施氮量對北疆滴灌春小麥-青貯玉米氮素利用率及土壤硝態氮的影響

文 雯，李 鑫，李魯華 ，王江麗

(石河子大學農學院/新疆生產建設兵團綠洲生態農業重點實驗室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】新疆屬干旱半干旱地區，水資源緊缺，高效節水的滴灌技術得到大面積推廣應用，滴灌小麥的種植也越來越受到重視[1]。北疆地區春小麥收獲后仍有90～105 d的光熱資源有待利用，而青貯玉米由于其生物量大、營養價值高、生育期相對收籽玉米較短等優良特性，在生產和利用上潛力巨大[2]。麥后復種青貯玉米滴灌模式能充分利用北疆地區光、熱、水、土資源，為農牧結合、農業結構調整、農民增收提供了新途徑[3-4]。氮素是限制作物生長和產量形成的重要因素之一[5-6]。過量施用氮肥造成資源浪費不利于氮肥高效利用[7]。【前人研究進展】研究結果表明，過量施用氮肥是造成地下水硝態氮污染的重要原因[8]，合理的施肥調控是提高作物產量的重要措施[9]。在黃土高原南部旱地，隨施氮量增加，小麥吸氮量顯著增加，至收獲期達峰值，適宜施氮量為 80 kg/hm2[10]。在陜西關中地區，施氮 240 kg/hm2小麥花后營養器官氮素向籽粒的轉運量與施氮 120 kg/hm2無顯著差異，但氮肥利用效率降低[11]。在黃淮冬麥區的魯中丘陵旱地，施氮量為 150 kg/hm2左右，小麥籽粒產量最高，氮素利用效率和氮肥生產效率較高[6，12]。麥玉兩熟地區施常規肥量的75%具有較高的總產量，從常規施肥、常規施肥的75%至常規肥量的50%施氮水平，總產量呈先增加后降低的趨勢[13]。【本研究切入點】前人分別對小麥和青貯玉米的施氮量、硝態氮在土壤中分布研究較多[14-19]，但對滴灌模式下春小麥復播青貯玉米體系前后茬優化施氮方案下，硝態氮在土壤中的分布和累積規律研究較少。研究新疆北疆滴灌春小麥-青貯玉米種植模式中土壤硝態氮分布規律。【擬解決的關鍵問題】研究不同施氮量對春小麥-青貯玉米氮肥利用效率及土壤硝態氮的影響，以期為北疆地區滴灌春小麥-青貯玉米種植模式高效施肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2014～2015年在石河子大學節水灌溉試驗站進行，試驗站位于石河子西郊(85°59′47″E，44°19′26″N)，平均地面坡度0.6%，海拔412 m，≥10℃積溫為3 463.5℃，年平均日照時間達2 865 h，無霜期170 d，多年平均降雨量207 mm，平均蒸發量1 660 mm(石河子氣象局)。試驗地土壤質地為中壤土，有機質15.3 g/kg，全氮1.1 g/kg，堿解氮54.8 mg/kg，速效磷19.1 mg/kg，速效鉀194.0 mg/kg，容重為1.5 g/cm3。滴灌帶采用新疆天業塑化集團生產的單翼迷宮式滴灌帶，滴灌帶內徑為16.0 mm，壁厚0.2 mm，滴孔間距 300.0 mm。

1.2 方 法

以北疆滴灌春小麥-青貯玉米種植模式為研究對象，小麥選用新春6號，青貯玉米選用新飼玉13號，春小麥為前茬，設4個氮素水平(純氮含量分別為0.0、240.0、360.0和480.0 kg/hm2，記為Nw0、Nw1、Nw2和 Nw3)，Nw1、Nw2和 Nw3施氮量為2013年依托國家“十二五”科技支撐計劃項目專項《滴灌小麥免耕復種青貯玉米“雙滴”高效種植模式研究(2012BAD42B03-02)》，完成滴灌小麥免耕復播青貯玉米的品種和密度篩選試驗，建立免耕滴灌栽培模式，并初步探索滴灌春小麥不同施氮量對后茬作物青貯玉米的殘留效應(后茬在水分供應充足的前提下不施氮肥)，Nw1、Nw2和 Nw3三個施氮量的試驗結果較為接近。前茬春小麥灌溉量為 4 500 m3/hm2，分別在小麥3個生育期(灌溉比5∶3∶2)澆水，氮肥全部用作追肥于不同生育時期隨水滴施。1管4行，等行距15 cm，3月21日播種，6月31日收獲測產。青貯玉米為后茬，沿用前茬滴灌帶，免耕播種，設4 個施氮水平(純氮含量分別為0.0、225.0、337.5 和 450.0 kg/hm2，記為Nc0、Nc1、Nc2和 Nc3)，其中225.0 kg/hm2為當地低施氮量，337.5 kg/hm2為當地常規施氮量，450.0 kg/hm2為當地高施氮量。灌溉量為4 500 m3/hm2，分別在小麥5個生育期(灌溉比1∶3∶2∶1∶3)澆水，氮肥全部用作追肥于不同生育時期隨水滴施。7月5日播種，10月20日收獲測產。株距18.5 cm，1管1行，等行距60 cm。采用隨機區組設計，3次重復，共計48個小區。磷肥(P2O5)135 kg/hm2和鉀肥(K2O)30 kg/hm2在播種前一次性施入作基肥，其他管理同大田生產。 表1

