氮肥基施深度对夏玉米产量、氮素利用及氮残留的影响

杨云马， 孙彦铭， 贾良良， 孟春香， 贾树龙

(河北省农林科学院农业资源环境研究所， 石家庄 050051)



氮肥基施深度对夏玉米产量、氮素利用及氮残留的影响

杨云马， 孙彦铭， 贾良良， 孟春香， 贾树龙*

(河北省农林科学院农业资源环境研究所， 石家庄 050051)

【目的】研究华北平原区底施氮肥深度对夏玉米产量、 氮素吸收量、 氮肥利用率以及氮素在土壤中残留的影响，以期为夏玉米的氮肥施用提供依据。【方法】采用小区试验和15N示踪试验的方法。小区试验设对照(CK)，常规垄侧施氮(T-side)，垄内8 cm深(T-8)、 16 cm深(T-16)、 24 cm深(T-24)施氮和垄内3层施氮(T-all)6个处理，养分施用量为N 180 kg/hm2，P2O5120 kg/hm2，K2O 150 kg/hm2。示踪试验采用原位原状土柱法，设3个处理:15N尿素施在8 cm深，另两层16 cm、 24 cm施用普通尿素(N8);15N尿素施在16 cm深，另两层8 cm、 24 cm施用普通尿素(N16);15N尿素施在24 cm深，另两层8 cm、 16 cm施用普通尿素(N24); 养分用量与小区试验相同。【结果】大田试验结果表明，T-all处理的玉米产量最高，比T-24提高了8.45%，达显著水平; T-all、 T-8、 T-16处理的夏玉米产量均高于T-side，分别比T-side提高了6.65%、 3.29%和5.43%，所有施肥处理中以T-24的玉米产量最低。玉米各生育期的氮素吸收量也以T-24处理最低; 与T-side处理相比，T-all处理的玉米氮吸收量在吐丝以前偏低，收获时稍高。夏玉米带状施肥主要影响垄内(施肥部位)土壤碱解氮含量，对垄间(非施肥带)土壤碱解氮含量影响不大; 与T-16、 T-24深层施氮相比，T-side、 T-8浅层施氮处理显著提高了玉米生育前期垄内表层土壤的碱解氮含量。示踪试验结果表明，施于8 cm、 16 cm、 24 cm的氮素利用率分别为37.24%、 31.33%、 18.75%。玉米收获后0—100 cm土层N24处理的氮素残留量显著高于N8和N16处理，并且N24处理的氮素残留主要分布在40—80 cm土层。【结论】本区域夏玉米底施尿素的适宜深度为8—16 cm。

夏玉米; 尿素; 施肥深度; 氮素利用率; 氮素残留

目前有关夏玉米养分管理的研究多集中在养分用量[1-3]、 底追比例[4-5]和控释肥[6-7]上，但有关肥料施用方式的研究则较少。华北地区冬小麦-夏玉米轮作是主要的种植模式之一，本区域夏玉米施肥方式一般为免耕一次性侧施底肥技术，种肥间距一般58 cm，施肥深度48 cm。这种施肥方式由于种、 肥间距较小，很难将全生育期所需肥料一次性施足，因此容易造成后期脱肥。如果施肥量较大，或者种肥间距调节不当或肥料品种选用不当，又容易出现烧种、 烧苗等现象，从而影响玉米产量[8]。针对此问题，有人提出了玉米深松全层施肥技术[9-11]，并研发了玉米深松全层施肥播种机械。利用这种机械，实现了播种区域局部旋耕深松、 10—25 cm土层均匀分层施用肥料[12]。由于增加了施肥深度，可以加大肥料用量，实现全生育期一次性施肥，大幅度提高了夏玉米产量[13]。然而，本区域夏玉米氮、 磷、 钾三种养分是否都需要深施，各种养分的最佳施用深度是多少，现有报道中并没有作进一步研究。有关玉米养分分层管理技术，在春玉米区曾有过相关报道，但研究结果有一定差异。有研究指出，春玉米氮肥深追(10—15 cm)能够提高氮肥利用率[14]，并且氮素深施至15 cm可促使玉米根系下移[15]。但是还有人指出，春玉米尿素深施10 cm最佳，玉米产量和氮素利用率最高，若深施至15 cm，玉米产量和氮素利用率反而会降低[16]。但有关夏玉米区的氮、 磷、 钾肥分层施用的研究却较少。本研究针对夏玉米区氮肥的施用深度进行了研究，以期为夏玉米的氮肥分层施用提供依据。

