謝 軍，趙亞南，陳軒敬，李丹萍，徐春麗，王 珂，張躍強(qiáng)，2，石孝均，2

（1西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶400716；2國(guó)家紫色土壤肥力與肥料效益監(jiān)測(cè)站，重慶400716）

有機(jī)肥氮替代化肥氮提高玉米產(chǎn)量和氮素吸收利用效率

謝 軍1，趙亞南1，陳軒敬1，李丹萍1，徐春麗1，王 珂1，張躍強(qiáng)1，2，石孝均1，2

（1西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶400716；2國(guó)家紫色土壤肥力與肥料效益監(jiān)測(cè)站，重慶400716）

【目的】有機(jī)肥替代部分化肥是實(shí)現(xiàn)中國(guó)化肥零增長(zhǎng)的重要技術(shù)途徑之一。利用在紫色土上8年定位試驗(yàn)研究有機(jī)肥氮連續(xù)替代化肥氮玉米生產(chǎn)力和氮素吸收利用效率的變化，為紫色土區(qū)合理利用有機(jī)養(yǎng)分資源和玉米施肥結(jié)構(gòu)的調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā勘驹囼?yàn)為8年定位試驗(yàn)，試驗(yàn)施肥模式有5種：不施氮肥對(duì)照（CK）、農(nóng)民常規(guī)施肥（FP）、化肥優(yōu)化施用（OP）、在化肥優(yōu)化的基礎(chǔ)上有機(jī)肥（雞糞）氮替代50%化肥氮（MF）、有機(jī)肥（雞糞）氮替代100%化肥氮（OM）。試驗(yàn)研究了不同施肥處理下玉米產(chǎn)量、生物量和氮素吸收利用的變化?！窘Y(jié)果】有機(jī)肥氮替代部分化肥氮能夠顯著增加玉米籽粒產(chǎn)量和生物量。相比常規(guī)施肥（FP）、有機(jī)肥氮替代100%化肥氮（OM）和化肥優(yōu)化施用（OP），有機(jī)肥氮替代50%化肥氮處理（MF）的8年玉米籽粒平均增產(chǎn)率分別為13.7%、13.5%和12.5%，地上部生物量增產(chǎn)11.3%、7.0%和8.6%。與對(duì)照相比，各施肥模式均降低了玉米產(chǎn)量年度變異系數(shù)，提高了可持續(xù)指數(shù)和收獲系數(shù)，其中有機(jī)肥氮替代50%化肥氮（MF）年度變異最小、可持續(xù)指數(shù)和收獲指數(shù)最高。有機(jī)肥氮替代部分化肥氮促進(jìn)了玉米對(duì)氮的吸收累積和向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)。與化肥優(yōu)化施（OP）和有機(jī)肥氮替代100%化肥氮（OM）處理相比，有機(jī)肥氮替代50%的化肥氮處理（MF）籽粒中氮素累積吸收量增加7.0%和29.6%，氮的總表觀(guān)利用率提高2.5個(gè)百分點(diǎn)和26.5個(gè)百分點(diǎn)。有機(jī)肥氮替代50%化肥氮處理（MF）的氮肥偏生產(chǎn)力、氮收獲指數(shù)和氮肥貢獻(xiàn)率分別比OP提高6.2 kg·kg-1、3.5個(gè)百分點(diǎn)和6.3個(gè)百分點(diǎn)，比OM提高6.6 kg·kg-1、0.8個(gè)百分點(diǎn)和5.8個(gè)百分點(diǎn)。不同施肥處理每生產(chǎn)1 t玉米對(duì)氮素的需求量存在明顯差異，化肥優(yōu)化（OP）和有機(jī)肥氮替代50%的化肥氮（MF）處理生產(chǎn)1 t玉米籽粒對(duì)氮素的需求量（9.4 kg和10.8 kg）明顯低于FP和OM處理（14.5 kg和12.9 kg），提高了氮素的生產(chǎn)效率。【結(jié)論】有機(jī)肥氮替代50%化肥氮顯著提高了玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物產(chǎn)量，提高了產(chǎn)量的穩(wěn)定性和可持續(xù)性；促進(jìn)了玉米對(duì)氮素的吸收和向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，提高了氮的利用效率。有機(jī)肥氮替代部分化肥氮是西南紫色土地區(qū)玉米增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、氮肥增效的合理施肥方式。

