外源氮對(duì)湟水流域春小麥氮素吸收利用和土壤無(wú)機(jī)氮的影響

摘 要 針對(duì)青藏高原湟水流域氮肥不合理施用引起的土壤有效態(tài)氮淋溶損失等問(wèn)題，設(shè)置5個(gè)處理0（N0）、78（N78）、156（N156）、234（N234）和312（N312）kg/hm²進(jìn)行田間試驗(yàn)，結(jié)果表明：①隨施氮量增加， 0～100 cm土壤硝態(tài)氮含量逐漸增加，土壤銨態(tài)氮含量無(wú)顯著變化；②施氮量達(dá)到234 kg/hm²之前，土壤硝態(tài)氮主要積累在0～40 cm土層；施氮量超過(guò)234 kg/hm²，土壤硝態(tài)氮主要積累在60～100 cm土層；施氮量超過(guò)156 kg/hm²，土壤中氮素開(kāi)始盈余，并隨施氮量的增加而增加；③隨施氮量的增加，春小麥的產(chǎn)量先升高后降低，" 2 a施氮量分別為241 kg/hm²，246 kg/hm²時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到最高為8 623 kg/hm²，8 435 kg/hm²。綜合產(chǎn)量、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益，最佳施氮量為240 kg/hm²。

關(guān)鍵詞 湟水流域；春小麥；產(chǎn)量；硝態(tài)氮；銨態(tài)氮

氮肥施用對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展起到了不可替代的作用，已經(jīng)成為重要的農(nóng)田管理措施，但氮肥的施用在提高作物產(chǎn)量的同時(shí)也產(chǎn)生了大量氮有關(guān)的污染物^[1-2]。氮污染物的排放會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，如土壤酸化、地下水硝酸鹽污染、溫室效應(yīng)等^[3-4]。氮肥供應(yīng)不足會(huì)導(dǎo)致作物對(duì)氮素的需求無(wú)法滿(mǎn)足，從而導(dǎo)致土壤氮虧缺和土壤肥力下降，最終導(dǎo)致農(nóng)田系統(tǒng)功能退化；過(guò)量施用氮肥則會(huì)導(dǎo)致土壤中大量硝態(tài)氮累積，進(jìn)而增加硝態(tài)氮淋溶損失的風(fēng)險(xiǎn)^[5]。因此，探究農(nóng)田系統(tǒng)中土壤的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮變化，對(duì)降低農(nóng)業(yè)面源污染、維持作物產(chǎn)量和土壤肥力有重要意義。周蘭蘭等^[6]研究發(fā)現(xiàn)，土層深度和施肥處理對(duì)土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量有顯著影響。高麗超等^[7]研究表明，麥田土壤硝態(tài)氮含量隨施氮量增加而增加。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，土壤中適量的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮有利于提高作物產(chǎn)量和維持生態(tài)系統(tǒng)平衡^[8-9]。目前，關(guān)于氮肥施用量對(duì)土壤中有效態(tài)氮影響的研究主要圍繞在平原地區(qū)，而在高原地區(qū)，特別是在黃河上游的一級(jí)支流湟水流域，氮肥用量對(duì)土壤氮素影響的研究鮮有報(bào)道。本研究在青藏高原湟水流域春小麥種植區(qū)設(shè)置連續(xù)2 a的田間定位試驗(yàn)，探究不同氮肥施用量對(duì)麥田土壤中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量的影響，以明確該地區(qū)田間最佳氮肥施用量，為提高春小麥產(chǎn)量、減少農(nóng)業(yè)面源污染和黃河流域高質(zhì)量發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試春小麥品種為‘青春38號(hào)’，由青海省農(nóng)科院提供；商品有機(jī)肥由青海恩澤農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司提供，其含有機(jī)質(zhì)≥45%，N+P2O5+K2O≥5%；供試磷肥為過(guò)磷酸鈣，含P2O5≥12%，由張掖市大弓農(nóng)化有限公司生產(chǎn)；供試氮肥為尿素，含氮46%，云天化集團(tuán)生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

