翟勇全 ,馬琨 ,賈彪** ,魏雪 ,運(yùn)彬媛 ,馬健禎 ,張昊,姬麗,李稼潤

(1. 寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院 銀川 750021;2. 寧夏大學(xué)西北退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建教育部重點(diǎn)實(shí)驗室/寧夏大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院 銀川 750021)

氮素是玉米(Zea mays)生長發(fā)育所必需的元素,在玉米生長發(fā)育、物質(zhì)代謝和生命活動調(diào)節(jié)中起著重要作用,氮肥的合理施用對玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的形成至關(guān)重要[1-4]。中國作為全球最大的氮肥消耗國,氮肥消耗量占全球總量的33%以上,但是氮肥利用率僅有28%～41%,遠(yuǎn)低于世界平均水平[5]。過量且不合理的施肥方式不僅使得氮肥利用下降,還會加重土壤硝態(tài)氮累積及淋溶風(fēng)險,進(jìn)而導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境破壞[6-7]。寧夏引黃灌區(qū)是寧夏地區(qū)主要的糧食生產(chǎn)基地之一,施氮作為提升作物產(chǎn)量的關(guān)鍵措施,當(dāng)前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在過量施氮現(xiàn)象[2,8],過量的氮肥施加導(dǎo)致氮素在土壤中大量累積,氮素利用率下降,多余氮素經(jīng)農(nóng)田退水和地下淋溶等方式造成地下水和黃河水質(zhì)污染加重[9-10]。

土壤氮素淋失以硝態(tài)氮淋失為主,而土壤硝態(tài)氮深處運(yùn)移是導(dǎo)致淋失的主要前提條件[9,11]。新型滴灌水肥一體化技術(shù)可以保證玉米全生育期快速的養(yǎng)分供應(yīng),提高氮肥利用率,在一定程度上解決由過量施氮導(dǎo)致的土壤深層硝態(tài)氮累積和氮素大量淋失問題,對玉米產(chǎn)量提升和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[12-14]。前人針對滴灌條件下施氮對玉米氮素利用率、產(chǎn)量和土壤硝態(tài)氮分布等方面已開展了大量研究[8,15-16],但忽略了降水豐枯年型對滴灌玉米氮素利用率、產(chǎn)量和土壤硝態(tài)氮分布及淋失量的影響,所得結(jié)果存在一定的局限性。從生態(tài)環(huán)境角度(硝態(tài)氮分布)和人類健康角度(氮素淋失量)考慮,確定滴灌條件下玉米適宜施氮量以及降水豐枯年份施氮量最大閾值的研究更是鮮有報道。為此,本研究于2018 年(豐水年)、2019 年和2020 年(枯水年)在寧夏平吉堡農(nóng)場開展3 年氮肥定位試驗,探究滴灌條件下降雨豐枯年型不同施氮處理對玉米產(chǎn)量、氮素吸收利用、硝態(tài)氮分布和淋溶的影響,確定滿足寧夏灌區(qū)滴灌玉米生態(tài)環(huán)境和施氮效益的適宜施氮量,并確定滴灌條件下降雨豐枯年份玉米施氮量的最大閾值。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018 年4 月-2020 年10 月在寧夏平吉堡農(nóng)場(38°25′30″N,106°01′47″E)進(jìn)行,該地區(qū)海拔為1100 m,屬大陸性季風(fēng)氣候,蒸發(fā)強(qiáng)烈,無霜期較短,晝夜溫差大,年均氣溫為8.6 ℃。試驗地土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)如表1 所示。試驗期間日平均氣溫和日降水量如圖1 所示。根據(jù)60 年(1961-2021 年)平均降水量(272.6 mm)[17],采用干旱系數(shù)法劃分降水豐枯年型[18],豐枯年型劃分標(biāo)準(zhǔn)如下所示:

圖1 2018 年(A)、2019 年(B)和2020 年(C)玉米生長季(4-9 月)降水量和日均氣溫Fig.1 Rainfall and daily mean temperature during maize growing seasons (from April to September) in 2018 (A),2019 (B) and 2020 (C)

表1 試驗地土壤理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of the tested soils

式中:Ri為年降水量,為1961-2021 年平均降水量,δ為均方差。

由圖1 可知,2018 年為降水豐年,2019 年和2020 年為降水枯年。玉米一年一熟制,前茬作物為玉米。玉米2018 年4 月22 日播種,9 月28 日收獲;2019 年4 月28 日播種,9 月28 日收獲;2020 年4 月19 日播種,9 月26 日收獲。

