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第3 7卷第4期2 0 2 3年8月水土保持学报J o u r n a l o fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.3 7N o.4A u g.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-1 1-2 1 资助项目:国家自然科学基金项目(4 1 6 6 1 0 6 3,4 2 0 0 7 0 0 2);云南省科技重大专项(2 0 1 9 Z G 0 0 9 0 2-0 8)第一作者:陈佳钰(1 9 9 7-),女,硕士研究生,主要从事坡耕地水土保持研究。E-m a i l:9 6 9 0 3 2 2 1 0q q.c o m 通信作者:赵吉霞(1 9 8 9-),女,讲师,博士,主要从事土壤侵蚀和水土保持研究。E-m a i l:z h a o j i x i a c c 1 6 3.c o m缓释肥等氮替代尿素对坡耕地径流氮素流失和青贮玉米生长的影响陈佳钰,李永梅,廖学圆,范茂攀,王自林,赵吉霞(云南农业大学资源与环境学院,昆明6 5 0 2 0 1)摘要:为比较单施尿素与尿素和缓释肥配施对云南坡耕地径流氮流失、土壤养分及青贮饲用玉米生长的影响作用。通过自然降雨下的径流槽试验,在等氮条件下按云南常规施肥量设置单施尿素(C K)、添加硝化抑制剂速溶诺泰克2 1等氮替代4 0%的尿素+6 0%普通尿素(处理I)和聚谷氨酸增效3代等氮替代4 0%的尿素+6 0%普通尿素(处理)3个处理。结果表明:生育期内尿素配施缓释肥的处理I和处理与单施尿素C K处理相比,总氮、铵态氮和硝态氮流失浓度削减量最高分别为2.5 9,1.6 0,1.4 2m g/L和1.6 1,1.3 8,1.2 5m g/L;累计流失量与C K相比,处理I、处理的总氮、铵态氮和硝态氮累计流失量分别削减1 8.5 6%,1 6.1 9%,2 4.3 1%和1 0.7 5%,8.7 3%,1 7.0 8%。在青贮玉米生育期内,配施缓释肥处理土壤较C K处理铵态氮含量分别显著提高1 3.9 4%4 5.0 4%和9.6 3%2 2.3 9%,硝态氮含量分别显著降低3.7 0%2 9.9 1%,8.6 1%1 2.5 5%,土壤微生物生物量氮含量分别显著提高2 2.1 3%3 1.7 6%,1 1.8 0%2 2.8 1%。尿素配施缓释肥也可以显著提高青贮玉米产量和植株氮吸收量,并通过显著提高植株粗蛋白和粗脂肪含量,降低粗灰分和洗涤纤维含量来提高其品质性状。相关性分析可知,径流氮流失与土壤氮含量、青贮玉米产量和植株吸氮量呈负相关关系,土壤氮素与产量和植株氮吸收均呈正相关关系,产量与植株氮吸收呈极显著正相关关系。综上所述,与单施尿素相比,尿素配施缓释氮肥能够减缓土壤氮素的硝化过程,显著增强土壤的固氮能力,维持土壤高氮素水平,进而提高青贮饲用玉米的产量和品质,为红壤坡耕地青贮玉米种植的施肥提供科学理论依据。关键词:缓释肥;径流氮流失;土壤氮素;青贮玉米中图分类号:S 5 1 3;S 1 4 3.1+5 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 9-2 2 4 2(2 0 2 3)0 4-0 0 3 8-0 9D O I:1 0.1 3 8 7 0/j.c n k i.s t b c x b.2 0 2 3.0 4.0 0 6E f f e c t o fS l o w-r e l e a s eF e r t i l i z e rw i t hE q u a lN i t r o g e nS u b s t i t u t i o nf o rU r e ao nR u n o f fN i t r o g e nL o s sa n dS i l a g eM a i z eG r o w t ho nS l o p i n gL a n dCHE NJ i a y u,L IY o n g m e i,L I AOX u e y u a n,F AN M a o p a n,WANGZ i l i n,Z HAOJ i x i a(C o l l e g eo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t,Y u n n a