杨晓云，杨虎德，2

（1.甘肃农业大学资源与环境学院，甘肃兰州730070；2.甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所，甘肃兰州730070）

不同施肥条件下甘肃夏玉米农田灌淤土土壤氨挥发研究

杨晓云1，杨虎德1，2

（1.甘肃农业大学资源与环境学院，甘肃兰州730070；2.甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所，甘肃兰州730070）

通过间歇密闭室抽气法对不同施肥方式下甘肃农田灌淤土土壤氨挥发，以及不同施肥方式对玉米生长发育与氮素平衡的影响进行了研究。结果表明，基肥与追肥氨挥发分别持续了15 d与11 d，基肥时期氨挥发累积量在 2.970～4.123 kg·hm－2之间，占施肥量的0.81%～1.65%；追肥时期累积量在 6.240～8.347 kg·hm－2之间，占施肥量的3.1%～4.6%；覆膜＋尿素施肥条件下农田氨挥发损失较小，氮肥利用率高，千粒重比常规施肥高出3.6%～11.9%；产量比常规施肥高出 24.98%～36.73%；降低氮盈余量 40.46～68.67 kg·hm－2。综上所述，覆膜施肥（尿素深施／表施灌水）能降低土壤氨挥发损失，促进夏玉米生长发育及产量，增加生产效益，农业面源污染小。因此，可以在甘肃灌淤土玉米种植区进行大面积推广使用。

氨挥发；灌淤土；施肥方式；夏玉米；氮素平衡

氮素是植物生长发育不可或缺的重要营养元素［1］，农田施用氮肥后可以显著提高作物产量，从而促进粮食生产。但近十几年来，由于化肥投入量的增加和耕地土壤肥力的不断提高，氮肥的增产效果逐渐降低。大量研究表明，施入农田土壤的氮素，其去向大致为三个方面：第一，作物吸收利用；第二，在土壤中被固定残留；第三，由于各种途径被损失［1－2］。氨挥发损失是一个重要的损失途径。据统计，全球施入到农田土壤中的氮肥，大约有1%～47%通过氨挥发途径进入到大气中［3］。灌淤土是甘肃省干旱半干旱地区重要的农业土壤，但由于土壤自身肥力低，盐渍化严重，漏水、漏肥等问题［4］，在灌淤土上种植的小麦、玉米等粮食作物产量较低。为了获得高产就必须加大养分投入，大量化学氮肥的输入虽然补充了土壤氮库，有利于培肥地力，但农田氨挥发损失也随之加大。不仅造成作物产量降低和氮肥利用率下降，而且大量的氨气进入大气给生态环境带来了许多潜在危害。

夏玉米是甘肃灌淤土农业区主要种植的作物，对该地区粮食安全与农民增收具有重要作用［5］，但夏玉米生长季节气温与土壤pH较高，氨挥发损失较为严重［6－7］，造成了氮肥投入成本大，收益少，且污染环境等问题。国内关于氨挥发的研究主要集中在南方水稻田不同施肥方式和施氮量对氨挥发的影响，以及平原地区粮食作物和蔬菜农田氨挥发损失、氨挥发机理等方面研究，而对甘肃灌淤土农区夏玉米农田土壤氨挥发研究相对较少，且主要在室内进行模拟研究，多为研究方法或单一肥料运筹等相关研究，缺乏大田条件下不同施肥方式对土壤氨挥发规律的研究与评估。本试验研究了不同施肥条件对夏玉米农田灌淤土土壤氨挥发的影响，旨在探明施氮后氨挥发损失量及其动态变化，不同施肥方式对玉米生长发育及产量的影响，为确定该地区适宜施氮量及施肥方式，提高氮肥利用率，减少氮素损失，优化栽培技术措施，降低农业环境污染提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2015年在甘肃省兰州市安宁区农科院土壤肥料与节水农业研究所试验基地（36°5′N，103°4′E）进行，该区属中温带大陆性气候，年平均气温10℃，年平均降水量360 mm，降水主要集中在6～9月，无霜期约180 d以上，海拔高度1 550 m，监测点地块平整，连片集中。土壤属灌淤土肥力水平低，耕层土壤全氮 0.95 g·kg－1，全磷 0.70 g·kg－1，全钾20.4 g·kg－1，碱解氮 65.4mg·kg－1，有效磷 8.90mg·kg－1，速效钾 88mg·kg－1，有机质11.22 g·kg－1，硝态氮 103.36mg·kg－1，铵态氮 2.53mg·kg－1，pH 8.20。

1.2 试验方案

1.2.1 试验设计 试验设8个处理（表1），3次重复，小区面积4m2，随机区组排列，施肥深度20 cm。起垄种植，垄宽60 cm，沟宽30 cm，垄高10 cm。平作覆膜种植，膜宽80 cm，无覆膜间距30 cm。