1.2.2 測定指標1.2.2.1 產量

小麥成熟期考察各產量構成因素，同時每小區隨機收割2 m2的小麥測產，在試驗小區中隨機選擇青貯玉米收割2 m2植株，測定其全株鮮重，由于青貯玉米是收獲地上部全部植株，青貯玉米產量以全株鮮重計。均以3次重復的平均產量計產。

1.2.2.2 土壤含水量

采用烘干法，分別在小麥拔節期、開花期、成熟期和青貯玉米苗期、拔節期、吐絲期、灌漿期、收獲期，在每個小區隨機選取三個點用土鉆取0～20、20～40、40～60 cm土層土樣，裝入自封袋帶回實驗室，稱取30.0 g左右鮮土在80℃條件下烘干至恒重。

1.2.2.3 土壤硝態氮含量

用于測土壤含水量的土樣稱取3 g鮮土，2 mol/l KCL溶液浸提，采用AA3連續流動分析儀測定土壤硝態氮含量，未來得及即時測定的樣品凍于-20℃冰箱中。

1.2.2.4 氮肥利用率計算

氮肥農學效率(kg/kg)= (施氮區產量 - 不施氮區產量)/ 施氮量。

氮肥偏生產力(kg/kg)= 施氮區產量 / 施氮量。

表1 春小麥-青貯玉米周年氮肥用量試驗設計
Table. 1 Test design of spring wheat - silage maize annual N fertilizer application rates

春小麥Spring wheat青貯玉米Silage maize處理Treatment施氮量(純氮)N pure amount (kg/hm2)處理Treatment施氮量(純氮)N pure amount (kg/hm2)Nw00.0Nc00.0Nc1225.0Nc2337.5Nc3450.0Nw1240.0Nc00.0Nc1225.0Nc2337.5Nc3450.0Nw2360.0Nc00.0Nc1225.0Nc2337.5Nc3450.0Nw3480.0Nc00.0Nc1225.0Nc2337.5Nc3450.0

1.3 數據處理

采用Excel2003、SPSS19.0對試驗數據分析，Oringin軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 施氮量對前茬春小麥土壤硝態氮含量時空變化的影響

2.1.1 施氮量對春小麥不同生育時期土壤硝態氮含量的影響

研究表明，春小麥的生育進程中不施氮處理(Nw0)土壤硝態氮含量呈逐漸減少的趨勢，各施氮處理的土壤硝態氮含量拔節至成熟期均呈先增加后減少的趨勢，在開花期達到峰值，春小麥在拔節期和開花后需肥明顯。不施氮處理(Nw0)的土壤硝態氮含量峰值出現在拔節期，且不施氮處理的土壤硝態氮含量在拔節至成熟期均顯著低于施氮處理(P< 0.05)。施氮處理中，在拔節期Nw3處理的土壤硝態氮含量顯著最高(P< 0.05)；開花期Nw2和Nw3兩處理的土壤硝態氮含量顯著高于其余兩處理，兩處理間無顯著差異，較不施氮處理(Nw0)土壤硝態氮含量的增加幅度達206.59 kg/hm2；在成熟期Nw2和Nw3處理的土壤硝態氮含量顯著高于其他處理，兩處理間無顯著差異，較不施氮處理的土壤硝態氮含量平均達178.51 kg/hm2。隨著生育期的變化，各施氮處理顯著提高了土壤的硝態氮含量，施氮量為360.0 kg/hm2(Nw2)和480.0 kg/hm2(Nw3)，成熟期土壤硝態氮含量顯著高于其他施氮處理，過多使用氮肥不利于當季小麥吸收利用。圖1