nA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,K u n m i n g6 5 0 2 0 1)A b s t r a c t:T oc o m p a r e t h ee f f e c t so f s i n g l eu r e aa n du r e ac o m b i n e dw i t hs l o w-r e l e a s e f e r t i l i z e ra p p l i c a t i o no nr u n o f fn i t r o g e n l o s s,s o i l n u t r i e n t s a n dg r o w t ho f s i l a g e f o r a g em a i z e i ns l o p e a r a b l e l a n do fY u n n a nP r o v i n c e.I n t h e r u n o f f t r o u g he x p e r i m e n tu n d e rn a t u r a l r a i n f a l l,t h r e e t r e a t m e n t so f s i n g l eu r e a(C K),u r e as u p p l e m e n t e dw i t ht h en i t r i f i c a t i o n i n h i b i t o r I n s t a n tN o r t e c h2 1w i t h4 0%Nr e p l a c e m e n t+6 0%c o mm o nu r e a(T r e a t m e n t I)a n dp o l y g l u t a m a t eP l u s3w i t h4 0%Nr e p l a c e m e n t+6 0%c o mm o nu r e a(T r e a t m e n t)w e r es e tu pu n d e ri s o-n i t r o g e nc o n d i t i o n sa c c o r d i n gt oc o n v e n t i o n a l f e r t i l i z e ra p p l i c a t i o nr a t e si nY u n n a n.T h er e s u l t ss h o w e dt h a t t h eh i g h e s t r e d u c t i o n so f t o t a lN,a mm o n i u mNa n dn i t r a t eNl o s s c o n c e n t r a t i o n sw e r e2.5 9,1.6 0,1.4 2m g/La n d1.6 1,1.3 8,1.2 5m g/Lf o r t r e a t m e n t s I a n d,r e s p e c t i v e l y,w h e nc o m p a r e dw i t hC Kt r e a t m e n td u r i n gt h e f e r t i l i t yp e r i o d.C o m p a r e d t oC K,t h e c u m u l a t i v e l o s s e s o f t o t a l n i t r o g e n,a mm o n i u mn i t r o g e na n dn i t r a t en i t r o g e nw e r er e d u c e db y1 8.5 6%,1 6.1 9%,2 4.3 1%a n d1 0.7 5%,8.7 3%a n d1 7.0 8%f o r t r e a t m e n t sI a n d,r e s p e c t i v e l y.D u r i n gt h eg r o w t hp e r i o do fs i l a g em a i z e,t h ec o m b i n e da p p l i c a t i o no fs l o wr e l e a s ef e r t i l i z e r t r e a t m e n t s i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e