1.2.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)于2022-2023年在青海省西寧市青海大學(xué)實(shí)驗(yàn)地（36°43′15″N；101°44′57″E）開(kāi)展，具體位置見(jiàn)圖1。該研究地點(diǎn)海拔" 2 295 m，屬于高原大陸性氣候，氣溫低、晝夜溫差大、降雨少而集中、日照長(zhǎng)，年日照數(shù)為2 376 h，年平均氣溫為6 ℃，年平均降雨量為428.6 mm，主要集中于7-9月。試驗(yàn)地土壤類(lèi)型為栗鈣土，土壤質(zhì)地為中壤土，0～20 cm土層土壤理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)16.85 g/kg，全氮1.02 g/kg，全磷1.06 g/kg，全鉀21.91 g/kg，堿解氮85 mg/kg，有效磷13.6 mg/kg，速效鉀108 mg/kg，pH8.07。0～100 cm土層（每20 cm為1 層）土壤體積質(zhì)量分別為1.41、1.42、1.44、1.36、1.34g/cm³。參照DB63/T 2104-2023，此試驗(yàn)地綜合地力為3級(jí)中等地。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施氮量156 kg/hm²為參照，設(shè)置5個(gè)不同的氮肥用量處理，分別為0 kg/hm²（N0）、78 kg/hm²（N78）、156 kg/hm²（N156）、234 kg/hm²（N234）和312 kg/hm²（N312），每個(gè)處理重復(fù)3次。小區(qū)面積43.89 m²（5.7 m×7.7 m）。保護(hù)行寬1 m，每小區(qū)統(tǒng)一基施商品有機(jī)肥456 kg/hm²，過(guò)磷酸鈣624 kg/hm²，氮肥（折純量）分2次施用，具體見(jiàn)表1。

1.2.3 田間管理 春小麥播種時(shí)間分別為2022-03-30，2023-03-3 播種量為320 kg/hm²，播種方式為條播，種植行距15 cm，分別在2023-08-20，2023-08-18收獲。在小麥分蘗期和灌漿期各灌溉1次，灌水定額為2 700～3 000 m³/hm²，其他管理措施保持一致。

1.3 樣品采集及測(cè)定

在小麥?zhǔn)斋@后，每個(gè)小區(qū)選取1 m²的小麥植株，整株拔出后測(cè)定全株生物量，每小區(qū)小麥單打單收進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。小區(qū)內(nèi)均勻選三點(diǎn)在0～100 cm土層采集，每20 cm混合為1層，共采集5層。土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量測(cè)定采用紫外分光光度法^[10]，小麥植株中的氮含量采用半微量凱氏定氮法測(cè)量^[11]，土壤微生物生物量碳和氮含量利用氯仿熏蒸法測(cè)定^[12]。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算及統(tǒng)計(jì)分析

采用Origin 2018、Microsoft office 365和SPSS 26.0用于圖表制作和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。用單因素方差分析和多重比較進(jìn)行差異顯著性分析。

植株吸氮量＝植株干質(zhì)量×含氮量

土壤硝態(tài)氮累積量＝∑土層厚度×土壤體積質(zhì)量×土壤硝態(tài)氮含量

土壤銨態(tài)氮累積量＝∑土層厚度×土壤體積質(zhì)量×土壤銨態(tài)氮含量

氮肥吸收利用率＝（施氮區(qū)植株總吸氮量-無(wú)氮區(qū)植株總吸氮量）/氮肥施用量×100%

氮肥農(nóng)學(xué)利用率＝（施氮區(qū)產(chǎn)量-無(wú)氮區(qū)產(chǎn)量）/氮肥施用量

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮特征分析

2.1.1 不同施氮量對(duì)土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮累積量的影響 連續(xù)2 a的施肥處理中，土壤硝態(tài)氮累積量隨施氮量增加而增加，其中N312處理土壤硝態(tài)氮累積量顯著高于其他處理（Plt;0.05），而土壤銨態(tài)氮累積量不受施氮量影響（圖2）。較2022年，2023年N0～N234土壤硝態(tài)氮含量升高1～9 kg/hm²；N312處理土壤硝態(tài)氮含量增加" 60.5 kg/hm²。2023年5個(gè)處理的銨態(tài)氮含量較2022年降低17～23 kg/hm²。

