有機(jī)肥等氮替代化肥對(duì)玉米產(chǎn)量和氮素吸收利用效率的影響

趙吉霞, 禹妍彤, 周 蕓, 李永梅, 范茂攀

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院, 昆明 650201; 2.普洱市思茅區(qū)茶葉和特色生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心, 云南 普洱 665000)

玉米作為我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，不僅用于糧食生產(chǎn)，而且在飼料使用中也占據(jù)極大的比例。作為世界總產(chǎn)最高的農(nóng)作物，它的增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)對(duì)糧食安全有著重要作用[1]。在玉米生長過程中，氮素是所需最多的營養(yǎng)元素和主要的養(yǎng)分限制因子，也是玉米產(chǎn)量多少的關(guān)鍵[2]。由于土壤中的氮素含量比較低，單靠土壤中氮素的供給已經(jīng)不能滿足作物生長的需要，所以通過增施氮肥來滿足玉米對(duì)氮素的需求，從而增加玉米產(chǎn)量。傳統(tǒng)的玉米種植多采用以基施為主的施氮方式，并根據(jù)玉米在不同生長時(shí)期的氮素需求進(jìn)行科學(xué)追肥。在玉米的各個(gè)生長時(shí)期中，需肥的高峰期往往是拔節(jié)期和大喇叭口期，前者的玉米生長速度最快，后者的玉米養(yǎng)分吸收量最大，為了保這兩個(gè)時(shí)期的玉米生長有足夠的養(yǎng)分供應(yīng)，所以要進(jìn)行追肥[3-4]。

隨著我國農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展以及對(duì)作物產(chǎn)量需求的不斷增大，化肥的施用已經(jīng)成了必不可少的農(nóng)藝措施，并且化肥的施用量和施用頻率也在日益增加。隨著我國化肥用量的增多，到2016年為止，我國化肥消費(fèi)量約為5 984萬t，但是肥料的利用率卻越來越低，而且增產(chǎn)效果并不明顯[5]。由于長期過量的施用化肥，土壤的理化性質(zhì)遭到破壞，出現(xiàn)了土壤板結(jié)和酸化等問題，養(yǎng)分也因?yàn)橥寥佬再|(zhì)的改變而流失[6]，使得土壤機(jī)質(zhì)含量減少[7]，降低了土壤微生物和相關(guān)酶的活性，破壞了土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，其修復(fù)能力和生產(chǎn)功能都受到影響，對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展而言，這并不是可持續(xù)發(fā)展的施肥模式[8]。肥料的過度施用在一定程度上還造成了嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)面源污染問題，土壤無機(jī)氮會(huì)因?yàn)榈实牟缓侠硎┯枚苁В瑥亩鴮?dǎo)致環(huán)境污染，尤其是地下水污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重[9]。有機(jī)肥因?yàn)楹写罅孔魑锼璧幕A(chǔ)養(yǎng)分和其他物質(zhì)，而且種類多樣，獲取方式簡單，所以被廣泛應(yīng)用于我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。有機(jī)肥所含的養(yǎng)分往往可以被植物直接吸收利用，并且有機(jī)肥的施入促進(jìn)了土壤團(tuán)聚體形成，提高了有機(jī)質(zhì)數(shù)量，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)起到改良作用，提升了土壤的肥力水平。除此之外，有機(jī)肥提高了微生物的代謝能力，有利于將土壤中難吸收養(yǎng)分形態(tài)轉(zhuǎn)為易被作物吸收的有效態(tài)，且有機(jī)肥肥效穩(wěn)定，不容易造成環(huán)境污染，所以有機(jī)肥被認(rèn)為是化學(xué)肥料的有效替代品[10]。有機(jī)肥和化肥二者進(jìn)行配施，既合理利用了肥料資源，又提高了土壤肥力，達(dá)到作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的效果，是一種高效而且安全的施肥制度[11-12]，有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