dt h ea mm o n i u m Nc o n t e n tb y1 3.9 4%4 5.0 4%a n d9.6 3%2 2.3 9%,s i g n i f i c a n t l yr e d u c e dt h en i t r a t eNc o n t e n tb y3.7 0%2 9.9 1%a n d8.6 1%1 2.5 5%,a n ds i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e dt h es o i lm i c r o b i a lb i o m a s sNc o n t e n tb y2 2.1 3%3 1.7 6%a n d1 1.8 0%2 2.8 1%.U r e ac o m b i n e dw i t hs l o w-r e l e a s e f e r t i l i z e rc o u l da l s os i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e t h es i l a g ey i e l da n dp l a n tNu p t a k e,a n d i m p r o v et h eq u a l i t yt r a i t so fs i l a g em a i z eb ys i g n i f i c a n t l yi n c r e a s i n gt h ec r u d ep r o t e i na n dc r u d ef a tc o n t e n t sa n dr e d u c i n gt h ec r u d ea s ha n dd e t e r g e n t f i b r ec o n t e n t so f t h ep l a n t.C o r r e l a t i o na n a l y s i ss h o w e dt h a tr u n o f fNl o s sw a sn e g a t i v e l yc o r r e l a t e dw i t hs o i lNc o n t e n t,s i l a g em a i z ey i e l da n dp l a n tNu p t a k e,s o i lNw a sp o s i t i v e l yc o r r e l a t e dw i t hb o t hy i e l da n dp l a n tNu p t a k e,a n dy i e l dw a ss i g n i f i c a n t l yp o s i t i v e l yc o r r e l a t e dw i t hp l a n tNu p t a k e.I nc o n c l u s i o n,c o m p a r e dw i t hs i n g l eu r e a,u r e ac o m b i n e dw i t hs l o w-r e l e a s en i t r o g e nf e r t i l i z e rc o u l ds l o wd o w nt h en i t r i f i c a t i o np r o c e s so fs o i ln i t r o g e n,s i g n i f i c a n t l ye n h a n c et h en i t r o g e nf i x i n ga b i l i t yo fs o i l,m a i n t a i n t h eh i g hn i t r o g e nl e v e lo fs o i l,a n dt h u s i m p r o v et h ey i e l da n dq u a l i t yo fs i l a g em a i z e,p r o v i d i n gas c i e n t i f i ca n dt h e o r e t i c a lb a s i s f o r t h e f e r t i l i z a t i o no f s i l a g em a i z e i nr e ds o i l s l o p ea r a b l e l a n d.K e y w o r d s:s l o w-r e l e a s e f e r t i l i z e r;r u n o f fn i t r o g e nl o s s;s o i ln i t r o g e n;c o r ns i l a g e 云南地处西南边陲,是典型的红壤分布区,水热资源丰富,其中坡耕地占云南省总耕地面积的6 9.7 9%1,是经济作物和粮食作物重要的生产区域2。