基肥与追肥按 1∶1比例（300 kg·hm－2）分别于 4月27日撒施翻耕（20 cm深）（基肥）；7月11日于行间撒施并立即大水灌溉（追肥），灌溉水量1 050 m3·hm－2，即每个小区0.4 m3水。其后不再进行灌溉，其它种植管理都按常规方法进行。

1.2.2 供试材料 （1）尿素：兰州市兰化宏大公司生产，含氮量46%；（2）施可丰复合肥：山东史丹利化肥股份有限公司生产，N、P、K含量均为18%；（3）尿酶抑制剂乙酰氧肟酸：苏州天可贸易有限公司生产，含量＞99%；（4）地膜：厚度 0.01 mm，兰州金土地塑料制品有限公司；（5）玉米秸秆：10 cm小段覆盖地表；（6）麦草：机械粉碎后均匀撒在小区内然后翻埋；（7）供试土壤：供试土壤为灌淤土；（8）供试作物：品种选用先玉335，敦煌种业先锋良种有限公司。

1.3 样品采集及测定

1.3.1 氨气捕获方法 采用间歇密闭室抽气法测定氨挥发量［8］；密闭室法测定原理是利用空气置换将土壤挥发出来的NH3随气流进入吸收瓶中，然后将吸收液带回室内测定（图1）。测定时，用玻璃转子流量计测定真空泵流量，控制在10～15 r·min－1。施肥后当天开始测定，抽气时，将底座扣入土壤表面3 cm深，然后盖上罩子。每天09∶30—11∶30抽气2 h，记录该时段温度。抽气结束以后，将密闭罩取下并将氨的吸收液拿回实验室，然后通过标准稀盐酸滴定来计算氨挥发损失量。从施肥后持续测定直到施肥处理与空白对照的氨挥发损失量无差异时为止（10～15 d）。在试验开始前和结束后对各小区土壤进行采集 （0～20 cm鲜土，取土位置随机），用于土壤含水量、NO3－－N和NH4＋－N含量测定。

1.3.2 玉米生长发育指标及产量的测定方法 玉米生长发育指标分别在玉米的苗期（5月28日）、拔节期（6月11日）、抽雄期（7月 15日）、灌浆期（7月28日）、成熟期（9月29日）进行田间各小区调查，在玉米成熟收获时对其生物量、产量、千粒重等进行测定。

玉米收获时从每个小区中随机选取10株完整的玉米植株带回实验室，然后将玉米秸秆和籽粒样品取样并处理，采用浓硫酸消煮法结合自动定氮仪测定玉米秸秆和籽粒的氮素含量，然后计算氮素利用率。

表1 试验各处理施肥方式和养分投入量Table 1 Test the handling of fertilizing and nutrient inputs

图1 田间原位氨挥发密闭室空气交换法装置示意图Fig.1 Field in-situ ammonia volatilization airtight room air exchange device

1.4 计算方法

通过单位面积和单位时间内的NH3挥发通量计算得出氨挥发速率，由此得出日氨挥发通量，计算公式为：

式中，WN指单位时间内硼酸所吸收氮的数量（g）；V为滴定消耗盐酸标液的量（mL）；V0为空白滴定消耗盐酸标液的量（mL）；C为盐酸标液的浓度（0.01mol·L－1）；M指氮的摩尔质量（14 g·mol－1）。

式中：WN指单位时间内硼酸所吸收氮的数量（g）；S为收集装置的横截面积（m2）。根据施肥后日氨挥发量用加权法计算得出整个周期内累积氨挥发量（kg·hm－2·d－1）。