1.2 試驗設(shè)計

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計,設(shè)置5 個施氮處理:以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施氮量(純氮)360 kg·hm-2為基礎(chǔ),按比例依次減少施氮量,分別為360 kg·hm-2(N4)、270 kg·hm-2(N3)、180 kg·hm-2(N2)、90 kg·hm-2(N1)和0 kg·hm-2(N0)。每個處理3 次重復(fù),每個小區(qū)面積為 4.4 m×10 m=44 m2。

供試玉米品種為‘天賜19’,寬窄行種植,寬行行距70 cm,窄行行距40 cm,株距20 cm,種植密度為9.09×104株·hm-2。供試氮肥為尿素(總N≥46.4%)、磷肥為磷酸二銨(P2O5≥64%)、鉀肥為硫酸鉀(K2O≥52%),均為水溶性肥,磷鉀肥(純磷鉀)施用量分別為138 kg·hm-2和120 kg·hm-2。玉米全生育時期采用滴灌水肥一體化技術(shù),肥隨水施,各試驗小區(qū)為獨(dú)立的滴灌單元。全生育期灌水總量為2700 m3·hm-2,苗期、拔節(jié)期、抽雄期和灌漿期灌水量(次數(shù))分別為200 m3·hm-2(1 次)、600 m3·hm-2(3 次)、1000 m3·hm-2(2 次)和900 m3·hm-2(3 次)。整個生育期共施肥6 次,各生育時期施肥量占總施肥量比例為苗期10%、拔節(jié)期45%、吐絲期20%、灌漿期25%。分別為苗期1 次、拔節(jié)期2 次、吐絲期2 次,灌漿期1 次,其他措施同當(dāng)?shù)靥镩g管理。試驗各處理肥料施用情況如表2 所示。

表2 玉米不同生育期各試驗處理的肥料(純N-P-K)施用量和總施N量Table 2 Application rates of fertilizers (N-P-K) at different growth stages of maize and total N application rate of each treatment kg·hm-2

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 植株氮含量測定

于玉米收獲期在每個小區(qū)選取3 株有代表性植株,按器官分為莖、葉、苞葉、穗軸、籽粒5 部分,烘干后稱重、粉碎、研磨和過篩,采用H2SO4-H2O2消化,利用凱氏定氮法測定植株各器官全氮含量,最后計算植株氮含量[2]。

1.3.2 土壤硝態(tài)氮測定

分別在玉米播種前和收獲后及每次灌水和降雨前后,采用五點(diǎn)取樣法用土鉆分層采集各試驗小區(qū)0～100 cm 土層土壤,20 cm 一層,同一小區(qū)同一土層采集土壤混合均勻后,采用四分法取樣并放入自封袋中,帶回實(shí)驗室風(fēng)干后過篩,采用紫外分光光度法測定土壤硝態(tài)氮含量[19]。

1.3.3 產(chǎn)量測定

在玉米收獲期,每個小區(qū)選取1.1 m×7 m 樣方,統(tǒng)計穗數(shù),并從中選取20 個果穗,脫粒風(fēng)干,在實(shí)驗室進(jìn)行產(chǎn)量測定。

1.3.4 土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅考傲苁Я康挠嬎?/p>

本研究中由灌溉和降雨造成的硝態(tài)氮淋失量為玉米生長季灌溉和降雨前后60～100 cm 土層硝態(tài)氮累積量變化之和。土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅坎捎玫荣|(zhì)量法[20],計算公式如下:

式中:NRi為第i層土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅?kg·hm-2;Pi第i層土壤容重,g·cm-3;Di為第i層土壤厚度,cm;Mi為第i層土壤硝態(tài)氮含量測定值,mg·kg-1。

1.3.5 氮素吸收利用計算

利用收獲期干物質(zhì)累積量計算玉米吸氮量,通過產(chǎn)量和玉米吸氮量計算氮肥利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力。其中地上部各器官吸氮量=各器官含氮量×地上部各器官生物量/1000,地上部植株吸氮量為各器官吸氮量的和;氮肥回收率(REN)=(施氮吸氮量-不施氮吸氮量)/施氮量×100%;氮肥農(nóng)學(xué)效率(AEN)=(施氮產(chǎn)量-不施氮產(chǎn)量)/施氮量;氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN)=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理與分析,利用SPSS 23 進(jìn)行方差分析,處理間多重比較采用LSD法,利用Origin 2019b 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同降水年型施氮量對滴灌玉米農(nóng)田土壤硝態(tài)氮含量的影響

