變量追氮對土壤化學性質(zhì)及玉米產(chǎn)量的影響

摘要：為促進東北黑土區(qū)玉米綠色精準施肥，采取變量追氮的施肥方式在八五五農(nóng)場和八五六農(nóng)場試驗區(qū)玉米田進行田間大區(qū)試驗，以高空間分辨率遙感影像數(shù)據(jù)為基礎，以當?shù)爻Ｒ?guī)追氮量225 kg·hm-2為標準，設置5個施肥梯度并生成處方圖，研究精準變量追氮施肥技術對土壤化學性質(zhì)及玉米產(chǎn)量等指標的影響。結果表明，八五五農(nóng)場試驗基地土壤有機質(zhì)和堿解氮含量均表現(xiàn)為少量減氮處理顯著高于其他處理，分別較常規(guī)追氮處理提高17.0%和44.1%，相較于追氮前，有機質(zhì)含量提高8.2%～70.3%；pH在變量追氮后少量減氮、少量增氮顯著高于常規(guī)追氮處理4.8%～5.7%，大量增氮處理高于常規(guī)追氮處理1.7%；各變量追氮處理玉米產(chǎn)量雖低于常規(guī)追氮處理，但差異不顯著。八五六農(nóng)場試驗基地土壤有機質(zhì)含量經(jīng)變量追氮后均有所提高（3.0%～36.4%），各處理間差異不顯著；變量追氮后常規(guī)追氮處理的堿解氮含量最高（46.08 mg·kg-1），與大量增氮處理差異顯著；變量追氮后除少量增氮處理pH低于常規(guī)追氮處理，其他變量追氮處理均高于常規(guī)追氮處理4.2%～5.5%，各處理間差異不顯著；減氮處理的玉米產(chǎn)量較高，增氮處理的產(chǎn)量較低，各處理間差異不顯著。綜上，變量追氮一年雖然在降低土壤速效養(yǎng)分空間差異上未表現(xiàn)出明顯效果，但增加了有機質(zhì)的含量，促進地塊保持產(chǎn)量均一穩(wěn)定，能夠達到穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的效果。

關鍵詞：玉米；精準施肥；變量追氮；增產(chǎn)增效；平衡地力；增產(chǎn)

收稿日期：2024-06-07

基金項目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)省實驗室項目資助（ZY04JD05-009）；黑龍江省博士后資助項目（LBH-Z23266）；黑龍江省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新跨越工程項目（CX23BS03）。

第一作者：朱瑩雪（1996-），女，碩士，研究實習員，從事土壤肥力與土壤改良研究。E-mail：zyx23008@163.com。

通信作者：張久明（1980-），男，博士，副研究員，從事土壤肥力演變與高效施肥研究。E-mail：zjm_8049@163.com。

化肥在提高農(nóng)田生產(chǎn)力與作物產(chǎn)量等方面發(fā)揮了關鍵作用，科學的肥料施用是提高玉米產(chǎn)量的重要前提。然而目前許多地區(qū)農(nóng)民施肥存在盲目性，在東北平原玉米產(chǎn)區(qū)一些農(nóng)戶的施氮量（N）

已高達300 kg·hm-2［1］，然而長期的高量化學肥料投入，不僅會造成土壤養(yǎng)分的不平衡，還會導致農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量的下降［2-4］，不利于農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。黑龍江省土壤養(yǎng)分普遍存在空間異質(zhì)性，目前農(nóng)戶采用的常規(guī)定量施肥方式會產(chǎn)生土壤肥力薄弱區(qū)域供肥不足，而土壤肥沃區(qū)域養(yǎng)分利用率低、養(yǎng)分殘留量大的問題，導致作物生長受到限制，長勢參差不齊，無法將產(chǎn)量潛力最大化［5］。

變量施肥技術是基于田間土壤養(yǎng)分與水分的分布、作物生長情況等不同因素的空間差異，采用精準分區(qū)技術結合地力等級評價對地塊進行小面積劃分，將肥料進行“變量投入”，因地制宜地均衡土壤養(yǎng)分分布［6］。而變量追氮技術可通過改變氮素的施用量均衡土壤養(yǎng)分分布，達到提高氮素利用效率、增加玉米產(chǎn)量及品質(zhì)的目的。其作為化肥現(xiàn)代減施增效技術體系的重要組成部分之一，可為肥料合理施用提供可靠保障［7-8］。此項技術緊密圍繞糧食增產(chǎn)、生產(chǎn)高效、資源節(jié)約及生態(tài)環(huán)保理念，是信息技術、遙感技術、機械技術及化工技術的優(yōu)化組合，可有效平衡地力，降低土壤肥力空間差異性，有利于改良土壤環(huán)境，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展［9］。研究發(fā)現(xiàn)，對黑龍江墾區(qū)采用變量施肥技術后大豆可增產(chǎn)18.75%［10］。