1　材料与方法

1.1试验区概况

图1　试验期间降水量Fig.1　Precipitation during the experiment

试验于2012年在河北省辛集市马庄乡保高丰农场(E 115°18′10.33″，N 37°47′56.37″)进行，试验区属季风暖温带半湿润大陆性气候。年平均降水量488.2 mm，其中68月份降水量占全年总降水量的67.9%，试验期间各月份降水量见图1。供试土壤为轻壤质潮土，土壤基本理化性状见表1。

表1　试验地土壤基本化学性状

1.2试验设计

1.2.1 小区试验小区试验共设6个处理，分别为: 1)不施肥(CK); 2)垄侧8 cm，深度5 cm一次性施用氮、 磷、 钾肥(T-side); 3)氮、 磷、 钾肥料在种子正下方分三层混合均匀施入，三层深度距地表分别为8 cm、 16 cm、 24 cm(T-all); 4)氮肥全部施在种子正下方距地表8 cm处，磷、 钾肥施用同处理3)(T-8); 5)氮肥全部施在种子正下方距地表16 cm处，磷、 钾肥施用同处理3)(T-16); 6)氮肥全部施在种子正下方距地表24 cm处，磷、 钾肥施用同处理3)(T-24)。小区面积32m2，3次重复，随机排列。

根据本研究组以往的试验结果[1]， 本区域相关研究报道[17]和试验田基本理化性状，设定养分用量为N 180 kg/hm2、 P2O5120 kg/hm2、 K2O 150 kg/hm2。氮、 磷、 钾分别选用尿素(N 46%)、 重过磷酸钙(P2O543%)、 氯化钾(K2O 60%)。施肥方法为条施，先人工开沟至24 cm，按照处理施入底层肥料; 然后填土使沟底距地表16 cm，再按照处理施入中层肥料; 再填土使沟底距地表8 cm，按处理施入上层肥料，再填土。在填土位置人工点播玉米，播种深度3 cm，播种密度69000 plant/hm2。CK和T-side处理同样在播种行位置先开沟再填土，以消除处理间土壤物理性状的差异。播种后灌水70 mm左右。

1.2.215N示踪试验采用原位原状土柱法进行[18]。分3个施肥层次，施用深度分别为8 cm、 16 cm、 24 cm， 3个层次均施用氮、 磷、 钾肥。试验设3个处理， 3个不同层次的氮肥(普通尿素)用15N标记尿素代替，分别用N8、 N16、 N24表示。设3次重复，随机排列。用以研究夏玉米对不同深度氮素的吸收利用情况。

土柱的制作方法: 先将土柱以外的土壤挖出，留下直径62 cm、 深100 cm的原位原状土柱，然后用塑料膜将土柱包裹，使土柱底部与大田土壤连接而四周隔离，最后将四周土壤回填。

每个土柱内种植2株玉米，施肥方式为穴施，上种下肥。施肥时先挖24 cm深，用纸筒将本层肥料施入，以防止肥料挂壁。然后填土至16 cm，再用上述方法施肥，再填土至8 cm，再施肥、 填土。最后播种，播种深度3 cm。肥料用量与小区试验相同，折算成每株的肥料用量为尿素5.91 g、 重钙4.22 g、 氯化钾3.78 g，15N标记尿素丰度为10.15%。播种后灌水70 mm。

1.3采样及测定

小区试验，分别在玉米八叶期、 吐丝期、 成熟期采集地上部玉米植株，每个小区取2株监测玉米的氮素吸收情况; 在上述3个时期，分垄内(施肥带)、 垄间(距施肥带25 cm)两个部位，分别采集0—10 cm、 10—20 cm、 20—40 cm土层土样，分析玉米不同生育期土壤速效氮含量; 并在收获时测定玉米产量。

15N示踪试验，玉米收获后采集地上部植株，测定籽粒、 秸秆中全氮含量和15N丰度，计算氮素利用率。分0—10 cm、 10—20 cm、 20—40 cm、 40—60 cm、 60—80 cm、 80—100 cm 6个层次采集土壤样品，测定不同层次土壤全氮含量和15N丰度。