土壤氨挥发损失率（%）＝（施肥处理区氨挥发累计损失量－对照处理区氨挥发累积损失量）／土壤施氮量×100；

肥料利用率的计算方法：

土壤氮依存率（%）＝对照区吸氮量／施肥处理区吸氮量×100；

肥料农学利用率（g·g－1）＝（施肥处理区产量 －对照区产量）／施肥量；

肥料贡献率（%）＝（施肥区产量－对照区产量）／施肥区产量×100；

氮肥利用率（%）＝（施肥处理区植株吸氮量－对照区植株吸氮量）／施氮量×100；

根据土壤氮平衡可得出此公式：

氮素表观损失（kg·hm－2）＝（施氮量 ＋起始无机氮量＋氮矿化量）－（植株吸收＋土壤中无机氮量）；

土壤氮素净矿化量（kg·hm－2）＝对照区地上氮素累积量＋对照区地下残留无机氮量－对照区起始无机态氮量；

氮盈余（kg·hm－2）＝氮素表观损失量＋土壤残留无机氮含量。

1.5 数据分析

采用Excel 2003和SPSS 17.0软件对数据进行多重比较和方差分析。

2 结果与分析

2.1 施基肥后不同施肥处理土壤氨挥发速率动态变化

从图2可以看出，施基肥后各处理氨挥发速率都成双峰趋势变化，但氨挥发速率大小各不相同。各处理在施基肥后氨挥发速率迅速上升，A、C、D处理在第2天达到峰值；B、E、F、G、H处理在第3天达到峰值，之后出现降低的趋势。随着时间的推移，各处理挥发速率在一定范围内上下波动。第11天时，各处理氨挥发速率出现第二个峰值，峰值较小，之后氨挥发速率逐渐降低，直到第15天后，各处理与对照无显著差异。就不同基施处理与对照A相比，不同处理施肥后氨挥发速率均显著高于A。B、C、D、F、G处理的氨挥发速率明显高于A、E、H处理。氨挥发平均速率大小依次为D＞G＞C＞F＞H＞B＞E＞A。经过多重比较分析表明，施肥处理与对照之间差异显著；除了B、F、H不显著，D、G不显著外，各施肥处理间差异显著（见表2）。

图2 施基肥后土壤氨挥发速率的动态变化Fig.2 Change of NH3 volatilization after application of basal fertilizer at planting

2.2 追肥后不同施肥处理土壤氨挥发速率动态变化

从图3可以看出，施追肥后各处理氨挥发速率都成单峰趋势变化，但氨挥发速率也大小各不相同。各处理在施基肥后氨挥发速率迅速上升，除A、G处理施肥第1天达到峰值，其余处理都在第2天达到峰值，之后出现降低的趋势。随着时间的推移，各处理挥发速率在一定范围内波动并逐渐降低。第11天的时候，各处理与对照无显著差异。不同追肥处理与对照A相比，氨挥发速率均显著提高。氨挥发平均速率大小依次为F＞H＞E＞D＞G＞C＞B＞A。经过多重比较分析表明，施肥处理与空白之间差异显著；除了B与C、D与G、E与H、E与 F处理之间不显著外，各施肥处理间的差异显著（见表2）。

图3 施追肥后土壤氨挥发速率的动态变化Fig.3 Change of NH3 volatilization after application of fertilizer at side-dressing

2.3 不同施肥处理对玉米农田土壤氨挥发累积量的影响

从基肥氨挥发累积量变化图（图4）可以看出：各施肥处理氨挥发量主要集中在1～4 d和10～14 d。从B～H处理氨挥发总量来看（表2），D处理的氨挥发量最高为4.123 kg·hm－2，E的氨挥发量最少为2.970 kg·hm－2，A对照氨挥发速率为 1.850 kg·hm－2，B、C、F、G、H氨挥发量分别为 3.243、3.732、3.419、3.938、3.399 kg·hm－2，大小依次为 D＞G＞C＞F＞H＞B＞E＞A。施肥处理氨挥发量减去对照氨挥发量则为氨挥发净损失量，氨挥发的净损失总量范围在 1.120～2.273 kg·hm－2之间，占施肥量的 0.81%～1.65%。分析表明（表 2），除 B、H、F之间，D、G之间氨挥发累积量差异不显著外，其余各处理间氨挥发累积量差异显著。

图4 施基肥后土壤氨挥发累积量的动态变化Fig.4 Change of NH3 volatilization accumulated figure after application of fertilizer at planting

从施追肥后土壤氨挥发累积量变化图（图5）可以看出：各施肥处理氨挥发量主要集中在前7 d。从各追肥处理氨挥发总量来看（表2），F的氨挥发量最高，为 8.347 kg·hm－2，C的最少，为 6.240 kg·hm－2，对照 A氨挥发量为 2.017 kg·hm－2，B、D、E、G、H氨挥发量分别为 6.337、7.104、8.081、6.888、7.791 kg·hm－2，大小依次为F＞E＞H＞D＞G＞B＞C＞A。氨挥发的净损失总量范围在 4.223～6.330 kg·hm－2之间，占施肥量的3.1%～4.6%。多重比较分析表明（表 2），除了 E、F、H之间，D、G之间，B、C之间氨挥发累积量差异不显著外，其余处理间差异显著。

图5 施追肥后土壤氨挥发累积量的动态变化Fig.5 Change of NH3 volatilization accumulated figure after application of fertilizer at side-dressing

