施氮量對(duì)滴灌冬小麥–夏玉米周年產(chǎn)量及氮素利用效率的影響

曲文凱，徐學(xué)欣，郝天佳，劉 帥，趙金科，孟繁港，趙長星

（山東省旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山東青島 266109）

施氮和灌水是促進(jìn)作物生長、提高作物產(chǎn)量的重要手段，其中氮素更是作物生長發(fā)育和形態(tài)建成所需的最關(guān)鍵營養(yǎng)元素[1]。中國是世界上氮肥消費(fèi)量最大的國家，我國農(nóng)田單位面積平均施氮量是世界平均水平的4倍，但在實(shí)際生產(chǎn)中農(nóng)民常采用“一炮轟”的施肥方式并結(jié)合大水漫灌的灌溉方式，肥料隨大水向深層土壤運(yùn)移，使地下水硝態(tài)氮含量超標(biāo)并伴隨著肥料利用率低下和水分利用效率低下的嚴(yán)重問題[2]。近年來滴灌水肥一體化技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)在小麥、玉米等作物上大面積推廣應(yīng)用，該技術(shù)可將水肥精準(zhǔn)高效的投送到作物根際土壤，極大提高了水氮利用效率[3–7]，華北平原地區(qū)是我國糧食主產(chǎn)區(qū)，且主要以小麥–玉米輪作為主要種植模式，研究表明該地區(qū)的小麥–玉米輪作體系氮素施用嚴(yán)重超標(biāo)[8]，從環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)性考慮，探討適用于該地滴灌條件下合理的施氮量至關(guān)重要。郭麗等[9]研究表明施氮量超過240 kg/hm2，土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅吭黾?，硝態(tài)氮向深層運(yùn)移增加，且隨種植年限增加而愈加明顯，增加了淋失和污染地下水的風(fēng)險(xiǎn)。滴灌條件下適量減氮可增加小麥干物質(zhì)積累量和花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率及其對(duì)籽粒產(chǎn)量貢獻(xiàn)率[10]，杜君等[11]在河南省的試驗(yàn)表明，滴灌水肥一體化技術(shù)下，化肥用量減施 20%能顯著提高夏玉米產(chǎn)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，是適宜在潮土區(qū)推廣的一種高效節(jié)本增收的施肥灌溉模式，而滴灌水肥一體化條件下施氮過多會(huì)產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，對(duì)玉米的生長發(fā)育和產(chǎn)量產(chǎn)生抑制作用[12]。前人的研究以施氮對(duì)小麥或玉米單季作物的產(chǎn)量、水氮利用效率的影響為主，且這些研究多是在水肥耦合和常規(guī)灌溉條件下進(jìn)行的，關(guān)于施氮量對(duì)定量灌溉滴灌條件下的小麥–玉米周年產(chǎn)量、氮肥利用效率的影響的研究是鮮見的，為此，本試驗(yàn)研究了施氮量對(duì)滴灌冬小麥/夏玉米周年產(chǎn)量、干物質(zhì)積累、氮素利用和土壤氮素殘留的影響，以期為小麥–玉米周年綠色增產(chǎn)增效提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年10月—2020年10月連續(xù)2年在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)膠州現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園(35.53°N，119.58°E)進(jìn)行，該地屬半濕潤季風(fēng)氣候，土壤類型為砂姜黑土。