一次性施肥模式對覆膜夏玉米產(chǎn)量與氮素利用的影響

周昌明 李援農(nóng) 陳朋朋

(1.江西農(nóng)業(yè)大學國土資源與環(huán)境學院， 南昌 330045；2.西北農(nóng)林科技大學旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點實驗室， 陜西楊凌 712100)

0 引言

壟溝全覆蓋栽培技術(shù)是我國干旱半干旱地區(qū)一項重要的栽培技術(shù)[1-2]。田間壟溝全覆蓋地膜不僅能減少土壤水分的無效蒸發(fā)損失，改變作物生長的水、氣、熱、肥環(huán)境，促進產(chǎn)量的增加[3]，而且還能利用壟溝的坡度優(yōu)勢匯集降水，將無效降水轉(zhuǎn)化為有效降水，提高了作物對降水資源的利用效率[4]。

隨著壟溝全覆蓋機械相關技術(shù)的研究與發(fā)展[5-8]，壟溝全覆蓋種植技術(shù)能夠有效改善和解決干旱地區(qū)水資源供應不足的問題，但在全覆膜條件下施肥卻成為新的問題。為探索夏玉米一次性施肥技術(shù)，前人做了相關試驗與研究。王宜倫等[9]研究發(fā)現(xiàn)，夏玉米苗期一次性開溝條施緩/控釋氮肥的植株氮素累積量比常規(guī)2次施氮提高了6%～7%，產(chǎn)量提高了3%～4%。劉曉偉等[10]研究發(fā)現(xiàn)，根區(qū)一次性施氮的產(chǎn)量比常規(guī)施氮顯著增產(chǎn)24.5%。姜超強等[11]研究發(fā)現(xiàn)，一次性根區(qū)穴施尿素能夠替代當前的分次施肥，實現(xiàn)作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，對化學氮肥減量施用、提高肥料利用率具有很大的潛力和空間。也有研究認為，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，采用一次性施肥方式會造成氮肥的利用效率低下，前期氮量供應過多、后期氮素供應不足，對產(chǎn)量的提升效果并不顯著，再加上夏玉米生育期一般高溫多雨，氮肥一次性施入可能會造成揮發(fā)淋溶等損失[12-14]。張美微等[15]研究發(fā)現(xiàn)，在相同施氮量條件下，使用免耕深松分層施肥技術(shù)的玉米干物質(zhì)累積量、產(chǎn)量及氮肥利用效率均顯著高于傳統(tǒng)施肥技術(shù)。綜上，只要施肥深度合理、施肥位置得當、離作物根區(qū)位置適宜，一次性施肥效果優(yōu)于傳統(tǒng)分次施肥，而采用氮肥一次性全田撒施，不考慮作物與氮肥之間的吸收利用關系，其效果低于傳統(tǒng)分次施肥。目前，很多研究都采用緩釋氮肥來達到一次性施肥的效果[16-18]，雖然可有效提高肥料利用率，但我國的緩控釋肥發(fā)展尚處于起步階段，且成本較高，推廣比較困難。因此，研究全膜壟溝覆蓋下施用普通氮肥和一次性施肥模式對發(fā)展地膜覆蓋技術(shù)、提高夏玉米產(chǎn)量以及降低后期追肥成本等具有重要意義。

本研究通過田間試驗比較氮肥一次性根區(qū)穴施(N1)、一次性溝內(nèi)條施(N2)、一次性全田撒施(N3)以及不施肥對照處理(CK)4種施肥方式的效果，研究壟溝全膜覆蓋種植方式下一次性施肥模式對夏玉米生長和氮素運移、累積以及夏玉米對氮素吸收利用效率的影響，旨在為干旱半干旱地區(qū)地膜覆蓋條件下合理施肥、提高肥料利用效率和夏玉米產(chǎn)量等提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2015年6—11月和2016年6—11月在西北農(nóng)林科技大學旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點實驗室的灌溉試驗站進行。試驗站位于陜西楊凌(108°24′E，34°20′N，海拔521 m)，多年平均蒸發(fā)量為1 510 mm左右，年平均降水量約為632 mm(主要集中在7—9月)，夏玉米生育期近5年平均降水量為301.9 mm，其中2015年和2016年夏玉米生育期平均降水量分別為283.9、299.0 mm。試驗地土壤為中壤土，耕作層土壤容重為1.35 g/cm3，田間土壤持水率為22.5%(質(zhì)量含水率)，0～40 cm表層基礎土壤平均養(yǎng)分為：有機質(zhì)質(zhì)量比11.23 g/kg、堿解氮質(zhì)量比74.51 mg/kg、速效磷質(zhì)量比24.67 mg/kg、速效鉀質(zhì)量比133.20 mg/kg、全氮質(zhì)量比0.93 g/kg、全磷質(zhì)量比0.60 g/kg、全鉀質(zhì)量比14.0 g/kg、pH值約為7.8。