有機(jī)肥替代化肥；玉米產(chǎn)量；產(chǎn)量可持續(xù)性；氮素利用效率

0 引言

【研究意義】合理利用有機(jī)肥資源、有機(jī)肥替代部分化肥，是實(shí)現(xiàn)中國(guó)到2020年化肥零增長(zhǎng)目標(biāo)的重要途徑之一。中國(guó)畜禽有機(jī)肥及秸稈資源豐富，但利用率低；每年排放2.7×109t畜禽糞便，其中僅有40%被處理或利用［1］；中國(guó)主要糧食作物秸稈年平均產(chǎn)量為4.9×108t，糧食秸稈露天焚燒量平均為0.98×108t，約占糧食作物秸稈總量的19%［2］。在中國(guó)西南地區(qū)玉米肥料施用中普遍存在氮肥施用量過(guò)高，基本不施有機(jī)肥的問(wèn)題，導(dǎo)致玉米氮肥利用率平均每10年下降5個(gè)百分點(diǎn)［3］，同時(shí)造成有機(jī)肥資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此在西南玉米生產(chǎn)中探討有機(jī)肥氮替代化肥氮的可行性及其增產(chǎn)增效作用顯得尤為重要。本研究旨在探明連續(xù)8年有機(jī)肥氮替代部分化肥氮玉米生產(chǎn)力和氮素吸收利用效率的變化，以期為西南紫色土地區(qū)玉米合理利用有機(jī)養(yǎng)分資源、減量施用化肥、實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和提高養(yǎng)分利用效率提供科學(xué)依據(jù)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】蔡澤江等［4］研究表明，有機(jī)肥替代化肥能夠使玉米產(chǎn)量保持穩(wěn)定或穩(wěn)定增長(zhǎng)。侯紅乾等［5］研究表明，紅壤稻田系統(tǒng)增產(chǎn)和穩(wěn)定性均以有機(jī)肥替代化肥最好。冀建華等［6］研究表明，有機(jī)肥替代化肥可促進(jìn)雙季稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，維持系統(tǒng)的可持續(xù)性。徐明崗等［7］和孟琳等［8］研究表明，有機(jī)肥替代化肥能夠提高水稻產(chǎn)量和肥料利用率，提高氮素累積量，減少環(huán)境污染，培肥土壤。陳志龍等［9］對(duì)小麥的研究表明，有機(jī)肥替代化肥能夠提高氮的利用效率?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前有關(guān)有機(jī)肥替代化肥的研究較多集中在水稻和小麥，對(duì)北方玉米的研究也有報(bào)道［10］，但對(duì)西南地區(qū)玉米鮮有報(bào)道。土壤類(lèi)型和氣候條件影響玉米的生長(zhǎng)和肥料利用效率［11-12］。西南玉米主要種植在紫色土、紅壤、黃壤等坡地，土壤有機(jī)質(zhì)含量低、土壤保水保肥能力差，加上玉米生長(zhǎng)季正值雨季，降水豐富，養(yǎng)分容易隨降水流失，肥料利用率低。有機(jī)肥具有保水保肥和養(yǎng)分緩慢釋放的特性［13］，西南地區(qū)有機(jī)肥資源豐富但利用率低，玉米氮肥用量高，研究有機(jī)肥替代化肥有重要意義。