由于长期不合理耕作管理和开发利用,浅薄的土层在降雨冲刷下更易造成养分的流失3,面临着坡耕地地力衰减及水土流失严重等问题,环境恶化的同时还使得坡耕地农业生产力不断下降4,红壤山区的农业生产效率难以提高,并逐步失去可持续发展的能力5。为了实现高产目标对于肥料的依赖程度日益增加,尤其是在粮食作物上氮素的施用远高于国际平均用量,而近半数氮素则通过氨挥发、硝化-反硝化作用、淋失和径流等多途径损失6,不仅会形成温室效应、破坏臭氧层,而且会导致水质恶化、水体富营养化。因此,科学利用肥料资源是云南省防治农业面源污染的关键。青贮饲用玉米的需求随着云南省“粮改饲”的发展势必还将进一步增加,其栽培过程中化肥投入相对一般粮食作物较少且经济效益高,具有极大的发展潜力。在云南山区坡耕地种植饲用玉米,除了如何提质增效,也存在后期追肥困难、费力费工等诸多问题。合理施肥作为关键管理措施在坡耕地农业生产实践中则尤为重要7,氮肥作为作物生长发育必需的主要养分元素更是起着支撑作用6,缓释氮肥有效规避了常规氮肥水溶性高、溶解迅速,使得养分转化快、挥发、淋失和化学固定多等缺点8,减轻氮肥过量引起的环境污染,而且可以通过改变肥料水溶性来有效控制氮素释放规律9,提高土壤的供氮能力,使养分在数量、时间和空间上与作物需求规律基本吻合。生物合成缓释肥通过添加硝化抑制剂或脲酶抑制剂来抑制土壤硝化过程,聚谷氨酸通过肥料增效来促进作物的养分吸收能力,随着肥料生产技术的改进和成熟,缓释肥以其环境友好的优势被广泛推广1 0。已有研究1 1发现,单施缓释氮肥可以简化施肥技术,提供植物生长中后期吸收利用的无机氮肥,但会增加成本,且其前期释放缓慢可导致前期供氮不足而后期作物晚熟1 2。尿素配施缓释肥则可以通过促进玉米生长、提高生育后期的土壤矿质氮含量达到增产的效果1 3。目前,施入添加D M P P缓释肥对促进玉米的生长研究取得一定进展1 4,聚谷氨酸缓释肥在玉米、大豆和水稻等经济粮食作物的增产优质上也有显著成果1 5。尿素配施缓释肥多用于提高籽粒玉米产量和氮素利用,对于坡耕地饲用玉米种植鲜见报道1 6。因此,本研究根据饲用玉米的需肥特性,通过普通尿素分别配施2种缓释肥,探究在等氮条件下缓释氮肥一次性做基肥施入,对坡耕地青贮玉米生长中径流氮流失及土壤肥力的影响,为滇中红壤坡耕地绿色饲用玉米的种植及土地资源有效利用提供理论依据和支持。1 材料与方法1.1 试验地概况试验于2 0 2 1年59月在云南农业大学后山放置于试验基地的模拟径流槽中进行。试验地点中心地理坐标为2 5 0 8 1 9 N,1 0 2 4 5 5 8 E,海拔19 5 0m,坡向为北偏西5 5,年平均气温1 4.6 5,无霜期2 4 93 6 5天,年平均降水量8 3 0mm,属低纬度亚热带高原季风气候,干冷同期,雨热同季。试验土壤为旱地山原红壤,2 0 2 1年5月按照“S”形在每个径流槽内选取4 5个点,采集02 0c m耕层土壤,去除土样中的杂草、石块等杂物后混匀,用无菌袋密封,经过风干后过筛,测定土壤基础养分值:p H为6.2 2,有机质含量1 8.1 3g/k g,全氮含量0.5 7g/k g,碱解氮含量6 6.5 0m g/k g,速效磷含量1 3.9 0m g/k g,速效钾含量4 5.2 2m g/k g。1.2 试验材料供试青贮玉米品种为“桥单6号”;供试肥料为尿素(含N4 6.0%)、速溶诺泰克2 1(含N2 0.5%)以及聚谷氨酸增效3代(含N4 6.0%),过磷酸钙(含P2O51 2.0%),农业用硫酸钾(含K2O5 0.0%),其中2种缓释肥中均不含P、K元素。93第4期 陈佳钰等:缓释肥等氮替代尿素对坡耕地径流氮素流失和青贮玉米生长的影响1.3 试验设计1.3.1 径流槽设计 试验装置由厚度为2mm的铁板制成,长1 6 0c m,宽8 0c m,土层深度为5 0c m的径流模拟槽,上管口用于采集地表径流,于出口位置下端摆放1个容量为2 2L的水桶用于收集径流及泥沙,用塑料薄膜将径流收集桶覆盖,防止降雨期间雨水进入(图1)。