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我国的氮肥工业发展较晚,直到1935年才先后在大连和南京建成2座氮肥厂生产硫酸铵。1949年以前,全国累计生产的氮肥量仅为60万t,主要用于沿海各省。新中国成立后,氮肥工业先于磷钾肥获得迅速发展。1953年我国年产氮肥以养分计算为5万t。经过第一和第二个国民经济发展五年计划,至1965年,全国氮肥产量已达104万t,比1953年增长近10倍。在这以后,经过1969~1978年大、中、小型化肥厂并举的大发展时期,全国新建了1000余座小氮肥厂和10余座年产30万t合成氨的大氮肥厂。至1983年,全国氮肥产量猛增至1109万t,我国成为仅次于前苏联的世界上第二大氮肥生产国。1991年全国氮肥产量达到1510万t,跃居世界第一位[1]。2005年我国共生产合成氨4629.85万t,生产氮肥3200.7万t(折纯氮),其中尿素4147.13万t(实物量)。2006年全国农用氮磷钾化肥(折纯)产量为5592.79万t,比2005年同比增长8.0%;2007年1~11月全国农用氮磷钾化肥(折纯)产量为5248.58万t,比2006年同期相比增长13.1%。
2氮肥与农作物产品品质
氮素是农作物生长发育必需的营养元素,它是植物体内蛋白质、氨基酸的基本组成物质,所以氮素供应不足不仅影响作物的产量,而且也会使其品质下降,但氮肥的施用不是越多越好。农作物植株体内碳水化合物与所施氮素之间应该有一定的比例,一般称之为碳氮比。施氮不足,碳氮比过大,植株体内蛋白质合成减少,使许多谷类作物籽粒的品质下降;氮素供应过多,植株体内碳氮比过小,蔗糖、葡萄糖等碳水化合物的含量就会降低,许多瓜果类作物的果实就不甜。另外,过量施用氮肥对农作物品质的影响最明显的是增加了植株体内的硝态氮和亚硝态氮含量。下面列举几个氮肥用量与农作物品质变化关系的例子:天津市农科院土肥所周艺敏1994年对几种蔬菜作物进行的氮肥用量试验说明:春菠菜施氮量从0增加到675kg•hm-2时,硝态氮含量从1.37g•kg-1增加到2.15g•kg-1,亚硝态氮从0.4mg•kg-1增加到0•5mg•kg-1。这一结果证明硝态氮和亚硝态氮含量随着蔬菜施氮量增加而增加。山东农业大学园艺系徐坤在1996~1998年通过施氮量对生姜品质的影响试验研究发现:适宜的氮素用量,可提高产品的外观性状,氮素增加,根茎蛋白质含量升高,纤维素减少,不同氮素水平下淀粉含量无明显差别,挥发油随着施氮量的增加而增加,但过多的氮肥也会使挥发油含量下降。西北农林科技大学资环学院李生秀、翟丙年在1998~1999年开展了水氮配合施用对冬水麦产量和品质影响试验研究表明:施用氮肥可以明显提高小麦籽粒中氨基酸的含量,提高幅度为15.0%~91•7%,达到极显著水平,而且随着追氮时期的后延,籽粒中游离氨基酸含量有逐渐增大的趋势,灌浆期与拔节期差异并不明显;就施氮量来看,高氮要比低氮效果好,拔节期追施氮肥可明显增加籽粒中游离氨基酸的含量。施用氮肥可以显著提高小麦籽粒蛋白质含量,可比对照增加26.3%~77.55%。但从施肥量和施肥时期来看,蛋白质含量并不随施氮时期的后延逐渐增加,而是出现由低到高,再降低的趋势,以拔节期施氮的效果最佳;高氮并未比低氮增加,相反施氮量最高的处理蛋白质含量明显减少。云南农业大学的何承刚等通过氮素水平对单作和间套作小麦品质比较研究发现:供氮水平对单作和间套作小麦品质的影响是随着施氮水平的提高,单作和间套作小麦玉米的蛋白质含量、沉淀值、干面筋、湿面筋含量都相应的提高,但在施氮量为450kg•hm-2时,间套作小麦的蛋白质含量、沉淀值、湿面筋含量有降低趋势,而且所有处理间套作物小麦的蛋白质含量、沉淀值、干面筋、湿面筋含量都明显高于相应单作。