圖1 不同施氮量下前茬春小麥不同生育時期土壤硝態氮含量變化
Fig.1 Effect of N application rates on soil nitrate nitrogen content in spring wheat at different growth stages

2.1.2 施氮量處理對春小麥不同土層硝態氮含量的影響

研究表明，春小麥0～20、20～40、40～60 cm土層中各處理土壤硝態氮含量變化規律表現一致，均隨施氮量的增加而增加，而隨著土壤深度的增加逐漸減少。不施氮處理的土壤硝態氮含量在0～60 cm土層均顯著低于施氮處理(P< 0.05)，施氮顯著增加了各土層的土壤硝態氮含量。土壤硝態氮在表層土(0～20 cm)中含量最高，表層土各處理中Nw3處理的土壤硝態氮含量顯著高于其余處理(P< 0.05)，較不施氮處理增加幅度達242.57 kg/hm2；20～40 cm土層中Nw2和Nw3處理的土壤硝態氮含量顯著高于低施氮(Nw1)和不施氮處理(Nw0)，Nw2和Nw3兩處理之間差異不顯著，較對照增加幅度平均達158.94 kg/hm2；40～60 cm土層中表現規律同20～40 cm土層，較對照土壤硝態氮含量增加幅度平均達145.46 kg/hm2。隨著施氮量的增加，各土層的土壤硝態氮含量顯著增加。圖2

圖2 不同施氮量下前茬春小麥不同土層硝態氮含量變化
Fig.2 Effect of N application rates on nitrate content in different soil layers of spring wheat

2.2 施氮量對后茬青貯玉米土壤硝態氮含量時空變化的影響

2.2.1 施氮量對青貯玉米不同生育時期土壤硝態氮含量的影響

研究表明，青貯玉米生育期內不同氮肥處理的土壤硝態氮含量變化趨勢基本一致，均是先增加后減少，且在吐絲期過后土壤硝態氮含量迅速減少，但增減幅度有所差異，說明青貯玉米在吐絲后需肥量較大；在四個前茬施氮處理基礎上，后茬不施氮處理(Nc0)的土壤硝態氮含量在各生育期均顯著低于各施氮處理，這與前茬春小麥施氮處理表現一致，施用氮肥能顯著提高土壤硝態氮的含量。圖3

在四個前茬施氮( Nw0、 Nw1、 Nw2、Nw3)基礎上，后茬施氮處理(Nc1、Nc2、Nc3)的土壤硝態氮含量均在吐絲期達到峰值。其中，前茬不施氮(Nw0)、中量施氮(Nw2)、高量施氮(Nw3)三種條件下，后茬三個施氮處理(Nc1、Nc2、Nc3)吐絲期的土壤硝態氮含量之間無顯著差異。前茬中量施氮(Nw2)條件下，Nc2和Nc3兩處理的土壤硝態氮含量顯著高于Nc1處理(P< 0.05)，增加幅度達到19.34 kg/hm2，Nc2和Nc3兩處理的土壤硝態氮含量與不施氮(Nc0)處理相比，增加幅度平均達到111.04 kg/hm2。

前茬高施氮(Nw3)中施氮(Nw2)處理與低施氮(Nw1)不施氮(Nw0)兩處理比較，對后茬青貯玉米前期(苗期-吐絲期)土壤硝態氮含量的影響略有提高。后茬青貯玉米各處理第一個生育期苗期與前茬春小麥最后一個生育期成熟期的土壤硝態氮含量相比降低幅度較大(平均降幅達100.70 kg/hm2)，這可能與玉米苗期采取免耕播種和干旱蹲苗措施有關，土壤干旱抑制了氮素的轉化，苗期過后隨著水肥的施入，表層根系養分富集，土壤硝態氮含量逐漸上升，在吐絲期達到高峰。圖3

圖3 不同施氮量下青貯玉米各生育時期土壤硝態氮含量變化
Fig.3 Effect of N application rates on soil nitrate nitrogen content in silage maize at different growth stages