图1 试验装置示意1.3.2 缓释肥试验设计 在施氮水平相同的情况下,设置3个处理:C K,单施普通尿素;处理I,添加硝化抑制剂速溶诺泰克2 1等氮替代4 0%的尿素+6 0%普通尿素;处理,包膜缓释氮肥聚谷氨酸增效3代等氮替代4 0%的尿素+6 0%普通尿素。每个处理重复3次,共9个槽,径流槽随机排列。播种玉米采用种子穴播方式,施入模拟径流槽的表层土壤(01 0c m),种植密度为90 0 0株/6 6 7m2,每塘播种3粒,间苗后每塘1株,行距为3 0.0c m,株距为2 0.0c m,即每槽1 2株。1.3.3 施肥与田间管理 于2 0 2 1年5月2 7日播种,2 0 2 1年9月3 0日收获。按照当地常规施肥量分别为纯氮2 7 0k g/h m2、P2O59 0k g/h m2、K2O9 0k g/h m2,氮肥的基追比为64,追肥在大喇叭口期进行,其中缓释氮肥、磷肥、钾肥均作为基肥一次性施入,肥料在播种时穴施于02 0c m的耕层土中,玉米生育期内,根据试验基地内径流模拟槽的具体情况进行田间管理工作。1.4 样品采集与测定1.4.1 样品采集 径流样品:玉米生育期内,每次降雨产流结束1 2h内收集径流水样,将收集桶内的径流和泥沙充分搅拌,并分上、中、下层共取水样6 0 0m L,取样后将其清洗排空。收集到的水样带回实验室过滤,低温保存或即时测定。土壤样品:在青贮玉米的苗期、拔节期、大喇叭口期、吐丝期和成熟期5个生育期内分别进行土样采集,测定土壤理化性质;每个槽内按“S”形选取45个点采样,分别采集02 0c m土层的土壤,均匀混合保留部分鲜样,部分经自然风干保存,测定不同施肥处理的土壤养分含量。植株样品:在玉米乳熟末期采集植株样品,每个径流槽选3株长势居中的玉米,齐地面处刈割后称重测产,然后在1 0 5杀青3 0m i n,降至8 0 烘干至恒重,称重后用粉碎机将烘干样品粉碎过筛,放入自封袋中保存测定品质。1.4.2 测定项目与方法 水样测定:记录径流收集桶内的水深后,用容积法测定径流桶中水体积,计算径流量;参照 水和废水监测分析方法(第4版)1 7:采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定总氮含量,使用A u t oA n a l y z e r 3H i g hR e s o l u t i o n连续流动分析 仪(德 国S E A L公 司,S E A L X Y-2S AM-P L E R)测定铵态氮、硝态氮含量;地表径流养分流失量等于整个监测周期中(整个玉米生育期)各次径流水样中养分浓度与收集水体积乘积之和。测定土壤样品:土壤铵态氮、硝态氮含量用1m o l/L的K C l浸提后,同水样测定方法一致;土壤微生物生物量氮(MB N)含量采用氯仿熏蒸法1 8测定。植株产量的测定:对玉米实收测产,单位面积鲜重,每个径流槽收获3株,收获后立即称重,得到小区生物鲜重,折合成单位面积生物产量(t/h m2),换算单位面积干重产量。植株品质的测定:粗蛋白采用H2S O4H2O2消化奈氏比色法测定,粗脂肪测定采用索氏乙醚提取法,粗灰分采用高温直接法,中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维采用范式洗涤纤维测定法。收获玉米分别测定茎、叶、穗测定鲜干重,粉碎过筛后采用H2S O4-H2O2法消煮,凯氏定氮法测定植株全氮含量,植株氮吸收量(k g/h m2)=氮含量干重产量。1.5 数据处理本试验中采用M i c r o s o f tE x c e l 2 0 1 9软件进行数据处理分析和作图,用I BMS P S S进行单因素方差分析,邓肯多重比较检验显著性差异及相关性分析。2 结果与分析2.1 不同施肥处理对径流及其氮素流失的影响2.1.1 不同施肥处理下降雨径流分析 表1和表2为2 0 2 1年5月2 7日至2 0 2 1年9月3 0日玉米生育期内降雨径流情况,累计降雨量达7 0 4.6mm,集中在68月的苗期至吐丝期,期间降雨次数和降雨量分别占整个生育期的9 1.3 8%和8 5.4 9%,3个处理总产流均为1 7次。可以看出,径流量与降雨量显著相关,产流量随生育期的推进呈减少趋势,整个生育期内总产流量大小为C K处理处理I,较C K相比,处 理I、径 流 累 计 量 分 别 减 少3.2 5%和2.0 6%,处理I的削减率更高,苗期和拔节期各处理间径流量无显著性差异,其余生育期各处理间均达到显著水平。