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本文開(kāi)展有機(jī)肥氮替代部分化肥氮的可行性及其對(duì)玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、氮素吸收利用的影響研究，闡明連續(xù)8年有機(jī)肥氮替代化肥氮玉米生產(chǎn)力和氮素吸收利用效率的變化，為西南紫色土地區(qū)玉米建立合理的施肥模式和提高養(yǎng)分利用效率提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)在國(guó)家紫色土肥力與肥料效益監(jiān)測(cè)站（106°26′E，30°26′N(xiāo)）進(jìn)行。該監(jiān)測(cè)站海拔266.3 m，年平均氣溫18.3℃，年均降雨量1 115.3 mm。供試土壤采用西南地區(qū)具有代表性的中性紫色土，為侏羅系沙溪廟組紫色沙頁(yè)巖母質(zhì)上發(fā)育的灰棕紫泥，質(zhì)地為重壤。試驗(yàn)前土壤的基本性質(zhì)為pH 6.56（土水比1∶2.5），有機(jī)質(zhì)含量16.20 g·kg-1，全氮、全磷，全鉀含量分別為0.86、1.01、16.96 g·kg-1，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為110.0、21.4、95.5 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)開(kāi)始于2007年，種植制度為玉米-蔬菜輪作，蔬菜為冬季填閑作物。本研究選用5個(gè)處理：（1）不施氮肥對(duì)照（CK）；（2）農(nóng)民常規(guī)施肥（FP）；（3）化肥優(yōu)化施用（在農(nóng)民常規(guī)施肥基礎(chǔ)上優(yōu)化施用化肥肥料，OP）；（4）在化肥優(yōu)化基礎(chǔ)上有機(jī)肥氮替代50%化肥氮（MF）；（5）在化肥優(yōu)化基礎(chǔ)上有機(jī)肥氮替代100%化肥氮（OM）。每個(gè)處理3次重復(fù)，小區(qū)為長(zhǎng)1.5 m，寬1 m，面積1.5 m2的水泥池，池深1 m（為原狀土壤），確保小區(qū)之間互不影響。小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列?；蕛?yōu)化施用（OP）和有機(jī)替代（MF和OM）處理的氮磷鉀養(yǎng)分用量相同。玉米純養(yǎng)分用量為：N 180 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 90 kg·hm-2；農(nóng)民常規(guī)施肥投入純N 225 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，不施鉀肥（根據(jù)農(nóng)戶(hù)玉米施肥調(diào)查結(jié)果確定）；不施氮肥對(duì)照除不施氮肥外，磷鉀養(yǎng)分與化肥優(yōu)化處理一致。有機(jī)替代處理的有機(jī)肥帶入的磷鉀養(yǎng)分含量不足90 kg·hm-2時(shí)用化學(xué)肥料補(bǔ)足。蔬菜季純養(yǎng)分用量為：N 300 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 150 kg·hm-2；農(nóng)民常規(guī)施肥投入純N 375 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 150 kg·hm-2；不施氮肥對(duì)照除不施氮肥外，磷鉀養(yǎng)分與化肥優(yōu)化處理一致。有機(jī)替代處理的有機(jī)肥帶入的磷養(yǎng)分含量不足90 kg·hm-2，鉀養(yǎng)分含量不足150 kg·hm-2時(shí)用化學(xué)肥料補(bǔ)足。