表2 土壤氨挥发损失率和通量Table 2 Soil loss rate of ammonia volatilization and flux

2.4 不同施肥处理对玉米不同时期生长发育的影响

在玉米生长发育过程中，不同施肥处理对玉米的生长性状有很大影响，从表5可以看出，不同施肥处理的出苗率各不相同。出苗率最高为平作覆膜方式，垄作覆膜次之，出苗率在95%～97.5%之间，其余处理出苗率较低在92.5%～94.2%之间；在夏玉米的幼苗期和拔节期，不同施肥处理间玉米植株高度相差较小，两个时期玉米株高都在35～37 cm左右（表3）。在拔节期以后玉米开始迅速生长，在玉米抽雄期不同施肥处理的玉米株高大小为C＞B＞F＞D＞H＞G＞E＞A。玉米的叶长对玉米的生长具有重要作用，在玉米生长时期，不同施肥处理间叶长相差不大（表4）。从拔节期到抽雄期，垄作覆膜和平作覆膜施肥处理叶长的增幅最大，幅度在27.49～33.05 cm。在相同施氮量情况下，各施肥处理玉米的叶宽，在不同时期表现出的生长趋势与叶长、株高相似，垄作覆膜、平作覆膜施肥处理与常规施肥处理之间差异不明显。

在玉米成熟收获时，对玉米植株的各项指标进行了测量与统计（表5）。在玉米植株高度方面，各施肥处理高度差距不明显，范围在232～246 cm之间；在植株叶片数方面，对照处理的植株叶片数较少为11.5个，其余施肥处理叶片数在 12.4～13.6个之间，相差不大。不同施肥处理玉米的植株干重有一定的差异，其中植株干重最大的是玉米秸秆覆盖施肥处理，为3.96 kg，麦草粉碎还田与尿酶抑制剂＋尿素施肥处理植株干重较小，分别为2.69、2.70 kg；其余施肥处理植株干重相差不大，在3.03～3.49 kg。在玉米籽粒含水率方面，垄作覆膜与平作覆膜施肥处理明显低于其它施肥处理，为 0.156%、0.219%；而尿酶抑制剂＋尿素与麦草粉碎还田施肥处理含水率最高，为0.386%、0.390%；其余施肥处理含水率在0.309%～0.350%。在玉米秸秆含水率方面，基本与玉米籽粒含水率变化相似，垄作覆膜与平作覆膜施肥处理含水率较低而尿酶抑制剂＋尿素与麦草粉碎还田施肥处理含水率较高。

2.5 不同施肥处理对玉米成熟期籽粒、千粒重及产量的影响

不同施肥处理的玉米千粒重如表6所示，结果表明，在相同施氮量下，垄作覆膜与平作覆膜施肥处理的玉米千粒重显著大于常规施肥处理，平作覆膜施肥处理玉米籽粒千粒重最大，垄作覆膜处理次之，达到 278.33、300.68 g，常规施肥千粒重为 268.76 g；覆盖玉米秸秆和粉碎麦草玉米千粒重分别为286.37、276.44 g，比常规施肥千粒重高 18.61、7.68 g。施可丰控释肥与尿酶抑制剂＋尿素施肥处理千粒重分别为 273.32、274.05 g。不同施肥处理间的玉米产量存在一定差异。与常规施肥相比，垄作覆膜与平作覆膜处理的玉米产量比常规施肥处理产量高。两种施肥处理产量达 15 082.5、16 500 kg·hm－2，比常规施肥处理增产24.98%、36.73%；覆盖玉米秸秆处理略高于麦草粉碎还田，产量分别为12 355、12 250 kg·hm－2，比常规施肥高 2.38%、1.51%；施可丰复合肥与尿酶抑制剂＋尿素处理产量分别12 230、12 175 kg·hm－2，比常规施肥高 0.45%、0.89%。经多重比较分析，垄作覆膜与平作覆膜处理的玉米产量与其它施肥处理玉米产量差异显著。

表3 不同施肥处理玉米不同生长时期的株高／cmTable 3 Different fertilizer treatments of summermaize plant height

表4 不同施肥处理玉米不同生长时期的叶长／cmTable 4 Different fertilizer treatments of summer maize leaf length

表5 玉米抽雄期和成熟期各项指标Table 5 Each processingmaize the indicators data statistics

表6 不同施肥处理玉米成熟期千粒重、穗数和产量Table 6 Different processing each districtmaize 1000-grain weight，spike number，output table

2.6 不同施肥处理对玉米农田氮素利用率及氮素平衡的影响

不同施肥处理对玉米秸秆、籽粒含氮量和氮素利用效率有不同的影响（表7）。相同施氮量下以垄作覆膜与平作覆膜施肥处理吸氮量最大，分别为240.125、266.345 kg·hm－2，比常规施肥处理高出37.892～64.112 kg·hm－2；这两种施肥处理植株吸氮量比对照高 59.203～85.423 kg·hm－2；其余施肥处理植株吸氮量均高于常规施肥4.462～32.544 kg·hm－2。在施氮量相同的情况下，玉米农田土壤氮素利用率大小依次为：B＞C＞G＞F＞E＞H＞D。垄作覆膜与平作覆膜施肥处理氮素利用率比常规施用尿素处理高19.45%～21.82%；其余施肥处理氮素利用率比常规施肥高2.95%～8.70%，但相互之间差异不大。