2.2.2 不同施氮處理對青貯玉米土壤剖面硝態氮含量的影響

研究表明，四個前茬施氮處理條件下，青貯玉米各處理土壤硝態氮含量在0～60 cm 土層內，均呈現隨著土層的加深而逐漸減少的趨勢，但減少幅度有所差異；且各土層中均以不施氮處理(Nc0)硝態氮含量顯著最低。各處理土壤硝態氮含量在表層(0～20 cm)最高，且隨施氮量的增加而增加。前茬不施氮(Nw0)基礎上，0～20 cm土層和20～40 cm土層中，Nc2和Nc3處理的土壤硝態氮含量顯著高于低施氮(Nc1)處理(P< 0.05)，兩處理間無顯著差異；與低施氮(Nc1)處理相比較，Nc2和Nc3處理的土壤硝態氮含量在兩個土層中，增加幅度平均分別達到62.12和54.58 kg/hm2；與不施氮(Nc0)處理相比，Nc2和Nc3處理的硝態氮含量增加幅度0～20和20～40 cm土層中平均分別達到457.46和235.69 kg/hm2。40～60 cm土層中，三個施氮處理(Nc1、Nc2、Nc3)差異不顯著。

前茬低施氮(Nw1)基礎上，0～20 cm土層中，三個施氮處理(Nc1、Nc2、Nc3)差異不顯著；Nc2和Nc3處理的土壤硝態氮含量顯著高于低施氮(Nc1)處理(P< 0.05)，兩處理間無顯著差異；與低施氮(Nc1)處理相比較，Nc2和Nc3處理的土壤硝態氮含量在兩個土層中，增加幅度平均分別達到79.94和87.41 kg/hm2；與不施氮(Nc0)處理相比，Nc2和Nc3處理的硝態氮含量增加幅度0～20 cm 和20～40 cm土層中平均分別達到180.79和167.01 kg/hm2。

前茬中施氮(Nw1)基礎上，0～20 cm土層中，三個施氮處理(Nc1、Nc2、Nc3)差異不顯著；Nc2和Nc3處理的土壤硝態氮含量顯著高于低施氮(Nc1)處理(P< 0.05)，兩處理間無顯著差異；與低施氮(Nc1)處理相比較，Nc2和Nc3處理的土壤硝態氮含量在兩個土層中，增加幅度平均分別達到50.99和71.38 kg/hm2；與不施氮(Nc0)處理相比，Nc2和Nc3處理的硝態氮含量增加幅度0～20和20～40 cm土層中平均分別達到178.82和209.21 kg/hm2。

前茬高施氮(Nw3)基礎上，各施氮處理(Nc1、Nc2、Nc3)0～60 cm 土層的土壤硝態氮含量差異不顯著。

研究表明，根據前茬施氮用量的增加，后茬土壤硝態氮含量在各個土層均有增加，增加幅度在38.22～60.19 kg/hm2，由此說明,前茬增加氮肥用量對后茬作物的土壤硝態氮含量有影響。圖4

圖4 不同施氮量下青貯玉米不同土層硝態氮含量變化
Fig.4 Effect of N application rate on nitrate content in different soil layers of silage maize

2.3 施氮量對產量及氮素利用率的影響

2.3.1 施氮量對前茬春小麥產量及氮素利用率的影響

研究表明，中施氮量(Nw2)產量最高，達(6 713.39±115.51)kg/hm2，其次分別為Nw3、Nw1、Nw0。其中Nw2、Nw3處理分別顯著高于另兩個處理(P< 0.05)。平均穗質量和千粒重呈現Nw2> Nw3> Nw1> Nw0的趨勢，且Nw2與Nw3間、Nw1與Nw0處理間差異不顯著。單株穗數和穗粒數呈Nw3>Nw2>Nw1>Nw0的趨勢。氮肥偏生產力依次為Nw1>Nw2>Nw3。氮肥農學效率(NAE，kg /kg =(施氮區產量-不施氮區產量)/施氮量)則可以直接反映了施肥的增產狀況，所以一般用來定量不同氮肥運籌下化肥增產作用。隨著施氮量的增加，氮肥農學效率依次為Nw1>Nw2>Nw3，其中，Nw1與Nw2處理之間無顯著差異，兩處理分別與Nw3處理差異顯著(P< 0.05)。施氮量過高并不利于氮素的高效利用與高產。表2

2.3.2 前茬春小麥各指標相關性

研究表明，施氮量與產量、單數穗數、穗粒數、平均穗質量、千粒重均呈極顯著正相關，與氮肥偏生產力和氮肥農學效率呈顯著正相關；產量與單株穗數、穗粒數、平均穗質量、千粒重5個指標間兩兩呈極顯著正相關，產量和氮肥偏生產力、氮肥農學效率呈極顯著正相關；氮肥偏生產力和氮肥農學效率呈極顯著正相關關系。表3

表2 不同施氮量下春小麥產量、產量構成因素及氮肥利用率特征
Table 2 Yield, yield components and NAE of spring wheat under different treatments