土壤有机质、 全氮、 碱解氮、 速效磷、 速效钾采用常规分析方法[19]。土壤和植株15N丰度采用质谱法进行测定。

氮肥利用率=(籽粒产量×籽粒氮含量×籽粒15N百分超+秸秆产量×秸秆氮含量×秸秆15N百分超)/(氮用量×肥料15N百分超)×100%

土壤氮素分层残留率=土壤分层容重×土柱分层体积×土柱分层全氮含量×土柱分层15N百分超/(氮用量×肥料15N百分超)×100%

土壤氮素分层残留量=土壤氮素分层残留率×氮素施入量

1.4数据分析

试验结果采用DPS软件进行统计分析， Duncan法进行显著性检验。

2　结果与分析

2.1氮素分层深施对夏玉米产量影响

氮肥不同施用方式下的夏玉米籽粒产量见图2，可以看出，所有施肥处理的玉米产量均显著高于不施肥对照。施肥处理中以氮、 磷、 钾分三层均匀施的处理(T-all)玉米籽粒产量最高，为9914 kg/hm2; 然后依次为T-16、 T-8、 T-side，其产量分别为9801、 9602、 9296 kg/hm2，

T-24处理产量最低，为9142 kg/hm2。其中T-all较T-24处理产量提高了8.45%，差异达显著水平; 并且T-all处理较T-side玉米产量提高了6.65%。T-16与T-24处理相比，玉米产量提高了7.21%。T-8较T-24处理提高了5.03%。T-16与T-8处理均比T-side产量略有增加，增加幅度分别为3.29%和5.43%。由此看出，氮素的施用深度对玉米籽粒产量确有一定影响。玉米种子正下方合适深度施氮稍优于根侧施肥，但施氮深度不宜过深，以816 cm为宜。

图2　不同处理玉米产量Fig.2　Maize yields under different application depth

注(Note)：柱上不同字母表示处理间差异达5% 显著水平Different letters above the bars mean significant among treatments at the 5% levels.]

2.2氮素施用方式对夏玉米氮素吸收动态影响

与对照(CK)相比，施肥显著提高了玉米八叶期、 收获期的氮素吸收量。各施肥处理间玉米氮素吸收量差异不显著，其中玉米八叶期、 吐丝期T-side处理的玉米氮吸收量最高，收获期T-all处理的玉米氮吸收量最高(图3)。所有施氮处理中，T-24处理在玉米各生育期的氮吸收量均最低，与T-side处理相比，八叶期、 吐丝期、 收获期的玉米氮吸收量分别低了17.80%、 13.19%、 5.01%。T-all处理与常规T-side处理相比，吐丝以前玉米的氮吸收量偏低，收获时吸收量稍高。由以上分析可知，氮素分层均匀施用与常规根侧施用相比，对夏玉米氮的吸收量影响不大; 但是只将氮素施在24 cm土层，则会影响玉米的氮素吸收量。

图3　玉米各生育期吸氮量Fig.3　Nitrogen uptake of maize at the main growing stages [注(Note): 柱上不同字母表示处理间差异达5%显著水平Different letters above the bars mean significant among treatments at the 5% levels.]

2.3氮素施用方式对土壤速效氮含量的影响

氮素不同施用方式对垄间(非施肥部位)土壤碱解氮含量的影响不大(表2)。玉米3个生育期、 3个土层9组数据中有5组数据表明施肥处理与对照相比其土壤碱解氮含量差异不显著，只有4组数据二者差异达显著水平，其中收获期0—10 cm土层的土壤碱解氮含量差异较大，T-all和T-8处理显著高于对照，并且T-8处理的土壤碱解氮含量显著高于T-24处理。吐丝期10—20 cm土层T-24处理的土壤碱解氮含量显著高于CK、 T-side、 T-all和T-16处理，吐丝期20—40 cm土层T-24处理的碱解氮含量显著高于CK。八叶期10—20 cm土层T-8处理的土壤碱解氮含量显著高于CK。其余处理间差异不显著。

而氮素不同施用方式对垄内(施肥部位)土壤碱解氮含量有显著影响(表3)。9组数据中只有1组数据统计分析差异不显著，其余8组数据的差异均达显著水平。其中八叶期0—10 cm土层碱解氮含量差异最大，T-side处理最高，然后依次为T-all、 T-16、 T-24处理，4个处理相互间差异均达显著水平。吐丝期20—40 cm土层的碱解氮含量差异次之，T-24、 T-16处理显著高于CK、 T-all和T8处理。