3氮肥施用量及其施用时期
氮在植物生活中具有极其重要的意义。氮在植物体内的平均含量约占干重的1.5%,氮素在植物体内的分布,一般集中于生命活动最活跃的部分(新叶、分生组织、繁殖器官)。因此,氮素供应是否充分和植物氮素营养的好坏,在很大程度上影响着植物的生长发育状况。有些农作物的生育阶段对氮素需要较多,例如禾本科作物的分孽期、穗分化期,棉花的蕾铃期,经济作物的大量生长及经济产品形成期等。在这些阶段保证正常的氮营养,就能促进生育,增加产量。在实际生产中,经常会遇到农作物氮营养不足或过量的情况,氮营养不足的一般表现是:植株矮小,细弱;叶呈黄绿、黄橙等非正常绿色,基部叶片逐渐干燥枯萎;根系分枝少;禾谷类作物的分蘖显著减少,甚至不分蘖,幼穗分化差,分枝少,穗形小,作物显著早衰并早熟,产量降低。缺氮的植株施用适量氮肥后,植株迅速生长和叶色变黑,因此在生产实践中,氮肥的效果最易从植株的长相和叶色改变中观察到。那么,是不是氮素越多越好呢?农作物氮营养过量的一般表现是:生长过于繁茂,腋芽不断出生,分蘖往往过多,妨碍生殖器官的正常发育,以至推迟成熟,叶呈浓绿色,茎叶柔嫩,体内可溶性非蛋白态氮含量过高,易遭病虫为害,容易倒伏,禾谷类作物的谷粒不饱满(千粒重低),秕粒多;棉花烂铃增加,铃壳厚,棉纤维品质降低;甘蔗含糖率降低;薯类薯块变小,豆科作物枝叶繁茂,结荚少,作物产量降低,不仅浪费肥料,还会污染地下水源,破坏土壤的团粒结构,导致土壤可耕性下降,造成病害的大面积发生。
4我国氮肥利用情况
在我国,氮肥的利用率表现为:碳铵:24%~31%;尿素:30%~35%;硫铵:30.3%~42.7%。与发达国家相比,氮肥利用率过低,不及发达国家的一半。我国是农业大国,施肥不当造成化肥浪费惊人。施肥方法不合理,施肥机具不配套,氮肥施用技术没有得到大面积推广[2]。这在当前我国能源供应相对紧张的情况下,无异于巨大浪费。不能合理科学施肥主要表现为用肥过量,“用肥越多,收成越好”的想法在农民中还广泛存在。“现在农民种地的实用科技还是太少,农业实用科技难以真正下到田间地头。有了好品种还要会种、会管理,才能有高产。”就拿施肥来说,农民不知道如何合理科学施肥,比如播种小麦时施用750kg•hm-2底肥,超出科学使用量150~300kg•hm-2,第2年开春小麦返青时所需的追肥数量也会偏大。另外目前多数农民施肥“一炮轰”,在开始栽种时就一次性把化肥下足,没有根据苗情、长势科学施肥,更没有根据土壤氮磷钾的含量配方施肥。明明知道用肥过量,但已经习惯了,就怕肥上少了,庄稼不长。再者,农民根本不知道氮肥该上多少,也不知道什么时候施肥效果最好。用肥过多,既降低了肥效,又增加了农民种地成本,更为严重的是,用肥不当给资源造成了极大浪费。生产化肥对能源的消耗很大,以主要化肥品种尿素为例,我国在尿素产量中以煤为主要能源。目前,我国氮肥利用率仅为30%,而发达国家则为50%~60%,欧盟国家的氮肥利用率更是高达70%。如果氮肥利用率能够从现在的30%提高到70%,我国1a就可以节省1/2的煤炭用量。由此可见,提高氮肥利用率可以带来巨大效益。当然从我国当前的具体情况看,氮肥利用率目前不可能从30%提高到70%,但只要各方努力,提高到50%还是有可能的。如果能通过引导农民合理使用化肥,大力推广测土配方施肥,发展生态农业,增加肥料产品技术含量,完全可以在短期内大幅度提高我国化肥利用率,这样不仅可以解决当前国内化肥市场供应紧张、化肥价格不断上涨的突出问题,从长远看,还有利于节约能源,减少对环境的污染,实现经济的可持续发展。