項目 ItemNw0Nw1Nw2Nw3單株穗數Grain amount per plant1.23±0.06b1.32±0.02b1.44±0.03a1.49±0.02 a穗粒數Grains per spike24.18±0.53c28.44±0.65b41.37±1.20 a44.03±1.21 a平均穗質量(g) Average grain mass per spike0.68±0.02b0.86±0.10 b1.73±0.03a1.68±0.07 a千粒重(g)1 000 grain mass33.36±1.67b34.45±1.17 b41.32±1.19a40.67±1.09 a產量(kg/hm2)Yield4 457.01±57.36c6 028.02±115.51b6 713.39±69.61a6 582.96±25.28a氮肥偏生產力(kg/kg)NP-25.12±0.48a18.65±0.19b13.72±0.05 c氮肥農學效率(kg/kg)NAE-6.55±0.24a6.27±0.05 a4.43±0.14b

注：表格中數據為平均數±標準誤，同行數據后的不同小寫字母表示通過Duncan新復極差法進行多重比較差異顯著(P< 0.05)

Note:Data in table are mean±SE, different small letters behind the same row significant difference by Duncan’s new multiple range test(P< 0.05)

表3 春小麥各個指標間的相關性
Table 3 Correlation analysis between every index of spring wheat

相關系數Correlation coefficient施氮量N Application單株穗數Grain amount per plant穗粒數Grains per spike平均穗質量Average grain mass per spike(g)千粒重1 000 grain mass(g)產量Yield(kg/hm2)氮肥偏生產力NP(kg/kg)氮肥農學效率NAE(kg/kg)施氮量 N Application1單株穗數 Grain amount per plant0.876??1穗粒數 Grains per spike0.927??0.930??1平均穗質量(g) Average grain mass per spike0.875??0.877??0.979??1千粒重(g) 1 000 grain mass0.805??0.965??0.936??0.782??1產量(kg/hm2) Yield0.940??0.851??0.866??0.2640.782??1氮肥偏生產力 (kg/kg) NP0.580?0.4030.3420.4260.2640.758??1氮肥農學效率 (kg/kg) NAE0.696?0.540.5160.805??0.4260.869??0.974??1

注：*，相關系數在P=0.05水平顯著(雙尾檢驗)；**，在P=0.01水平顯著(雙尾檢驗)

Note:*,Correlation is significant at the 0.05 probability level (2-tailed);**,Correlation is significant at the 0.01 probability level (2-tailed)

2.3.3 不同施氮處理對后茬青貯玉米產量及氮素利用率的影響

研究表明，整體來看，株高最高的是前茬高施氮(Nw3)處理條件下的Nc3處理，產量最高的是前茬中施氮(Nw2)處理條件下的Nc1處理，氮肥偏生產力(NP)和氮肥農學效率(NAE)均為最高處理同產量。

后茬施氮處理中，在四個前茬施氮(Nw0、Nw1、Nw2、Nw3)基礎上株高方面Nc2處理最高。產量方面，前茬不施氮(Nw0)的條件下，Nc2處理產量最高，Nc3處理和Nc2處理間差異不顯著；前茬低施氮(Nw1)的條件下，Nc3處理產量最高，前茬中施氮(Nw2)和高施氮(Nw3)條件下均為Nc1處理產量最高。氮肥偏生產力(NP)方面，由于青貯玉米收獲的是地上部全部植株，故這里計算的NP值用的是全株產量，在四個前茬施氮(Nw0、Nw1、Nw2、Nw3)基礎上，NP值均為Nc1處理最高。氮肥農學效率(NAE)方面，前茬不施氮(Nw0)的條件下，Nc2處理NAE最高，與Nc3處理和Nc2處理間差異不顯著；其余前茬施氮(Nw1、Nw2、Nw3)條件下，NAE均為Nc1處理產量最高，且顯著高于Nc2、Nc3處理(P< 0.05)。

高施氮量組合(前茬Nw3處理、后茬Nc3處理)處理下雖然株高最高(2.59 m)，但導致較低的氮肥偏生產力和最低的氮肥農學效率，高施氮組合(前茬Nw3處理、后茬Nc3處理)同出現最高氮肥偏生產力(NP)、氮肥農學效率(NAE)的施氮組合(前茬Nw2處理、后茬Nc1處理)比較，NP值減少110.35 kg/kg，NAE減少142.33 kg/kg。

表4 不同施氮處理下青貯玉米產量、產量構成因素及氮肥利用率特征
Table 4 Yield, yield components and NAE of silage maize under different treatments