1.2 供試材料

2年供試作物為夏玉米“漯單9號”，該品種根系發(fā)達、出苗率高，由河南金囤種業(yè)有限公司生產(chǎn)。試驗所用降解膜為環(huán)保型生物降解膜(楊凌瑞豐環(huán)保科技有限公司生產(chǎn))，主要由30%淀粉、50%PCL(聚已內(nèi)酯)及其他助劑組成，膜寬100 cm、厚0.008 cm，使用壽命較長，100 d左右開始降解并出現(xiàn)細小裂痕，可保障夏玉米整個生育期的覆蓋效果。所用鉀肥為農(nóng)業(yè)用硫酸鉀，氧化鉀(K2O)質(zhì)量分數(shù)大于等于51.0%；供試磷肥為過磷酸鈣，有效P2O5質(zhì)量分數(shù)大于等于16.0%；供試氮肥為尿素，總氮質(zhì)量分數(shù)大于等于46.4%，肥料均在當?shù)剞r(nóng)資化肥點購買。

1.3 試驗設計

試驗處理均采用連壟全降解膜覆蓋，除了施肥方式不同外，其他農(nóng)業(yè)耕作措施均相同。試驗共設置了4種不同的施肥方式，分別為：不施肥處理(CK)、一次性根區(qū)穴施(N1)、一次性溝內(nèi)條施(N2)、一次性全田撒施(N3)。每個處理3次重復，隨機區(qū)組排列。小區(qū)面積20 m2(4 m×5 m)，南北走向，小區(qū)內(nèi)均起壟種植，壟高25 cm，壟寬60 cm，于2015年6月18日和2016年6月17日按照行間距60 cm、株間距28 cm進行覆蓋種植，每行18株夏玉米，一共6行，共108株夏玉米，每平方米種植6株夏玉米(用于產(chǎn)量計算)，小區(qū)四周均設有保護行。根據(jù)當?shù)囟嗄晔┓式?jīng)驗，肥料施用量為氮肥180 kg/hm2、磷肥60 kg/hm2、鉀肥80 kg/hm2。

所有小區(qū)的磷肥、鉀肥處理相同，均在起壟播種前一次性均勻施入土壤表層，再經(jīng)過耕整地后均勻混于0～40 cm耕作層。氮肥施用方法：CK不作氮肥處理；N3處理的氮肥與磷肥、鉀肥施入方法一致，在播種前一次性全部施入土壤表層，每個小區(qū)施入尿素646.5 g；N2處理在小區(qū)起壟后，在偏離溝中心玉米種植行12 cm左右處人工開溝進行條施尿素，條深10 cm，每條施入尿素107.5 g，一共施6條；N1處理在小區(qū)起壟后，在對應種植玉米位置偏離12 cm處進行穴施尿素，穴深10 cm，每穴施入尿素6 g，一共108穴。所有小區(qū)在種植施肥完成后再進行壟溝全降解膜覆蓋，薄膜四周用土壓實，保護降解膜以防風雨天氣對降解膜的破壞。出苗后及時放苗和間苗，除了施肥方式與傳統(tǒng)夏玉米種植方式不同外，其他田間管理均與當?shù)卮筇锾幚硪恢隆?/p>

1.4 指標測定與方法

(1)夏玉米生育期

以全田50%的植株達到各生育時期標準的日期為各生育時期的記載標準。本試驗夏玉米平均生育期為：播種-出苗期8 d，出苗-拔節(jié)期24 d，拔節(jié)-大喇叭口期14 d，大喇叭口-吐絲期14 d，吐絲-灌漿期25 d，灌漿-成熟期24 d，全生育期一共109 d。