表7 不同施肥处理氮素利用率Table 7 Nitrogen use efficiency of different treatments

氮收获指数是指氮素在植株籽粒中含量的多少，含量越高说明植株籽粒中氮素吸收量也越高。从表7可以得出，除了垄作覆膜与平作覆膜施肥处理比常规施用尿素处理的氮收获指数高以外，其余施肥处理较低且差别不大，其中平作覆膜施肥处理最高。在相同施氮量下，垄作覆膜与平作覆膜施肥处理农学效率为5.87%、8.23%，高于常规施用尿素（0.84%）处理 5.03%～7.39%；玉米秸秆覆盖施肥处理与麦草粉碎还田施肥处理农学效率为1.32%、1.15%；施可丰控释肥与尿酶抑制剂＋尿素处理肥农学效率为1.11%、1.02%。各施肥处理的肥料贡献率大小顺序为C＞B＞F＞G＞E＞H＞D；垄作覆膜与平作覆膜施肥处理对玉米增产的贡献率最高为21.45%～30.95%，高于常规施肥处理 13.73% ～23.23%。相同的氮肥施用量下，土壤氮素依存率大小顺序为：D＞H＞E＞G＞F＞B＞C。其中与常规施用尿素处理相比，垄作覆膜与平作覆膜施肥处理的氮素依存率降低了14.2%～21.6%。

2.7 不同施肥处理对玉米农田氮素平衡的影响

通过对玉米生长季内0～20 cm土层的氮素平衡计算，可以得出土壤的氮素平衡状况（表8）。经过对不同施肥处理条件下收获的玉米植株氮素平衡分析结果表明，在施氮量相同情况下，不同施肥处理和常规施用尿素处理之间氮肥输入相差很小，在0.55～8.25 kg·hm－2；在氮素输出项中，垄作覆膜与平作覆膜施肥处理与常规施肥相比，能显著增加作物携出氮量达18.73%～31.70%，而且能有效减少氮素表观损失18.47%～21.66%；降低当季玉米氮素盈余量为 40.462～68.672 kg·hm－2。

表8 不同施肥处理玉米整个生育期氮素平衡Table 8 N balance during the growth season ofmaize

3 讨 论

3.1 不同施肥期对玉米农田土壤氨挥发的影响

经过对玉米农田基肥期与追肥期土壤氨挥发的测定与分析得出两次氨挥发试验的氨挥发速率、氨挥发累积量变化规律与前人研究结果相一致［9］。追肥期氨挥发损失量明显大于基肥期，主要原因是：基肥的施肥方式是将肥料与0～20 cm土壤混合，属于优化施肥方式［10］，符合当地习惯施肥方式。徐万里［11］研究结果表明，氮肥施入土壤深度显著影响氨的挥发速率和挥发损失量，氨挥发强度会随施肥深度而降低。尿素深施后可以充分与土壤混合，被土壤吸附，活动范围减小，抑制氨挥发；而在追肥期，施肥方式是尿素撒施在农田地表后并立即灌水，这使土壤含水量升高并促进了氨挥发。Bouwmeester等［12］发现，尿素的氨挥发与土壤含水量有关，当土壤水分含量上升10%时，氨挥发量提高8%。在土壤持水量比较高的情况下，加快了尿素固体颗粒的溶解，溶解的尿素与土壤充分接触，较快发生形态的转化；除此之外，有研究表明温度升高能增加液相中氨态氮在铵态氮和氨态氮总量中的比例，还能增加氨分配在气相中的比例，其中，氨气的扩散速率也会随着温度的上升而增加［1］；脲酶活性也会因为温度的升高而增强［13－14］；追施氮肥时玉米抽穗期，土壤温度较高，而基肥期为出苗期土壤温度较低，所以追肥期氨挥发损失大于基肥期。