04水土保持学报 第3 7卷表1 玉米生育期内降雨特征降雨日期(年-月)降雨次数产流次数C K处理I处理降雨量/mm百分比/%2 0 2 1-0 510006.80.9 62 0 2 1-0 61 35553 2 5.84 6.2 42 0 2 1-0 72 05551 5 7.42 2.3 42 0 2 1-0 82 06661 8 9.62 6.9 12 0 2 1-0 941112 5.03.5 5合计5 81 71 71 77 0 4.61 0 0.0 02.1.2 不同施肥处理对径流氮素流失的影响 由图2可知,随生育期推进,不同施肥处理氮素流失浓度均呈下降上升下降的趋势,氮素流失量均在苗期达到峰值后呈现下降的变化趋势。尿素配施缓释肥处理较单施尿素处理相比可以显著减少氮素流失浓度和流失量,生育期内处理I和处理的总氮、铵态氮和硝态氮流失浓度较C K处理相比,削减量最高分别为2.5 9,1.6 0,1.4 2m g/L和1.6 1,1.3 8,1.2 5m g/L。氮素流失量在生育期内大小为C K处理处理I,较C K相比,处理I、处理的总氮、铵态氮和硝态氮累计流失量分别削减1 8.5 6%,1 6.1 9%,2 4.3 1%和1 0.7 5%,8.7 3%,1 7.0 8%。表2 不同施肥处理下各生育期内产流量生育期降雨量/mm径流量/(m3h m-2)C K处理I处理苗期1 8 5.43 7 0.9 95.5 0 a3 6 6.9 15.4 1 a3 6 7.7 24.8 6 a拔节期2 0 9.43 5 3.8 25.7 1 a3 4 5.0 94.6 6 a3 5 1.6 04.0 8 a大喇叭口期1 2 5.61 8 8.6 02.6 1 a1 7 8.8 12.2 9 b1 7 9.2 44.3 9 b吐丝期1 5 9.21 6 8.4 74.5 9 a1 5 9.7 02.4 9 b1 6 4.0 53.7 2 a b成熟期2 5.01 4.7 31.7 0 a1 0.5 00.8 0 b1 1.3 62.0 2 b合计7 0 4.61 0 9 6.6 11 0 6 1.0 11 0 7 3.9 7 注:表中数据为平均值标准差;同行不同小写字母表示不同处理间差异显著(p处理处理I,说明缓释氮肥施用可以显著降低土壤中硝态氮含量。图3 不同施肥处理下土壤铵态氮和硝态氮含量的变化2.3 不同施肥处理对土壤微生物生物量氮的影响各施肥处理的土壤微生物生物量氮(MB N)含量从苗期开始呈下降趋势至大喇叭口期含量有少量上升后又开始逐渐下降(图4),整个生育期内处理I、处理的M B N含量较C K处理分别显著提高2 2.1 3%3 1.7 6%和1 1.8 0%2 2.8 1%,且各处理的含量大小均表现为处理I 处理C K,缓释肥配施尿素能够有效增加土壤MB N含量。2.4 不同施肥处理下青贮玉米生物产量及植株吸氮量由图5 a可知,与C K处理相比,处理I、处理的青贮玉米生物产量均有显著提高,分别增加1 2.3 7%和8.6 7%,处理I和处理之间无显著性差异,说明缓释氮肥配施尿素可以显著提高青贮玉米的生物产量,处理I的增产效果优于处理;缓释氮肥配施尿素可以改善青贮玉米植株对氮素的吸收(图5 b),处理I、的植株吸氮量均显著高于C K,分别增加7 0.4 6%和5 7.0 4%,其中处理I的植株吸氮量最高,为2 7 8.3 0k g/h m2,较处理也有显著增加。图4 不同施肥处理对土壤微生物量氮的影响图5 不同施肥处理下青贮玉米的生物产量及植株吸氮量2.5 不同施肥处理对青贮玉米品质性状的影响粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维是评价青贮饲料营养品质的重要指标,由表3可知,不同施肥处理下青贮玉米的品质指标均存在显著差异。处理I和处理较C K处理相比显著提高植株的粗蛋白含量,分别提高2 2.1 6%和9.1 3%,且处理I、间也达到显著水平;与C K处理相比,处理I、的粗脂肪含量分别显著增加2 5.4 2%和1 6.3 8%,3个处理间均呈现显著性差异,且含量呈处理I 处理C K的关系;处理I和处理的玉米粗灰分含量较C K处理相比均有显著降低,分别减少3 2.9 8%和1 6.4 9%,且处理I、之间也有显著差异;较C K处理相比,缓释肥配施尿素处理在一定程度上降低植株2种洗 涤 纤 维 含 量,处 理I、的 中 性 洗 涤 纤维含量分别降低1 3.1 5%和6.4 8%,酸性洗涤纤维含量分别降低1 0.1 2%和3.5 9%。综合来看,配施缓释氮肥速溶诺泰克的处理I全株青贮饲料玉米的品质最好。