國內(nèi)外的大量研究也表明，有機(jī)肥等氮替代化肥進(jìn)行配施對(duì)土壤所含養(yǎng)分起到提升作用，而且為微生物生長發(fā)育創(chuàng)造了更好的環(huán)境，促進(jìn)了土壤微生物的物質(zhì)循環(huán)和生物固氮的過程，既減少了氮素的損失，還提高了氮肥的利用率[13-14]。蔡澤江、侯紅乾等的研究表明，玉米的養(yǎng)分供需關(guān)系能被有機(jī)肥替代部分化肥配施這種施肥模式所協(xié)調(diào)，從而達(dá)到玉米增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的目標(biāo)，而且在紅壤稻田系統(tǒng)中，有機(jī)肥替代化肥配施下的作物增產(chǎn)和穩(wěn)定性效果最好[15-16]。這種有機(jī)無機(jī)混合施用的施肥模式在提高土壤肥力和作物對(duì)養(yǎng)分吸收方面有不可替代的作用，而且極大地提高了氮素的利用效率[17]。徐明崗、孟琳等也認(rèn)為有機(jī)肥替代部分化肥配施不僅提高了作物對(duì)氮素的吸收利用，還減少了由于氮素過多對(duì)環(huán)境造成污染的問題[18-19]。有學(xué)者指出：在適氮水平下，有些作物的籽粒產(chǎn)量會(huì)因有機(jī)肥施入量的增加而得到提升，但有機(jī)肥含量超過一定的數(shù)值時(shí)，氮肥在提高作物產(chǎn)量和改善作物品質(zhì)方面產(chǎn)生的效益將會(huì)逐漸降低[20-21]。所以若想得到有機(jī)無機(jī)肥配施的最大交互作用，二者的施用量得控制在一定的范圍內(nèi)，這樣才能最大程度的提升氮素的利用效率，達(dá)到作物高產(chǎn)的目標(biāo)。

目前關(guān)于有機(jī)肥等氮替代化肥對(duì)作物產(chǎn)量、氮素利用率的影響研究主要在水稻[19]和小麥[21]等農(nóng)作物，對(duì)玉米的研究較少，且已有的相關(guān)研究大都是對(duì)北方平原地區(qū)進(jìn)行的[22]，相比之下對(duì)云南紅壤坡耕地地類下種植的玉米鮮有報(bào)道，仍需我們進(jìn)一步研究來揭示有機(jī)肥等氮替代部分化肥對(duì)云南紅壤坡耕地地類下種植的玉米的產(chǎn)量以及氮素吸收利用效率有何影響。因此，本試驗(yàn)以云南紅壤坡耕地地區(qū)的玉米為研究對(duì)象，基施有機(jī)肥替代部分化肥，試圖尋找該地玉米種植的最優(yōu)肥料配施比和合理的施肥模式，為該地區(qū)實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)、高效利用氮肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年5月—2019年10月在云南省昆明市尋甸縣大河橋地區(qū)的云南農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)踐教學(xué)基地(25°31′07″N，103°16′41″E)進(jìn)行，平均海拔1 860 m，年平均氣溫15.9℃，年均降水量達(dá)900～1 000 mm，降雨干濕季分明。土壤以紅棕壤為主，種植作物為玉米。該試驗(yàn)地0—20 cm耕層土壤基本理化性狀見表1。

表1 試驗(yàn)地0-20 cm耕層土壤基本理化性質(zhì)