3.2 不同施肥处理对玉米农田土壤氨挥发的影响

两次试验得出，不同施肥处理下氨挥发损失情况不同。其中垄作覆膜处理下氨挥发速率最小，显著低于常规施肥模式，平作覆膜处理下的氨挥发速率也低于常规施肥处理，但两者差异不显著；垄作覆膜下，一方面施肥后起垄可以将施肥土壤覆盖，间接增加了施肥深度，使氨从土壤扩散至大气的阻力增加，氨挥发速率降低，另一方面覆膜也可以抑制氨挥发气体挥发的流动性，从而达到降低氨挥发的效果。平作覆膜下，地膜平铺覆盖了地表且留有50 cm的无覆膜带，增加了土壤氨挥发气体流动性，而且地膜平作施肥深度比垄作覆膜浅，故氨挥发比垄作模式强；上官宇先［15］研究表明，垄作覆膜处理能够显著降低土壤氨挥发量和氮肥损失率，垄沟栽培模式下，氨挥发速率随铵态氮浓度增长缓慢；氮肥深施并在地表覆膜，氨从土壤中挥发到大气中必然受到土壤深度和薄膜的阻滞，改变了土壤氨挥发的途径，使土壤氨挥发降低。施入施可丰复合肥后，氨挥发速率明显高于常规施肥。由于施可丰复合肥含有P、K元素，且N、P、K含量均为18%，为了保持各处理的含氮量一致，施可丰施用量是尿素施入量的3倍，所以土壤 P、K含量升高。相关文献表明［16］，N、P配施可以使氨挥发增强，P含量与氨挥发呈正相关关系。施可丰复合肥中高含P量可以促进氨的挥发，挥发量高于常规施肥。尿素添加尿酶抑制剂施入土壤后，虽然尿酶抑制剂对尿素分解有抑制作用，但本试验将大颗粒尿素磨成粉与尿酶抑制剂混合，这样使尿素的分解速度加快，灌水后分解速度更快，土壤表层NH4＋浓度增大，氨挥发比较强；覆盖玉米秸秆后氨挥发速率比常规施肥氨挥发速率高出很多，差值最大；玉米秸秆覆盖土壤后增加了土壤的温度，提高了土壤的含水量，微生物活性增强［17］，加快尿素分解，进一步促进氨的挥发。麦草粉碎和尿素一起施入土壤后，可以改变土壤表层的透气性，土壤中物理变化与化学反应强烈，而且增加微生物活性，并有一定增温效果，氨挥发略微增强［18］。

3.3 不同施肥处理对玉米生长发育及产量的影响

不同施肥处理对玉米的生长发育有很大影响。在玉米生长发育前期，各处理间的玉米植株生长情况差别不大。随着生育期的延长，垄作覆膜和平作覆膜施肥处理的玉米株高生长优势逐渐明显，对照处理的玉米植株生长比较慢。抽穗期是玉米植株生长旺盛时期，需要大量的养分，垄作覆膜和平作覆膜在玉米生长前期氨挥发量少，土壤养分含量高，玉米吸收养分多，而且土壤温度较高促进了玉米植株生长，长势优于其它施肥处理。这与卢艳艳等［19］研究结果相一致。对照处理由于施肥量为零，土壤本身所固有的养分虽在玉米苗期养分需求少时可以满足玉米生长，但是在抽穗期，对照处理土壤养分含量较低，不能满足玉米拔节期养分的迫切需求而影响了玉米的株高。麦草秸秆粉碎还田后玉米长势比较缓慢，有研究表明，土壤添加粉碎的麦草后增加了玉米农田土壤表层水分的蒸发和农田耗水量，养分流失较大，不利于玉米植株的生长发育［20］。Ma等［21］研究表明，当玉米氮肥供应不足，会引起玉米叶片早衰，导致植株生长速率变慢，植株矮小，产量降低。

在玉米收获时期，垄作覆膜与平作覆膜处理的玉米千粒重显著大于普通尿素处理，其中平作覆膜施肥处理玉米千粒重最大，垄作覆膜处理次之；覆盖玉米秸秆与粉碎麦草还田处理之间玉米千粒重差别不大，但均高于常规施肥。玉米总产量方面，平作覆膜与垄作覆膜玉米总产量显著高于其它施肥处理，而混合尿酶抑制剂＋尿素施肥处理玉米总产量较低，对照施肥处理最少。Liu等［22］研究得出，覆盖地膜可以使玉米生长的时间变短，而玉米灌浆期的时间被延长，所以玉米灌浆期在整个生育期所占比例增加，玉米产量可以显著增加。与常规施肥相比，垄作覆膜与平作覆膜处理的玉米产量高，其余处理与之相比差异不大。可以说明，覆膜施肥能有效增加玉米千粒重及产量，增产率比较高，而其它处理对玉米增产效果影响不大。

3.4 不同施肥处理对玉米氮素利用率及氮素平衡的影响

本次试验中，在氮肥施用量相同情况下不同施肥处理土壤的氮素利用率大小为B＞C＞G＞F＞E＞H＞D。施入土壤的氮肥，一方面经水下渗而淋失；另一方面通过氨挥发途径逸散在大气中，这是造成氮肥利用率下降的主要原因之一。除此之外，玉米对氮素吸收的多少也会影响氮肥利用率大小。覆膜施肥方式可显著减少土壤中氮素的挥发和淋失，土壤氮素充足，供氮时间长，作物能够更多的吸收利用，故氮素利用率较高；常规尿素施入土壤后，刚开始土壤养分比较高，但这一时期玉米植株比较小，对养分的需求有限，所以土壤中被利用的养分少，而不能利用的养分则会通过各种途径损失。到玉米生长后期，满足不了玉米植株大量吸收氮肥的需要，所以氮肥的利用率较低。