24水土保持学报 第3 7卷表3 不同施肥处理对青贮玉米营养品质的影响单位:%处理粗蛋白粗脂肪粗灰分中性洗涤纤维酸性洗涤纤维C K8.9 80.0 3 c1.7 70.0 5 c4.6 70.3 1 a3 1.1 70.1 5 a2 2.5 40.5 4 a处理I1 0.9 70.1 2 a2.2 20.0 7 a3.1 30.2 5 c2 7.0 70.4 1 c2 0.2 60.6 3 b处理9.8 00.0 9 b2.0 60.0 6 b3.9 00.1 7 b2 9.1 50.3 6 b2 1.7 30.1 9 a 注:同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(p0.0 5)。2.6 不同生育时期径流氮流失量、土壤养分和青贮玉米产量及吸氮量之间相关性分析由表4可知,在玉米各生育时期,径流氮素流失量均与土壤铵态氮和微生物量氮含量呈显著负相关(p 0.0 5)或极显著负相关关系(p 0.0 1),苗期至吐丝期4个时期与硝态氮呈正相关关系,在拔节期和大喇叭口期差异达到极显著正相关(p 0.0 1),成熟期时,径流氮流失与土壤硝态氮则呈负相关关系。除吐丝期的土壤碱解氮外,其余各生育时期土壤碱解氮、铵态氮和微生物量氮均与青贮玉米产量和植株吸氮量呈正相关关系,其中土壤铵态氮和微生物量氮与产量和吸氮量差异均呈极显著正相关关系(p 0.0 1),除成熟期外,土壤硝态氮与产量和吸氮量为负相关关系,且在苗期和拔节期相关性达到极显著(p0.0 1)。且在全生育期内产量与植株氮吸收呈极显著正相关关系(p0.0 1),说明植株吸氮量的增加可以有助于玉米生长。3 讨 论降雨和施肥均为影响径流氮流失浓度和流失量的主要因素1 9,本研究表明,尿素配施缓释肥处理较单施尿素处理相比,氮素流失浓度和流失量均有显著削减,这与丁志磊等2 0的研究结果一致,其中径流流失与降雨量的增加呈正比,说明产流量与降雨显著相关。试验中,7 0%的氮素流失在生育前期,除了前期降雨量大外,尿素的氮素释放大于青贮玉米的吸收利用,导致土壤中氮素过剩,加大流失风险,缓释肥前期养分释放不致过多的特点则可以显著降低氮素的流失,并且前期玉米覆盖度较低,更易发生径流。随着生育期推进,降雨量有所减少,同时玉米对氮素吸收增加,生长中后期覆盖度增加,可以截留部分雨水,增加土壤表层粗糙度和紧实度,从而减缓径流流速,减少地表径流氮输出。合理施肥可以提升耕地生产力含量并改善土壤环境2 1,与单施尿素相比,配施缓释肥可以在保证作物生长所需养分的同时减少养分的流失,提高肥料的利用效率。试验中单施尿素处理的土壤碱解氮和铵态氮含量显著低于尿素配施缓释肥处理,而硝态氮含量总体上显著增加,除在酸性土壤中自养硝化作用本身受到抑制外2 2,配施添加DMP P缓释肥的处理I通过有效抑制胺氧化酶等酶活性,明显阻断硝化作用,配施聚谷氨酸缓释氮肥的处理则通过阻控尿素的溶解,有效减缓铵态氮的生成和氧化,或者通过阴离子氨基酸聚合体吸附铵态氮,降低土壤硝态氮含量。说明尿素配施缓释肥可以有效调节氮素的释放转化过程,使得土壤在较长时间内保持高铵态氮含量水平2 3,一定程度上降低氮素损失,延长肥效期2 4,在空间和时间上使氮素供应更加平缓,且与玉米需氮水平基本吻合,进而能提高作物对氮的吸收利用2 5。土壤微生物生物量在调控土壤物质养分循环与利用中起着重要的作用2 6,驱动着作物养分转化,同时也是衡量土壤健康状态的一个重要指标,可以精确反映土壤品质的改善和退化情况2 7,微生物生物量氮量也是氮素的储备库。试验中,单施尿素处理微生物生物量氮含量最低,尿素配施缓释肥处理的含量则有显著增加,一方面因为p H的降低抑制土壤微生物活性2 8;另一方面,缓释肥可以长期保持土壤中的可利用氮素,有利于微生物对氮的固定,所以处理I、的微生物量氮含量较高。青贮玉米是一种喜肥作物且对氮肥敏感2 9,有效施用氮肥有利于改善玉米农艺性状从而提高产量3 0,缓释肥可以在有效提高青贮玉米产量、改善玉米氮素吸收中起到积极作用3 1,地上生物量越高氮素的吸收则越高3 2;同时氮肥也是影响饲用玉米品质的主要因素之一,施用氮肥可以在增加植株粗蛋白和粗脂肪含量,积累热能的同时,降低其2种洗涤纤维含量3 3,从而促进动物的咀嚼及唾液的产生帮助动物吸收营养。本研究中尿素配施缓释肥处理的产量、氮吸收量、粗蛋白、粗脂肪含量较单施尿素处理均有显著提高,粗灰分、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量则显著降低,达到饲料玉米优质高产的标准。