收獲后小麥、玉米秸稈全部還田。試驗(yàn)前0—20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量18.11 g/kg、全氮 0.79 g/kg、堿解氮 96.2 mg/kg、速效磷 17.2 mg/kg、速效鉀142.2 mg/kg。供試冬小麥品種為濟(jì)麥22，夏玉米供試品種為鄭單958。設(shè)不施氮 (N0)，小麥、玉米分別施氮 150/150 kg/hm2(N1)、210/225 kg/hm2(N2)和 270/300 kg/hm2(N3) 4 個(gè)施氮水平，以傳統(tǒng)灌溉方法和施氮量240/240 kg/hm2為對(duì)照(CK)，試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。各施氮處理小麥均底施純氮 90 kg/hm2、P2O590 kg/hm2和 K2O 90 kg/hm2，N0 處理底施 P2O590 kg/hm2和 K2O 90 kg/hm2，過磷酸鈣作磷肥、硫酸鉀作鉀肥、尿素作氮肥；玉米各處理施肥量和施肥種類同小麥。小區(qū)面積60 m2，小麥每小區(qū)種植12行，行距20 cm，滴灌管鋪設(shè)“一管3行”，于小麥拔節(jié)期、開花期、灌漿中期(開花后15天)進(jìn)行滴灌等量追肥(3個(gè)時(shí)期的追肥量相同)，肥料種類為尿素，N1、N2和N3處理在每個(gè)追肥時(shí)期的追施純氮量分別為20、40和60 kg/hm2，并于每次定量灌溉40 mm，水表計(jì)量灌水量；CK處理于拔節(jié)期和開花期畦灌，第一年度水表計(jì)量總畦灌量為151.3 mm，第二年度水表計(jì)量總畦灌量為162.3 mm，CK處理于拔節(jié)期畦灌前采用撒施的方式追肥，追施純氮量為150 kg/hm2。2018—2019年小麥季全生育期降雨量122.7 mm；2019—2020年小麥季全生育期降雨量257.1 mm。玉米種植密度為75000株/hm2，行距60 cm，滴灌管鋪設(shè)“一管1行”。各滴灌處理分別于拔節(jié)期、大喇叭口期、開花期、花后20天進(jìn)行滴灌等量追肥(4個(gè)時(shí)期的追肥量相同)，肥料種類為尿素，N1、N2和N3處理在每個(gè)追肥時(shí)期的追施純氮量分別為15、33.75 和 52.5 kg/hm2，每次定量灌溉 30 mm (由于2019—2020年玉米季多降雨且降雨量較大，每次定量灌溉10 mm)，水表計(jì)量灌水；CK處理于拔節(jié)期畦灌，第一年度水表計(jì)量總畦灌量為78.4 mm，由于第二年度降雨量較大，水表計(jì)量總畦灌量為62.6 mm，CK處理于拔節(jié)期畦灌前采用溝施方式進(jìn)行追肥，追施純氮量為150 kg/hm2。2019年玉米季全生育期降雨量為101.3 mm；2020年玉米季全生育期降雨量為638.2 mm。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 干物質(zhì)積累 冬小麥于成熟期取樣，每小區(qū)取連續(xù)30株小麥，每個(gè)處理3次重復(fù)，植株按莖、葉、穗分開；夏玉米于成熟期取樣，每小區(qū)取3株長勢(shì)一致的植株，每個(gè)處理3次重復(fù)，植株按莖、葉、苞葉、籽粒、穗軸分開，將植株各個(gè)器官置于75℃烘箱烘干至恒重，稱量干物質(zhì)重量。