1.2 供試作物與肥料

供試作物為玉米(云瑞88)，供試有機(jī)肥是豬糞，施用前過2 mm篩孔，含水率38.00%，對(duì)其養(yǎng)分含量測定結(jié)果如下：全氮(N 3.33 %)，全磷(P2O51.74%)，全鉀(K2O 1.40%)；供試化肥是普通尿素(N 46.30%)、過磷酸鈣(P2O516.00%)、硫酸鉀(K2O 51.00%)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)處理，分別為：CK(不施任何肥)、NPK(基施100%的化肥)、T1(10%的基施化肥被有機(jī)肥進(jìn)行等氮替代)、T2(20%的基施化肥被有機(jī)肥進(jìn)行等氮替代)、T3(30%的基施化肥被有機(jī)肥進(jìn)行等氮替代)、T4(40%的基施化肥被有機(jī)肥進(jìn)行等氮替代)。其中NPK處理的化肥施用量為：N 240 kg/hm2、P2O575 kg/hm2和 K2O 75 kg/hm2。在其他施肥處理中，有機(jī)肥施用量分別為1 162 kg/hm2，2 325 kg/hm2，3 487 kg/hm2，4 650 kg/hm2。除CK外的五組處理的養(yǎng)分投入量(N，P2O5和K2O)相同，各處理在等養(yǎng)分含量投入的條件下，有機(jī)肥按等氮量一致進(jìn)行替代，平衡有機(jī)肥帶入的氮、磷、鉀含量。各處理具體施肥量詳見表2。試驗(yàn)的每個(gè)處理有4次重復(fù)，小區(qū)尺寸設(shè)計(jì)按4 m×7 m，24個(gè)小區(qū)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)。施肥方式為基施為主，后期進(jìn)行追肥?？偟康?0%作基肥，有機(jī)肥、磷肥、鉀肥一次性在玉米播種前撒施作基肥；剩下的60%在拔節(jié)期和大喇叭口期進(jìn)行追肥，追肥方式為穴施，前者追施總氮量的35%，后者追施總氮量的25%。每小區(qū)定植280株玉米(行距60 cm、株距25 cm)，播種深度約為4～5 cm，小區(qū)之間用1 m走道互相隔離，以免小區(qū)之間互相影響，種植期間按常規(guī)進(jìn)行田間管理。

表2 不同施肥處理的肥料施用量 kg/hm2

1.4 樣品采集

在玉米的成熟期采樣，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取15株玉米，采集其地上部部分，用于測定產(chǎn)量和含氮量。分別對(duì)玉米籽粒和秸稈進(jìn)行鮮重稱量，測定含水率后進(jìn)行風(fēng)干處理，最后算其干物重。

1.5 樣品分析

1.5.1 玉米產(chǎn)量的測定 準(zhǔn)確測定各小區(qū)玉米棒子鮮重記為m，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取的15個(gè)玉米棒子鮮重記m1，籽粒鮮重記m2，同時(shí)采用谷物含水量測定儀測定玉米籽粒含水量w1，得出穗心占玉米棒子鮮重的百分比w2。

各區(qū)玉米產(chǎn)量M(kg)：

=m×(1-w1-w2)

1.5.2 干物質(zhì)和含氮量的測定 將各小區(qū)采集的15株植株進(jìn)行殺青(溫度為105℃，時(shí)間為30 min)，然后于75℃下進(jìn)行烘干，直至恒重，接著測定植株的干物重。將完成測定的植株樣品進(jìn)行粉碎并過100目篩，植物全氮含量通過H2SO4-H2O2消煮，用凱氏定氮法測定。

1.6 計(jì)算公式

氮素吸收量及其利用效率的計(jì)算公式[23]如下：(1) 玉米吸氮量(kg/hm2)=(籽粒產(chǎn)量×籽粒含氮量)+(秸稈產(chǎn)量×秸稈含氮量)；(2) 肥料氮偏生產(chǎn)力(PFPN，kg/kg)，PFPN=Y/F；(3) 氮肥貢獻(xiàn)率(FCRN，%)，F(xiàn)CRN=(Y-Y0)/Y×100；(4) 氮肥表觀利用率(REN，%)，REN=(N-N0)/F×100；(5) 氮肥農(nóng)學(xué)利用率(AEN，kg/kg)=(Y-Y0)/F。式中：F為施氮總量；Y和Y0分別代表進(jìn)行施肥處理和CK處理下的玉米籽粒產(chǎn)量；N和N0分別代表施肥處理和CK處理下的吸氮量。