合理施用氮肥一个重要依据就是通过土壤－作物体系氮素平衡来对其进行评估［21］，土壤－作物体系氮素平衡也可以反过来指导氮肥的合理施用。通过对玉米生长季内0～20 cm土层的氮素平衡计算，得出不同施肥处理之间的表观损失各不相同，其中垄作覆膜和平作覆膜处理比常规施肥处理、对照作物携出氮量分别高 18.7% ～31.7%、21.82% ～32.72%；氮素表观损失比常规施肥处理降低18.47%～21.66%；而氮素盈余量比常规施肥处理低 40.462～68.672 kg·hm－2。在没有施入氮肥的情况下，土壤中残留的氮素和表观损失的氮素均较低，当土壤施肥后，氮素的盈余量就会增加，氮盈余中，土壤无机氮残留占绝大部分，其经过各种途径而损失，并引起相应的环境问题［5，23］。垄作覆膜与平作覆膜处理由于覆膜的作用，氨挥发较小，释放的氮素缓慢，持续满足玉米生长需求，因此玉米成熟收获后残留在土壤中的无机态氮含量显著低于常规施肥处理，对减少氮素损失效果明显。

4 结 论

本次试验在玉米生长期进行，基肥氨挥发一共持续了15 d，追肥氨挥发一共持续了11 d，基肥氨挥发累积量占施肥量的0.81%～1.65%；追肥时期氨挥发累积量占施肥量的3.1%～4.6%。与周静基肥追肥氨挥发研究结果一致［24］。覆膜＋尿素施肥氨挥发损失较小；有机物料还田＋尿素、施用复合肥和添加尿酶抑制剂＋尿素会增加氨挥发强度；而且覆膜＋尿素施肥条件下，氮肥利用率高，千粒重和产量高于其它施肥处理。综上所述，垄作覆膜与平作覆膜＋尿素深施（基肥）／表施灌水（追肥）的施肥方式可以有效降低土壤表观氮损失，促进玉米生长发育及产量，增加生产效益，而且覆膜施肥操作简单，地膜回收系统完善，农业面源污染小。

［1］ Zhu Z L，Chen D L.Nitrogen fertilizer use in China-Contributions to food production，impaction the environment and best management strategies［J］.Nutrient Cycling in Agroeconomy Systems，2002，63（2－3）：117-127.

［2］ 朱兆良，文启孝.中国土壤氮素［M］.南京：江苏科技出版社，1992：213-249.

［3］ Tian GM，Cao JL，Cai ZC，etal.Ammonia volatilization from win-terwheat field top dressed with urea［J］.Pedosphere，1998，8（4）：331-336.

［4］ 王 方，李元寿，王文丽，等.甘肃灌淤土土壤障碍因素浅析［J］.土壤，2004，36（4）：452-456.

［5］ 郭庆法，王庆成，汪黎明.中国玉米栽培学［M］.上海：上海科学技术出版社，2004.

［6］ 陈 键，宋春梅，刘云慧.黄淮海平原旱田氮素损失特征及其环境影响研究［J］.中国生态农业学报，2006，14（2）：99-102.

［7］ 贺发云，尹 斌，金雪霞，等.南京两种菜地土壤氨挥发的研究［J］.土壤学报，2005，42（2）：254-259.

［8］ 周 伟，田玉华，曹彦圣，等.两种氨挥发测定方法的比较研究［J］.土壤学报，2011，48（5）：1091-1095.

［9］ 王 珏，巨晓棠，张丽娟.华北平原小麦季氮肥氨挥发损失及影响因素研究［J］.河北农业大学学报，2009，32（3）：6-11.

［10］ 邓美华，尹 斌，张绍林，等.不同施氮量和施氮方式对稻田氨挥发损失的影响［J］.土壤，2006，38（3）：263-269.

［11］ 徐万里，刘 骅，张云舒，等.新疆灰漠土区不同肥料比土壤氨挥发原位监测［J］.生态学报，2009，29（8）：4565-4571.

［12］ Bouwmeester R JB，Vlek PLG，Stumpe JM.Effectofenvironmental factors on ammonia volatilization from a urea-fertilized soil［J］.Soil Science Society of America Journal，1985，49（2）：376-381.

［13］ Mulvaney R L，Bremner JM.Control of urea transformation in soils［J］.Soil Biochemistry，1981，（5）：153-196.