目前，關于變量施肥技術的應用對東北黑土區(qū)玉米農(nóng)田土壤養(yǎng)分平衡、植株養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量與品質(zhì)的研究較少。同時，變量施肥技術通常依賴于精確的土壤數(shù)據(jù)采集以及對地塊作物生長信息的監(jiān)測，但傳統(tǒng)土壤采集方式取樣數(shù)量少且缺乏精準性，無法準確體現(xiàn)區(qū)域地塊土壤養(yǎng)分含量特征，導致施肥不具針對性，施肥效果不佳。應用精準分區(qū)管理方式，將一個田塊根據(jù)實際需求及空間差異性分割為若干個不同均質(zhì)性的子田塊，調(diào)整土壤與作物的管理措施［11］，不僅是進行精準農(nóng)業(yè)的基礎環(huán)節(jié)，也是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的重要方式。

因此，本研究根據(jù)以往土壤地力與作物生長信息情況，通過遙感技術對東北黑土區(qū)八五五農(nóng)場和八五六農(nóng)場試驗區(qū)玉米農(nóng)田進行精準分區(qū)管理并進行變量追氮，分析變量追氮與土壤有機質(zhì)積累、土壤氮平衡、玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因子之間的響應，探究適合該地區(qū)精準農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式與增產(chǎn)增效協(xié)同的可行性方案。通過提高田間施肥管理的科學性與精確性，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源的精準投入，改善耕層土壤質(zhì)量，避免過量施肥造成浪費，從根源上減少農(nóng)業(yè)面源污染，為東北黑土區(qū)玉米綠色精準施肥技術提供數(shù)據(jù)支撐與理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

1.1.1" 八五五農(nóng)場

八五五農(nóng)場位于黑龍江省牡丹江地區(qū)東部密（山）虎（林）鐵路線的西北側(cè)（45°38′N～46°00′N，131°8′E～131°50′E），屬寒溫帶大陸性季風氣候，帶有山區(qū)性氣候特點，冬季漫長寒冷，夏季短暫炎熱，年平均溫度2.4 ℃，年平均降雨量為553.4 mm，土壤類型為黑土。

1.1.2 八五六農(nóng)場

八五六農(nóng)場位于黑龍江省虎林市和密山市境內(nèi)（45°22′24″N～45°44′50″N，132°28′E～133°11′38″E）。屬寒溫帶大陸性季風氣候，冬季漫長，嚴寒少雪；夏季短促，溫熱多雨。年平均氣溫3.8 ℃，年平均降水量為585.5 mm，土壤類型為黑土。

1.2 材料

八五五農(nóng)場試驗地玉米品種為德美亞3號，該品種生育期約為113 d，具有早熟、高產(chǎn)、抗病性

強等特性。

八五六農(nóng)場試驗地玉米品種為迪卡2235，該品種生育期約120 d，中早熟品種，具有植株緊湊、生育期適中、抗病性強、產(chǎn)量潛力高等特點。

兩試驗地所用肥料均為單質(zhì)肥料，分別為尿素（N 46%）、磷酸二銨（N 18%、P2O5 46%）、氯化鉀（K2O 60%）。

1.3 方法

1.3.1 試驗設計

本研究于2023年進行，八五五農(nóng)場試驗地玉米播種時間為5月1日，種植密度為8.4萬株·hm-2，基肥施用時間為5月1日，于6月20日追肥；八五六農(nóng)場試驗地玉米播種時間為5月1日，種植密度為6.4萬株·hm-2，基肥施用時間為5月1日，于6月21日追肥。兩試驗地田間管理措施均按照當?shù)爻Ｒ?guī)方法進行。