1.7 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2016，SPSS 23.0和Origin 8.5對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理及圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理下玉米籽粒產(chǎn)量及秸稈生物量的變化

由圖1可知，不同施肥處理下的玉米籽粒產(chǎn)量和秸稈生物量基本呈現(xiàn)較一致的變化規(guī)律，不同施肥處理下的玉米產(chǎn)量和秸稈生物量均較CK處理有顯著增加，且不同比例有機(jī)肥等氮替代化肥較100%施用化肥處理下的玉米產(chǎn)量和秸稈生物量均有不同程度的增加，且增加量隨有機(jī)肥替施比例的增加呈現(xiàn)增加后降低的趨勢，即T3處理下的玉米產(chǎn)量和秸稈生物量達(dá)最大值，分別為7 653 kg/hm2，16 530 kg/hm2。T3處理下的玉米籽粒產(chǎn)量顯著高于CK，NPK，T1，T4處理，但與T2處理沒有顯著差異，這與秸稈生物量在不同施肥處理下表現(xiàn)出的規(guī)律一致。與NPK處理下的籽粒產(chǎn)量相比，T1，T2，T3，T4分別提高了6.12%，14.29%，19.53%，6.07%，與NPK相比，T1，T2，T3，T4處理下的秸稈生物量分別提升了2.16%，14.25%，21.76%，5.62%。這表明基施時(shí)采用有機(jī)肥、化肥配合的這種施肥模式可以有增產(chǎn)的作用，但有機(jī)肥替代化肥的比例不是越高越好，只有在一定范圍內(nèi)才可達(dá)最佳增產(chǎn)效果。

圖1 不同施肥處理下玉米籽粒產(chǎn)量及秸稈生物量的變化

2.2 不同施肥處理對(duì)玉米吸氮量的影響

有機(jī)肥與化肥的配施明顯促進(jìn)了植株對(duì)氮素的吸收，與NPK處理相比(表3)，基施有機(jī)肥等氮替代部分化肥增加了玉米籽粒和秸稈的吸氮量。且有機(jī)無機(jī)肥配施處理下的籽粒吸氮量與NPK處理差異顯著，T1，T2，T3，T4處理較NPK處理相比，玉米籽粒的吸氮量分別提高了19.89%，35.14%，40.83%，16.72%，且T3處理吸氮量達(dá)到136.50 kg/hm2，顯著高于其他施肥處理，較T1，T2，T4處理相比分別提升了26.14%，8.77%，28.96%，這表明當(dāng)有機(jī)無機(jī)肥配施時(shí)，有機(jī)肥等氮替代化肥的比例為30%時(shí)對(duì)氮素向玉米籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)作用最大，使得玉米籽粒對(duì)氮素累積吸收的效果最好。而T1處理下的籽粒吸氮量與T4處理差異不顯著，雖然與NPK處理相比有所提高，但相比T2，T3處理，T1，T4的提升效果并不顯著。

玉米秸稈的吸氮量隨施肥的變化較籽粒吸氮量隨施肥的變化規(guī)律較一致，有機(jī)無機(jī)配施處理下的秸稈吸氮量較單施氮肥處理較高，且在有機(jī)肥等氮替代30%基施化肥時(shí)達(dá)峰值為(155.58±8.79) kg/hm2，并與其余施肥處理下的秸稈吸氮量差異顯著，相比NPK，T1，T2和 T4處理，T3處理的秸稈吸氮量分別增加17.46%，28.44%，20.48%，31.62%，其余處理間的秸稈吸氮量差異不顯著。