5氮肥利用率低的主要原因
氮肥利用率又叫氮素利用系数,指作物对氮肥中氮素的吸收利用百分率。氮肥利用率的高低与土壤性质、气候条件、作物种类、栽培技术、氮肥品种和施肥方法有关。具体表现在:硝态氮肥在土壤中不被土壤吸附保存,容易被雨水或灌溉水淋失,或在土壤中进行反硝化作用而变成气态氮挥发掉;铵态氮可以被土壤吸附,但它们施到石灰性或碱性土中,易分解出氨而挥发,像碳铵这样不稳定的肥料,极易挥发损失,另外,铵态氮在土壤中由于细菌的作用而硝化变成硝态氮;尿素态氮变成铵态氮后重复铵态氮肥的老路。
6如何减少氮肥损失,提高利用效率
6.1减少氮肥损失的原则
尽量避免土壤中矿质氮的过量积累;充分利用作物根系对矿质氮的竞争吸收作用;针对氮肥的主要损失途径采取相应的对策。
6.2减少氮肥损失的具体方法
6.2.1要混施、深施,加强水分管理大量田间试验结果表明,与氮肥表施相比将氮肥混施于土壤耕层中,或施于土表以下几厘米深处[3],能减少氮素损失。将氮肥做成1cm左右直径的粒肥进行深施,其效果更佳。水稻田试验表明,粒肥深施达到与粉肥表施同样的产量水平,而氮肥用量却可减少约1/3。然而,在降雨量高、土壤质地轻、可能发生淋溶损失的地区,要慎重采用深施措施。混施和深施都有减少氨挥发和反硝化损失的作用。适宜的水分管理,也能达到提高氮肥增产效果的目的。例如,稻田上施用基肥多采用有水层时混施,这种混施的效果很差,大部分氮素仍留在田面水中,混入土中的氮素只有一小部分。采用无水层时混施氮肥之后再灌水的办法,可将较多氮素混入土中,减少田面水中的铵态及氨态氮总浓度,从而减少氮素损失。另外,将稻田落干,表施氮肥后继之灌水,让水把肥料带入土层中,这种以水带氮的方法也是一种减少氮素损失的措施。
6.2.2少量多次少量多次可使更多的氮素养分被农作物吸收而减少损失。
6.2.3施用长效氮肥长效氮肥又叫涂层氮肥,是一种被涂层物质包裹的氮肥。它的包膜是由少量氮、钾、镁、锰、锌、铁、硼等营养元素的溶液喷涂而成。经过涂层的氮肥,不改变原有的性质。与普通氮肥相比较,长效氮肥具有物理性能好、氮素释放平缓、肥效长、氮素利用率高等特点。长效氮肥有缓释作用,适合于农作物由苗期到成长期整个生长过程对氮素的需要,不存在前期供应过量,后期量小不足的缺点。使用长效氮肥,不仅能节约能源和成本,而且可以提高氮肥的有效利用率,还能缓解氮肥供不应求的矛盾。因而大力推广并合理使用长效氮肥,是提高农产品产量和质量的重要手段。长效氮肥适宜于各类农作物和各类土壤条件。我国目前推广使用的长效氮肥主要有2个品种:长效尿素和长效碳酸氢铵,其施用方法与尿素、碳酸氢铵基本相同。具体施用要点如下:长效氮肥的氮素释放相对缓慢,释放高峰期比尿素约迟5d,故应比尿素的常规施用期提前。一般早春提前5~6d,夏季提前3~4d为宜。长效氮肥在土壤中的保氮能力比较强,利用率也较高。因此,它的用量比一般氮肥要略少些。通常要比常量减少10%~15%。由于土质不同,长效氮肥在土壤中的吸收保存能力也有明显的差异。黏土的吸收保存能力较强,一次用量可多些;沙质土应以少量多次施用为宜。要根据作物不同的吸氮特性,科学地施用长效氮肥。