通过以上分析看出，夏玉米带状施肥对垄间(非施肥带)土壤碱解氮含量的影响不大，主要影响施肥部位的土壤碱解氮含量。T-side、 T-8浅层施氮处理显著提高了玉米生育前期垄内表层土壤的碱解氮含量，深层施氮处理对垄内20—40 cm土壤碱解氮含量有一定提升，但效果不明显。

2.4不同施氮深度对夏玉米氮肥利用及土壤残留的影响

15N示踪试验结果表明(图4)，随着尿素施用深度的增加，夏玉米氮素利用率呈降低的趋势。施在16 cm的比施在8 cm的氮素利用率降低了5.92个百分点。施在24 cm比施在8 cm的氮素利用率降低了18.49个百分点，显著低于施在8 cm 和16 cm的氮素利用率。所以，氮素施用越深利用率越低。本试验结果与小区试验玉米产量和氮素吸收量的结果相呼应。

表4　玉米收获后各土层的氮素残留量(kg/hm2)

注(Note): 同列数据后不同字母表示施氮深度间差异达5%显著水平 Values followed by different letters in a column are significant among the application depths of N at the 5% level.

图4　不同施氮深度的氮素利用率Fig. 4　N use efficiency (NUE) affected by N application depths

注(Note)：柱上不同字母表示施氮深度间差异达5%显著水平 Different letters above the bars mean significant among the application depths of N at the 5% levels.]

玉米收获后0—100 cm土层N24处理的氮素残留量显著高于N8和N16(表4)，并且土壤中氮素残留的深度与施氮深度密切相关。N8处理0—20 cm土层的氮素残留量显著高于N16和N24，N16处理20—40 cm土层的氮素残留量显著高于N24，N24处理40—80 cm土层的氮素残留量显著高于N8和N16。氮素施用越深，深层土壤残留的氮素量越多，这样会增加氮肥淋失的风险。

3　讨论与结论

一般认为，氮肥深施能够提高氮素利用率和作物产量，但这里的深施一般是相对于地表撒施而言，将氮肥施入土壤中能够很好地抑制氨挥发，提高其利用率[20]。氮肥在土壤中是否施用越深利用率越高呢？有人在此方面也进行了深入研究。在没有氮素淋溶损失的情况下，苏正义等[16]的盆栽示踪试验结果表明，春玉米尿素表施、 5 cm、 10 cm、 15 cm施用的利用率分别为39.67%、 44.92%、 53.11%、 52.65%。李伟波等[14]田间微区示踪试验结果显示，在追肥次数相同的情况下，吉林春玉米深追尿素(10—15 cm)与传统垄上浅追尿素的利用率分别为30.1%、 24.5%，尿素深施利用率提高了5.6个百分点。10 cm左右为尿素施用的适宜深度，并且施肥方式为集中穴施，这样会对玉米根系的生长造成影响[15]。本研究示踪试验研究在8 cm、 16 cm、 24 cm三层均施有氮素，研究某一层氮素利用率时，用15N标记尿素代替本层的普通尿素，各处理的氮素供应是相同的。由此方法得到8 cm、 16 cm、 24 cm施用尿素的利用率分别为37.24%、 31.33%、 18.75%。夏玉米氮素利用率在8—24 cm土层内随着尿素施用深度的增加而降低，并且24 cm施氮的利用率显著低于8 cm和16 cm施氮。本研究也表明深度10 cm左右施用尿素的利用率较高。目前夏玉米肥料深施技术已经在实际生产中得到应用，玉米多层施肥播种机能将肥料在825 cm分5层均匀施入[11-13]。通过本研究发现，利用此机械将氮肥施在24 cm会显著降低氮肥利用率，并影响玉米产量和氮吸收量，此种施肥模式下氮素不宜施用过深。

有研究[8]指出尿素在种子正下方会出现烧苗现象。种下5 cm处施用普通尿素，玉米种子不能萌发。10 cm处施用普通尿素，部分种子(50%)萌发生长，出苗7d后，基本停止生长，15d时发生苗枯蔫萎现象。但是本研究无论是小区试验还是15N示踪试验施用尿素，均未发现烧苗现象。分析可能与试验方法有关，本研究均在大田环境中进行，而相关研究是用盆栽的方法。氮素的转化和运移规律在盆栽和大田环境下可能有一定的差异。

