且試驗后20年高于前20年，表明玉米對外界環境和栽培措施的耐受能力增強。同時，40年試驗中，玉米品種的更換也是導致其產量穩定性提高的原因之一。作物品種類型、環境等對其產量穩定性的影響主要來自于基因型與環境互作，互作效應越大，對作物產量穩定性影響越大，該品種產量的穩定性越低[32]。在隴東旱塬上38年的長期試驗表明，氮磷肥配施或其配施有機肥與單施氮肥相比，均可顯著提高春玉米產量穩定性[8]。高洪軍等[2]的研究也發現東北黑土區玉米產量的穩定性較高，變異系數較低，有機無機肥配施介于10.8%～13.0%，低于本研究結果，這主要和黑土土壤有機質含量高，基礎肥力高有關。可見，平衡施用化肥或化肥與有機肥配施可保持玉米產量較好的穩定性。但各處理間無顯著差異，主要是由于作物產量穩定性反映的是同一施肥處理產量數據在各年份的波動情況，即演變趨勢，與各處理產量的高低沒有直接關系[33]。此外，在試驗前20年和后20年，除了N處理，氮磷鉀肥配施或其配施有機肥均可提高肥料貢獻率，但處理間差異不顯著，這主要是由于年際間溫度、降水的差異導致玉米產量的差異，且隨著施肥年限的增加，各處理玉米產量穩定性增加，縮小了處理間肥料貢獻率的差異。與相關研究[11,34]結果一致，本研究中有機肥配施氮磷鉀化肥增加了玉米氮素吸收量，M1NPK和M2NPK處理較NPK處理分別增加了17.8%和12.5%。可見，均衡施肥(氮磷鉀化肥配施或與有機肥配施)可顯著提高玉米產量年際間的穩定性和可持續性，提高地上部吸氮量，且低量有機肥與氮磷鉀化肥配施效果最優，對維持玉米高產和穩產有巨大作用。

3.2 長期施肥下土壤礦質氮變化

長期施用化肥、有機肥或有機肥與化肥配施均可提高土壤各土層及0—100 cm土層礦質氮貯量，主要因為連續40年施肥造成土壤氮素累積，礦質氮源增加。施用化肥40年，土壤礦質氮主要分布在0—40和80—100 cm土層，且N處理土壤礦質氮含量顯著高于化肥配施處理。大量研究表明，長期施用氮肥土壤剖面礦質氮(特別是硝態氮)累積顯著增加，且施氮量增加，累積量增加，增加了氮素淋失風險[35-37]。配施有機肥可減緩礦質氮向土壤深層遷移，降低深層土壤礦質氮的累積，減少農田氮素淋溶損失，這主要與長期配施有機肥導致土壤結構、溶質運移方式產生差異有關。張若揚等[38]發現單施化肥各處理土壤40—60 cm礦質氮殘留量較配施有機肥處理提高了18%。本研究中，配施低量有機肥，土壤礦質氮含量增加，但80—100 cm土層降低。其中，M1NPK處理土壤0—100 cm礦質氮貯量顯著低于其他配施處理，為127 kg/hm2，可降低土壤氮素損失。在褐潮土上總氮投入量相同的條件下，化肥配施有機肥處理較單施化肥處理土壤氮素淋溶率降低了8%～20%，且以硝態氮為主[4]。馬力等[39]研究表明，長期施用化肥土壤氮素向下遷移損失，污染地下水的風險高于施用有機肥的土壤，而長期施用有機肥及其配施氮肥或同時配施氮肥和秸稈對提高耕層土壤供氮能力有更明顯的效果，有利于維持農田土壤生態系統的穩定性。配施有機肥降低土壤氮素淋溶損失主要是由于有機肥礦化分解過程中微生物消耗土壤部分氮素，增加礦質氮的微生物固持，降低土壤中礦質氮累積[40-42]。然而，施用高量有機肥，土壤氮素盈余，增加了氮素損失風險[35]。高量有機肥配施處理土壤0—100 cm礦質氮含量及累積量高于低量有機肥各處理，主要與長期的氮素輸入和有機肥中氮素的礦化釋放有關。因此，合理的有機肥施用量可獲得農業和環境的長期可持續性[43]，農業生產中應避免過量施用有機肥。

3.3 長期施肥下土壤微生物量氮變化

微生物是土壤養分循環的主要驅動力，調控著土壤中各個生化過程，是土壤肥力高低的評價指標之一。微生物量氮是土壤養分轉化的活性庫也是活性源，對土壤供氮具有重要作用。配施有機肥土壤微生物量氮含量均增加，M1NPK、M2NPK處理土壤微生物量氮含量相較NPK處理分別提高了39%、30% (0—20 cm土層)和218%、268% (20—40 cm土層)，這主要和配施有機肥改善了土壤理化性質，并為微生物生長提供了充足的碳源和營養物質，提高了微生物活性有關[44]，也是配施有機肥保持和提高土壤肥力的一個重要原因。很多研究也表明配施有機肥有利于提高土壤微生物生物量，而長期施用化肥對土壤微生物生物量影響不大[38,45]，其主要是由于有機肥可為微生物的生長繁殖提供能源物質碳素和營養物質氮素，而長期施用化肥土壤碳源有限，C/N值降低，降低了微生物活性[46-47]。在這一過程中，其他因素如土壤養分，施肥種類和施肥量，土壤溫度、水分，氣溫、降水等均會影響微生物量氮的變化。因此，配施有機肥可有效增加土壤微生物量氮含量，對玉米產量增加具有促進作用。關于長期不同培肥下土壤微生物量氮的變化及其對土壤供氮的影響機制還有待深入研究。

4 結論

1)長期不同培肥措施下，玉米產量在試驗前期平穩，后期變化幅度較大。氮磷鉀肥配施或其與有機肥配施有利于提高棕壤農田玉米產量的穩定性及可持續性；M1NPK處理肥料貢獻率最高。

2)配施有機肥40年，玉米地上部吸氮量顯著增加，M1NPK和M2NPK處理最高，分別較NPK處理增加了17.8%和12.5%，玉米氮素吸收量的增加進一步促進了玉米產量的增加，肥料貢獻率提高。配施低量有機肥(13.5 t/hm2)可降低土壤特別是深層土壤(80—100 cm)礦質氮累積，M1NPK處理0—100 cm土層土壤礦質氮貯量為127 kg/hm2，顯著低于M1N和M1NP處理，可減少氮素淋失風險。長期配施有機肥增加了0—40 cm土層土壤微生物量氮含量，較高的微生物量氮可作為有機氮庫增加土壤供氮。

3)在東北棕壤旱地上，氮磷鉀化肥配施低量有機肥(13.5 t/hm2)可實現玉米的高產穩產，降低深層土壤礦質氮累積，同時提高土壤微生物量氮含量，增加其在土壤中累積，是較好的施肥模式。