由圖2 可知,滴灌條件下,不同施氮處理對0～100 cm 土層硝態(tài)氮含量有顯著的調(diào)控作用(P＜0.01)。不同施氮處理下,隨土層加深,硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為先升后降趨勢。各處理下0～100 cm 土層硝態(tài)氮含量變幅出現(xiàn)差異性,N0 和N1 處理由于施氮量較低或不施氮,經(jīng)過3 年種植消耗,各土層硝態(tài)氮含量變幅較小,基本維持在4.00 mg·kg-1以下。N3、N4處理由于氮肥投入量大,經(jīng)過3 年連續(xù)施加,0～100 cm 土層硝態(tài)氮含量變幅較大,分別為8.65～18.97 mg·kg-1和10.83～24.40 mg·kg-1。滴灌條件下,不同降水年型間土壤硝態(tài)氮含量峰值出現(xiàn)土層也不相同。豐水年(2018 年)不同施氮量下土壤硝態(tài)氮含量峰值位于40～60 cm 土層,N0、N1、N2、N3 和N4 處理峰值分別為3.27 mg·kg-1、6.11 mg·kg-1、10.25 mg·kg-1、15.48 mg·kg-1和18.55 mg·kg-1;枯水年(2019 年和2020 年)不同施氮量下土壤硝態(tài)氮含量峰值位于20～40 cm 土層,分別為2.89 mg·kg-1、4.51 mg·kg-1、6.97 mg·kg-1、16.96 mg·kg-1、20.25 mg·kg-1和2.33 mg·kg-1、6.12 mg·kg-1、8.07 mg·kg-1、18.99 mg·kg-1、24.11 mg·kg-1。

圖2 2018—2020 年施氮量對玉米播前(S)和收獲后(H) 0～100 cm 土層硝態(tài)氮分布的影響Fig.2 Effects of nitrogen application rates on nitrate-N distribution in 0-100 cm soil layer before sowing (S) and after harvest (H)of maize from 2018 to 2020

2.2 不同降水年型施氮量對滴灌玉米農(nóng)田土壤硝態(tài)氮淋失量的影響

由圖3 可知,滴灌條件下,各處理硝態(tài)氮淋失量差異顯著(P＜0.05),隨著施氮量的增加3 年間玉米土壤硝態(tài)氮淋失量均有增加。2018 年、2019 年和2020 年均在N4 處理農(nóng)田土壤硝態(tài)氮淋失量值最大,分別為21.00 kg·hm-2、20.06 kg·hm-2和19.80 kg·hm-2。N0、N1 處理淋失量較低,枯水年(2019 年和2020 年)各施氮處理土壤硝態(tài)氮淋失量均低于豐水年(2018年)。不同降水年型間,不同施氮處理下由降水導(dǎo)致的硝態(tài)氮淋失量有顯著性差異,且表現(xiàn)為豐水年(2018 年)大于枯水年(2019 年和2020 年),而由灌溉導(dǎo)致的硝態(tài)氮淋失量在N0、N1 和N2 處理下表現(xiàn)為豐水年(2018 年)大于枯水年(2019 年和2020 年),N3 和N4 下表現(xiàn)為枯水年(2019 年和2020 年)大于豐水年(2018 年),這可能與施氮量高導(dǎo)致土壤硝態(tài)氮累積有關(guān)。在豐水年(2018 年),各施氮處理由降雨因素導(dǎo)致的硝態(tài)氮淋失量占總淋失量的42.43%、38.02%、43.02%、45.34%和 50.62%;在枯水年(2019 年和2020 年),各施氮處理下由降雨因素導(dǎo)致的硝態(tài)氮淋失量占總淋失量的40.65%、46.20%、37.95%、39.25%、38.78%和42.59%、42.45%、34.33%、33.63%和30.86%。

圖3 2018—2020 年不同施氮量下玉米生長季(4—9 月)農(nóng)田土壤硝態(tài)氮總淋失量(T)和灌溉(I)、降水(R)導(dǎo)致的土壤硝態(tài)氮淋失量Fig.3 Total (T) and irrigation (I) and rainfall (R) induced soil nitrate-N leaching losses in maize growing seasons (April to September) under different nitrogen application treatments from 2018 to 2020