本研究選擇土壤有機質(zhì)（SOM）數(shù)據(jù)對裸土區(qū)管理分區(qū)進行評價［12］，結合遙感影像下的土壤地勢及往年產(chǎn)量數(shù)據(jù)，通過ArcGIS地理信息系統(tǒng)的空間插值模塊將SOM數(shù)據(jù)進行空間插值，再通過Ecognition軟件進行精準管理分區(qū)，保持基肥不變，兩試驗地均以當?shù)爻Ｒ?guī)追氮量225 kg·hm-2尿素為標準，八五五農(nóng)場試驗地和八五六農(nóng)場試驗地分別均設置5個處理，生成連續(xù)變量處方圖（圖1），兩個農(nóng)場各追肥處理的具體施肥量詳見表1。

1.3.2 測定項目及方法

土壤理化性質(zhì)的測定：于2023年春季播種前進行兩個農(nóng)場0～20 cm土樣采集。于追氮前（6月19日）和秋收后（9月20日）對各處理進行土樣采集，采樣人員手持GPS定位系統(tǒng)到達采樣點后，以采樣點為中心，選取3塊5 m2田塊，用土鉆以五點取樣法取各田塊0～20 cm土壤，四分法保留1 kg帶回實驗室，自然風干后過篩保存于封口袋中。

參照《土壤農(nóng)化分析》［13］采用外加熱重鉻酸鉀氧化法測定土壤有機質(zhì)；采用堿解擴散法測定堿解氮；采用酸度計測定土壤pH，水土比為2.5∶1.0。

玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素的測定：于玉米成熟后（八五五農(nóng)場試驗地為9月17日，八五六農(nóng)場試驗地為9月18日）在各處理采樣點周圍隨機取3個代表平均長勢的樣點，每個樣點取2行（小壟），行長為9.1 m，壟寬1.1 m，取樣面積10 m2。

每個樣點記錄全部果穗數(shù)量（籽粒小于20個不計）、玉米植株數(shù)量及空稈數(shù)量，從兩行中每行各采5株玉米（超過20粒的小穗與其大穗算作為一穗），共計10穗，取均勻的5穗玉米作為標準樣本稱重、脫粒、記錄每穗粒數(shù)并稱量籽粒質(zhì)量，同時進行百粒重測定并記錄。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2021軟件進行數(shù)據(jù)分析，SPSS 23進行單因素方差分析（ANOVA），用Duncan′s法進行差異顯著性檢驗，Origin 2021繪圖。

2 結果與分析

2.1 變量追氮對土壤性質(zhì)的影響

2.1.1 有機質(zhì)

如圖2A所示，八五五農(nóng)場土壤有機質(zhì)追氮前的含量范圍在19.19～33.31 g·kg-1，追氮后含量范圍在26.66～42.37 g·kg-1。

追氮前大量減氮處理的有機質(zhì)含量顯著高于其他各處理，大量增氮處理顯著低于其他各處理，少量減氮與少量增氮處理均與常規(guī)追氮處理間差異不顯著。

追氮后少量減氮處理的有機質(zhì)含量顯著高于其他各處理，少量增氮處理的有機質(zhì)含量最低，顯著低于大量減氮、少量減氮及常規(guī)追氮處理，變量追氮處理均與常規(guī)追氮處理達到顯著差異水平。

大量減氮處理經(jīng)變量追氮后較變量追氮前有機質(zhì)含量呈降低的趨勢（降低4.8%），而其他4組處理經(jīng)變量追氮后則呈現(xiàn)有機質(zhì)增高的趨勢（增加8.2%～70.3%）。

如圖2B所示，八五六農(nóng)場土壤有機質(zhì)追氮前的含量范圍為16.54～20.06 g·kg-1，追氮后的含量范圍在20.39～22.12 g·kg-1。

追氮前少量減氮處理有機質(zhì)含量顯著高于其他各處理，常規(guī)追氮處理有機質(zhì)含量顯著低于除少量增氮處理外的其他各處理。

追氮后大量增氮處理的有機質(zhì)含量最高，少量增氮處理的有機質(zhì)含量最低，各處理間差異均不顯著。

各處理經(jīng)變量追氮后比變量追氮前有機質(zhì)含量呈增加的趨勢（增加3.0%～36.4%）。

2.1.2 堿解氮

如圖3A所示，八五五農(nóng)場試驗地追氮前土壤堿解氮含量的范圍為42.70～67.55 mg·kg-1，追氮后土壤堿解氮含量的范圍為34.65～74.43 mg·kg-1。

追氮前少量增氮處理的堿解氮含量顯著高于其他各組處理，大量增氮處理的堿解氮含量最低，顯著低于除大量減氮處理外的其他各組處理，除少量減氮處理與常規(guī)追氮處理未達到顯著差異外，其他處理均與常規(guī)追氮處理差異顯著。