(2)夏玉米干物質(zhì)量、含氮量

分別在夏玉米苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、吐絲期、灌漿期以及成熟期采集夏玉米地上部樣品，分為葉、莖及果穗3部分存于檔案袋，每個處理選3株，稱完鮮質(zhì)量后放入干燥箱在105℃殺青0.5 h，75℃恒溫干燥至質(zhì)量恒定，用電子天平稱量干物質(zhì)量。所有植物樣品均干燥后粉碎，并過0.5 mm篩，在陰涼干燥處密閉保存，測量時，植物樣品用H2SO4-H2O2消煮，并用流動分析儀測定各部分全氮含量并折算植株含氮量。

(3)夏玉米籽粒含水率、產(chǎn)量

在夏玉米成熟期取具有代表性的果穗樣品，手工脫粒，取果穗中部籽粒，采用直接干燥法進行籽粒含水率的測定，每個處理取5份樣品，重復3次，以平均值作為籽粒含水率。成熟期每個小區(qū)收獲內(nèi)側(cè)4行測產(chǎn)，根據(jù)質(zhì)量均值法取有代表性的12穗樣穗進行自然風干、脫粒、稱量，得到籽粒產(chǎn)量。

(4)夏玉米氮肥利用率計算

氮肥偏生產(chǎn)力(PFP，kg/kg)計算公式為

PFP=Y/N

(1)

式中Y——產(chǎn)量，kg/hm2

N——施氮量，kg/hm2

氮肥表觀利用效率(AUE，kg/kg)計算公式為

AUE=(Ni-N0)/N

(2)

式中Ni——施肥區(qū)夏玉米氮素累積量，kg/hm2

N0——對照區(qū)夏玉米氮素累積量，kg/hm2

氮肥農(nóng)學利用效率(NUE，kg/kg)計算公式為

NUE=(Yi-Y0)/N

(3)

式中Yi——施肥區(qū)夏玉米籽粒產(chǎn)量，kg/hm2

Y0——對照區(qū)夏玉米籽粒產(chǎn)量，kg/hm2

氮肥生理利用效率(NPE，%)計算公式為

NPE=(Yi-Y0)/(Ni-N0)×100%

(4)

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理；采用SPSS 19進行試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，方差分析使用最小顯著差異(Least-significant difference，LSD)法進行；采用OriginPro 8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥方式對夏玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因子的影響

表1為不同施肥處理對夏玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因子的影響。由表1可知，4種處理下夏玉米2年平均籽粒含水率處于30.10%～32.60%之間，N2、N1處理籽粒含水率較高，與CK差異顯著(P<0.05)，N3處理籽粒含水率略低于N2、N1處理，3種施肥處理間籽粒含水率差異不顯著。3種一次性施肥模式(N3、N2、N1)下的夏玉米平均產(chǎn)量、穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量均高于CK對照處理，除了N3處理百粒質(zhì)量與CK對照差異不顯著外，其他差異均達到顯著水平(P<0.05)。N3、N2、N1處理較CK對照2年平均增產(chǎn)30.23%、44.16%、54.65%，穗粒數(shù)2年平均增加25.21%、32.06%、39.42%，百粒質(zhì)量2年平均增加3.12%、7.37%、9.69%。 3種一次性施肥處理中，一次性穴施(N1)處理產(chǎn)量高于N2、N3處理，與N3差異顯著(P<0.05)，較N3處理2年平均增產(chǎn)18.75%，N1與N2處理差異不顯著。綜合而言，施肥處理有助于夏玉米生長及產(chǎn)量的增加，壟溝全覆蓋條件下一次性穴施(N1)與一次性條施(N2)增產(chǎn)幅度較為顯著。