處理Treatment株高Plant height(m)產量(鮮重Yield(t/hm2)氮肥偏生產力NP (kg/kg)氮肥農學效率NAE (kg/kg)Nw0Nc01.98±0.06c43.33±2.12c--Nc12.32±0.02b48.25±4.15c214.44±12.32a21.87±1.23bNc22.43±0.02a53.41±0.13a158.25±9.36b29.87±3.56aNc32.16±0.04c54.38±3.23ab120.844±4.36c24.56±3.33abNw1Nc02.07±0.05c46.35±1.78d--Nc12.42±0.04ab57.31±3.32c254.71±13.36a48.71±12.68aNc22.50±0.03a59.71±2.63bc176.92±8.45b39.59±6.35 bNc32.36±0.03b61.71±1.69ab137.13±6.58c34.13±6.89bNw2Nc02.10±0.06b53.63±3.36d--Nc12.42±0.04b88.91±3.63a395.16±9.85a156.80±13.85aNc22.54±0.02a79.36±1.78b235.14±10.45b76.24±9.45bNc32.39±0.03b70.01±3.45c155.58±9.86c36.4±7.45 cNw3Nc02.44±0.03b58.45±2.36d--Nc12.42±0.02b74.01±1.36a328.93±9.78a69.16±3.78aNc22.59±0.03a67.16±3.65bc198.99±11.78b25.81±9.85bNc32.41±0.08b64.96±2.35c144.36±6.85c14.47±7.36c

注：表格中數據為平均數±標準誤，同列數據后的不同小寫字母表示通過Duncan新復極差法進行多重比較差異顯著(P< 0.05)

Note:Data in table are mean±SE, different small letters behind the same column significant difference by Duncan’s new multiple range test(P< 0.05)

2.3.4 后茬青貯玉米各指標相關性

研究表明，前茬施氮量與后茬玉米的株高、產量呈極顯著相關；后茬的施氮量與玉米株高、產量和氮肥偏生產力呈極顯著相關；玉米株高、產量、氮肥偏生產力、氮肥農學效率4個指標間兩兩呈極顯著相關關系。表5

3 討 論

3.1 施氮量對前茬春小麥土壤硝態氮含量時空變化的影響

土壤硝態氮在土壤剖面的累積和移動受前茬殘留氮、施肥方法、施肥量、降水量和灌溉量等因素的影響。段文學等[12]研究表明，在黃淮冬麥區，隨施氮量增加，各時期土壤硝態氮含量升高顯著。竇曉靜等[20]的研究中，施氮量為316 kg/hm2時較有利于春小麥對氮肥的吸收。張智猛等[21]的研究中，小麥土壤硝態氮在拔節至成熟期呈先增加后降低的趨勢。研究中，隨著生育期的推進，春小麥土壤硝態氮含量呈先增加后降低的趨勢，各時期隨著施氮量的增加，土壤硝態氮含量顯著增加，到成熟期360、480 kg/hm2施氮量(Nw2、Nw3)的土壤硝態氮含量顯著高于240 kg/hm2施氮量和不施氮(Nw1、Nw0)處理，說明過高的施氮不利于當季小麥的吸收利用，可能對后茬作物提供潛在養分。這與段文學等[12]和張智猛等[21]的研究結果一致。有研究認為[22]，施氮量為70 和140 kg/hm2對小麥收獲后土壤硝態氮含量無顯著影響，研究中，超過360 kg/hm2施氮量小麥收獲后土壤硝態氮含量無顯著變化，這可能是因為試驗是在北疆干旱半干旱地區滴灌條件下進行的。

表5 春小麥各個指標間的相關性
Table 5 Correlation analysis between every index of silage maize

相關系數Correlation coefficient前茬施氮量Before N application后茬施氮量After N application株高Plant height(m)產量鮮重Yield(t/hm2)氮肥偏生產力NP(kg/kg)氮肥農學效率NAE(kg/kg)前茬施氮量Before N application1后茬施氮量After N application-1株高(m )Plant height0.489??0.521??1產量(鮮重t/hm2) Yield0.615??0.393??0.654??1氮肥偏生產力(kg/kg)NP0.190.464??0.617??0.737??1氮肥農學效率(kg/kg)NAE0.2080.2680.488??0.831??0.867??1

注：**，在P=0.01水平顯著(雙尾檢驗)

Note:**,Correlation is significant at the 0.01 probability level (2-tailed)