追氮后少量減氮處理的堿解氮含量顯著高于其他各組處理，少量增氮處理的堿解氮含量顯著低于其他各組處理，除大量增氮處理與常規(guī)追氮處理未達到顯著差異外，其他處理均與常規(guī)追氮處理差異顯著。

大量減氮、少量增氮和常規(guī)追氮處理的堿解氮含量經(jīng)過變量追肥后呈下降趨勢（降低2.9%～48.7%），少量減氮和大量增氮處理的堿解氮含量經(jīng)過變量追肥后則呈現(xiàn)升高的趨勢（增加7.4%～33.2%）。

如圖3B所示，八五六農(nóng)場試驗地追氮前土壤堿解氮含量的范圍為36.05～49.70 mg·kg-1，追氮后土壤堿解氮含量的范圍為29.05～46.08 mg·kg-1。

追氮前少量減氮處理的堿解氮含量顯著高于其他各組處理，大量增氮處理的堿解氮含量最低，但與另外3個處理未達到顯著差異水平。

追氮后常規(guī)追氮處理的堿解氮含量最高，但僅與大量增氮處理達到顯著差異水平，大量增氮處理的堿解氮含量最低，與除少量減氮處理外的其他各處理均達到顯著差異水平。

大量減氮、少量增氮和常規(guī)追氮處理的堿解氮含量經(jīng)過變量追肥后呈升高的趨勢（增加7.9%～24.2%），少量減氮和大量增氮處理的堿解氮含量經(jīng)過變量追肥后則呈現(xiàn)下降趨勢（降低21.1%～24.2%）。

2.1.3 pH

如圖4A所示，八五五農(nóng)場試驗地追氮前土壤pH的范圍為5.15～5.66，追氮后土壤pH的范圍為5.06～5.72。

追氮前少量減氮處理的pH最高， 與除少量增氮處理外的其他各組處理均達到顯著差異水平，大量減氮處理的pH最低，與除大量增氮處理外的其他各組處理均達到顯著差異水平。常規(guī)追氮處理與少量增氮及大量增氮處理間差異不顯著。

追氮后少量減氮處理pH最高，與除少量增氮處理外的其他各組處理均達到顯著差異水平，大量減氮處理的pH顯著低于其他各組處理。常規(guī)追氮處理除與大量增氮處理未達到顯著差異外，與其他各組處理均達到顯著差異水平。

大量減氮及常規(guī)追氮處理變量追氮后pH呈降低的趨勢（降低0.2%～1.7%），少量減氮、少量增氮及大量增氮處理變量追氮后pH呈增加的趨勢（增加1.1%～4.4%）。

如圖4B所示，八五六農(nóng)場試驗地追氮前土壤pH的范圍為5.26～5.73，追氮后土壤pH的范圍為5.22～5.67。

追氮前大量減氮處理的pH最高，與除少量增氮處理外的其他各組處理均達到顯著差異水平，常規(guī)追氮處理的pH顯著低于各組變量追氮處理。

追氮后大量減氮及大量增氮處理的pH最高，少量增氮處理的pH最低，各處理間差異不顯著。

大量減氮及少量增氮處理變量追氮后pH呈降低的趨勢（降低1.0%～7.9%），少量減氮、大量增氮及常規(guī)追氮處理變量追氮后pH呈升高的趨勢（增加2.0%～3.4%）。

2.2 變量追氮對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因子的影響

如表2所示，八五五農(nóng)場試驗地少量增氮處理的10 m2穗數(shù)最高，較常規(guī)追氮處理提高了0.98%，大量減氮處理的10 m2穗數(shù)最低，較常規(guī)追氮處理降低了4.87%，但各處理間均未達到顯著差異水平。少量減氮處理的每穗粒數(shù)最高，較常規(guī)追氮處理增加了2.72%，少量增氮處理的每穗粒數(shù)最低，較常規(guī)追氮處理降低了7.99%，大量減氮、少量減氮均與少量增氮處理差異顯著。少量減氮處理的百粒重最高，較常規(guī)追氮處理提高了7.72%，大量減氮處理的百粒重最低，較常規(guī)追氮處理降低了0.46%，但各處理間均未達到顯著差異水平。常規(guī)追氮處理的玉米產(chǎn)量最高，高于其他各組處理1.26%～5.69%，但各處理間均未達到顯著差異水平。