2.2 不同施肥方式對干物質(zhì)量的影響

圖1(圖中不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，下同)為不同施肥處理對夏玉米秸稈干物質(zhì)量、籽粒干物質(zhì)量的影響。由圖1可知，3種一次性施肥處理下的夏玉米秸稈干物質(zhì)量、籽粒干物質(zhì)量均高于CK對照處理，且差異顯著(P<0.05)。N3、N2、N1處理的2年平均秸稈干物質(zhì)量較CK對照增加了14.40%、14.07%、15.30%；2年平均籽粒干物質(zhì)量較CK對照增加了10.88%、21.20%、27.23%。在3種一次性施肥處理中，N3、N2、N1處理下的秸稈干物質(zhì)量無顯著差異，平均干物質(zhì)量達到了6.47～6.54 t/hm2。3種一次性施肥處理下夏玉米籽粒干物質(zhì)量差異顯著(P<0.05)，N3、N2、N1處理2年平均籽粒干物質(zhì)量分別為9.89、10.81、11.34 t/hm2，其中N1處理夏玉米籽粒干物質(zhì)量累積最多，2年平均籽粒干物質(zhì)量較N3、N2處理增加了14.75%、4.98%。總的來說，3種一次性施肥處理均能促進夏玉米秸稈干物質(zhì)量和籽粒干物質(zhì)量的累積，其中一次性穴施氮肥(N1)累積量最高，效果更為顯著。

圖1 不同處理對夏玉米秸稈干物質(zhì)量和籽粒干物質(zhì)量的影響Fig.1 Effect of different treatments on straw and grain dry matters of summer maize

2.3 不同生育期植株氮素累積變化

表2為不同施肥處理對夏玉米不同生育期植株體內(nèi)氮素累積變化的影響。由表2可知，3種一次性施肥方式下的夏玉米氮素累積量在不同生育期均高于CK對照處理，其中成熟期氮素累積量差異最大，N1、N2、N3處理下2年氮素累積量較CK對照平均增加52.0%、74.9%、97.8%，增加幅度大且差異顯著(P<0.05)。對3種一次性施肥方式而言，在吐絲期之前，N1、N2處理下的氮素累積量高于N3處理，2年氮素累積量在吐絲期分別較N3處理提高22.34%、26.49%，且差異顯著(P<0.05)；N1與N2處理之間差異不顯著，在灌漿期后N1與N2處理之間的差異才開始達到顯著水平。在成熟期，氮素累積量從高到低依次為N1、N2、N3，其中N1比N2、N3氮素累積量2年平均增加30.2%和11.9%。

表2 夏玉米不同生育時期氮累積量的變化Tab.2 Effects of different treatments on N accumulation at different growth stages of summer maize kg/hm2

2.4 夏玉米氮素階段累積量及階段吸收速率

表3為不同施肥處理對夏玉米不同生育期2年平均氮素階段累積量、吸收速率的影響。由表3可知，不同處理下夏玉米氮素階段累積量變化趨勢大體相同，均表現(xiàn)為在拔節(jié)-大喇叭口期、吐絲-灌漿期較多，出苗-拔節(jié)期、灌漿-成熟期次之，大喇叭口-吐絲期最少的變化趨勢。以拔節(jié)-大喇叭口期為例，N3、N2、N1處理的夏玉米2年平均氮素階段累積量分別為30.60、35.11、37.74 kg/hm2，均高于CK對照處理下的19.07 kg/hm2，且差異顯著(P<0.05)，但4種處理下氮素階段累積量占總量比例卻比較接近，均處于26.40%～27.87%之間，說明不同施肥處理對夏玉米氮素階段累積量影響較大，但對夏玉米吸氮關鍵時期以及所占比例影響較小。通過N3、N2、N1處理下的全生育期氮素吸收速率可知，同等量的氮肥，施入方式不同，夏玉米在不同生育期對氮素的吸收速率不同，N1、N2處理下的氮素階段吸收速率在灌漿期前均高于N3處理，且差異顯著(P<0.05)，灌漿期-成熟期N2與N3處理差異不顯著。N1處理下夏玉米氮素階段吸收速率在出苗-拔節(jié)期、拔節(jié)-大喇叭口期、大喇叭口-吐絲期與N2差異不顯著，而在吐絲-灌漿期、灌漿-成熟期與N2差異顯著(P<0.05)。說明不同施肥處理在前期對作物的吸收速率影響較大，氮素在夏玉米根區(qū)的分布量不同，穴施氮肥更容易向作物根區(qū)提供氮素。而均勻撒施，氮素分布太過分散，氮素大多處于作物根區(qū)之外很難被作物所吸收利用，所以N3處理下的氮素階段吸收速率顯著低于N2、N1處理。