表3 不同施肥處理的玉米對(duì)氮素的累積吸收量 kg/hm2

因此，有機(jī)無機(jī)配施處理下的玉米地上部吸氮量顯著高于單施化肥處理，且玉米地上部的吸氮量隨有機(jī)肥配施比例的增加呈先增加后降低趨勢，玉米地上部氮素平均積累量從大到小依次為T3(292 kg/hm2)>T2(248 kg/hm2)>T1(212 kg/hm2)>T4(203 kg/hm2)>NPK(176 kg/hm2)>CK(52 kg/hm2)。與NPK，T1，T2，T4處理相比，T3處理分別提高了39.90%，27.37%，15.01%，30.38%的吸氮量，即有機(jī)肥替代30%基施化肥時(shí)玉米地上部的吸氮量效果最好，表明有機(jī)肥化肥配施可以提高玉米地上部的吸氮量，但是存在一個(gè)最合適的有機(jī)肥替施比例，相較于其他不同施肥處理使得玉米對(duì)氮素的吸收效果更好。有機(jī)肥替施的比例過少或過多，對(duì)提高氮素吸收的效果都不顯著，過多的有機(jī)肥配施反而一定程度上增加了氮素進(jìn)入環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)環(huán)境污染造成潛在威脅。

2.3 不同施肥處理對(duì)玉米氮素利用率的影響

肥料氮偏生產(chǎn)力(PFPN,kg/kg)反映的是單位施氮量下所得的作物籽粒產(chǎn)量，是土壤肥力與肥料效應(yīng)的一個(gè)綜合指標(biāo)。由圖2可知，不同施肥處理下的PFPN大小是隨著有機(jī)肥等氮替代基施化肥比例改變而變化的，隨著替代比例增加，PFPN也增加。當(dāng)替代比例為30%時(shí)PFPN達(dá)到極值，為32.13 kg/kg，但替代比例進(jìn)一步增加時(shí)，PFPN開始下降，但仍高于NPK處理(該處理的PFPN最低，為26.38 kg/kg)。T3處理下的PFPN與其他施肥處理之間達(dá)到顯著差異，而NPK，T1，T4處理之間差異并不顯著。

圖2 不同施肥處理玉米的氮素利用效率

氮肥貢獻(xiàn)率(FCRN)指施氮量增加的產(chǎn)量占總產(chǎn)量的比率。各處理的FCRN隨著替代基施化肥比例的提高而提高的，但當(dāng)替代比例超過一定值后，F(xiàn)CRN開始下降。T3處理下的FCRN在所有處理中最高，為72.56%，與NPK，T1，T2，T4相比，T3處理下的FCRN分別提高了6.29%，4.56%，2.85%，4.67%。之后隨著有機(jī)肥替施比例的增加，F(xiàn)CRN開始下降，但仍高于單施化肥的處理。

氮肥表觀利用率(REN)表征的是作物對(duì)肥料中N的回收效率。不同施肥處理下的REN存在差異，REN隨著等氮替代基施化肥比例的增加先增加而后降低。在所有施肥處理中，T3處理下的REN達(dá)100.21%，顯著高于其他處理，T1，T2，T3，T4處理下的REN比NPK處理分別提升了29.53%，58.64%，94.02%，20.48%，說明有機(jī)肥替代部分基施化肥對(duì)提高氮素的利用率有顯著的作用，而NPK與T4處理之間沒有顯著差異，說明單施化肥或有機(jī)肥替代比例過高都不利于作物對(duì)肥料中N的回收。