八五六農(nóng)場試驗地大量減氮處理的10 m2穗數(shù)最高，較常規(guī)追氮處理提高了6.06%，大量增氮處理的10 m2穗數(shù)最低，較常規(guī)追氮處理降低了6.06%，但各處理間均未達到顯著差異水平。大量減氮處理的每穗粒數(shù)最高，較常規(guī)追氮處理增加了11.23%，大量增氮處理的每穗粒數(shù)最低，較常規(guī)追氮處理降低了5.13%，但各處理間均未達到顯著差異水平。變量施肥處理中大量減氮處理的百粒重最高，較常規(guī)追氮處理提高了7.46%，少量減氮處理的百粒重最低，較常規(guī)追氮處理增加了2.71%，各處理間差異均未達到顯著水平。大量減氮處理的產(chǎn)量最高，較常規(guī)追氮處理提高了8.73%，少量增氮處理的產(chǎn)量最低，較常規(guī)追氮處理降低了20.60%，其中大量減氮處理與少量增氮處理達到顯著差異水平，但常規(guī)追氮處理與各變量追氮處理間未達到顯著差異水平。八五六農(nóng)場試驗地大量減氮處理的產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因子含量均為最高，說明變量追氮有利于在穩(wěn)產(chǎn)的情況下減少氮肥的施用量。

3 討論

土壤養(yǎng)分與作物生長、產(chǎn)量密切相關，受空間差異、耕作措施及施肥措施的影響［14-15］，會產(chǎn)生空間上的養(yǎng)分變異。本研究追氮量為225 kg·hm-2，相較于黑龍江常規(guī)玉米種植追氮量較高，但與劉顯輝［16］提出的德美亞3號玉米栽培技術中追氮量一致。且殷曦睿［17］于八五五農(nóng)場玉米品種展示試驗中，施加追氮量為375 kg·hm-2，施用氮肥總量為510 kg·hm-2，高于本研究施用氮肥總量。

本研究發(fā)現(xiàn)變量追氮一年不能有效降低土壤養(yǎng)分的異質(zhì)性。有研究認為變量追氮降低了不同分區(qū)土壤養(yǎng)分的變異系數(shù)，且較傳統(tǒng)均一追氮處理變異系數(shù)降低［18］，但本研究中變量追氮后同一試驗地不同處理間土壤肥力仍具有很大的差異性，處理間達到顯著差異水平，其原因可能是僅采取了一年變量追氮方式，而土壤中養(yǎng)分含量的積累是常年累月的結果，因此想要使各區(qū)域氮素達到相對均衡的水平，還需要多年的累積。薛緒掌等［19］對冬小麥進行變量施肥試驗時，也未得到預期的增加產(chǎn)量、降低變異系數(shù)的結論，他認為通過一年的數(shù)據(jù)指導變量施肥可靠性較低，且其效果并不容易在一兩年內(nèi)甚至兩三年內(nèi)展現(xiàn)出來。也有研究認為變量施氮梯度設置的精確程度、試驗分區(qū)及采樣數(shù)量、土壤管理歷史、施肥方式、地形和微氣候等因素都會對土壤肥力及產(chǎn)量造成影響［20-21］。因此，需進一步優(yōu)化變量追施化肥的方法，根據(jù)土壤的實際養(yǎng)分狀況和作物的需求，更精確地進行施肥，改善土壤養(yǎng)分空間差異性。

有研究發(fā)現(xiàn)，無論是單施化肥還是化肥結合有機物料均施用都可以提高土壤有機質(zhì)及堿解氮的含量［22］。但本研究發(fā)現(xiàn)，相比于追氮前，變量追氮后兩試驗地有機質(zhì)含量明顯升高，堿解氮含量的變化卻未出現(xiàn)相似的變化規(guī)律。有機質(zhì)含量的提高主要是氮肥施入后可促進作物和微生物群落結構的生長，從而改善土壤惰性有機質(zhì)穩(wěn)定性且提高活性有機質(zhì)［23］。本研究中堿解氮含量的變化并無規(guī)律可循，主要是因為堿解氮含量受有機質(zhì)、pH及微生物活性等影響差異較大［24］。且張珂珂等［25］研究認為，化肥氮損失途徑較多且損失量大，化肥氮素與有機肥氮素配施對土壤堿解氮的提升效果較好。本研究發(fā)現(xiàn)部分變量追氮處理能夠提高土壤pH，說明變量追氮措施可以調(diào)節(jié)作物生態(tài)環(huán)境酸堿性。過量施肥是導致土壤酸化的關鍵原因之一，當施氮量超過植物吸氮量則會導致土壤酸化［26］，變量施肥技術可通過提高肥料利用率以及減少肥料的施用方法調(diào)節(jié)土壤酸堿性，從而促進作物良性生長。