青贮玉米生育期内对养分需求吸收规律表现为“慢-快-慢”,单施尿素在施入土壤后因为其速效性,生育前期的土壤氮素水平远超玉米吸收水平,导致大量氨挥发、淋失等途径损失;而尿素配施缓释肥处理在拔节期前有尿素提供充足的氮素,缓释肥通过影响土壤生化环境,抑制酶活性或氨氧化古菌群落结构和丰度3 4,在玉米生长中后期保证了氮素持续释放,维持土壤供氮水平,满足全生育期的氮素需求,减少单施尿素造成的脱靶现象,聚谷氨酸还可以通过提高植物根际的养分吸收率,提升作物营养品质3 5。缓释肥的施入还影响土壤的p H,p H的提高对于氮素的转34第4期 陈佳钰等:缓释肥等氮替代尿素对坡耕地径流氮素流失和青贮玉米生长的影响化和促进氮素吸收起到积极作用3 6,有利于青贮玉米的生长,达到提高产量、改善品质的目标。表4 不同生育时期径流氮流失、土壤养分与青贮玉米产量和吸氮量之间的相关性生育时期项目径流总氮径流铵态氮径流硝态氮碱解氮铵态氮硝态氮微生物量氮产量植株吸氮量径流总氮1.0 0 00.7 6 3*0.7 9 2*-0.3 9 8-0.8 6 4*0.5 9 5-0.8 0 7*-0.8 5 9*-0.8 0 1*径流铵态氮1.0 0 00.9 4 1*-0.1 0 6-0.8 8 5*0.7 4 4-0.9 0 0*-0.9 3 1*-0.9 4 2*径流硝态氮1.0 0 0-0.1 8 3-0.9 1 7*0.7 3 8*-0.8 4 3*-0.8 5 7*-0.9 6 3*碱解氮1.0 0 00.1 2 60.0 3 70.0 9 70.2 7 60.1 7 2苗期铵态氮1.0 0 0-0.8 4 3*0.8 6 6*0.8 5 8*0.9 5 3*硝态氮1.0 0 0-0.8 2 7*-0.7 0 2*-0.8 4 6*微生物量氮1.0 0 00.9 3 8*0.9 2 2*产量1.0 0 00.9 1 5*植株吸氮量1.0 0 0径流总氮1.0 0 00.1 3 50.3 5 0-0.3 4 0-0.7 1 5*0.4 5 8-0.7 5 1*-0.7 7 1*-0.8 4 4*径流铵态氮1.0 0 00.5 0 5-0.7 0 7*-0.6 8 6*0.8 0 0*-0.6 1 5-0.5 6 5-0.4 1 8径流硝态氮1.0 0 0-0.5 3 9-0.7 2 2*0.5 7 9-0.7 6 0*-0.5 3 7-0.6 3 9碱解氮1.0 0 00.7 4 6*-0.9 0 1*0.7 7 4*0.7 8 2*0.7 5 5*拔节期铵态氮1.0 0 0-0.8 2 0*0.9 2 0*0.8 8 7*0.8 8 5*硝态氮1.0 0 0-0.7 9 8*-0.7 8 4*-0.7 5 1*微生物量氮1.0 0 00.9 2 7*0.9 4 6*产量1.0 0 00.9 1 5*植株吸氮量1.0 0 0径流总氮1.0 0 00.7 2 9*0.7 8 4*-0.8 4 5*-0.9 1 7*0.7 7 4*-0.9 0 9*-0.8 8 7*-0.9 6 0*径流铵态氮1.0 0 00.9 0 9*-0.6 1 6-0.7 2 2*0.5 4 5-0.8 5 6*-0.7 7 7*-0.7 6 3*径流硝态氮1.0 0 0-0.5 5 2-0.7 7 0*0.8 1 7*-0.7 9 8*-0.7 5 4*-0.7 9 1*碱解氮1.0 0 00.8 4 4*-0.5 2 40.8 9 7*0.9 2 0*0.8 0 0*大喇叭口期铵态氮1.0 0 0-0.7 4 9*0.8 9 4*0.9 0 7*0.9 1 8*硝态氮1.0 0 0-0.5 9 5-0.6 6 5-0.7 5 1*微生物量氮1.0 0 00.9 3 3*0.8 8 2*产量1.0 0 00.9 1 5*植株吸氮量1.0 0 0径流总氮1.0 0 00.8 4 1*0.8 9 5*0.6 9 9*-0.7 7 9*0.1 5 2-0.7 9 8*-0.7 6 1*-0.8 3 6*径流铵态氮1.0 0 00.8 6 7*0.5 0 8-0.9 2 7*0.1 2 4-0.8 5 5*-0.9 3 2*-0.8 4 0*径流硝态氮1.0 0 00.6 3 1-0.6 8 1*0.1 6 1-0.7 9 5*-0.7 7 5*-0.8 2 8*碱解氮1.0 0 0-0.3 6 0-0.1 7 5-0.5 6 0-0.3 9 4-0.4 2 4吐丝期铵态氮1.0 0 0-0.2 2 10.7 8 8*0.9