氮肥的農(nóng)學(xué)利用率(AEN)一般用來表示施用氮肥后作物增產(chǎn)的多少。AEN隨著等氮替代基施化肥比例的變化而變化，各處理下的AEN從大到小為T3(23.25 kg/kg)>T2(21.23 kg/kg)>T1(18.92 kg/kg)>T4(18.82 kg/kg)>NPK(17.50 kg/kg)。較NPK處理，T1，T2，T3，T4施肥處理下的AEN分別提高了8.11%，21.31%，32.86%，7.54%，說明用有機(jī)肥對(duì)基施的化肥進(jìn)行等氮替代這種施肥模式對(duì)AEN有提升作用，替代比例達(dá)30%時(shí)的AEN最高。比較不同處理的AEN，其中每施1 kg的氮肥，T2，T3分別能獲得21.23 kg，23.25 kg的玉米籽粒，且這兩個(gè)處理的AEN顯著高于其余幾個(gè)處理。與T1，T4處理相比，T3處理分別增產(chǎn)18.62%，19.05%，說明用有機(jī)肥對(duì)基施的化肥進(jìn)行等氮替代，需要在一定的范圍內(nèi)才能有最大氮肥農(nóng)學(xué)利用率，對(duì)玉米的增產(chǎn)效果才最好。

3 討 論

3.1 基施有機(jī)肥對(duì)化肥進(jìn)行等氮替代對(duì)玉米產(chǎn)量和秸稈生物量的影響

從試驗(yàn)結(jié)果來看，等氮替代不同比例處理下的籽粒產(chǎn)量和秸稈生物量存在一定的差異。在該試驗(yàn)條件下，籽粒產(chǎn)量、生物量從大到小均為T3>T2>T1>T4>NPK。相比NPK，用有機(jī)肥進(jìn)行替代的處理明顯提高了玉米籽粒的產(chǎn)量，這可能因?yàn)橛袡C(jī)肥施入土壤后有利于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，從而提高了土壤保水保肥以及供應(yīng)玉米養(yǎng)分的能力。隨著有機(jī)肥施入量的增加，籽粒產(chǎn)量也在增加，但基施有機(jī)肥等氮替代30%的基施化肥時(shí)提高的玉米籽粒產(chǎn)量最大，達(dá)7 653 kg/hm2。因此，從玉米籽粒的產(chǎn)量來看，基施有機(jī)肥等氮替代化肥的30%(T3)最能維持云南紅壤地區(qū)玉米的高產(chǎn)，為該地區(qū)最適宜的替代比例。用有機(jī)肥進(jìn)行替代的處理的秸稈生物量與CK相比有顯著差異。T1，T2，T3，T4處理比NPK分別提高了2.16%，14.25%，21.76%，5.62%，這是因?yàn)橛袡C(jī)肥和化肥的配施可以有效的提高作物的品質(zhì)、優(yōu)化產(chǎn)量結(jié)構(gòu)、增加植株干物質(zhì)積累。徐國偉等[24]的研究也表明，合理的施肥比例一定程度上可以提高葉片光合速率，為干物質(zhì)的積累提供保障，所以有機(jī)無機(jī)肥合理配施能夠增加葉面積和葉綠素含量，提高作物各生長時(shí)期葉片的捕光能力，提高光合性能，從而增加植株地上部的生物量積累。