氮肥施用过深会增加氮素淋失的风险。有研究[21-22]指出，氮素淋失明显高于挥发损失，是氮素损失的主要途径。本研究15N示踪试验结果表明，24 cm施氮在40—80 cm土层的残留量明显高于8 cm和16 cm施氮，氮素施用越深，深层土壤残留的氮素量越多。氮素在土壤中的运移受灌溉等土壤水分变化的影响很大[23-24]，关于不同降水量和灌溉条件下氮肥的适宜施用深度本文未涉及。

综合夏玉米产量、 氮素利用率以及氮素残留量，本试验条件下初步得出华北夏玉米区氮肥适宜施用深度为8—16 cm。

[1]Yang Y M, Wang X B, Dai K,etal. Fate of labeled urea-15N as basal and topdressing applications in an irrigated wheat-maize rotation system in North China plain: II summer maize[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2011, 90: 379-389.

[2]云鹏, 高翔, 陈磊, 等. 冬小麦-夏玉米轮作体系中不同施氮水平对玉米生长及其根际土壤氮的影响[J]. 植物营养与肥料学报， 2010, 16(3): 567-574.

Yun P, Gao X, Chen L,etal. Plant nitrogen utilization and soil nitrogen status in rhizosphere of maize as affected by various nitrogen rates in wheat maize rotation system[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2010, 16(3): 567-574

[3]赵营, 同延安, 赵护兵. 不同供氮水平对夏玉米养分累积、 转运及产量的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2006, 12(5): 622-627.

Zhao Y, Tong Y A, Zhao H B. Effects of different N rates on nutrients accumulation, transformation and yield of summer maize[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2006, 12(5): 622-627.

[4]吕鹏, 张吉旺, 刘伟, 等. 施氮时期对超高产夏玉米产量及氮素吸收利用的影响[J]. 植物营养与肥料学报 2011, 17(5): 1099-1107.

Lü P, Zhang J W, Liu W,etal. Effects of nitrogen application dates on yield and nitrogen use efficiency of summer maize in super-high yield conditions[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2011, 17(5): 1099-1107.

[5]鱼欢, 杨改河, 王之杰. 不同施氮量及基追比例对玉米冠层生理性状和产量的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2010,16(2): 266-273.

Yu H, Yang G H, Wang Z J. Nitrogen rate and timing considerations on yield and physiological parameters of corn canopy[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2010, 16(2): 266-273.

[6]王小明, 谢迎新, 王永华, 等. 施氮模式对冬小麦/夏玉米产量及氮素利用的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(3): 578-582.

Wang X M, Xie Y X, Wang Y H,etal. Effects of nitrogen application patterns on yields of winter wheat and summer maize and nitrogen use efficiency[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2011, 17(3): 578-582.

[7]王宜伦, 李潮海, 谭金芳, 等. 超高产夏玉米植株氮素积累特征及一次性施肥效果研究[J]. 中国农业科学, 2010, 43(15): 3151-3158.

Wang Y L, Li C H, Tan J F,etal. Studies on plant nitrogen accumulation characteristics and the effect of single application of base fertilizer on super-high-yield summer maize[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2010, 43(15): 3151-3158.

[8]王贺. 华北平原砂质土壤夏玉米对肥料类型及施肥方法的响应研究[D]. 北京: 中国农业科学院博士学位论文, 2012.

Wang H. Summer maize response to fertilizer sources and their application methods in the sandy soils of North China Plain[D]. Beijing: PhD Dissertation of Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2012.

[9]王小雪. 玉米简化高产施肥技术研究[D]. 保定: 河北农业大学硕士学位论文, 2011.

Wang X X. Study on the simplified fertilization techniques of maize[D]. Baoding: MS Thesis of Hebei Agricultural University, 2011.

[10]刘磊.高产玉米简化施肥种植模式研究[D].保定: 河北农业大学硕士学位论文, 2012.

Liu L. Study on the simplified fertilization planting patterns of maize in high-yield[D]. Baoding: MS Thesis of Hebei Agricultural University, 2012.