表3 夏玉米氮素階段累積量及階段吸收速率Tab.3 Accumulation and uptake rate of summer maize plant N at different growth stages

2.5 植株莖葉果氮素累積量

圖2為不同施肥處理對夏玉米莖葉果氮素累積量的影響，由圖2可知，隨著夏玉米生育期的進行，各處理下的夏玉米氮素累積量表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢，其中在吐絲期夏玉米體內(nèi)氮素主要累積于莖、葉部位，其中葉片所占比例為58.31%～62.37%，為主要的氮素累積部位。進入灌漿期后，夏玉米體內(nèi)氮素逐漸開始向果穗部位累積，最后在成熟期達到最大，且氮素累積量在體內(nèi)分布由大到小依次為：果、葉、莖，果穗氮素累積占總量的比例為67.68%～69.52%，說明后期進入生殖生長階段后，養(yǎng)分的累積部位逐漸從葉片向果穗轉(zhuǎn)移。與CK對照相比， N3、N2、N1處理下的夏玉米各部位氮素累積量均顯著提高，且差異顯著(P<0.05)。在3種一次性施肥處理中，N1處理下的莖葉果氮素累積高于N2、N3處理。以灌漿期為例， N1處理下莖氮素累積量比N3、N2分別提高了3.96%、17.42%，葉氮素累積量提高了7.36%、26.59%，果氮素累積量提高了6.25%、31.86%。

圖2 夏玉米各器官氮素累積與分配Fig.2 Accumulation and distribution of plant N in various organs

2.6 不同施肥處理對夏玉米氮肥利用效率的影響

表4為不同施肥處理對夏玉米氮肥利用效率的影響，由表4可知，3種一次性施肥處理下2年氮肥生理利用率無顯著差異。綜合2年試驗表明，N1處理下的夏玉米氮肥農(nóng)學利用率最高，平均為21.27 kg/kg，N2處理次之，平均為17.19 kg/kg，N3處理下的氮肥農(nóng)學利用率最低，平均為11.77 kg/kg，且3種處理之間差異顯著(P<0.05)。N1處理下的氮肥偏生產(chǎn)力、表觀利用率也均高于N2、N3處理，其中氮肥偏生產(chǎn)力2年平均值較N2、N3提高7.28%、18.75%；氮肥表觀利用率2年平均值較N2、N3提高30.61%、88.28%。可見，同等量施肥條件下，施肥方式或者施肥區(qū)域不同，對夏玉米的氮肥利用效率差異不同，一次性穴施氮肥更能有效地促進夏玉米氮肥利用效率的提高。

表4 不同施肥處理對夏玉米氮肥利用效率的影響Tab.4 Effects of different treatments on N fertilizer use efficiency of summer maize

3 討論

3.1 不同施肥方式對夏玉米氮素累積的影響

植株體內(nèi)氮素含量的累積直接關系到氮肥利用效率的高低，提高氮素累積量可促進作物正常生長發(fā)育以及產(chǎn)量和品質(zhì)的提高[19-21]。姜超強等[11]研究發(fā)現(xiàn)，一次性根區(qū)穴施尿素提高了氮肥在耕層土壤的集中度，降低了氮素釋放速度，達到緩控釋肥的效果，其中一次性穴施的植株氮素累積量與傳統(tǒng)追肥的無顯著差異。葛均筑等[22]研究發(fā)現(xiàn)，一次性施肥顯著降低了春玉米生育前期氮素累積量，生育中后期玉米養(yǎng)分累積速率加快，成熟期氮素累積量差異不顯著。本研究發(fā)現(xiàn)，3種一次性施肥方式下的夏玉米氮素累積量在不同生育期均高于CK對照處理，其中一次性穴施處理下植株體內(nèi)氮素累積量顯著高于條施和一次性撒施，與姜超強等[11]研究結(jié)論一致。