6.2.4使用脲酶抑制剂脲酶抑制剂是抑制脲酶对尿素的水解,从而使尿素能扩散移动到较深的土层中,从而减少旱地表层土壤中或稻田水面中铵态氮及氨态氮总浓度,以减少氨挥发损失。目前研究较多的脲酶抑制剂有O—苯基磷酰二胺,N—丁基硫代磷酰三胺和氢醌[4]。
6.2.5使用硝化抑制剂硝化抑制剂的作用是抑制硝化菌使铵态氮向硝态氮转化,从而减少氮素的反硝化损失的硝酸盐的淋溶损失。
6.3科学合理施用氮肥减少损失
6.3.1看天气情况施肥尿素施入土壤经过氨化过程随着气温的升高而加快。因此,气温高时宜施用尿素,温度低时宜施用氨水和碳铵。叶面喷氮肥,其肥效的高低与肥液在叶面上停留的时间长短有关。若在光照充足、温度高时喷施,则水分蒸发快,氮元素很难进入叶子细胞;如喷后即降雨,会使氮肥淋失,这样都会降低叶面喷肥的作用,所以最适宜时间是阴天无雨或16∶00以后喷施。
6.3.2根据土壤特性进行施用碱性土可以施酸性或生理酸性的氮肥如硫铵、氯化铵等,它们除了能中和土壤中的碱性外,还能形成容易被作物吸收的铵态氮;而在酸性土,可选施碱性或生理碱性氮肥,如尿素、硝酸钠、硝酸钙、硝酸铵钙或石灰氮等,它们一方面可降低土壤中的酸性,另一方面在酸性条件下形成容易被作物吸收的硝态氮。在盐碱土中不宜施用含氯的氯化铵,以免增加盐分,影响作物生长。肥沃的土壤,施氮量要少,保肥能力强的土壤施肥次数可少些;反之,施氮量应适当增加,而且要分次施用。
6.3.3视作物种类施肥众所周知,氮长叶子磷长果,钾肥多了长柴禾,叶菜类如白菜、青菜、苋菜、蕹菜等,追肥可以氮肥为主,但是果菜类,如瓜类、茄果类,除了幼苗期需氮较多外,其它时期更需磷、钾等其他元素。氮肥过多不仅利用率低,还会造成结果开花延迟,产量反而低。另外,如大豆、花生等豆类植物的根瘤菌能固定空气中的游离氮,可以少施用氮肥[5]。
6.3.4选择不同的生育期施肥在植物的发芽期主要是利用种子中贮存的营养,很少吸收土壤养分,幼苗期根系尚不发达,吸收土壤养分仍不太多,如果过量施用氮肥,多余的氮肥会在土壤中积累。营养生长期和结果期需要大量的养分,需充分供给肥料,但要讲究各种肥料的搭配,不能偏施氮肥。生产上采取分期施肥、浓淡搭配、施肥与灌溉相结合等措施,以提高肥料利用效率。
6.3.5根据作物种类与生长情况进行施用各种作物对氮的要求不一样,如甘蔗、叶菜类蔬菜等作物需氮较多,水稻、玉米、小麦等作物需氮中等,而豆科作物有根瘤菌固定空气中的氮素,需氮较少。不同作物对氮肥品种的反应也不同,如水稻施用铵态氮肥,尤以氯化铵、碳铵和尿素效果好。马铃薯施用硫铵效果好,忌氯作物如烟草、淀粉类作物、葡萄等应少施或不施氯化铵。多数蔬菜施用硝态氮肥效果好。
因此，在无公害芦笋生产中要改进施肥技术，推广测土配方施肥技术，以控制芦笋中的有毒、有害物质含量，从而实现无公害芦笋的优质高产。
一、选择适宜的肥料种类
无公害芦笋生产用肥主要包括有机肥料、无机肥料、腐殖酸类肥料、微生物肥料、叶面肥料及其他肥料等。
1.有机肥料
有机肥料是指将各种有机废料如作物秸秆、人畜粪尿、动植物残体、饼粕等经无公害化处理后的优良有机物料。它包括秸秆、堆肥、沤肥、厩肥、沼气肥、饼肥、草木灰、腐殖酸类肥料等，是生产无公害芦笋的首选肥料。
2.无机肥料
即采用物料盒（或）化学方法制成的其养分以无机盐形式的肥料，包括氮肥、钾肥、中微量元素肥料等。在无公害芦笋生产中允许施用的氮肥有硫酸铵、碳酸氢铵、尿素等；磷肥有过磷酸钙、重过磷肥等；钾肥有硫酸钾、钾镁肥等；微量元素肥料有硼砂、硼酸、硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、钼酸铵等。