通過(guò)雷達(dá)圖發(fā)現(xiàn)2 a掃描面重疊（圖3-a），2022年，N312土壤硝態(tài)氮累積量最高，為130.3 kg/hm²，較N156和N234處理分別增加89.13%和47.40%。2023年，N312土壤硝態(tài)氮累積量最高，為190.7 kg/hm²，較N156和N234分別增加" 107.06%和94.59%。由施氮量與土壤硝態(tài)氮累積量的回歸分析結(jié)果可知（圖3-b），2022-2023年隨施氮量增加，0～100 cm土層土壤硝態(tài)氮累積量均不斷上升，N0～N234緩慢上升，N312快速上升。

2.1.2 土壤剖面硝態(tài)氮含量變化 2022和2023年隨施氮量增加，土壤硝態(tài)氮主要累積在60～100 cm土層（圖4）。不同土層土壤硝態(tài)氮含量均在0～18 mg/kg范圍內(nèi)變化。N0～N234土壤硝態(tài)氮含量隨土壤深度增加呈遞減趨勢(shì)，N312土壤硝態(tài)氮含量隨土層深度增加呈先減少后增加的趨勢(shì)，2022年N312土壤硝態(tài)氮含量在0～60 cm土層遞減，60～100 cm土層遞增，2023年N312土壤硝態(tài)氮含量在0～40 cm土層遞減，40～100 cm土層遞增。同一土層中隨施氮量增加土壤硝態(tài)氮含量逐漸增加，2022和2023年同一土層N0-N234土壤硝態(tài)氮含量遞增量分別為0～1.5 mg/kg和0～2.5 mg/kg，N234～N312遞增量分別為1.5～5.5 mg/kg和1.6～11.7 mg/kg。

2.2 不同施氮量對(duì)土壤微生物的影響

2022和2023年耕層（0～20 cm）土壤微生物生物量碳和土壤微生物生物量氮含量最高，呈先升高后降低趨勢(shì)（圖5）。2 a不同施氮處理的0～60 cm土壤中微生物生物量碳含量均在處理N78達(dá)到最高，分別為144.3 mg/kg和266.9mg/kg；微生物生物量氮均在處理N156達(dá)到最高，分別為19.98 mg/kg和34.7 mg/kg。與2022年相比，2023年微生物生物量碳和微生物生物量氮含量整體呈上升趨勢(shì)。

2.3 施氮量與春小麥產(chǎn)量的關(guān)系

隨施氮量的增加，各處理春小麥產(chǎn)量表現(xiàn)為先上升后降低，其中N234處理最高（圖6）。根據(jù)肥料效應(yīng)方程，2022年和2023年施氮量分別為241 kg/hm²，246 kg/hm²時(shí)，春小麥產(chǎn)量最高，分別為8 623 kg/hm²，8 435 kg/hm²，2 a平均最高施氮量為243.5 kg/hm²。施氮量超過(guò)241kg/hm²和246 kg/hm²后春小麥產(chǎn)量均開(kāi)始下降。2022和2023年最佳經(jīng)濟(jì)施氮量分別為238 kg/hm²和242 kg/hm²，平均為240 kg/hm²（小麥商品價(jià)2.8元/kg，氮肥商品價(jià)2.98元/kg）。

2.4 春小麥氮肥利用率

由表2可知，氮素總吸收量、氮肥吸收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率受到施氮量的影響。當(dāng)施氮量不高于234 kg/hm²時(shí)，隨著施氮量的增加，春小麥氮素總吸收量顯著增加（Plt;0.05），但氮肥吸收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率均顯著降低（Plt;" 0.05），并且年際間趨勢(shì)表現(xiàn)一致。

2.5 農(nóng)田土壤氮的輸入與輸出

肥料氮是小麥農(nóng)田土壤氮輸入的主要來(lái)源，其次是來(lái)自雨水、大氣沉降和腐爛的動(dòng)植物等；土壤氮輸出主要途徑為農(nóng)作物收獲，其次是土壤淋溶、氮?dú)馀欧诺?。在中?guó)西北地區(qū)，氨揮發(fā)3.4 kg/hm²，N2O排放0.7 kg/hm²，湟水流域?qū)儆谵r(nóng)業(yè)水資源短缺區(qū)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中雖然以灌溉水為主，降雨影響較小，由于氣候干旱且地下水深厚，致使硝態(tài)氮不易隨水滲入地下水^[13]。對(duì)于湟水流域農(nóng)田土壤氮素平衡，土壤氮輸入途徑為氮肥投入、灌溉水養(yǎng)分輸入、大氣沉降；氮輸出的途徑為小麥吸收、氨揮發(fā)、N2O排放量。在西寧市氮沉降每年約為25.6 kg/hm2^[14]。