1.2.2 氮素積累 采用半微量凱式定氮法測(cè)定各器官氮素含量，各器官氮素積累量=各器官干物質(zhì)積累量×各器官含氮量。

1.2.3 土壤硝態(tài)氮 分別在冬小麥和夏玉米成熟期用土鉆取0—100 cm土層土壤，每20 cm為一層，一部分放入–20℃冰箱保存用于測(cè)土壤硝態(tài)氮含量，另一部分用烘干法測(cè)定土壤含水量。土壤硝態(tài)氮含量測(cè)定參考文獻(xiàn)[13]：稱取 5 g新鮮土壤，加入 50 mL 1 mol/L 的 KCl 溶液，封口膜封口，用搖床震蕩 30 min，震蕩速度為250 r/min，濾紙過濾，濾液用 AA3連續(xù)流動(dòng)分析儀(AutoAnalyzer-Ⅲ，德國，SEAL 公司)測(cè)定硝態(tài)氮含量，采用環(huán)刀法測(cè)定0—100 cm土壤容重，每20 cm為一層進(jìn)行測(cè)定。土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅?kg/hm2)=土層深度(cm)× 土壤容重(g/cm3)×土壤NO3–-N 含量 (mg/kg)/10。

1.2.4 土壤全氮 土壤全氮含量的測(cè)定：稱取5 g風(fēng)干土，采用半微量凱氏定氮法測(cè)定土壤全氮含量。

1.2.5 籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素 冬小麥?zhǔn)斋@前調(diào)查單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)，成熟時(shí)每個(gè)小區(qū)選4.8 m2面積進(jìn)行收獲測(cè)定產(chǎn)量(13%含水量)，同時(shí)測(cè)定千粒重(13%含水量)。夏玉米收獲時(shí)每小區(qū)選取5 m 2行的區(qū)域調(diào)查穗數(shù)，收獲后調(diào)查穗粒數(shù)和千粒重(14%含水量)，脫粒測(cè)定產(chǎn)量(14%含水量)。

1.2.6 氮肥利用率 相關(guān)計(jì)算公式如下[14–15]：

氮素利用效率(NUE，kg/kg)=籽粒產(chǎn)量/植株氮素積累量；

氮肥偏生產(chǎn)力(PFP，kg/kg)=籽粒產(chǎn)量/施氮量；

氮肥農(nóng)學(xué)利用率(NAE，kg/kg)=(施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量–無氮區(qū)籽粒產(chǎn)量)/施氮量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用 Microsoft Excel 2010 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用DPS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，用Origin 2018作圖，多重比較采用Duncan法。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量對(duì)冬小麥、夏玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

方差分析結(jié)果(表1、表2)表明，氮肥對(duì)小麥和玉米的單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均有極顯著影響；年份對(duì)小麥單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量有極顯著影響，對(duì)千粒重?zé)o顯著影響；年份對(duì)玉米千粒重和產(chǎn)量有極顯著影響，對(duì)單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)無顯著影響；氮肥和年份互作對(duì)小麥單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均有極顯著影響，對(duì)玉米單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量有極顯著影響，對(duì)玉米千粒重?zé)o顯著影響。進(jìn)一步分析表明，兩年度冬小麥生長季，N2處理產(chǎn)量最高，且顯著高于其他處理，2年平均產(chǎn)量為8502 kg/hm2，各處理產(chǎn)量均呈表現(xiàn)為N2>N3>CK>N1>N0，在滴灌施肥條件下，施氮0～210 kg/hm2范圍內(nèi)，冬小麥單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)隨施氮量增加而增加，而千粒重隨著施氮量的增加呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。由表2可知，2019年夏玉米產(chǎn)量表現(xiàn)為N3、N2>CK>N1>N0，2020年夏玉米產(chǎn)量表現(xiàn)為N2、N3>CK>N1>N0，在各滴灌施肥處理下，穗粒數(shù)隨著施氮量的提高而增高，千粒重隨著施氮量的提高先升高后降低；兩年度，千粒重均在N2處理下最高，穗粒數(shù)均在N3處理下最高，且N2與N3處理穗粒數(shù)無顯著差異；N2處理的產(chǎn)量、穗粒數(shù)和千粒重與CK處理相比平均分別提高7.1%、0.7%和4.7%。由圖1可知，兩年度，小麥/玉米周年產(chǎn)量以N2處理的最高，2年平均產(chǎn)量為19482 kg/hm2且產(chǎn)量均表現(xiàn)為N2、N3>CK>N1>N0，玉米季2020年度，降雨較多，降雨量較大，影響了籽粒的灌漿，導(dǎo)致千粒重顯著下降，產(chǎn)量較2019年玉米季下降。

圖1 施氮對(duì)2018—2020周年產(chǎn)量的影響Fig.1 The effects of nitrogen fertilization on annual yield in 2018–2020

表1 不同施氮量處理冬小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 1 Yield and yield components of winter wheat under different N treatments

表2 施氮量對(duì)夏玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 2 Effects of nitrogen application rate on summer maize yield and yield components