氮是一種玉米生長必需的營養(yǎng)元素，有效的氮管理對提高作物產(chǎn)量至關重要［27］。李博輝［28］研究發(fā)現(xiàn)種肥減氮10%配合變量施肥有利于葉綠素的合成、提高干物量及籽粒養(yǎng)分積累量。精準施肥技術通過降低農(nóng)作物生長的空間差異，促進田塊內(nèi)部作物長勢趨于均一化［29］，從而達到提高作物產(chǎn)量與肥料利用率、減少肥料浪費和降低農(nóng)田污染的目的［30-33］。本研究中八五五農(nóng)場和八五六農(nóng)場各變量追氮處理產(chǎn)量均未與常規(guī)追氮處理達到顯著差異，表明變量追氮能促進作物生長均一化，保持產(chǎn)量穩(wěn)定。

綜上所述，本研究在變量施肥技術的具體實施細節(jié)和效果評估方面，提供了更為豐富和深入的數(shù)據(jù)支持，通過精確控制氮肥的投入量，實現(xiàn)對不同土壤區(qū)域的差異化施肥，以適應田地每個區(qū)域的特定條件，從而提高玉米產(chǎn)量與氮肥利用率。但本研究試驗周期相對較短，可能無法充分反映變量施肥技術的長期效果；其次，本研究調(diào)查的玉米相關指標數(shù)量較少，未來需要增加對玉米生長態(tài)勢及生理生化方面的研究。同時還要考慮延長試驗周期、擴大試驗范圍，以更全面地評估變量施肥技術的效果。

4 結論

八五五農(nóng)場試驗地有機質(zhì)含量經(jīng)變量追氮后除大量減氮處理有所降低外，其余處理均有所升高；堿解氮含量經(jīng)變量追氮后則表現(xiàn)出大量減氮、少量增氮和常規(guī)追氮處理降低，少量減氮和大量增氮處理升高的趨勢；pH經(jīng)變量追氮后表現(xiàn)出大量減氮和常規(guī)追氮處理下降，少量減氮和兩個增氮處理升高的趨勢，其中少量減氮、少量增氮和大量增氮處理都高于常規(guī)追氮處理；產(chǎn)量方面雖各變量追氮處理低于常規(guī)追氮處理，但未達到顯著差異水平。

八五六農(nóng)場試驗地有機質(zhì)含量經(jīng)變量追氮后各處理均有所升高；堿解氮含量經(jīng)變量追氮后則表現(xiàn)出大量減氮、少量增氮和常規(guī)追氮處理升高，少量減氮和大量增氮處理降低的趨勢；pH經(jīng)變量追氮后表現(xiàn)出大量減氮和少量增氮處理下降，少量減氮、大量增氮和常規(guī)追氮處理升高的趨勢，其中大量減氮、少量減氮和大量增氮處理都高于常規(guī)追氮處理；產(chǎn)量方面減氮處理均高于常規(guī)追氮處理，增氮處理均低于常規(guī)追氮處理，但均未達到顯著差異水平。

綜上表明，八五五農(nóng)場及八五六農(nóng)場試驗地經(jīng)變量追氮后，各處理土壤有機質(zhì)、堿解氮和pH仍存在差異，其中各處理有機質(zhì)含量均有所提高，變量追氮處理與常規(guī)追氮處理產(chǎn)量差異不顯著，但變量追氮能促進產(chǎn)量均一穩(wěn)定。

參考文獻：

［1］ 郝小雨， 孫磊， 馬星竹， 等. 黑龍江省黑土區(qū)玉米田氮肥減施效應及碳足跡估算［J］. 河北農(nóng)業(yè)大學學報， 2022， 45（5）：10-18，131.

［2］ MIAO Y X， MULLA D J， ROBERT P C. An integrated approach to site-specific management zone delineation［J］. Frontiers of Agricultural Science and Engineering， 2018：5（4）： 432-441.

［3］ 任靈杰，田敏，李江全，等.我國變量施肥技術的研究現(xiàn)狀與發(fā)展分析［J］.農(nóng)機化研究，2023，45（10）：10-15，23.