氮庫(kù)盈虧是指春小麥?zhǔn)斋@后土壤的氮庫(kù)平衡（圖7）。肥料氮是小麥農(nóng)田土壤氮輸入的主要來(lái)源。隨施氮量增加，小麥吸收的氮素也在增加，并且施氮量在234 kg/hm²時(shí)小麥吸收量達(dá)到最大，超過(guò)234 kg/hm²后，小麥氮素吸收量逐漸減少。小麥氮素吸收是農(nóng)田土壤氮輸出的主要途徑，5個(gè)處理中小麥吸收氮素范圍在58～226kg/hm²。施氮量達(dá)到156 kg/hm²時(shí)，土壤氮素就開(kāi)始出現(xiàn)氮盈余狀態(tài)，在此之前土壤氮素一直處于氮虧缺狀態(tài)。此后，隨施氮量增加，農(nóng)田土壤氮素殘留量逐漸增加。

由圖8 可知，60～100 cm土層是主要硝態(tài)氮累積層，因此，平衡系統(tǒng)中以60～100 cm土層的硝態(tài)氮累積量為主要淋失量。以接近最佳施氮量的N234處理為切入點(diǎn)分析土壤氮平衡，2 a平均進(jìn)入0～60 cm土層的氮素為267.3 kg/hm²，從中輸出的土壤氮素為241 kg/hm²，其中小麥吸收221 kg/hm²。從種植前到收獲后，全氮含量增加28.5 kg/hm²。2 a種植前土壤中無(wú)機(jī)氮（硝態(tài)氮和銨態(tài)氮）平均含量為63.9 kg/hm²，2 a收獲后平均無(wú)機(jī)氮含量為92.5 kg/hm²，較種植前土壤無(wú)機(jī)氮增加28.6 kg/hm²。春小麥種植前土壤中無(wú)機(jī)氮含量占全氮含量的0.9%，春小麥?zhǔn)斋@后土壤中無(wú)機(jī)氮含量占全氮含量的1.2%。

3 討" 論

3.1 不同施氮量對(duì)春小麥氮吸收及產(chǎn)量的影響

氮素是小麥體內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素和一些激素等的重要組成部分，是限制小麥生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的主要因素^[15]。在低投入系統(tǒng)中，氮缺乏是制約小麥產(chǎn)量的主要因素；相反，在高投入系統(tǒng)中，氮的集約化施用難免造成嚴(yán)重的環(huán)境污染^[16]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著施氮量的增加，春小麥產(chǎn)量先增加后降低。這可能因?yàn)樾←溛者^(guò)多氮素后細(xì)胞壁變薄，細(xì)胞組織軟化，造成小麥倒伏，同時(shí)過(guò)多的氮素進(jìn)入土壤后會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)增加土壤緊實(shí)度，減少土壤中空氣和水分的交換，進(jìn)而影響根系生長(zhǎng)，其次，氮肥的過(guò)量施用會(huì)導(dǎo)致土壤酸化，進(jìn)而降低產(chǎn)量^[17-18]。師箏等^[19]研究發(fā)現(xiàn)在關(guān)中平原地區(qū)冬小麥最適施氮量是240kg/hm²；郭清毅等^[20]研究發(fā)現(xiàn)黃土高原地區(qū)春小麥最適施氮量228 kg/hm²，但其僅針對(duì)產(chǎn)量進(jìn)行研究，并沒(méi)有探討氮素殘留量；本研究結(jié)果顯示湟水流域中等地的最佳施氮量為237 kg/hm²，施氮量達(dá)到243.5 kg/hm²之前，產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加，而施氮量超過(guò)243.5 kg/hm²后產(chǎn)量開(kāi)始下降，并且產(chǎn)生氮素累積，增加潛在下滲風(fēng)險(xiǎn)。與Lynch^[16]氮素高投入氮污染物高產(chǎn)出理論相同。連續(xù)2 a的田間春小麥種植試驗(yàn)，相對(duì)于第一年，第二年產(chǎn)量有所降低，原因可能是湟水流域降雨量的降低^[21]。同時(shí)，回歸分析表明施氮量從0 kg/hm²增至243.5 kg/hm²，施用氮肥有利于春小麥產(chǎn)量的提高，施氮量大于243.5 kg/hm²對(duì)春小麥產(chǎn)量的提高無(wú)顯著作用。

