摘要：氮素是作物生长最重要的必需元素之一。合理施用氮肥能促进作物生长并提高产量,但是,过多施用氮肥则抑制作物生长并导致大量的肥料氮残留在土壤中,这部分氮素不但会引起土壤养分不平衡,而且为生态环境带来潜在威胁,因此,研究残留氮的动向及作物有效性可为合理施用化肥氮、高效利用土壤残留氮素和减少残留氮素的损失提供依据。应用^15N示踪技术,通过4年定位试验,研究了黄土高原南部旱地冬小麦/夏玉米轮作过程中土壤残留肥料氮的变化及作物吸收利用。在冬小麦和夏玉米轮作的第一个周期,为了制造高肥料氮残留背景,于冬小麦播种前向微区施入240 kg hm^-2的^15N标记氮素;在夏玉米拔节期,为了研究氮肥施入对残留肥料氮的影响,设置0和120 kg hm^-2两个氮水平,以普通尿素施入微区。在第2至第4个轮作周期内,为了分析残留肥料氮的动向及其对作物的有效性,微区内不施任何肥料。结果发现,冬小麦播种前施用的^15N标记氮肥于收获期在0～200 cm土壤剖面中均有残留,但大部分累积在0～40 cm土层中,累积总量达到200.9 kg hm^-2,占当季施入量的83.7%。在随后的夏玉米生长季残留的肥料氮迅速减少,之后随生长季的后移缓慢减少,然后保持相对稳定。经过4年的冬小麦/夏玉米轮作,0～300 cm土壤剖面仍残留大量的^15N肥料,后季不追施氮肥和追施氮肥处理的残留量分别为47.1 kg hm^-2和54.0 kg hm^-2。可见,有一部分肥料氮被固定在土壤有机质中。作物对残留氮的回收量逐年减少,且因后季追施氮肥与否而异,4年中作物对肥料氮的总利用率不追施氮肥和追施氮肥处理的分别为46.9%和50.4%,其中在第1个轮作周期中,小麦和玉米的总利用率分别41.6%和42.0%,后3年利用率分别仅有5.3%和8.4%;4年中残留^15N的损失率分别达38.1%和29.7%,其损失主要发生在第1个轮作周期的夏玉米生长季节。

关键词：旱地土壤 残留肥料氮 作物有效性 氮素损失 

单位：西北农林科技大学资源环境学院; 陕西杨凌712100; 宁夏大学农学院; 银川750021; 宁夏大学土木与水利工程学院; 银川750021