［14］ LiH，Liang XQ，Chen Y X，etal.Ammonia volatilization from urea in rice fields with zero-drainage water management［J］.Agriculture Water Management，2008，95（8）：887-894.

［15］ 上官宇先，师日鹏，李 娜.垄作覆膜条件下田间氨挥发及影响因素［J］.环境科学，2012，33（6）：1987-1993.

［16］ 凌 莉，李世清，李生秀.石灰性土壤氨挥发损失的研究［J］.土壤侵蚀与水土保持学报，1999，5（6）：119-122.

［17］ 萨如拉，高聚林，于晓芳，等.玉米秸秆深翻还田对土壤有益微生物和土壤酶活性的影响［J］.干旱区资源与环境，2014，28（7）：139-143.

［18］ 赵哈林，刘任涛，赵学勇，等.旱作农田改为水浇地对沙质土壤节肢动物群落的影响［J］.干旱区资源与环境，2014，28（1）：9-14.

［19］ 卢艳艳，宋付朋.不同包膜控释尿素对农田土壤氨挥发的影响［J］.生态学报，2011，31（23）：7133-7140.

［20］ Schwartz R C，Baumhardt R L，Evett SR.Effects on soilwater redistribution and bare soil evaporation throughout a season［J］.Soil Tillage Research，2010，110（2）：221-229.

［21］ Ma B L，Dwyer L M.Nitrogen uptake and use of two contrasting maize hybrids differing in leaf senescence［J］.Plant and Soil，1998，199（2）：283-291.

［22］ Liu Y，Yang S J，Li SQ，et al.Growth and development ofmaize Zeɑmɑys L.in response to different field water management practices：resource capture and use efficiency［J］.Agriculture For Meteorol，2010，150（4）：606-613.

［23］ 赵荣芳，陈新平，张福锁.华北地区冬小麦夏玉米轮作体系的氮素循环与平衡［J］.土壤学报，2009，46（4）：684-697.

［24］ 周 静，崔 键，王国强，等.春秋季红壤旱地氨挥发对氮施用量气象因子的响应［J］.土壤学报，2007，44（3）：499-507.

The ammonia volatilization of anthropogenic-alluvial soil in summer maize farm land under different fertilization methods in Gansu Province

YANG Xiao-yun1，YANG Hu-de1，2
（1.Acɑdemy of Resourcesɑnd Environment of Gɑnsu Agriculturɑl University，Lɑnzhou，Gɑnsu 730070，Chinɑ；2.Institute of Soilɑnd Fertilizerɑnd Wɑter-sɑving Agriculture，Gɑnsu Acɑdemy of Agriculturɑl Science，Lɑnzhou，Gɑnsu 730070，Chinɑ）

The effects of different fertilization methods on the ammonia volatilization of anthropogenic-alluvial soil andmaize growth and nitrogen balancewere studied by intermittent closed chamber pumpingmethod.The results showed that the ammonia volatilization of basal fertilizer and topdressing fertilizer continued for 15 days and 11 days.The accumulation of ammonia volatiles during basal fertilizer period was between 2.970 and 4.123 kg·hm－2，accounting for 0.81%to 1.65%of the total amountof fertilizer，and the accumulation of ammonia volatiles during topdressing fertilizer period was between 6.240～8.347 kg·hm－2，accounting for 3.1%to 4.6%of the amount of fertilizer applied；The loss of ammonia volatilization was lower under the condition of film and urea fertilization，and the utilization rate of nitrogen fertilizerwas higher than that of conventional fertilization.Themass of 1000 grainswas higher than that of conventional fertilization 3.6%to 11.9%，and yield of maize was higher than that conventional fertilization 24.98%to 36.73%；reduce the nitrogen surplus of40.46 to 68.67 kg·hm－2.In summary，the application of film mulching（urea deep application／surface irrigation）can reduce soil ammonia volatilization loss，promote the growth and developmentof summermaize and yield，increase production efficiency，decrease agriculturalnon-pointsource pollution.Therefore，film mulching will be large-scale used in anthropogenic-alluvial soil of the summermaize planting area in Gansu Province.

ammonia volatilization；anthropogenic-alluvial soil；fertilizationmethod；summermaize；mitrogen balance

S143.1

A

1000-7601（2017）05-0079-10

10.7606／j.issn.1000-7601.2017.05.12

2016-07-23

2016-09-21

甘肃省农业面源污染调查项目

杨晓云（1990—），男，甘肃人，硕士研究生，研究方向为土地退化防治与土壤肥力。E-mail：417591809＠qq.com。

杨虎德（1969—），男，甘肃武威人，副研究员，硕士生导师，主要从事土壤环境监测及数字农业研究工作。E-mail：576259707＠qq.com。