3.2 不同施氮量對(duì)土壤氮素的影響

土壤中植物所利用的主要氮素形式是銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，小麥生長(zhǎng)過(guò)程需要吸收大量氮素，收獲期為小麥整個(gè)生育期土壤氮素含量最低時(shí)間段^[22-23]。本研究在小麥充分吸收氮素后的收獲期采樣，研究發(fā)現(xiàn)N312處理中大量氮素積累在60～100 cm土層，這可能因?yàn)槟蛩仞B(yǎng)分釋放快，施入土壤后迅速轉(zhuǎn)化，使土壤無(wú)機(jī)氮含量在短期內(nèi)快速增加，而作物生長(zhǎng)前期對(duì)氮素的需求較小導(dǎo)致無(wú)機(jī)氮易發(fā)生揮發(fā)和硝酸鹽淋失，施氮量過(guò)多時(shí)盈余的氮素進(jìn)入深層土壤^[24-25]。王媛等^[26]在高粱農(nóng)田，通過(guò)連續(xù)5 a不同氮素施用量研究發(fā)現(xiàn)，隨施氮水平提高氮肥吸收利用率和氮肥農(nóng)學(xué)利用率存在不同程度的降低，且氮素在土壤中逐年累積。本研究在春小麥農(nóng)田連續(xù)進(jìn)行2 a的施肥試驗(yàn)同樣發(fā)現(xiàn)氮肥利用率降低和氮素累積現(xiàn)象。由于在小麥?zhǔn)斋@后進(jìn)行土壤養(yǎng)分的測(cè)定，因此推測(cè)N0～N234處理小麥氮素吸收效率較高，大部分硝態(tài)氮被作物吸收，使土壤中硝態(tài)氮沒(méi)有顯著升高，而N312處理土壤氮素超過(guò)春小麥吸收能力，導(dǎo)致土壤中硝態(tài)氮的累積，而銨態(tài)氮在土壤中不易長(zhǎng)期穩(wěn)定存在，在好氧條件下可以通過(guò)硝化作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，研究發(fā)現(xiàn)堿性土壤中硝化作用更容易發(fā)生^[27-29]。本研究所選取的農(nóng)田土壤pH為8.07，是典型堿性土壤，土壤中銨態(tài)氮大部分轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，因此不同氮肥施用量對(duì)其影響較小。

氮輸入和輸出之間的差值表示0～100 cm作物主根區(qū)土壤總氮儲(chǔ)量的變化，土壤無(wú)機(jī)氮含量的盈缺狀況可以有效表征作物生長(zhǎng)過(guò)程中土壤的供氮狀況^[30]。本研究發(fā)現(xiàn)連續(xù)2 a土壤硝態(tài)氮含量均隨著施氮量增加而增加，在N234處理達(dá)到最高，并且第二年較第一年銨態(tài)氮含量降低，硝態(tài)氮含量升高，說(shuō)明硝化作用更強(qiáng)，原因可能是降雨量減少，土壤通氣性更好。本研究發(fā)現(xiàn)春小麥農(nóng)田土壤中施氮量較少時(shí)氮素一直處于虧缺狀態(tài)，隨著施氮量的增加逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈酄顟B(tài)，當(dāng)施氮量達(dá)到156 kg/hm²時(shí)出現(xiàn)少量氮盈余，并隨著施氮量增加而增加。小麥對(duì)肥料氮的回收率一般隨施氮量的增加而減少，土壤氮素盈虧取決于土壤中肥料來(lái)源的氮量是否可以補(bǔ)償土壤本身氮素的消耗^[31]。