通過對夏玉米整個生育階段氮素累積量和吸收速率的研究發(fā)現(xiàn)，穴施下夏玉米氮素累積量和吸收速率要顯著高于條施、撒施，其中在吐絲-灌漿期、灌漿-成熟期穴施與條施差異顯著，這與葛均筑等[22]的研究結(jié)論不一致，可能原因在于兩地的降雨量和種植方式不同，前人很多的研究都沒有進行覆蓋處理，且降水量較大，這種情況下氮素的淋溶效果會增大，氮素揮發(fā)和向深層滲漏量會增加，從而導致后期氮素供應不足，穴施和條施與CK對照無顯著差異。本研究在壟溝全覆蓋條件下進行，地膜在土壤表層形成了一層分隔膜，將土壤耕作層水、氣、熱環(huán)境與土壤表層環(huán)境分隔開，不僅可減少土壤水分無效蒸發(fā)、氮素揮發(fā)，而且還能有效避免降雨直接對土壤氮素進行淋溶損失。特別是穴施和條施，水分匯集到溝中會從種植行出苗破膜處流下去，間接減少了對土壤氮素的沖刷和淋洗，而作物氮素累積量與根區(qū)附近氮素的供應有很大的關系，穴施對作物根區(qū)提供的氮素高于條施和撒施，因此在整個生育期不同施肥區(qū)域?qū)Φ氐睦鄯e量產(chǎn)生不同影響。

本研究進一步對夏玉米不同部位的吸氮量做了相關分析，吐絲期夏玉米體內(nèi)氮素主要累積于莖、葉兩個部位，其中葉片所占比例為58.31%～62.37%，為主要的氮素累積部位。進入灌漿期后，果穗氮素累積量占總量的比例為67.68%～69.52%。其中拔節(jié)期至大喇叭口期和吐絲期至灌漿中期是夏玉米兩個氮素吸收關鍵時期，這與王宜倫等[23]研究結(jié)論一致。這說明隨著夏玉米的生長發(fā)育，生長中心不斷轉(zhuǎn)移，導致氮素分配中心分異，也是導致器官養(yǎng)分含量和數(shù)量變化的主要原因。

3.2 不同施肥方式對夏玉米產(chǎn)量及氮肥利用效率的影響

如何提高肥料利用率、促進作物產(chǎn)量的提高是當前農(nóng)業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護迫切需要解決的問題[24]。一次性施肥相對傳統(tǒng)分次施肥具有減少勞動投入、提高生產(chǎn)效率的優(yōu)勢[25-27]。孫旭東等[28]研究發(fā)現(xiàn)，一次性全田施撒尿素較不施氮相比可以顯著提高玉米產(chǎn)量，其中夏玉米鄭單958和登海605一次性施用尿素較CK處理2年平均增產(chǎn)18.9%和19.4%。本研究發(fā)現(xiàn)，3種一次性施肥模式下的夏玉米產(chǎn)量、穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量均高于CK對照處理，增產(chǎn)效果顯著，其中一次性全田施撒處理下夏玉米增產(chǎn)幅度(30.23%)略高于前人研究[28]，這個差異可能與種植方式和地區(qū)氣候有一定的關系，但最終增產(chǎn)效果一致。

姜超強等[11]研究發(fā)現(xiàn)，一次性根區(qū)穴施比一次性條施夏玉米增產(chǎn)9.8%，得出優(yōu)化施肥位置的根區(qū)一次性施氮能夠?qū)崿F(xiàn)作物增產(chǎn)的結(jié)論。本研究發(fā)現(xiàn)，一次性穴施(N1)比一次性全田撒施(N3)處理2年平均增產(chǎn)18.75%，但與一次性條施(N2)處理差異不顯著。這與前人結(jié)論不同，可能原因在于種植方式的不同。前人很多研究都是在田間土壤裸露的情況下開展不同施肥的試驗[11]，且條施和穴施氮肥的集中程度不一樣將會造成氮肥與土壤接觸面不同，全田撒施下氮肥與土壤的接觸面最大，其次是條施氮肥，接觸面最小的是穴施。接觸面越大，氮素稀釋釋放的速率也就越高，后期對作物供應的氮素量也就越少，從而導致作物對氮素的吸收量減少。本研究耕作層均采用連壟全覆蓋種植方式，一次性條施的氮肥和一次性穴施的氮肥均存在于偏離溝種植中心12 cm處，且都屬于根區(qū)施肥，氮肥利用效率較高，雖然穴施產(chǎn)量高于條施，但產(chǎn)量差異未達到顯著水平。此外，可能與施肥深度也有一定的關系，前人很多研究的施肥深度在12 cm左右，也有研究采用不同的深度[15，29]，本試驗施肥深度是在10 cm左右，而夏玉米生長過程中根系不斷生長，施肥位置太深會造成前期根系吸氮困難，施肥太淺會導致后期氮素供應不足。使氮肥的釋放范圍與作物根系生長范圍耦合是提高氮肥利用效率，促進作物氮素吸收最為理想的方式。施肥深度與夏玉米根系生長的關系、使氮素向深層遷移的速率與根系生長的速率一致還需要更進一步的研究和探討。