［4］ 陳浩.大豆施肥管理分區(qū)實時劃分及變量噴施液態(tài)肥控制方法研究［D］.大慶：黑龍江八一農(nóng)墾大學，2023.

［5］ MOMMER L， van RUIJVEN J， JANSEN C， et al. Interactive effects of nutrient heterogeneity and competition： implications for root foraging theory？［J］. Functional Ecology， 2012， 26（1）： 66-73.

［6］ 孫劍.變量施肥對玉米產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分的影響［J］.世界熱帶農(nóng)業(yè)信息，2022（1）： 5-6.

［7］ LI H B， WANG X， BROOKER R W， et al. Root competition resulting from spatial variation in nutrient distribution elicits decreasing maize yield at high planting density［J］. Plant and Soil， 2019， 439（1）： 219-232.

［8］ ZHANG D S， WANG Y S， TANG X Y， et al. Early priority effects of occupying a nutrient patch do not influence final maize growth in intensive cropping systems［J］. Plant and Soil， 2019， 442（1）： 285-298.

［9］ 孫佳麗，李洪波，張愛平.土壤養(yǎng)分異質(zhì)性對玉米地上部、根系生長及種內(nèi)競爭的影響［J］.中國農(nóng)業(yè)大學學報，2022，27（8）：35-45.

［10］ 王新忠，王熙，汪春，等.黑龍江墾區(qū)大豆變量施肥播種應用試驗［J］.農(nóng)業(yè)工程學報，2008（5）：143-146，315.

［11］ 王強.基于GIS與GPS的農(nóng)戶土壤養(yǎng)分空間變異及精準施肥研究［D］.合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學，2006.

［12］ 邵帥.典型黑土區(qū)耕地精準管理遙感分區(qū)與產(chǎn)能提升對策研究［D］.哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學，2020.

［13］ 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析［M］.3版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

［14］ TIDWELL V C， MEIGS L C， CHRISTIAN-FREAR T， et al. Effects of spatially heterogeneous porosity on matrix diffusion as investigated by X-ray absorption imaging［J］. Journal of Contaminant Hydrology， 2000， 42（2/3/4）： 285-302.

［15］ 蘇文楠.夏玉米氮效率及氮高效品種農(nóng)藝學與生理特征研究［D］.楊凌：西北農(nóng)林科技大學，2021.

［16］ 劉顯輝.玉米品種德美亞3號高產(chǎn)栽培技術［J］.種子世界，2015（5）：43.

［17］ 殷曦睿.2021年玉米新品種展示試驗總結［J］.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2022（4）：26-28.

［18］ 王殿堯.種肥減氮與變量追氮對土壤氮平衡及玉米產(chǎn)量與氮肥利用率的影響［D］.哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學，2023.

［19］ 薛緒掌，陳立平，孫治貴，等.基于土壤肥力與目標產(chǎn)量的冬小麥變量施氮及其效果［J］.農(nóng)業(yè)工程學報，2004（3）：59-62.

［20］ 王楠，莊衛(wèi)東.變量施肥技術的研究現(xiàn)狀與發(fā)展建議［J］.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2024（3）：77-79.

［21］ 于合龍，陳桂芬，趙蘭坡，等.吉林省黑土區(qū)玉米精準施肥技術研究與應用［J］.吉林農(nóng)業(yè)大學學報，2008（5）：753-759，768.

［22］ 劉學彤，鄭春蓮，曹薇，等.長期定位施肥對土壤有機質(zhì)、不同形態(tài)氮含量及作物產(chǎn)量的影響［J］.作物雜志，2021（4）：130-135.

［23］ 樊代佳，李成芳，曹湊貴.氮肥深施對免耕稻田土壤有機質(zhì)化學特性和胞外酶活性的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2021，40（3）：621-630，693.

［24］ 金江華，李旭，秦凌，等.湖南植煙水稻土堿解氮分布特征及其影響因素［J］.土壤，2024，56（3）：503-509.

［25］ 張珂珂，宋曉，郭斗斗，等.長期有機無機外源氮素配施作物氮肥利用率及土壤剖面氮分布特征［J］.中國土壤與肥料，2024（7）：79-87.

［26］ 高敬文，張圓圓，楊艷，等.酸化條件下減量施肥結合土壤改良劑施用對蘆筍產(chǎn)量及土壤的影響［J/OL］.浙江農(nóng)業(yè)科學，1-10［2024-09-23］.https：//doi.org/10.16178/j.issn.0528-9017.20240143.