2.2 施氮量對(duì)冬小麥、夏玉米干物質(zhì)積累的影響

方差分析結(jié)果(表3)表明，氮肥、年份以及氮肥和年份互作對(duì)小麥干物質(zhì)積累量、玉米干物質(zhì)積累量均有極顯著影響。進(jìn)一步分析表明，在滴灌施肥條件下，施氮0～270 kg/hm2范圍內(nèi)，兩年度冬小麥干物質(zhì)積累量隨著施氮量的增加而提高，表現(xiàn)為N3、N2>N1>N0；CK處理的干物質(zhì)積累量顯著低于N2和N3處理，并顯著高于N1和N0處理。滴灌施肥條件下，施氮0～300 kg/hm2范圍內(nèi)，兩年度夏玉米干物質(zhì)積累量隨著施氮量的增加而提高，均在N3施氮水平下達(dá)到最大值，夏玉米干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為N3、N2>N1>N0，CK處理的干物質(zhì)積累量顯著低于N3處理，并在2020年顯著高于N1和N0處理，與N2處理無顯著差異。

表3 不同施氮量下冬小麥、夏玉米干物質(zhì)積累量 (kg/hm2)Table 3 The dry matter accumulation of winter wheat and summer maize under different N application rates

2.3 施氮量對(duì)冬小麥、夏玉米氮素吸收的影響

方差分析結(jié)果(表4)表明，氮肥、年份以及氮肥和年份互作對(duì)小麥氮素積累量、玉米氮素積累量均有極顯著影響。進(jìn)一步分析表明，在滴灌分次施肥條件下，冬小麥季施氮0～270 kg/hm2范圍內(nèi)，冬小麥氮素積累量隨著施氮量的提高而升高，兩年度冬小麥氮素積累量均呈現(xiàn)N3、N2>N1>N0，N3處理時(shí)氮素積累量最高，CK處理氮素積累量與N3和N2處理之間無顯著差異，但顯著高于N1和N0處理。夏玉米季，施氮0～300 kg/hm2范圍內(nèi)，夏玉米氮素積累量隨著施氮量的提高而提高，N3處理夏玉米成熟期氮素積累量最高，2019年，夏玉米氮素積累量表現(xiàn)為N3>N2>N1>N0，2020年表現(xiàn)為N3、N2>N1>N0；2019年度CK處理氮素積累量顯著低于N3處理，與N2無顯著差異，但顯著高于N1和N0處理，2020年度CK處理氮素積累量顯著低于N3和N2處理，與N1處理無顯著差異。

表4 不同施氮量下冬小麥、夏玉米氮素吸收量 (kg/hm2)Table 4 Nitrogen absorption of winter wheat and summer maize under different N treatments

2.4 施氮量對(duì)冬小麥、夏玉米氮肥利用率的影響

方差分析結(jié)果(表5)表明，氮肥對(duì)冬小麥和夏玉米氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮素利用效率均有極顯著影響；年份對(duì)冬小麥季氮肥偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)利用率和氮素利用效率以及夏玉米氮肥偏生產(chǎn)力均有極顯著影響；年份對(duì)夏玉米氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮素利用效率無顯著影響；氮肥、年份互作對(duì)夏玉米氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和冬小麥季氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)利用率及氮素利用效率均有極顯著影響，氮肥、年份互作對(duì)夏玉米季的氮素利用效率無顯著影響。進(jìn)一步分析表明，冬小麥、夏玉米氮肥偏生產(chǎn)力整體均隨著施氮量的增高而下降，兩年度冬小麥均表現(xiàn)為N1>N2>CK>N3，夏玉米季均表現(xiàn)為N1>N2>CK>N3。冬小麥季氮素利用效率隨著施氮量的提高而下降，夏玉米N0、N1、N2處理的氮素利用效率顯著高于N3、CK處理且N0、N1、N2處理間無顯著差異；2019年度，冬小麥氮素利用效率表現(xiàn)為N0、N1>N2>N3、CK，夏玉米表現(xiàn)為N2、N1、N0>CK、N3，2020年度，冬小麥氮素利用效率表現(xiàn)為N0、N1>N3、CK，且N2處理與N0、N1處理無顯著差異，夏玉米表現(xiàn)為N2、N1、N0>N3、CK；氮肥農(nóng)學(xué)利用率整體隨著施氮量的提高而下降，2019年度冬小麥氮肥農(nóng)學(xué)利用率表現(xiàn)為N1、N2>CK、N3，夏玉米氮肥農(nóng)學(xué)利用率表現(xiàn)為N1>N2>CK>N3，2020年度冬小麥氮肥農(nóng)學(xué)利用率表現(xiàn)為N1、N2>N3、CK，夏玉米氮肥農(nóng)學(xué)利用率表現(xiàn)為N1、N2>CK、N3。