提高氮肥利用效率、探究最佳的施肥方式是目前減少氮肥污染、保護環(huán)境亟待解決的主要問題。有關研究結(jié)果表明一次性施肥氮肥表觀利用率高達49.8 g/kg[30]；一次性穴施氮肥表觀利用率可達 50.1～58.9 g/kg[18]。本試驗N1、N2、N3處理下氮肥表觀利用率2年平均值分別為39.28、30.07、20.86 kg/kg，低于前人的研究結(jié)果[11,30]。可能原因在于施肥量的不同，前人的結(jié)論均在施氮量為240、300 kg/hm2的高氮水平下獲得，而本試驗施氮水平為180 kg/hm2，為當?shù)囟嗄杲?jīng)驗施肥量。施肥量是目前公認的影響肥料利用率的最主要因素，在一定范圍內(nèi)提高氮肥施用量能有效提高作物產(chǎn)量和氮肥利用效率，但眾多的研究表明，避免過量施肥可以顯著提高肥料利用率。依據(jù)報酬遞減律，過量施用的肥料不一定增產(chǎn)，且難以被作物吸收，也更容易損失[24]，因此，在不同的地區(qū)、不同的品種以及不同的種植方式下，能夠提高肥量利用效率，保證產(chǎn)量不降低，氮肥污染最小的適宜施氮量需進一步研究。

4 結(jié)論

(1)采用一次性施肥模式對夏玉米干物質(zhì)量的大田試驗表明，3種一次性施肥處理模式下的夏玉米秸稈干物質(zhì)量、籽粒干物質(zhì)量均高于CK對照處理，N1處理下夏玉米籽粒干物質(zhì)量累積最多，2年平均籽粒干物質(zhì)量較N3、N2增加了14.75%、4.98%。

(2)在吐絲期之前，N1、N2處理下的氮素累積量高于N3處理，2年氮素累積量在吐絲期分別比N3處理提高了22.34%、26.49%；在成熟期，氮素累積量從高到低依次為N1、N2、N3，其中N1比N2、N3氮素累積量2年平均增加30.2%和11.9%；N1處理下氮素吸收速率均高于N2、N3處理，且在前期的出苗-拔節(jié)期、拔節(jié)-大喇叭口期與N2、N3差異顯著；N1處理下的莖、葉、果中氮素累積高于N2、N3處理。

(3)對產(chǎn)量和氮肥利用效率而言， N3、N2、N1處理比CK對照2年平均增產(chǎn)30.23%、44.16%、54.65%；3種一次性施肥處理中，一次性穴施(N1)處理產(chǎn)量高于N2、N3處理，比N3處理2年平均增產(chǎn)18.75%；N1處理下的夏玉米氮肥農(nóng)學利用率最高，N1處理下氮肥偏生產(chǎn)力2年平均值較N2、N3提高7.28%、18.75%，氮肥表觀利用率2年平均值較N2、N3提高30.61%、88.28%。

(4)在壟溝全降解膜覆蓋種植方式下，一次性穴施(N1)有助于夏玉米產(chǎn)量的提高和干物質(zhì)的累積，同時能夠有效改善氮素的釋放環(huán)境，提高作物對氮素的利用效率，可為干旱半干旱地區(qū)一次性施肥提供參考依據(jù)。