2.3 不同降水年型施氮量對滴灌玉米氮素吸收利用的影響

由表3 可知,在滴灌條件下,增施氮肥可以提高滴灌玉米地上部吸氮量和產(chǎn)量,且3 年規(guī)律基本一致。在一定施氮范圍內(nèi),玉米產(chǎn)量隨施氮水平增加而增加,但當(dāng)施氮量達(dá)一定值時,產(chǎn)量不再增加,且有下降趨勢。豐水年(2018 年)和枯水年(2019年和2020 年)不同施氮水平下玉米產(chǎn)量變幅分別為8309.60～12 969.88 kg·hm-2和8312.06～13 294.24 kg·hm-2,3 年均在N3 (270 kg·hm-2)水平下有最高產(chǎn)量;2018-2020 年均在N4 處理下有最大吸氮量,分別為223.16 kg·hm-2、237.36 kg·hm-2和246.71 kg·hm-2,但與N3 處理吸氮量均無顯著差異,3 年平均僅比N3 處理高4.96 kg·hm-2,說明N3 處理在促進(jìn)滴灌玉米氮吸收方面已接近極限值。氮肥回收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力在不同施氮處理間表現(xiàn)出顯著差異性,且隨施氮量增加而逐漸降低,3 年表現(xiàn)均為N1＞N2＞N3＞N4。豐水年和枯水年氮肥回收利用率變幅分別為36.92%～57.03%和34.82%～75.36%;氮肥農(nóng)學(xué)效率變幅為11.10～22.18 kg·kg-1和12.07～26.16 kg·kg-1;氮肥偏生產(chǎn)力變幅為34.19～114.51 kg·kg-1和35.52～121.49 kg·kg-1。不同降水年型同一施氮處理下滴灌玉米產(chǎn)量、地上部吸氮量、氮肥回收利用率和氮肥農(nóng)學(xué)效率差異性顯著,氮肥偏生產(chǎn)力除N3外差異性顯著,且表現(xiàn)為豐水年(2018 年)小于枯水年(2019 年和2020 年)。

表3 2018—2020 年滴灌玉米產(chǎn)量、氮素吸收量及利用率Table 3 Yield,nitrogen uptake and utilization rate of drip irrigated maize in 2018-2020

2.4 不同降水年型下寧夏引黃灌區(qū)滴灌玉米適宜施氮量和施氮閾值推薦

《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,為滿足人類健康,玉米生長季硝態(tài)氮淋失量應(yīng)低于18.4 kg·hm-2。由回歸分析可知(圖4,表4),當(dāng)硝態(tài)氮淋失量低于人類健康標(biāo)準(zhǔn)時,豐水年(2018 年)最大施氮量為275.59 kg·hm-2,此時的產(chǎn)量為12 714.59 kg·hm-2,對應(yīng)的吸氮量、氮肥回收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力分別為221.64 kg·hm-2、48.14%、14.98 kg·kg-1和46.09 kg·kg-1,與N3 相比,產(chǎn)量、氮肥回收利用率和施氮量無顯著性差異,而氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力分別降低2.28 kg·kg-1和1.95 kg·kg-1,硝態(tài)氮淋失量增加3.44 kg·hm-2?？菟?2019 年和2020 年)硝態(tài)氮淋失量低于人類健康標(biāo)準(zhǔn)的平均最大施氮量為320.20 kg·hm-2,此時的產(chǎn)量為13 110.50 kg·hm-2,對應(yīng)的吸氮量、氮肥回收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力分別為237.70 kg·hm-2、40.19%、14.25 kg·kg-1和41.95 kg·kg-1,與N3 相比,產(chǎn)量和施氮量無差異性,氮肥回收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力分別降低11.69%、5.74 kg·kg-1和13.53 kg·kg-1,硝態(tài)氮淋失量增加3.08 kg·hm-2。因此,綜合產(chǎn)量、氮素吸收利用效率和環(huán)境效益等因素,滴灌條件下推薦施氮270 kg·hm-2為寧夏引黃灌區(qū)滴灌玉米較適宜施氮量,豐水年施氮量閾值可達(dá)275.59 kg·hm-2,枯水年施氮量閾值可達(dá)320.20 kg·hm-2。