3.腐殖酸类肥料
腐殖酸类肥料是指含有腐殖酸类物质的泥炭（草灰）、褐藻、风化煤等堆制加工制成的含有植物营养成分的肥料。
4.微生物肥料
微生物肥料是指用特定菌种培养生产的具有活性的微生物制剂，应用到农业生产中，能够获得特定的肥料效果。根据微生物肥料对改善植物营养元素的不同，可分为5类：根瘤菌肥料、固氮菌肥料、磷细菌肥料、硅酸盐细菌肥料、复合微生物肥料。
5.叶面肥料
叶面肥料是指喷施于植物叶面并能被其吸收利用的肥料，包括氨基酸叶面肥、微量元素叶面肥等。该类产品中不得添加化学合成的植物生长调节剂。
6.其他肥料
包括以有机肥料和无机肥料为原料配制成的有机无机复混肥料，符合国家有机无机复混肥标准并正式登记的肥料，国家正式登记的不含化学合成调节剂的新型肥料等。
二、坚持无公害芦笋生产的施肥原则
无公害芦笋生产的肥料原则主要是：以有机肥为主，辅以其他肥料，以多元素配方肥为主，单元素肥料为辅；以基肥为主，追肥为辅。不使用工业废弃物、城市垃圾和污泥，不使用未经发酵腐熟、未达到无害化指标、重金属超标的人畜粪尿等有机肥料。
合理施用化肥，有限度、有选择地施用化肥，应注意掌握以下原则：
1.控制氮肥用量，一般每667平方米不超过15千克纯氮。
2.化肥必须与有机肥配合施用，有机氮与无机氮比例为2：1。
3.合理叶面喷施能够增产，但氮素在叶片表面直接与空气接触，最容易转化成硝酸盐，由叶片进入芦笋产品，造成污染。
4.最后一次追施化肥应在收获前30天进行，对于连续采收的芦笋，追肥次数不得超过2次。
5.不使用含有添加化学合成的植物生长调节剂和激素的肥料。
三、推广无公害芦笋生产的测土配方施肥技术
1.摸清芦笋产地的土壤养分状况
安阳县大多数芦笋产地土壤有机质严重缺乏，平均含量仅1.15%，土壤有效氮绝大部分处在中等或偏高水平，土壤碱解平均含量为118.4毫克/千克，70%的芦笋产地土壤有效钾处于较低水平，速效钾含量平均为88.9毫克/千克；而80%以上的芦笋产地土壤有效磷处于高或较高水平，比较富足，土壤速效磷平均为19.7%毫克/千克。
另外，土壤中一些微量元素比较缺乏，其中锌、锰、硼比较缺乏，黄泛冲积物形成的土壤，由于石灰性反应强烈，有效钙、镁含量不足。
2.科学配施肥料
一般每生产100千克芦笋的吸氮量为0.45千克，而氮、磷、钾、钙、镁的吸收比例大致为6：4：5：2：1，可以先确定氮肥用量，然后确定磷、钾、钙、镁肥的用量。当季化肥利用率大致为：氮素化肥32.6%、磷素化肥17.4%、钾素化肥18.9%、有机肥料的养分比较复杂，一般腐熟的人类尿及鸡鸭粪的氮、磷、钾利用率为20%左右，猪厩肥的氮、磷、钾利用率为25%左右。
按照一般产量水平，每667平方米施氮（N）10～15千克，磷（P2O5）8～10千克，钾（K2O）10～13千克，配施钙肥和镁肥，根外补施锌、锰和硼肥。
3.合理施用氮肥
大量使用化肥特别是氮素化肥，是硝酸盐在蔬菜体内积累的主要原因。因此，生产无公害芦笋最主要的是含氮化肥的合理施用，即在有机肥与化肥配合施用的前提下，尽量减少化学氮肥的施用量，要严禁施用硝态氮肥。一般每6674平方米氮素施用量不超过15千克，为减少氮素化肥用量，可采取以下措施。
3.1施用缓效氮肥
缓效氮肥又称长效氮肥。施用长效氮肥可减少氮素的挥发、淋失及反硝化作用引起的损失。因此可有效地提高氮素的利用率，从而减少氮素肥施用量，避免过量或不合理施用氮肥所造成的负面效应，如水体污染及蔬菜硝酸盐含量超标等问题。目前生产上常用的长效氮肥新品种主要有氢醌型长效尿素、长效碳酸氢铵、涂层尿素等。