在本試驗(yàn)中隨著有機(jī)肥配施比例的增加，玉米籽粒產(chǎn)量和秸稈生物量均呈先增加而后又降低的趨勢，可能是因?yàn)樵囼?yàn)開展時(shí)候，土壤的肥力水平比較低，有化肥豐富的速效養(yǎng)分供應(yīng)，對(duì)產(chǎn)量水平有很大的提升作用，有機(jī)肥等氮替代部分化肥后，改善了土壤中氮素循環(huán)的過程，促進(jìn)了土壤養(yǎng)分釋放，既保證了土壤長期的氮素供應(yīng)，又滿足了玉米長發(fā)育期間對(duì)氮素的養(yǎng)分需求，有利于作物產(chǎn)量的提升，所以隨著有機(jī)肥替施比例增加，籽粒產(chǎn)量和秸稈生物量也在增加。有機(jī)肥含有大量的養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)，所以施入后能提高土壤的含氮量，但因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化作用進(jìn)行較為緩慢，在短時(shí)間內(nèi)釋放出來的養(yǎng)分有限，所以作物被吸收的較少，提高作物產(chǎn)量的效果一般[25]，所以替施有機(jī)肥比例過多時(shí)，有機(jī)肥養(yǎng)分效果發(fā)揮較慢，雖然有提高，但相對(duì)于適量的替代比例而言，籽粒產(chǎn)量和秸稈生物量有所減少。在玉米生長前期，因?yàn)橛袡C(jī)肥肥效緩慢，所以作物吸收的大部分養(yǎng)分是由化肥提供的，在生長后期，有機(jī)肥開始釋放氮素，能保證玉米籽粒的產(chǎn)量在一個(gè)較高水平[26]。大量研究[27-28]指出，利用有機(jī)肥對(duì)基施化肥進(jìn)行等氮替代后的玉米能達(dá)到高產(chǎn)的目標(biāo)。有學(xué)者通過指出有機(jī)無機(jī)肥配施能顯著提升小麥、玉米產(chǎn)量，并且有機(jī)氮比例在25%時(shí)，小麥、玉米等能獲得最高產(chǎn)[29-30]，此時(shí)土壤能為植株穩(wěn)定提供其生長發(fā)育所需的氮素，這與本試驗(yàn)所得結(jié)果基本是一致的，在本試驗(yàn)中有機(jī)肥等氮替代30%的化肥處理使玉米具有較高的籽粒產(chǎn)量秸稈生物量。

3.2 基施有機(jī)肥對(duì)化肥進(jìn)行等氮替代對(duì)氮素吸收利用的影響

分析研究結(jié)果可知，不同處理下的玉米地上部吸氮量存在差異，均隨基施有機(jī)肥比例的增加呈上升趨勢，到達(dá)極值(T3)之后又開始有所下降，從大到小依次為T3(292 kg/hm2)>T2(248 kg/hm2)>T1(212 kg/hm2)>T4(203 kg/hm2)>NPK(176 kg/hm2)>CK(52 kg/hm2)，說明有機(jī)肥對(duì)基施化肥進(jìn)行等氮替代的處理可以增加玉米的吸氮量，這與周江明、高洪軍等[31-32]的研究結(jié)果大致相同。有機(jī)肥、化肥的單獨(dú)施用均能在一定程度上提高土壤供氮的能力，化肥供肥雖然見效快，但是后勁不足，而有機(jī)肥雖然見效慢，但肥效持久，所以二者共同施用既能快速給土壤提供氮素，又能將土壤里的有效氮保留，從而讓作物更好的吸收利用[33]。當(dāng)有機(jī)肥和化肥配施后，增加了微生物的活性，加速了土壤的供氮過程，使得微生物固定的氮素含量增加，一定程度上減少了氮素的浪費(fèi)以及氮素進(jìn)入環(huán)境造成環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)，使得土壤里的氮素能被作物充分吸收。隨著有機(jī)肥比例的增加，土壤的供氮能力也增加，玉米地上部的吸氮量也在增加，但超過一定的比例就會(huì)下降。在本研究中，T3處理下的地上部吸氮量最高，達(dá)到了292 kg/hm2，顯著高于另外幾個(gè)施肥處理。當(dāng)有機(jī)肥替施比例超過30%而繼續(xù)增加有機(jī)肥時(shí)，吸氮量開始下降，且小于其他施肥處理。對(duì)基施化肥進(jìn)行等氮替代處理下的PFPN，F(xiàn)CRN，REN，AEN均比NPK處理高，在所有有機(jī)肥化肥配施的處理中，T3處理下的PFPN，F(xiàn)CRN，REN，AEN最高，分別是32.13 kg/kg，72.56%，100.21%，23.25 kg/kg，說明在本試驗(yàn)中有機(jī)肥等氮替代30%的化肥的處理對(duì)氮素利用率最大。在本試驗(yàn)中隨著有機(jī)肥配施比例的增加，PFPN，F(xiàn)CRN，REN，AEN也在增加，但當(dāng)有機(jī)肥配施比例達(dá)到40%(T4)時(shí)，PFPN，F(xiàn)CRN，REN，AEN相較于T3處理有所降低，可能是有機(jī)肥過多，一部分被土壤微生固定，另一部分礦質(zhì)化困難，使得養(yǎng)分供給較慢，所以植株對(duì)氮素的利用沒有較好效果。在本試驗(yàn)中，REN較高是因?yàn)楸驹囼?yàn)地為玉米連作區(qū)，但本試驗(yàn)僅分析了當(dāng)季玉米季氮素的利用情況，在種植前茬作物時(shí)，過多的氮肥被遺留在土壤中，然后被當(dāng)季作物所吸收，使得所氮肥的表觀利用率較高，這與張永春等[34]研究得出的結(jié)論是一致的。