表4 不同降水年型施氮量(x)與土壤硝態(tài)氮淋失量和玉米產(chǎn)量、吸氮量、氮肥利用率的回歸方程Table 4 Regression models of nitrogen application rate (x) with soil nitrate-N leaching,maize yield,nitrogen uptake and nitrogen use efficiency in different rainfall years

圖4 豐水年(2018 年)和枯水年(2019—2020 年)玉米產(chǎn)量、氮素吸收利用、硝態(tài)氮淋失量與施氮量回歸分析Fig.4 Regression analysis of maize yield,nitrogen absorption and utilization,nitrate-N leaching and nitrogen application in rainy year (2018) and dry year (2019 and 2020)

3 討論

降水年型和施氮對玉米氮吸收和產(chǎn)量形成至關(guān)重要,在一定程度上顯著提升玉米產(chǎn)量[2,21]。本研究結(jié)果表明,滴灌玉米產(chǎn)量和吸氮量均與施氮量密切相關(guān),不同降水年份下在農(nóng)民常規(guī)施氮的基礎(chǔ)上減少25% (施氮量為270 kg·hm-2)對玉米產(chǎn)量和吸氮量影響不顯著(表3),這與劉朋召等[22]、Lai等[23]研究結(jié)果一致。這是因為玉米對氮素吸收利用具有一定額度,當(dāng)施氮量達(dá)到一定限度值時繼續(xù)增施氮肥對玉米的吸氮量無顯著促進(jìn)作用[24],同時較高的施氮量會使得植株體內(nèi)產(chǎn)生亞硝酸鹽及氮素大量累積在作物莖稈和葉片等非籽粒器官中[25],造成作物貪青晚熟,生長期延長,籽粒灌漿過程和生長發(fā)育進(jìn)程受阻,導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降[7,22-23]。生育期內(nèi)降水強(qiáng)度和降水時期顯著影響玉米氮素吸收及產(chǎn)量形成[21]。前人研究表明玉米生育期內(nèi)遭遇水分脅迫會導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降[21,26]。本研究發(fā)現(xiàn),豐水年玉米產(chǎn)量和吸氮量均低于枯水年(表3),與任寧等[27]研究認(rèn)為降水正常年份玉米產(chǎn)量和吸氮量均高于枯水年的結(jié)果存在差異,這可能是由于本研究采用滴灌水肥一體化條件,原定灌水量已滿足作物生長發(fā)育的需要[28],寧夏引黃灌區(qū)玉米生長季降水量相對較少,對玉米生長發(fā)育作物影響不大,但豐水年(2018 年)玉米抽雄吐絲期降水量為90.7 mm,而枯水年為18.1 mm。豐水年玉米抽雄吐絲期遭遇水分脅迫和連續(xù)陰雨天氣(圖1)導(dǎo)致作物授粉受精過程受阻,干物質(zhì)累積速率減緩,土壤透氣性降低,進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)量低于枯水年。

氮肥利用率與施氮量和降水年型密切相關(guān)[7-8,22]。本研究結(jié)果表明,不同降水年型下施氮量顯著影響氮肥回收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力,隨施氮量的增加均呈現(xiàn)下降趨勢(表3 和圖4),這與張富倉等[29]、Wang等[19]研究結(jié)果一致。這是由于滴灌水肥一體化條件緩解了由于氮肥一次性基施造成作物前期養(yǎng)分供應(yīng)過量和生育后期供應(yīng)不足造成的玉米生長發(fā)育受阻、氮肥利用率降低等問題。同時生育前期較少的施氮量可促進(jìn)玉米根系伸長生長,根體積和根表面積增加[30-31],提高對深層氮素養(yǎng)分的吸收利用,進(jìn)而提高土壤氮素利用率[30-31],故氮肥利用率表現(xiàn)為隨施氮量而降低的趨勢。本研究發(fā)現(xiàn),豐水年(2018 年)氮素利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力低于枯水年(2019 年和2020 年),這與前人研究結(jié)論[21-22]不同。原因是前人的研究主要基于自然降水,豐水年降水量高會加快土壤中養(yǎng)分的溶解,促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收利用和產(chǎn)量形成,進(jìn)而導(dǎo)致豐水年氮肥回收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力高于枯水年[32-33];而本研究是基于水肥一體化條件,各生育時期少量多次隨水施入氮肥(表2),有利于作物吸收利用,滿足玉米各生育期生長發(fā)育的需要。在降水豐年,自然降水量過高,加之過量施肥,會導(dǎo)致土壤氮素向土層深處淋溶,造成土壤氮素?fù)p失導(dǎo)致氮素利用率下降[13,18]。因此,在不同降水年型下,滴灌玉米在保證產(chǎn)量的基礎(chǔ)上,適當(dāng)調(diào)控氮肥的施用量,能提高氮肥利用率。

