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【目的】以滴灌条件下“春小麦-青贮玉米”体系为研究对象,研究该种植模式周年氮素变化规律,以期为北疆地区滴灌春小麦-青贮玉米氮肥高效利用和温室气体减排提供理论依据。【方法】本试验通过施氮量和施氮次数两因素处理,2017年设前茬设纯施氮量0(Nw0)、300(Nw1)、450(Nw2)kg/hm2,在每个施氮量基础上设施氮次数5次(Tw1)、4次(Tw2)、3次(Tw3),共9个处理,后茬在前茬每个处理基础上设纯施氮量0(Nc0)、150(Nc1)、225(Nc2)kg/hm2,在每个施氮量基础上设施氮次数5次(Tc1)、4次(Tc2)、3次(Tc3),共计81个处理,探讨不同处理对土壤速效氮(铵态氮、硝态氮)和产量、植株全氮、氮肥利用率等的影响;2018年前茬设纯施氮量0(Nw0)、300(Nw1)、450(Nw2)kg/hm2,在每个施氮量基础上设施氮次数5次(Tw1)、4次(Tw2)、3次(Tw3),共9个处理,后茬在前茬最佳施氮量300 kg/hm2(Nw1)、施氮次数4次(Tw2)处理基础上设纯施氮量0(Nc0)、150(Nc1)、225(Nc2)kg/hm2,每个施氮量基础上设施氮次数5次(Tc1)、4次(Tc2)、3次(Tc3),共计9个处理,探讨不同处理下气态氮挥发(N2O、NH3)规律,筛选当季前后茬最佳施氮量、施氮次数组合,为滴灌春小麦-青贮玉米模式下合理氮肥施用提供理论依据。【主要结果】(1)土壤速效氮时空分布特征:1)从时间维度来看,春小麦季土壤硝态氮、铵态氮含量随着施氮量的增加而增加,随着施氮次数的增加变化不明显;土壤硝态氮含量随着生育期的推进呈先增加后减少的趋势,铵态氮含量逐渐增加。青贮玉米季土壤硝态氮、铵态氮含量随着施氮量的增加而增加,随着施氮次数的增加而减少;土壤硝态氮、铵态氮含量均随着生育期的推进逐渐减少;2)从空间分布上来看,春小麦季土壤硝态氮含量随着土层的加深逐渐减少,主要集中在0-20 cm土层,施氮处理下土壤硝态氮含量随着生育期推进有逐渐向深层迁移的趋势,铵态氮含量在土层内变化不大。青贮玉米季硝态氮含量随着土层的加深逐渐减少,铵态氮含量随着土层的加深变化不明显。前茬春小麦Nw2Tw3处理(450 kg/hm2,3次)中土壤硝态氮、铵态氮含量最高,成熟期为74.50 kg/hm2、21.29 kg/hm2,后茬青贮玉米Nc2 Tc3处理(225 kg/hm2,2次)的土壤硝态氮、铵态氮含量最高,成熟期达52.33 kg/hm2、4.16 kg/hm2。(2)植株氮素积累规律:1)从施氮量处理上看,春小麦和青贮玉米植株氮累积量随着施氮量的增加而增加,说明施氮显著提高了植株氮累积量,各施氮量处理间差异显著。2)从施氮次数处理上看,春小麦开花期以后植株氮累积速率明显增大,施氮4次(Tw2)的植株氮累积量最大,达199.65kg/hm2;而青贮玉米随着施氮次数的增加,植株氮含量呈先增加后减少的趋势,施氮3次(Tc2)处理时植株氮含量最高,达216.53 kg/hm2。3)从周年植株氮累积来看,随着前茬施氮量的增加,前后茬作物均在生育前期(拔节期)植株氮累积量逐渐增加,对作物植株氮含量生育后期影响不明显。(3)气态氮损失规律:前茬春小麦和后茬青贮玉米土壤氨挥发速率、占施氮量比例和周年氨挥发累积量随着施氮量的增加而增加,随着施氮次数的减少而增加。1)土壤氨挥发规律:春小麦季土壤氨挥发速率峰值、氨挥发累积量、占施氮量比例和占周年氨挥发累积量百分比分别为3.89 kg/hm2、16.92-26.28 kg/hm2、6.32%-8.76%和6.90%-10.71%,青贮玉米季土壤氨挥发速率峰值、氨挥发累积量、占施氮量比例和占周年氨挥发累积量百分比分别为3.99kg/hm2、9.12-24.65 kg/hm2、8.70%-12.50%和3.72%-10.05%。不同施氮量和施氮次数处理下土壤氨挥发速率高峰期均出现在施肥灌水后前2-3天,施氮处理显著促进了土壤氨挥发,春小麦不同施氮量和施氮次数下土壤氨挥发峰值均出现在灌浆期和成熟期、复播青贮玉米季出现在拔节期和收获期。2)土壤N2O排放规律:春小麦季土壤N2O平均排放通量、排放累积量、占周年N2O累积量分别为26.52-106.55μg·m-2·h-1、5.57-21.31g/hm2、3.18%-12.16%,青贮玉米季土壤N2O平均排放通量、排放累积量、占周年N2O累积量分别为23.76-91.60μg·m-2·h-1、5.06-18.32 g/hm2、2.89%-10.46%。3)前茬春小麦和青贮玉米灌水施肥后N2O排放通量、累计排放量和占周年排放比均在前3天随着施氮量的增加而增加,随着施氮次数的减少而增加,3天后N2O排放迅速减少。N2O排放通量峰值不同施氮量和施氮次数处理下春小麦季均出现在拔节期和成熟期,青贮玉米出现在拔节期和收获期。周年氨挥发累积量春小麦季较青贮玉米季多出11.4%,N2O累计排放量春小麦季较青贮玉米季多出5.7%。周年气态氮挥发来看,前后茬作物的不同施氮次数处理的氨挥发变化、N2O排放通量与施氮时期对应施氮量规律表现同步。(4)从作物产量和氮肥利用率方面来看,春小麦施氮300 kg/hm2分4次施入时,作物产量和氮肥利用率均最高,青贮玉米施氮150 kg/hm2分3次施入时,产量和氮肥利用率均最高,故前茬春小麦以施氮量300 kg/hm2分4次、青贮玉米150 kg/hm2分3次为此种植模式适宜施氮方案。【结论】施氮显著提高了土壤速效氮含量、植株全氮含量和气态氮挥发,相同施氮量下适宜的施氮次数可以减少土壤氮素和气态氮的损失。本试验条件下,当季复播体系适宜的施氮方案为前茬300 kg/hm2分4次施入、后茬225 kg/hm2分3次施入。