肥料種類(lèi)是尿素、磷酸二氫鉀、硫酸鉀和雞糞有機(jī)肥，其中雞糞有機(jī)肥、磷肥、鉀肥作為基肥一次施用，氮肥分3次施用，50%為基肥，10%在玉米拔節(jié)期施用，40%在玉米大喇叭口期施用；基肥為撒施，追肥為穴施。有機(jī)肥養(yǎng)分N 1.4%、P2O53.0%和K2O 3.1%，pH 8.9，C/N為25.7。

供試玉米品種為璐玉18，每年3月下旬種植，7月下旬收獲。每個(gè)小區(qū)種植8株玉米（行距50 cm、株距37.5 cm）。供試蔬菜2008—2011年為榨菜、2012—2015年為大白菜，蔬菜于每年10月底移栽，翌年2月下旬收獲。按常規(guī)進(jìn)行統(tǒng)一田間管理。

1.3 取樣及測(cè)定

每季玉米收獲時(shí)，分小區(qū)將玉米植株齊地收割，測(cè)定玉米籽粒和秸稈的含水量，風(fēng)干后分別對(duì)玉米籽粒和秸稈進(jìn)行稱(chēng)重計(jì)產(chǎn)。用H2SO4-H2O2消煮法測(cè)定玉米籽粒和秸稈中的全氮含量［14］。

1.4 數(shù)據(jù)處理和分析

作物產(chǎn)量穩(wěn)定性用變異系數(shù)（coefficient of variation，CV）［15］評(píng)價(jià)，可持續(xù)性用可持續(xù)性指數(shù)（sustainable yield index，SYI）［16］評(píng)價(jià)，CV越大說(shuō)明產(chǎn)量穩(wěn)定性越低，SYI越大，系統(tǒng)的可持續(xù)性越好。計(jì)算方法如下：

式中，σ為產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)差（kg·hm-2），Y為產(chǎn)量平均數(shù)（kg·hm-2），Ymax為該處理不同年份中的最高產(chǎn)量（kg·hm-2）。

玉米氮素積累量（kg·hm-2）=（籽粒產(chǎn)量×籽粒含氮量）+（秸稈產(chǎn)量×秸稈含氮量）；籽粒收獲指數(shù)HI（%）=籽粒產(chǎn)量/生物量×100；氮收獲指數(shù)NHI（%）=籽粒吸氮量/地上部總吸氮量×100

氮素的利用效率的計(jì)算方法［17-19］如下：

肥料氮表觀(guān)利用率（REN），REN=（N-N0）/F×100，表征作物對(duì)肥料中N的回收效率；

肥料氮偏生產(chǎn)力（PFPN，kg·kg-1），PFPN=Y/F，指投入單位氮肥所生產(chǎn)的作物產(chǎn)量；

肥料氮貢獻(xiàn)率（FCRN），F(xiàn)CRN=（Y-Y0）/Y×100，指施氮量增加的產(chǎn)量占總產(chǎn)量的比率；

肥料氮生理利用率（PEN，kg·kg-1）=（Y-Y0）/（N-N0），指作物吸收單位氮素所獲得的籽粒產(chǎn)量的增加量；

式中，Y和Y0分別為施氮處理和CK處理所獲得的玉米籽粒產(chǎn)量，N和N0分別為施氮處理和CK處理地上部總吸氮量，F(xiàn)為施氮量。

采用Microsoft Excel、SAS和SPSS18.0軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)和繪制圖表。

2 結(jié)果

2.1 不同施肥模式下玉米籽粒產(chǎn)量及生物量的變化

由圖1可見(jiàn)，有機(jī)肥氮替代50%化肥氮（MF）處理8年玉米產(chǎn)量一直高于其他處理，而CK處理始終最低。不同施肥模式下玉米8年平均產(chǎn)量從大到小依次為50%有機(jī)替代（MF）＞化肥優(yōu)化（OP）＞100%有機(jī)替代（OM）＞農(nóng)民施肥（FP）＞對(duì)照（CK）。OP、OM和FP處理的籽粒產(chǎn)量差異不顯著，MF處理籽粒產(chǎn)量顯著高于OM、OP、FP處理，MF處理比FP、OM和OP處理分別增產(chǎn)13.7%、13.5%和12.5%，表明有機(jī)肥氮替代50%的化肥氮能夠顯著提高玉米產(chǎn)量。

圖1 不同施肥處理玉米籽粒產(chǎn)量和地上部生物量變化Fig. 1 Dynamic change of maize yield and biomass with experiment years as affected by long-term fertilization