[11]张丽光. 灭茬旋耕深松全层施肥玉米精播机功能评价与综合农艺效应的研究[D]. 保定: 河北农业大学硕士学位论文, 2013.

Zhang L G. Function evaluation and study on comprehensive agronomic effect of the maize precise planter with stubble rotary tillage, subsoil and whole layer fertilization[D]. Baoding: MS Thesis of Hebei Agricultural University, 2013.

[12]赵金. 玉米免耕深松全层施肥精量播种机的研究[D]. 保定: 河北农业大学硕士学位论文, 2012.

Zhao J. Study on the precise planter of corn with no-tillage subsoil and whole layer fertilization[D]. Baoding: MS Thesis of Hebei Agricultural University, 2012.

[13]张晋国, 赵金. 玉米深松全层施肥精量播种机的设计[J]. 农机化研究, 2012,(10): 89-91, 95.

Zhang J G, Zhao J. Design of the precise planter with subsoil and whole layer fertilization[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2012,(10): 89-91, 95.

[14]李伟波, 李运东, 王辉. 用15N研究吉林黑土春玉米对氮肥的吸收利用[J]. 土壤学报, 2001, 38(4): 476-482.

Li W B, Li Y D, Wang H. Application and recovery of15N-fertilizer for spring maize in black soil of Jilin[J]. Acta Pedologica Sinica, 2001, 38(4): 476-482.

[15]于晓芳, 高聚林, 叶君, 等. 深松及氮肥深施对超高产春玉米根系生长、 产量及氮肥利用效率的影响[J]. 玉米科学, 2013, 21(1): 114-119.

Yu X F, Gao J L, Ye J,etal. Effects of deep loosening with nitrogen deep placement on root growth, grain yield and nitrogen use efficiency of super high-yield spring maize[J]. Journal of Maize Sciences, 2013, 21(1): 114-119.

[16]苏正义, 韩晓日, 李春全, 等. 氮肥深施对作物产量和氮肥利用率的影响[J]. 沈阳农业大学学报, 1997, 28(4): 292-296.

Su Z Y, Han X R, Li C Q,etal. Effect of deep placement of nitrogen fertilizer on crop yields and use efficiency of nitrogen[J]. Journal of Shenyang Agricultural University, 1997, 28(4): 292-296.

[17]张景松. 献县小麦玉米氮磷钾适宜用量研究[D]. 北京: 中国农业科学院硕士学位论文, 2012.

Zhang J S. Study on optimum rates of nitrogen, phosphorus and potassium for wheat and maize in Xian County [D]. Beijing: MS Thesis of Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2012.

[18]Jia S L, Wang X B, Yang Y Metal. Fate of labeled urea-15N as basal and topdressing applications in an irrigated wheat-maize rotation system in North China Plain: I. Winter wheat[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2011, 90: 331-346.

[19]鲍士旦. 土壤农化分析[M ]. 北京: 中国农业出版社, 2000.

Bao S D. Analyses for soil agricultural chemistry[M]. Bejing: China Agricultural Press, 2000.

[20]徐万里, 刘骅, 张云舒, 等. 施肥深度、 灌水条件和氨挥发监测方法对氮肥氨挥发特征的影响[J]. 新疆农业科学, 2011,48(1): 86-93.

Xu W L, Liu H, Zhang Y S,etal. Influence of the fertilization depth, irrigation and the ammonia volatilization monitoring method on ammonia volatilization characters of nitrogen fertilizer[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2011, 48(1): 86-93.

[21]李宗新, 董树亭, 王空军, 等. 不同肥料运筹对夏玉米田间土壤氮素淋溶与挥发影响的原位研究[J].植物营养与肥料学报, 2007,13(6): 998-1005.

Li Z X, Dong S T, Wang K J,etal. In situ study on influence of different fertilization strategies for summer maize on soil nitrogen leaching and volatilization[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2007,13(6): 998-1005.

[22]巨晓棠, 刘学军, 邹国元, 等. 冬小麦/夏玉米轮作体系中氮素的损失途径分析[J]. 中国农业科学, 2002, 35(12): 1493-1499.

Ju X T, Liu X J, Zou G Y,etal. Evaluation of nitrogen loss way in winter wheat and summer maize rotation system[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2002, 35(12): 1493-1499.