土壤硝態氮在土壤剖面中的累積和移動受施氮量和施氮方法、降雨量和灌溉量的影響[23]。巨曉棠等[24]研究表明，小麥季施氮0～360 kg/hm2，其中240 和360 kg/hm2兩個高施氮量處理在小麥生長期的硝態氮殘留明顯，且大量向100 cm以下土壤轉移。趙營等[25]的研究中，施氮量為225 kg/hm260%作基肥，剩下40%用作分蘗和拔節追施，與施氮量為315 kg/hm22/3作基肥1/3作追肥相比增產約20%，且明顯減少了0～60 cm土層的硝態氮含量。段文學等[12]的研究中還指出，隨著生育期的推進，施氮處理各土層硝態氮含量存在差異性逐漸加深的變化趨勢。亦有研究認為[26]，施氮有助于提高淺層土壤的硝態氮含量，拔節期至灌漿期土壤硝態氮含量的減少主要集中在淺、中層土，對深層土的硝態氮含量影響較小。研究中，土壤硝態氮含量主要集中在淺層土(0～20 cm)，高量施氮明顯增加了土壤硝態氮往中層土壤移動，施氮量高于360 kg/hm2時，土壤硝態氮含量顯著高于240 kg/hm2施氮處理和不施氮處理。過多施用氮肥增大了硝態氮向深層土壤淋洗的可能性，試驗位于北疆石河子，屬干旱地區，降水量對試驗的土壤硝態氮含量影響較小[23]，適量施用氮肥對土壤硝態氮殘留就顯得尤為重要。

3.2 施氮量對后茬青貯玉米土壤硝態氮含量時空變化的影響

張智猛等[21]的研究表明，前茬冬小麥-夏玉米輪作中夏玉米季土壤硝態氮含量隨著生育進程的變化呈先增加后降低的趨勢，小麥成收獲后至玉米苗期土壤硝態氮含量有所下降。葉冰等[27]的研究顯示，施氮對玉米吐絲期以后的土壤硝態氮含量影響較大，趙士誠等[28]的研究中，玉米土壤無機氮隨著生育進程呈先增加后減少的趨勢，吐絲期達到峰值。研究中，前茬春小麥成熟期較青貯玉米苗期的土壤硝態氮含量高，后茬青貯玉米的土壤硝態氮含量在各前茬施氮基礎上均表現為先增加后減少的趨勢，到吐絲期達到峰值，這與以上研究結果一致。

土壤硝態氮含量受前茬氮殘留含量、土壤質地、土體構型等影響顯著，所以僅依據一季或兩季的觀測結果很難對土壤硝態氮的移動和淋洗做出評價。土壤剖面采樣方法隨無法準確淋洗出某一土層的數量，但能反映出土壤硝態氮在某一層的積累和移動趨勢，前茬土壤氮殘留量對后茬作物需肥規律有影響[24]。石維等[29]認為，土壤硝態氮含量隨施氮量的增加而增加，且施氮量對0～100 土層的硝態氮含量有顯著影響。粟麗等[30]的研究中顯示，0～200 cm土體的土壤硝態氮含量與施氮量呈顯著線性關系。葉冰等[27]的研究中0～40 cm土層的硝態氮含量受施氮量的影響較大，40～60 cm土層硝態氮含量變化趨于平穩，其中以240 kg/hm2處理最佳。研究中，青貯玉米的各施氮處理均表現為表層土(0～20 cm)硝態氮含量最高，隨著土壤深度的增加，硝態氮含量變化趨于平緩，施氮處理顯著增加了土壤硝態氮含量，后茬青貯玉米的土壤硝態氮含量隨著前茬施氮量的增加而增加，這與以上研究結果表現一致。

3.3 施氮量對前茬春小麥產量及構成因素的影響

作物產量、產量構成因素與施肥有密切關聯。趙廣才等[31]研究認為，施氮量在0～300 kg/hm2范圍內，小麥產量隨著施氮量的增加而增加；徐鳳嬌等[32]認為施氮量在270 kg/hm2時，穗數、穗粒數和小麥產量隨施氮量的增加而增加，施氮量超過360 kg/hm2時，三項指標開始下降。祁靜玉等[33]研究也表明，隨著施氮量的增加，小麥產量呈先增加后降低的趨勢，且不同品種最適施氮量不同，新春31號在施氮量275 kg/hm2，新春6號在250 kg/hm2時，增產明顯。張學順等[34]研究發現，施氮量為329 kg/hm2時，產量達到最高。在研究中，前茬春小麥施氮量在0～480 kg/hm2，小麥產量隨著施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢，其中施氮量為360 kg/hm2(Nw2)時，產量、平均穗質量和千粒重最高，這與上述研究結果基本一致。單株穗數、平均穗質量、穗粒數和千粒重對產量最終形成起到關鍵作用，研究中不施氮(Nw0)和低施氮量240 kg/hm2(Nw1)處理下，較低的這4項產量構成指標導致了這兩個處理較低的產量，這與張耀蘭等[35]的研究結果一致。