長(zhǎng)期不同施肥模式下玉米生物量存在差異，玉米生物量均值從大到小依次為MF＞OM＞OP＞FP＞CK。MF處理與OM、OP、FP處理均達(dá)到顯著差異（P＜0.05），表明有機(jī)替代能夠顯著增加玉米的生物量。相比OP、OM和FP處理，MF處理地上部生物量的增產(chǎn)率分別為8.6%、7.0%和11.3%。

不同處理間玉米產(chǎn)量的變異系數(shù)、可持續(xù)指數(shù)和收獲指數(shù)存在著差別（表1）。CK處理的變異系數(shù)最大，達(dá)31.4%，MF處理變異系數(shù)最小。相比CK處理，MF、OM、OP、FP處理的變異系數(shù)分別下降20.9、18.8、13.2、14.9個(gè)百分點(diǎn)，有機(jī)替代處理的變異系數(shù)下降最為明顯，有機(jī)替代明顯增加了玉米產(chǎn)量的穩(wěn)定性。不同施肥處理的可持續(xù)性指數(shù)SYI值從大到小依次為MF＞OM＞OP＞FP＞CK，CK處理的SYI值最小，僅為0.482，CK處理玉米產(chǎn)量的可持續(xù)性最差；MF處理的SYI值顯著高于其他處理，表明50%有機(jī)替代能夠明顯增加玉米產(chǎn)量的可持續(xù)性。不同施肥處理的收獲指數(shù)從大到小依次為MF＞FP＞OP＞OM＞CK，MF處理與OM、OP處理的HI值達(dá)到顯著差異，相比CK處理，MF、OM、OP、FP處理的收獲指數(shù)分別增加7.8、4.6、5.6、6.1個(gè)百分點(diǎn)，以MF處理的收獲指數(shù)增加最為明顯，表明有機(jī)肥氮替代50%化肥氮能夠提高玉米的收獲指數(shù)，促進(jìn)光合產(chǎn)物向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)。

表1 不同施肥處理玉米平均產(chǎn)量、變異系數(shù)、可持續(xù)性指數(shù)和地上部生物量以及收獲指數(shù)Table1 Maize yield， variation， sustainable index， biomass and harvest index as affected by long-term fertilization

2.2 不同施肥模式對(duì)玉米氮素吸收的影響

不同施肥處理玉米地上部的氮素積累量存在差異（圖2），長(zhǎng)期不同施肥處理的玉米地上部氮素平均積累量從大到小依次為MF＞OP＞FP＞OM＞ CK，MF、OP和FP處理無(wú)顯著差異，盡管農(nóng)民習(xí)慣施肥FP氮肥用量高于有機(jī)替代和優(yōu)化施肥，但是玉米對(duì)氮的吸收量并沒(méi)有提高，增加了氮進(jìn)入環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 不同年份玉米地上部氮素積累量Fig. 2 Accumulation of N above ground in maize with experiment years as affected by long-term fertilization

不同施肥處理玉米籽粒的氮素累積吸收量存在著差異。由表2可知，不同施肥處理的玉米籽粒氮素累積吸收量從大到小依次為MF＞OP＞FP＞OM＞CK。相比OP和OM處理，MF處理的籽粒氮素累積吸收量分別增加7.0%和29.6%，表明有機(jī)肥氮替代50%化肥氮能夠明顯增加玉米籽粒中氮素累積吸收量，促進(jìn)了氮素向籽粒中的轉(zhuǎn)運(yùn)。長(zhǎng)期不同施肥處理的玉米秸稈的氮素累積吸收量從大到小依次為FP＞OP＞MF＞ OM＞CK。FP、OP、MF處理的秸稈氮素累積量沒(méi)有顯著差異，但同時(shí)與OM處理達(dá)到顯著差異，表明FP、OP處理把更多的氮素保留在秸稈中，導(dǎo)致籽粒中氮素累積量減少。MF處理把更多的氮轉(zhuǎn)運(yùn)到籽粒中，從而保證玉米的高產(chǎn)。MF處理能夠明顯提高氮的總表觀(guān)利用率，并且與FP和OM處理達(dá)到顯著關(guān)系；MF處理氮的表觀(guān)利用率比OM和OP處理分別提高26.5和2.5個(gè)百分點(diǎn)。