[23]习金根, 周建斌. 不同灌溉施肥方式下尿素态氮在土壤中迁移转化特性的研究[J]. 植物营养与肥料学报, 2003, 9(3): 271-275.

Xi J G, Zhou J B. Leaching and transforming characteristics of urea-N added by different ways of fertigation[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2003, 9(3): 271-275.

[24]王西娜, 王朝辉, 李生秀. 施氮量对夏季玉米产量及土壤水氮动态的影响[J]. 生态学报, 2007, 27(1): 197-204.

Wang X N, Wang Z H, Li S X. The effect of nitrogen fertilizer rate on summer maize yield and soil water-nitrogen dynamics[J]. Acta Ecologica Sinica, 2007, 27(1): 197-204.

Effect of base nitrogen application depth on summer maize yield, nitrogen utilization efficiency and nitrogen residue

YANG Yun-ma, SUN Yan-ming, JIA Liang-liang, MENG Chun-xiang, JIA Shu-long*

(InstituteofAgriculturalResourcesandEnvironment,HebeiAcademyofAgricultureandForestrySciences,Shijiazhuang050051,China)

【Objectives】 Effects of base nitrogen application depth on summer maize yield, fertilizer nitrogen uptake and fertilizer nitrogen utilization efficiency(NUE) as well as the fertilizer nitrogen residue in soil were studied in Northern China Plain area.【Methods】 This study was carried out through a plot experiment and a simulated experiment using15N labeled urea. Six treatments were designed for the plot experiment, CK, row-side N application(T-side), N application depth of 8 cm (T-8), 16 cm (T-16), 24 cm (T-24) and all above the depths (T-all) in rows. The doses of N, P2O5and K2O were 180 kg/hm2, 120 kg/hm2and 150 kg/hm2respectively. The tracing experiment was conducted in situ and undisturbed soil columns in the field, and three treatments were designed,15N labeled urea was applied at 8 cm in depth, common urea was applied at 16 cm and 24 cm (N8);15N labeled urea was applied at 16 cm in depth, common urea was applied at 8 cm and 24 cm (N16);15N labeled urea was applied at 24 cm in depth, common urea was applied at 8 cm and 16 cm (N24). The nutrition doses are the same as plot experiment. 【Results】The plot experiment results show that the maize yield under T-all is the highest, which is significantly higher than that under T-24. Compared with the T-side treatment, the maize yields of T-all, T-8, and T-16 are increased by 6.65%, 3.29% and 5.43% respectively. The maize yield under the T-24 treatment is the lowest among all fertilizer treatments. The nitrogen uptake under the T-24 treatment is the lowest at the maize growth stages among all fertilizer treatments. Compared with the T-side treatment, the nitrogen uptakes under the T-all treatment are lower at the silking stage and higher at the harvest time. The band fertilization method mainly affects the soil alkali-hydrolyzable nitrogen content in ridge (fertilization position), but little effect between ridges(non-fertilization position) is found. The surface soil alkali-hydrolyzable nitrogen contents in the seed row are significantly increased under the T-side and T-8 treatments, compared with T-16 and T-24. The tracing experiment results show that the NUEs of urea at application depths of 8 cm, 16 cm and 24 cm are 37.24%, 31.33% and 18.75% respectively. After the maize harvest, the N residual in the 0-100 cm soil layer under the N24 treatment is significantly higher than those of the N8 and N16 treatments. The residual N is mostly in 40-80 cm soil layer under the N24 treatment.【Conclusions】 The suitable depth of base application urea is 8-16 cm for the summer maize in the region.

summer maize; urea; application depth; nitrogen utilization efficiency; nitrogen residue

2014-08-29接受日期: 2015-01-04网络出版日期: 2015-07-17

河北省农林科学院青年基金项目(A2012130101); 河北省青年拔尖人才计划项目; 河北省财政项目(F14R055204); 河北省现代农业产业技术体系玉米创新团队项目; 河北省渤海粮仓科技示范工程项目； 河南省自然科学基金项目(2016301025)资助。

杨云马(1978—)， 男， 河北辛集人， 硕士研究生， 副研究员， 主要从事施肥及养分资源管理方面研究。

E-mail: yangyunma@163.com。*通信作者 E-mail: shulongjia@163.com

S513.062; S147.24

A

1008-505X(2016)03-0830-08