表5 不同施氮處理下小麥、玉米氮肥偏生產(chǎn)力 (PFP)、氮肥農(nóng)學(xué)利用率(NAE)和氮素利用效率(NUE)Table 5 The partial nitrogen fertilizer productivity (PFP), nitrogen fertilizer agronomic use efficiency (NAE) and nitrogen use efficiency (NUE) of wheat and maize under different N treatments (kg/kg)

2.5 施氮量對(duì)冬小麥、夏玉米成熟期土壤全氮含量的影響

由圖2可知，隨著施氮量的增加，各處理成熟期0—100 cm土層全氮含量呈增加的趨勢(shì)，且0—40 cm土層全氮含量顯著高于其它土層，隨著施氮量的持續(xù)增加，40—100 cm土層土壤的全氮含量增加，隨著輪作年份的增加，N3、N2、CK處理0—100 cm土層土壤全氮含量與N0、N1處理之間的差異逐漸增大，相較于2019年小麥成熟期，在2020年玉米成熟期時(shí)，N1、N2、N3、CK各處理0—60cm土層土壤全氮平均含量分別提高–0.007、0.017、0.031 和 0.025 g/kg，0—40 cm 土層內(nèi) N3、N2、CK處理的氮盈余量高于N0、N1處理，N3處理全氮含量最高但與N2、CK處理差異不顯著，40 cm土層以下，各土層全氮含量差異不顯著。

圖2 不同施氮量下0—100 cm剖面土壤全氮含量Fig.2 Total N content in 0–100 cm depth soil under different N treatments

2.6 施氮量對(duì)冬小麥、夏玉米成熟期土壤硝態(tài)氮?dú)埩舻挠绊?/h3>

如圖3所示，2019年小麥?zhǔn)斋@季，0—20 cm土層硝態(tài)氮?dú)埩袅勘憩F(xiàn)為N0最低，處理N1、N2、N3、CK的硝態(tài)氮?dú)埩袅糠謩e為N0的2.3、2.7、3.4、2.4倍，20 cm土層以下，各個(gè)處理硝態(tài)氮?dú)埩袅坎町愔饾u縮小，2019年玉米收獲季，N2、N3、CK各施氮處理的0—20 cm土層硝態(tài)氮?dú)埩袅窟M(jìn)一步提高，N2、N3、CK處理0—20 cm土層土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅枯^同一年小麥成熟期分別增長了6.22、7.22、2.64 kg/hm2，N3處理的增長值高于其他處理，CK處理的硝態(tài)氮?dú)埩袅糠逯党霈F(xiàn)在20—40 cm，達(dá)29.4 kg/hm2，高于該土層的其他處理，其他各滴灌分次施肥處理的峰值出現(xiàn)在0—20 cm；2020年小麥成熟期，0—20 cm土層的硝態(tài)氮?dú)埩袅颗c上一季玉米收獲時(shí)基本一致，20—40 cm土層硝態(tài)氮?dú)埩袅恳訬3處理最高，達(dá)30.7 kg/hm2，高于其他處理，CK處理在60—100 cm土層的硝態(tài)氮?dú)埩袅匡@著高于其余各處理，其波峰出現(xiàn)在40—60 cm土層，較2019年波峰20—40 cm土層有所下移；2020年玉米季，CK處理硝態(tài)氮?dú)埩袅康淖罡咧党霈F(xiàn)在 100 cm，N1、N2、N3、CK 各處理 60—80 cm土層硝態(tài)氮?dú)埩袅枯^上一季度小麥?zhǔn)斋@時(shí)分別提高 0.79、2.88、2.98、10.86 kg/hm2，80—100 cm 土層硝態(tài)氮?dú)埩袅枯^上一季度小麥?zhǔn)斋@時(shí)分別提高0.68、2.37、3.62、16.62 kg/hm2。