表2 不同施肥模式下玉米8年對(duì)氮素的累積吸收量及表觀(guān)平衡Table2 Accumulation of nitrogen in grain and straw and apparent equilibrium in 8 years as affected by different fertilization

圖3 不同施肥處理玉米地上部吸氮量與玉米產(chǎn)量的關(guān)系Fig. 3 Relationship between nitrogen uptake above ground and maize yield in different fertilization treatments

2.3 不同施肥模式的氮素利用效率

MF處理能夠明顯提高氮的偏生產(chǎn)力（表3），不同施肥模式下氮的偏生產(chǎn)力從大到小依次為MF＞OP＞OM＞FP，MF與OM、OP、FP處理達(dá)到顯著關(guān)系，OM、OP處理與FP處理也達(dá)到顯著關(guān)系。氮的收獲指數(shù)從大到小依次為MF＞OM＞OP＞FP，MF與OP、FP達(dá)到顯著差異，相比OP和OM處理，MF處理氮養(yǎng)分的收獲指數(shù)分別提高3.5和0.8個(gè)百分點(diǎn)。MF處理能夠顯著提高肥料氮貢獻(xiàn)率，與OM、OP、FP處理達(dá)到顯著關(guān)系，相比OM和OP處理，MF處理的肥料氮貢獻(xiàn)率分別提高5.8和6.3個(gè)百分點(diǎn)。不同施肥模式的肥料氮的生理效率從大到小依次為OM＞MF＞FP＞OP。相比OP處理，MF處理的肥料氮的生理效率提高7.9 kg·kg-1。綜上，有機(jī)肥氮替代50%化肥氮能夠提高氮素利用效率。

2.4 不同施肥模式下玉米地上部需氮量與產(chǎn)量的關(guān)系

不同施肥處理玉米籽粒產(chǎn)量和地上部氮素吸收量的相關(guān)分析表明（圖3），二者均呈顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系；其關(guān)系式的斜率存在明顯差異，即不同施肥模式下每生產(chǎn)1 t玉米籽粒對(duì)氮的需求量存在差異。CK、FP、OP、MF和OM處理每生產(chǎn)1 t玉米籽粒吸收氮素量分別為14.6 kg、14.5 kg、9.4 kg、10.8 kg和12.9 kg，表明均衡施肥（OP、MF和OM）每生產(chǎn)1 t玉米籽粒吸收氮素量小于不均衡施肥（CK和FP），同時(shí)有機(jī)肥氮替代50%的化肥氮能夠以較小的氮素吸收量獲得1 t玉米籽粒，提高了氮素利用效率。

表3 不同施肥處理玉米8年氮素利用效率Table3 Dynamic change of N efficiency in maize in experiment of 8 years as affected by long-term fertilization

