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以吉林省中部半湿润区玉米田为研究对象,用大田试验-微区试验相结合的方法,连续4年进行作物施肥试验和氮素收支观测,研究春玉米连作种植制度下的农田氮素沉降输入、作物携出、土壤残留和淋溶损失等主要过程,明确了氮素农学效应与氮素收支的耦合关系；在此基础上,从减少氮肥用量以改善环境效应、合理确定施肥量以保证作物产量的角度,提出了施肥肥料种类、数量及其组合的最佳施肥方案。试验研究所得主要结果如下。(1)作物生育期内农田大气氮素湿沉降量平均值为18.3 kg/hm2,相当于当地农田平均施氮量(150kg/hm2)的12.2%；若按作物生育期降水量为全年降水量的2/3、且降水氮浓度相同估计,该地全年农田氮沉降量可达27 kg/hm2以上,相当于当地化肥氮素施用量的18%左右。湿沉降总氮浓度平均值为4.14 mg/L；其中铵态氮1.13 mg/L,硝态氮1.49 mg/L,两者之和占总氮的57%,可见氮素大气湿沉降已经成为当地农田的氮素重要来源。农田氮素湿沉降量年际间、年内季节间变差较大,年际间氮湿沉降量与年降水量呈正相关关系；年内以5-6月降水氮浓度最高,而单次降水氮沉降量与其降水量亦呈显著或极显著正相关关系。(2)玉米产量和吸氮量与施氮量关系可用“直线加平台”和“二次曲线”表达。将相对最高产量95%的产量对应的施氮量作为经济高效施氮量,则高产、中等产量的施氮量分别是现行习惯施氮量(250 kg/hm2)的72%和56%。氮农学效应随施氮量呈指数下降、表观氮平衡则随施氮量呈线性上升,而氮投入与净收入之间关系符合报酬递减率。当施氮量为211kg/hm2时有最高收益,其净收入为19815元/hm2。据施肥表观平衡点、氮肥用量与作物产量、施用氮肥投入与净收入之间关系,综合确定当地玉米田合理氮施用量区间为159 kg/hm2-187kg/hm2,依此施肥可获得相对高额产量、较高净收入并能降低淋失风险。而就肥料种类而言,连续3年单施有机肥和有机无机配施产量接近或超过单施化肥区产量,不仅稳产高产,还能减本增效、获得良好的环境生态效益。(3)农田本底总氮年流失量(无肥区,CK)为5.00 kg/hm2. a,施氮肥处理总氮年流失量为4.53kg/hm2.a-7.17kg/hm2..a,本底氮流失量占施肥处理氮流失量的70%以上。农田氮流失量决定于淋溶液数量及其浓度。不施肥处理(CK)、施磷钾处理(NO)全氮浓度四年平均分别为14.08 mg/L和16.22mg/L,而其它施用氮肥处理则为17.07 mg/L-22.72 mg/L；施化学氮肥处理明显高于不施氮素化肥处理。而淋溶液的数量、浓度与一次降雨的雨量大小及整个生育期总降雨量密切相关。当降雨量小于42.8mm时,各处理淋溶液一般不超过3.7mm；统计结果表明,当降雨量大于42.8mm时,每增加1mm降雨量,淋溶液量升高0.15mm。每年可收集淋溶液5次-11次、平均7次-8次,且主要发生在6月-7月。事实上,淋溶液数量在处理间也表现出了较大差异。各处理深层渗漏淋溶水量占同期降雨量的3.00%-5.53%；其中,CK和NO处理淋溶液数量较大,约为29.0mm；其他处理淋溶液数量为18.7mm-22.0mm。由于本数据来自渗漏微区观降雨的观测,故这一变差可能主要受修建渗漏池时充填土壤的均匀性的影响。(4)每年秋收后土壤中无机态氮含量随氮素化肥用量增加呈指数形式上升。施氮量大于250 kg/hm2时,秋收后土壤中的无机态氮素随氮肥用量增加的速率明显提高。观测结果表明,当季硝态氮淋溶深度约为60cm-80cm;因此,为减少氮的淋失损失、降低生产投入,施氮量以不超过250 kg/hm2为宜。(5)根据作物土壤缓冲力定义,获得了不同产量水平下的防止土壤氮素明显流失的施氮缓冲区。由玉米产量-硝态氮流失量关系获得的施氮量缓冲区为159 kg/hm2-161 kg/hm2,即施氮量不应大于161 kg/hm2。由玉米产量-土体无机氮残留量关系获得的施氮缓冲区为140kg/hm2-250kg/hm2;即随着施氮水平提高,作物对氮的表观吸收比率从53.8%下降到20.4%,表观氮残留和其他损失的比例则表现出同步上升的趋势,而土壤氮表观平衡点的施氮量为187 kg/hm2。由投入—净收益曲线求得的最大经济效益施氮量为211 kg/hm2;以地下水Ⅲ类标准硝酸盐限值(20 mmg/L)作为淋溶水质指标上限,由施氮量一淋溶液硝态氮浓度关系求得的最大施氮量为242 kg/hm2。综上所述,从保证作物产量和防止氮素损失、减少对环境的负荷多角度综合考虑,吉林中部玉米栽培氮素化肥用量以159 kg/hm2-187kg/hm2用量为宜。在确定氮素肥料用量时应将大气降水湿沉降带入到田间的氮素数量包括在内,合理控制秋收后土壤中的氮素残留,尽量减少被淋溶进入到地下深层及进入地下水的氮素数量。由于当地耕地土壤肥力较高且较大差异,因此要科学管控化肥的施用,做到因地制宜,氮素化肥施用尽量满足高产、低投入、少污染、可持续多目标要求,即实现经济、社会、生态与环境效益的统一。