圖3 不同施氮量下0—100 cm剖面土壤硝態(tài)氮含量Fig.3 NO3–-N content in 0–100 cm soil depth under different N treatments

3 討論

前人研究表明，施氮量對(duì)小麥單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)與產(chǎn)量均有極顯著影響[16]。產(chǎn)量及其三要素均隨施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，在低施氮量范圍內(nèi)增施氮肥產(chǎn)量增加較快，施氮量超過一定值后產(chǎn)量開始緩慢下降，對(duì)渭北旱地小麥來說，施氮量為180 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量最高，隨著施氮量的繼續(xù)提高，產(chǎn)量下降[17]。呂廣德等[18]研究發(fā)現(xiàn)，玉米施氮量181 kg/hm2，50%基施，50%大喇叭口期追施，產(chǎn)量、穗粒數(shù)和千粒重均最高；陳祥等[19]研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)“一炮轟”施肥相比，氮肥后移可以提高冬小麥的籽粒產(chǎn)量、單位面積穗數(shù)及氮肥利用率；本研究發(fā)現(xiàn)，在定量滴灌、冬小麥與夏玉米輪作條件下，N2處理下產(chǎn)量最高，均呈現(xiàn)出N2>N3>CK>N1>N0的規(guī)律，在滴灌施肥條件下，施氮0～210 kg/hm2范圍內(nèi)，冬小麥單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)隨施氮量增加而增加，而千粒重隨著施氮量的增加呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，這與徐曉峰等[20]的研究結(jié)果一致。夏玉米各處理之間單位面積穗數(shù)差異多不顯著，穗粒數(shù)隨著施氮量的提高而增高，千粒重隨著施氮量的提高先升高后降低，玉米產(chǎn)量的提高，主要依賴于穗粒數(shù)、千粒重的提高。本研究還發(fā)現(xiàn)氮肥分次后移追肥相較于傳統(tǒng)施肥方式對(duì)小麥的增產(chǎn)主要是由于增加了小麥的穗粒數(shù)，可能是因?yàn)楹笃?開花期、灌漿期)追肥可減少空粒和癟粒從而提高小麥穗的結(jié)實(shí)率，但對(duì)單位面積穗數(shù)的影響不顯著，氮肥分次后移追肥相較于傳統(tǒng)施肥方式對(duì)玉米的增產(chǎn)主要是由于增加了玉米的籽粒千粒重，說明氮肥分次后移對(duì)玉米的籽粒灌漿有促進(jìn)作用，但對(duì)單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)的影響不顯著，這與王云奇等[21]的研究結(jié)果基本一致。2020年度玉米季度降雨量較大，影響了籽粒灌漿進(jìn)程，導(dǎo)致千粒重下降，進(jìn)而影響了產(chǎn)量。較高的干物質(zhì)積累量是小麥高產(chǎn)的前提，適量施氮可提高干物質(zhì)積累量，促進(jìn)小麥增產(chǎn)[22]。劉其等[23]研究表明，對(duì)于新疆滴灌春小麥來說施氮能顯著促進(jìn)干物質(zhì)和氮素的積累，當(dāng)施氮300 kg/hm2時(shí)達(dá)到最大值。另有研究表明，施氮225～300 kg/hm2范圍內(nèi)，施氮可促進(jìn)滴灌小麥干物質(zhì)積累轉(zhuǎn)運(yùn)[24]；陳天宇等[25]研究發(fā)現(xiàn)，玉米成熟期氮素吸收量隨著施氮量的增加而增高；本研究結(jié)果表明，施氮0～300 kg/hm2下，干物質(zhì)積累量和成熟期氮素吸收量均隨著施氮量的增加而提高，且均在300 kg/hm2時(shí)達(dá)到最大值，這與前人研究基本一致。本研究還表明，在施氮量為210/225 kg/hm2時(shí)，滴灌分次施肥的干物質(zhì)和氮素積累量顯著高于傳統(tǒng)施肥灌溉處理，干物質(zhì)和氮素是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，是最終產(chǎn)量形成的重要保障，滴灌分次施肥相較于傳統(tǒng)畦灌和“一炮轟”施肥可顯著增加干物質(zhì)積累量，促進(jìn)干物質(zhì)和氮素由營養(yǎng)器官向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，從而顯著提高氮素利用效率，但是施氮量過高，導(dǎo)致氮素大量積累在營養(yǎng)器官，使干物質(zhì)和氮素的轉(zhuǎn)運(yùn)效率大大降低，導(dǎo)致氮素利用效率降低[26–29]。本研究表明，隨著施氮量的持續(xù)增加，氮肥偏生產(chǎn)力和氮素利用效率均顯著下降，綜合施氮量、產(chǎn)量、氮肥偏生產(chǎn)力、氮素利用效率和氮肥農(nóng)學(xué)利用率，N2處理的表現(xiàn)較優(yōu)。