3 討論

3.1 有機(jī)肥替代對(duì)玉米產(chǎn)量穩(wěn)定性及可持續(xù)性的影響

本試驗(yàn)的研究結(jié)果表明，長(zhǎng)期不同施肥模式的玉米籽粒產(chǎn)量從大到小依次為：MF＞OP＞OM＞FP＞CK，表明有機(jī)肥氮替代50%化肥氮能夠明顯增加玉米的產(chǎn)量。原因可能是有機(jī)肥氮替代部分化肥氮能夠改善土壤中氮素的供應(yīng)過(guò)程，使土壤養(yǎng)分能夠平穩(wěn)釋放［20-21］。高洪軍等［10］研究表明，有機(jī)氮替代部分化肥氮在黑土地上增產(chǎn)效果較顯著，這與本試驗(yàn)的研究結(jié)果基本一致。此外，大量的研究結(jié)果也證明有機(jī)氮替代部分化肥氮能夠提高玉米的產(chǎn)量［4，22-24］。本試驗(yàn)的研究結(jié)果表明，長(zhǎng)期不同施肥模式下玉米生物量從大到小依次為MF＞OM＞OP＞FP＞CK，表明有機(jī)肥氮替代部分化肥氮肥能夠提高玉米的生物量，這與前人的研究結(jié)果一致［25］。中國(guó)有機(jī)肥資源巨大且并未得到充分利用，因此采取有效措施，促進(jìn)有機(jī)資源的開(kāi)發(fā)利用對(duì)于對(duì)中國(guó)糧食增產(chǎn)和資源有效利用具有重要的意義。

本研究結(jié)果表明，有機(jī)替代能夠明顯降低作物產(chǎn)量的變異系數(shù)，增加作物產(chǎn)量的穩(wěn)定性，許多研究結(jié)果也表明有機(jī)氮替代部分化肥氮能夠顯著提高作物產(chǎn)量的穩(wěn)定性［26-28］。不同處理的SYI值從大到小依次為：MF＞OM＞OP＞FP＞CK，表明有機(jī)替代能夠提高作物產(chǎn)量的可持續(xù)性，這與李忠芳等［29］的研究結(jié)果一致。此外，大量的研究也證明了這一點(diǎn)［5-6，30］。本研究表明有機(jī)肥氮替代部分化肥氮能夠提高玉米的收獲指數(shù)，這與譚德水等［31］的研究結(jié)果一致。

3.2 有機(jī)肥替代對(duì)玉米氮素吸收及利用效率的影響

高洪軍等［32］研究表明，有機(jī)肥替代化肥的有機(jī)無(wú)機(jī)配施模式能夠提高玉米的氮素積累量，并提高玉米的偏生產(chǎn)力和氮收獲指數(shù)。周江明等［33］研究表明，有機(jī)氮替代部分化肥氮能夠提高作物氮素積累量，提高氮素利用效率。本研究結(jié)果表明，長(zhǎng)期不同施肥模式下玉米地上部氮素吸收量從大到小依次為：MF＞OP＞FP＞OM＞CK，表明有機(jī)肥氮替代部分化肥氮能夠提高玉米的氮素吸收量，這與前人的研究結(jié)果基本一致。此外，大量的研究結(jié)果也表明有機(jī)肥氮替代部分化肥氮能夠提高作物氮素吸收量［7-9，34］。本研究也表明，有機(jī)肥氮替代部分化肥氮能夠明顯增加玉米籽粒中的氮素積累量，促進(jìn)氮素向籽粒中的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而使玉米獲得高產(chǎn)，這與劉占軍等［35］的研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)結(jié)果表明，玉米對(duì)氮素的吸收量和表觀(guān)利用率較高，這可能是因?yàn)楸驹囼?yàn)為玉米-蔬菜8年輪作，本文僅探討了玉米季氮素的吸收利用，蔬菜季殘留的氮素部分被玉米吸收有關(guān)。張永春等［36］研究表明，有機(jī)肥氮替代化肥氮白菜的表觀(guān)利用率最高僅為29.7%?？赡苁鞘卟思就寥乐袣埩袅舜罅康牡?，從而提高下季玉米對(duì)氮的吸收利用。由此可見(jiàn)，有機(jī)肥氮替代部分化肥氮能夠提高玉米的氮素吸收量，提高氮素利用效率，同時(shí)能夠促進(jìn)氮素向玉米籽粒中轉(zhuǎn)移，提高玉米籽粒產(chǎn)量，降低氮素進(jìn)入環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