3.4 施氮量對后茬青貯玉米麥產量及構成因素的影響

對后茬青貯玉米而言，產量也是評價青貯玉米品種優劣的重要指標。粟麗等[30]認為，夏玉米施氮處理的產量比不施氮顯著增加，且隨著施氮量的增加而增加。孫毅鵬[36]的研究表明，施氮量在234 kg/hm2時，玉米的產量最佳。這與研究中后茬青貯玉米施氮量為225 kg/hm2時為產量最佳表現基本一致。而王久龍等[37]研究發現，施氮量在0～375.96 kg/hm2，隨著施氮量的增加，產量呈先增加后降低的趨勢；施氮量為236.76 kg/hm2時青貯玉米的水分利用率和產量達最大；施氮量超出306.36 kg/hm2則光合勢和凈同化率均顯著降低。試驗在前茬施氮的基礎上，后茬青貯玉米產量隨著施氮量在225～450 kg/hm2范圍內的增加，呈降低趨勢，這與前人的研究結果一致，施氮量過大，對作物產量不利。

3.5 施氮量對前茬春小麥氮素利用率的影響

竇曉靜等[20]研究得出，春小麥較有利于氮素吸收和積累的施氮量為315 kg/hm2。張學順等[34]研究發現，當施氮量在0～375 kg/hm2時，隨著施氮量的增加，氮素最大累積量和速率呈先增加后降低的規律，其中施氮量為329 kg/hm2時，氮素利用率最大。研究中，氮肥偏生產力隨著施氮量的增加逐漸減少，氮肥農學效率呈先增加后減少的趨勢，這與前人的研究結果一致。

3.6 施氮量對后茬青貯玉米氮素利用率的影響

趙士誠等[28]的研究顯示，玉米氮積累速率隨著生育期的推進呈先增加后減少的趨勢。研究中，所有前茬施氮基礎下后茬225～450 kg/hm2施氮處理的氮肥偏生產力均為逐漸減少的趨勢，其中225 kg/hm2的氮肥偏生產力最高。王科[38]的研究顯示，隨著施氮量的增加，氮肥農學效率逐漸減少。研究中，除前茬不施氮條件下，后茬農學利用效率為337.5 kg/hm2最高以外，其余前茬施氮條件下，后茬最高氮肥農學效率呈逐漸降低的趨勢，其中施氮處理均為225 kg/hm2，試驗中，只有前茬施氮360 kg/hm2，后茬施氮225 kg/hm2這一施氮組合符合高產與節肥的目的，體現了滴灌條件下復播體系增產省肥的優越性。氮素利用效率與施氮量、施氮時期與方式有關，還受土壤條件，降水等氣候特征等的影響，試驗結果只能說明,當季春小麥-青貯玉米的氮肥利用特征，而普遍需肥規律還需長期試驗來驗證。

4 結 論

在春小麥-青貯玉米栽培體系中，氮素用量的合理運籌直接影響到土壤硝態氮的累積與轉運、作物產量及構成因素、氮素利用率等。前后茬作物的土壤硝態氮含量均隨著生育期的變化呈先增加后減少的趨勢，在0～60 cm土層中，前后茬土壤硝態氮含量均為0～20 cm含量最高，隨著土層的加深硝態氮含量逐漸減少，前茬土壤硝態氮殘留對后茬各處理均有增加土壤硝態氮含量的趨勢。

施氮量過高在前茬春小麥雖然有較高的單株穗數、平均穗質量和產量，但卻收獲最低的氮肥偏生產力和農學效率(如Nw3過量施氮處理)。在后茬各施氮處理中，施氮量過高(如Nc2、Nc3處理)，反而有較低的氮肥農學效率、偏生產力和產量。氮素嚴重缺乏(如前茬不施氮Nw0、后茬不施氮Nc0處理)，作物植株生長受限，春小麥產量構成因素指標下降，青貯玉米株高降低，導致最低的產量。在新疆北疆地區春小麥復播青貯玉米種植模式下，采用前茬360 kg/hm2后茬225 kg/hm2的施氮組合。