姜海斌等[30]在水稻–大蒜–水稻–蠶豆輪作田為期2周年的研究結(jié)果表明，施用化肥和有機(jī)肥可顯著增加表層土壤全氮含量，郭倩倩等[31]研究表明秸稈還田下，施氮能顯著提高小麥季0—60 cm土壤全氮含量，本研究表明，在冬小麥季和夏玉米季，0—100 cm土層土壤全氮含量隨著施氮量的增加而提高，全氮的積累主要集中在0—40 cm土層。N3、N2、CK處理可顯著增加土壤全氮含量，這與前人研究結(jié)果基本一致。土壤硝態(tài)氮的淋溶是導(dǎo)致地下水硝酸鹽增多的重要過程，前人的大量研究表明過量施氮加速土壤硝態(tài)氮淋失和殘留[32–34]。王平等[35]研究表明，施用氮肥顯著提高了收獲后各層土壤氮素殘留量，相比不施氮處理提高了 0.69～2倍，延遲追氮時(shí)期提高了在0—100 cm土層的氮素殘留量；戴健等[36]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)季硝態(tài)氮?dú)埩糁饕性?—60 cm土層，且在40—60 cm有波峰。本試驗(yàn)研究表明，滴灌分次施肥條件下，施氮增加了小麥季和玉米季0—100 cm土層土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅?，冬小麥季施?70 kg/hm2，夏玉米季施氮 300 kg/hm2時(shí)硝態(tài)氮?dú)埩袅吭诙←溂竞拖挠衩准揪眲≡黾?，顯著高于其他處理，且隨著年份增加有向深層土壤遷移的趨勢(shì)，研究還發(fā)現(xiàn)，分次滴灌施肥處理的最高值出現(xiàn)在0—20 cm土層，而傳統(tǒng)施肥方式CK處理的硝態(tài)氮含量最高值在2019年度玉米成熟期出現(xiàn)在20—40 cm土層，2020年度下移至100 cm土層，這是由于2020年玉米季降雨量較大，加速了硝態(tài)氮向深層土壤的淋溶[37]，且60—100 cm土層土壤硝態(tài)氮含量顯著高于各個(gè)滴灌分次施肥處理，這說明滴灌分次施肥可有效解決拔節(jié)期單次追肥(CK)土壤氮素淋溶遷移的問題，有效降低硝態(tài)氮向地下水淋失。

4 結(jié)論

采用滴灌施肥技術(shù)，將小麥和玉米的氮肥用量由常規(guī)的240 kg/hm2分別降低到210和225 kg/hm2仍然顯著增加了小麥、玉米周年產(chǎn)量，提高了干物質(zhì)積累量和氮素積累量，提高了冬小麥、夏玉米氮素利用效率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力。

不論施肥量高低，作物收獲后土壤全氮主要集中在0—40 cm土層，N3、N2和CK處理土壤全氮含量在0—40 cm土層高于N1和N0處理，氮肥用量降低到210和225 kg/hm2后有效抑制了硝態(tài)氮在表層土壤的積累和向深層土壤的遷移，降低了硝態(tài)氮淋失風(fēng)險(xiǎn)。