降水年型和施氮是影響土壤硝態(tài)氮含量分布和淋失的主要因素[18,22]。本研究結(jié)果表明,土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅亢土苁Я侩S施氮量的增加而增加,且不同降水年份間土壤硝態(tài)氮分布和淋失量差異顯著(圖2和圖3),與枯水年相比,豐水年硝態(tài)氮含量峰值出現(xiàn)在更深土層處,且硝態(tài)氮淋失量增加,這與Xu等[34]研究結(jié)果一致,是因為較高的降水量進(jìn)入農(nóng)田后,并不能完全被作物利用和儲存在土壤中,過多的水分會逐漸向土層深處運(yùn)移,土壤硝態(tài)氮隨著水分向下運(yùn)移至土壤深處,導(dǎo)致土壤硝態(tài)氮含量峰值下移和硝態(tài)氮淋失量增加[20,35],對生態(tài)環(huán)境危害加重。同時前期較少的降水量和適宜的施氮量會促進(jìn)玉米根系生長[30],提高深層土壤硝態(tài)氮和水分吸收與利用,促進(jìn)地上部植株生長發(fā)育,減少土壤水分向深處運(yùn)移[36]。大量氮素淋溶流失不僅會導(dǎo)致水質(zhì)退化和水體富營養(yǎng)化加重,還會導(dǎo)致人類患病風(fēng)險增加[19,37]。根據(jù) 《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,為滿足人類健康,玉米生長季硝態(tài)氮淋失量應(yīng)低于18.4 kg·hm-2[38]。因此,根據(jù)不同降水年份確定作物最佳施氮量和施氮量閾值,是減緩生態(tài)環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。賈彪等[31]研究表明,在滴灌條件下,玉米根系主要集中在0～60 cm 土層內(nèi),60 cm 土層以下的硝態(tài)氮很難被作物吸收利用。為此,本研究以玉米生長季60～100 cm 土層硝態(tài)氮增加量為當(dāng)季淋失量。通過多曲線回歸分析表明,施氮量在270 kg·hm-2時,玉米產(chǎn)量與最高產(chǎn)量無顯著性差異(表3),且氮素利用率等均維持在較高水平,豐水年施氮量最大閾值為275.59 kg·hm-2,枯水年施氮量最大閾值為320.20 kg·hm-2(圖4,表4)。這與馮浩原等[39]、劉朋召等[22]研究結(jié)果不同,這可能是施氮水平和施肥方式等因素不同造成的。因此,在玉米生產(chǎn)中,應(yīng)根據(jù)降水量和降水時期適當(dāng)調(diào)整施肥時期,減緩?fù)寥老鯌B(tài)氮淋失和硝態(tài)氮峰值下移,在保證產(chǎn)量的同時提高氮肥的利用效率,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。但是由于本試驗地區(qū)特殊氣候條件,本研究豐水年數(shù)據(jù)僅有1 年,且表現(xiàn)為玉米抽雄吐絲期到收獲期多雨,不同降水年型和降水時期對玉米施氮量閾值的影響也不盡相同?；诖?以后研究中需繼續(xù)開展多年定點(diǎn)試驗,進(jìn)一步驗證和完善不同降水年型間施氮量閾值研究,為寧夏灌區(qū)滴灌玉米“以水定肥”提供科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)論

滴灌條件下,不同降水年份和施氮水平均顯著影響寧夏引黃灌區(qū)滴灌玉米產(chǎn)量和氮素吸收利用、土壤硝態(tài)氮峰值分布和硝態(tài)氮淋失量,豐水年玉米產(chǎn)量、吸氮量及氮素利用率低于枯水年,硝態(tài)氮淋失量高于枯水年。施氮量為270 kg·hm-2時,豐水年和枯水年玉米產(chǎn)量、氮素吸收利用率均維持在較高水平,硝態(tài)氮淋失量也在可接受范圍內(nèi),豐水年施氮量最大閾值為275.59 kg·hm-2,枯水年施氮量最大閾值為320.20 kg·hm-2。