土壤中微生物通過(guò)對(duì)氮素的固持和礦化作用，影響土壤中無(wú)機(jī)氮含量，而施肥會(huì)影響微生物生物量氮^[32]。土壤中95%以上的氮素以有機(jī)態(tài)氮存在，需經(jīng)過(guò)微生物礦化轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)機(jī)態(tài)氮被作物吸收利用^[33]。本研究發(fā)現(xiàn)微生物主要聚集在耕層的0～20 cm，其可以進(jìn)行氮礦化，將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)氮供春小麥吸收，并且微生物量受施肥量的顯著影響。戴健等^[34]發(fā)現(xiàn)渭北地區(qū)土壤肥料氮被生物固定后的再礦化量與施氮量呈顯著遞減式拋物線關(guān)系，施氮量適宜控制在160kg/hm²。本研究發(fā)現(xiàn)微生物生物量氮含量變化與之相似，施氮量適宜控制在156 kg/hm²。同時(shí)，本研究發(fā)現(xiàn)N0和N78處理同樣在氮虧損的狀態(tài)下，N78的硝態(tài)氮累積量比N0要高，同樣可以說(shuō)明適當(dāng)施用無(wú)機(jī)氮肥可以提高微生物氮礦化作用。

4 結(jié)" 論

隨著施氮量的增加，春小麥的產(chǎn)量變化趨勢(shì)為先增加后降低，并且2 a在施氮量為241kg/hm²和246 kg/hm²時(shí)分別達(dá)到最高產(chǎn)量" 8 623 kg/hm²和8 435 kg/hm²，2 a平均產(chǎn)量最高施氮量為243.5 kg/hm²；綜合產(chǎn)量、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益最佳推薦施氮量為240 kg/hm²。

隨著施氮量的增加，在0～100 cm土層土壤硝態(tài)氮含量均表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢(shì)，土壤銨態(tài)氮含量均無(wú)顯著變化。

施氮量從0 kg/hm²增至234 kg/hm²時(shí)，土壤硝態(tài)氮累積量增加緩慢，主要積累在0～40 cm土層，施氮量超過(guò)234 kg/hm²后，土壤硝態(tài)氮快速增加主要積累在60～100 cm土層。施氮量達(dá)到156 kg/hm²之后，土壤中氮素開(kāi)始盈余，并隨著施氮量的增加而增加。

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Effect of Exogenous Nitrogen on Nitrogen Uptake and Utilization and Soil Inorganic Nitrogen by Spring Wheat in Huangshui Basin

AN Xiaokang "SHENG Haiyan "WANG Sheng²， ZHAO Fenghong¹ and CAIRANG Dongzhou¹

（1.Qinghai University， Xining 810016， China; 2.Qinghai Provincial Agricultural Technology Extension Station， Xining 810000，China）

Abstract In the Huangshui Basin of the Qinghai-Tibet Plateau， inappropriate application of nitrogen fertilizer has resulted in significant leaching losses of soil available nitrogen， To address this issue， a field study was conducted with five nitrogen application rates：0（N0）， 78（N78）， 156（N156）， 234（N234） and 312（N312） kg/hm².The results showed that nitrate nitrogen （NO-3-N） content in the 0-100 cm soil layer increased with nitrogen application， while ammonium nitrogen （NH+4-N） content remained unchanged;Within the 0-100 cm soil profile，nitrogen application rates below 234 kg/hm² led to a slow increase in soil NO-3-N， with the main accumulation occurring in the 0-40 cm layer.However， at application rates exceeding 234 kg/hm2， the NO-3-N accumulation shifted to the 60-100 cm layer.A surplus of soil nitrogen emerged at an application rate of 156 kg/hm2and increased with further nitrogen input.Spring wheat yield initially increased and then slightly decreased， with the highest yield of 8 623 kg/hm² and 8 435 kg/hm² achieved at 241 kg/hm² and 246 kg/hm²， respectively. Considering yield， environmental sustainability， and economic efficiency， the optimal economic nitrogen application rate is 240 kg/hm².

Key words Huangshui River Basin; Spring wheat; Yield; Nitrate nitrogen; Ammonium nitrogen Received" 2024-01-12 Returned 2024-06-27

Foundation item National Natural Science Foundation of China （No.U20A20115）.

First author AN" Xiaokang， male， master" student.Research area：agricultural resource and environment.E-mail：1160582396@qq.com

Correspondingauthor SHENG Haiyan， male， professor， master supervisor.Research area：agricultural resource and environment.E-mail：xnshy26@sina.com

（責(zé)任編輯：顧玉蘭 Responsible editor：GU Yulan）