4.1 與化肥優(yōu)化、農(nóng)民習(xí)慣施肥和有機(jī)肥氮替代100%的化肥氮模式相比，有機(jī)肥氮替代50%的化肥氮顯著提高了玉米的籽粒產(chǎn)量和地上部生物量，降低玉米產(chǎn)量的變異系數(shù)，提高玉米產(chǎn)量的可持續(xù)性和收獲系數(shù)，增強(qiáng)玉米產(chǎn)量的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。

4.2 與化肥優(yōu)化和有機(jī)肥氮替代100%化肥氮相比，有機(jī)肥氮替代50%化肥氮增加玉米地上部的氮素吸收量和總表觀(guān)利用率，促進(jìn)了氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，提高了氮素利用效率，降低了氮素進(jìn)入環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。

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（責(zé)任編輯 楊鑫浩）

Nitrogen of Organic Manure Replacing Chemical Nitrogenous Fertilizer Improve Maize Yield and Nitrogen Uptake and Utilization Efficiency

XIE Jun1， ZHAO Ya-nan1， CHEN Xuan-jing1， LI Dan-ping1， XU Chun-li1， WANG Ke1，ZHANG Yue-qiang1，2， SHI Xiao-jun1，2
（1College of Resources and Environment, Southwest University, Chongqing 400716；2National Monitoring Station of Soil Fertility and Fertilizer Efficiency on Purple Soils, Chongqing 400716）

【Objective】 Replacing chemical fertilizer with organic manure is an important way to achieve fertilizer zero increase in China. Eight years location experiments of replacing chemical fertilizer with organic manure were carried out to studymaize productivity and nitrogen uptake and nitrogen utilization efficiency in purple soil， so as to provide scientific evidence about rational utilization organic resources and adjust maize fertilization pattern.【Method】In 8 years location experiments， five different fertilization patterns were designed， including CK （non-N fertilization）， FP （farmers’ practice）， OP （optimal chemical fertilization）， MF （organic manure replacing 50% chemical N） and OM （organic manure replacing 100% chemical N）， on the variation of maize yield and biomass and nitrogen uptake and nitrogen utilization efficiency.【Result】Replacing partial chemical with organic manure increased maize yield and biomass significantly. Compared with FP and OM and OP treatments， replacing 50% chemical N with organic manure increased maize yield by 13.7% and 13.5% and 12.5%， respectively； it also increased maize biomass by 11.3% and 7.0% and 8.6%， respectively. Compared to CK， the other four treatments decreased the coefficient of variation （CV） and increased the SYI and HI with the greatest change in MF. Organic manure replacing partial chemical N promoted N uptake in maize， and transferred more N to grain. Compared to OP and OM treatments， replacing 50% chemical N with organic manure increased grain N uptake by 7.0% and 29.6%. RENincrease 2.5% and 26.5%， respectively. Compare to OP treatment， PFPNand NHI and FCRNin MF increased by 6.2 kg·kg-1and 3.5% and 6.3%， respectively； Compared to OM treatment，increased by 6.6 kg·kg-1and 0.8% and 5.8%， respectively. There was a significant difference in N demand for each ton of grain yield among treatments， with 9.4 and 10.8 kg in OP and MF treatments， respectively， which was less than that in FP and OM treatments （14.5 and 12.9 kg）. Therefore， OP and MF could improve the N efficiency for grain production. 【Conclusion】Replacing 50% chemical N with organic manure significantly increased maize economic yield and biomass， also increased yield stability and sustainability； It promoted N uptake in maize and transferred more N to grain， thus increasing N efficiency. So partial chemical N is replaced by organic manure is a rational fertilization pattern to increase maize yield and improve maize yield stability and improve N efficiency in Southwest China.

organic manure replacing chemical fertilizer； maize yield； sustainable yield index； N efficiency

2016-05-03；接受日期：2016-06-21

國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2015BAD06B04）

聯(lián)系方式：謝軍，E-mail：xiejunwangyi@163.com。通信作者石孝均，E-mail：shixj@swu.edu.cn