［27］ 郭玉梅.施肥對玉米產(chǎn)量的影響［J］.農(nóng)業(yè)技術與裝備，2023（8）：15-16，19.

［28］ 李博輝.應用變量施肥技術減施氮肥對大豆生長及產(chǎn)量和質(zhì)量的影響［D］.哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學，2022.

［29］ 王夢沛.典型黑土區(qū)田塊尺度精準施肥對策研究［D］.哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學，2021.

［30］ LEBAUER D S， TRESEDER K K. Nitrogen limitation of net primary productivity in terrestrial ecosystems is globally distributed［J］. Ecology， 2008， 89（2）： 371-379.

［31］ CANFIELD D E， GLAZER A N， FALKOWSKI P G. The evolution and future of earth′s nitrogen cycle［J］. Science， 2010， 330（6001）： 192-196.

［32］ FOWLER D， PYLE J A， RAVEN J A， et al. The global nitrogen cycle in the twenty-first century： introduction［J］. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B， Biological Sciences， 2013， 368（1621）： 20130165.

［33］ de VRIES W， KROS J， KROEZE C， et al. Assessing planetary and regional nitrogen boundaries related to food security and adverse environmental impacts［J］. Current Opinion in Environmental Sustainability， 2013， 5（3/4）： 392-402.

Effects of Variable Topdressing on Soil Chemical Properties and Maize Yield

ZHU Yingxue1， CHENG Shengjie1，2， KUANG Enjun1， YUAN Jiahui1， CHI Fengqin1， ZHANG Jiuming1

（1.Heilongjiang Academy of Black Soil Conservation amp; Utilization/Key Laboratory of Black Land Protection and Utilization of Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Harbin 150086， China; 2.Life Sciences and Tech Academy， Harbin Normal University， Harbin 150025， China）

Abstract：In order to promote green and precise fertilization of maize in the Northeast Black Soil Area， field experiments were carried out with variable nitrogen topping fertilization. The experiment was based on high spatial resolution remote sensing image data， using the local conventional nitrogen topping amount of 225 kg·ha-1 as the standard， 5 fertilization layers were set up and prescription maps were generated. To study the effect of precise and variable nitrogen topping fertilization technology on soil chemical properties and maize yield indicators. The results showed that the content of soil organic matter and alkali-hydrolyzable nitrogen in the 855 Farm test base showed that the treatment with slightly reduce the application of nitrogen fertilizer was significantly higher than other treatments， and the treatment with the conventional nitrogen application rate increased by 17.0% and 44.1% respectively. The content of organic matter increased by 8.2%－70.3% compared with that before nitrogen application. Nitrogen fertilizer application after the variable， the pH of slightly reduce the application of nitrogen fertilizer treatment and a small amount of increased nitrogen fertilizer application treatment was significantly higher than that of the conventional nitrogen application rate treatment by 4.8%－5.7%， and the treatment of a large amount of increased nitrogen fertilizer application treatment was 1.7% higher than that of the conventional nitrogen application rate treatment. Although the yield of each nitrogen fertilizer application after the variable treatments was lower than that of the conventional nitrogen application rate treatment， the difference is not significant. The soil organic matter content in the 856 Farm test base increased （3.0%－36.4%） after variable nitrogen fertilizer application， and the difference between the treatments was not significant. Nitrogen fertilizer application after the variable， the alkali-hydrolyzed nitrogen content of the conventional nitrogen application rate treatment was the highest （46.08 mg·kg-1）， which was significantly different from that of a large amount of increased nitrogen fertilizer application treatment. The pH of the nitrogen fertilizer application after the variable except a small amount of increased nitrogen fertilizer application treatment was lower than that of the conventional nitrogen application rate treatment， and the other conventional nitrogen application rate treatments were higher than the conventional nitrogen application rate treatment by 4.2%－5.5%， and the difference between the treatments was not significant. The yield of nitrogen fertilizer reduction treatments was higher， and the yield of nitrogen fertilizer increase treatments was lower， and the difference between each treatments was not significant. To sum up， although nitrogen fertilizer application after the variable for one year did not show obvious effect on reducing the spatial difference of soil available nutrients， it increased the content of organic matter， promoted the plot to maintain uniform and stable yield， and achieved the effect of stable yield and increased yield.

Keywords：maize; precision fertilization; variable topdressing nitrogen fertilizer; increase production and efficiency; balancing soil fertility; increase yield