綜上，對(duì)不同肥力水平種植區(qū)的不同作物而言，有機(jī)無機(jī)肥配施的合適比例會(huì)隨著土壤肥力情況和氣候等條件的不同而改變。所以應(yīng)該根據(jù)作物種植地區(qū)的地理情況、生長的特點(diǎn)以及對(duì)養(yǎng)分需求，選擇適宜的施肥模式。在本試驗(yàn)中，有機(jī)無機(jī)肥配施處理適宜替代比例在30%左右玉米具有最高的產(chǎn)量和吸氮量，并且在該有機(jī)肥替施比例下的氮素利用效率最高，這與Shah等[30]的結(jié)果是一致的。利用有機(jī)肥對(duì)基施化肥進(jìn)行等氮替代的施肥模式能較好地保證作物所需養(yǎng)分的均衡供應(yīng)，不但有利于作物生長，而且對(duì)土壤氮供應(yīng)過程起到協(xié)調(diào)作用，使肥效穩(wěn)定而且持續(xù)較長時(shí)間。孟琳等[19]的研究也指出，有機(jī)肥的供氮方式是循序漸進(jìn)的，這種緩但穩(wěn)的供肥方式更適合作物根系對(duì)氮的吸收利用，而且還避免了過多的無機(jī)氮存在于土壤中而遭受揮發(fā)損失，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問題。

4 結(jié) 論

(1) 與NPK處理相比，不同比例有機(jī)肥替代基施化肥的處理能在一定程度上提高玉米籽粒、秸稈生物量量，且有機(jī)肥替代30%的基施化肥處理下的玉米籽粒產(chǎn)量和地上部生物量最高，分別達(dá)到7 653 kg/hm2，16 530 kg/hm2，較其他施肥處理有一定的顯著性。

(2) 有機(jī)肥替代基施化肥的處理均提高了玉米籽粒和秸稈的吸氮量，不同施肥處理的玉米地上部分吸氮量變化規(guī)律為T3(292 kg/hm2)>T2(248 kg/hm2)>T1(212 kg/hm2)>T4(203 kg/hm2)>NPK(176 kg/hm2)>CK(52 kg/hm2)，其中以有機(jī)肥替代基施化肥比例達(dá)30%時(shí)對(duì)玉米氮素的積累作用最顯著，而有機(jī)肥替施的比例過少或過多對(duì)提高玉米對(duì)氮素吸收的效果都不明顯

(3) 與CK，NPK處理相比，有機(jī)肥替代基施化肥的處理均提高了PFPN，F(xiàn)CRN，REN，AEN，其中T3處理下的PFPN為32.13 kg/kg，F(xiàn)CRN為72.56%，REN為100.21%，AEN為23.25 kg/kg，說明在本試驗(yàn)中有機(jī)肥等氮替代30%的基施化肥更加適合云南紅壤坡耕地的玉米種植，不僅氮素的吸收利用率最高，而且減少了氮肥資源的浪費(fèi)。