3.2使用氮素增效剂
氮素增效剂具有抑制脲酶活性的作用，从而可延长尿素的肥效期，提高尿素利用率，减少尿素化肥的施用量。将氮素增效剂和尿素按1：50的比例配匀使用，在减少尿素投入量的同时，可使供药时间由以往的45～60天延长到90～100天。
3.3采用化肥深施技术
化肥深施，尤其是氮素化肥深施，可有效地防止氮素挥发损失，从而减少氮素化肥的施用量。
3.4施用辅助微生物肥
微生物肥不能直接提供植物所需的营养素，但可通过微生物及其产物来改善土壤状况，发挥土壤潜在的肥力，或刺激芦笋生长发育，改善土壤微生物群系，提高芦笋的抗逆性。
使用菌肥应针对芦笋品种，须在一定时间内用完，不能存放过久，以免失效。菌肥可作拌种肥，也可施在植株旁作基肥，但不能与化肥、农药特别是杀菌剂农药混施，施后要覆土，避免紫外线与高温杀死活菌而失效。
四、施肥过程中应注意的问题
4.1在不同气候条件下，芦笋中硝酸盐含量也有差异。一般在高温强光下，硝酸盐积累少；反之，在低温弱光下，硝酸盐会大量积累。在施肥过程中，应考虑栽培条件和气候条件等，掌握合理的化肥用量，确保硝酸盐含量控制在无公害蔬菜规定范围之内。
4.2施肥一般分3次，秋施基肥（秋发肥）1次，采笋结束后，以有机肥和磷钾肥为主，追肥2次（3月上旬催芽肥和6月上旬壮笋肥）以氮肥为主，务必在采笋前30天施用。施肥要与节水灌溉技术相结合，充分发挥水肥效应，提高肥料利用率。
4.3人类尿及厩肥要充分发酵腐熟，即无害化处理，并且追肥后要浇清水冲洗。在发酵腐熟过程中，物料温度要在55～70℃，持续时间15天，可杀死废弃物中的病原微生物、虫卵及杂草种子等，并对废弃物中所含的有机氯农药如六六六、DDT等有明显的降解作用，对六六六的降解率可在60%～80%，对DDT的降解率在50%～70%。
关键词：冬小麦；秸秆还田；氮肥；产量；氮效益
中图分类号 S512.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）18-29-04
作物秸秆是一种极为丰富的并能直接利用的可再生有机资源。作物秸秆中不仅含有大量作物生长所必需的N、P、K等元素，而且含有可以作为再生资源加以利用的微量元素和有机物质[1-5]。已有大量研究报道表明，秸秆还田能够有效增加土壤有机质含量[6]，提高土壤的通透性[7]，改善土壤养分结构[8]，优化农田生态环境，增加作物产量[9-11]。施用氮肥对冬小麦品质和产量影响显著，但过量施用不仅造成氮肥的浪费，氮肥利用率降低，作物产量下降，经济效应下降，而且长期施用会导致土壤中硝态氮过度积累，造成土壤养分供应不平衡，增加生态恶化的风险[12-13]。可见，通过秸秆还田和氮肥的合理利用，既能增加作物的产量，又可以改善农田生态环境，对促进我国农业的可持续发展具有十分重要的意义。通过秸秆还田条件下不同氮肥处理对冬小麦产量和氮效率的影响研究，旨在为秸秆还田施肥技术的推广提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料 供试品种为济麦22。尿素：含氮量46%；过磷酸钙：含P2O5 12%；氯化钾：含K2O 60%。
1.2 试验设计 试验地点位于山东省临沂市河东区郑旺镇。前茬玉米收获后，秸秆保留在田间。0～40cm土壤含有机质15.06g/kg、全氮1.24g/kg、速效钾150.33mg/kg、有效磷18.41mg/kg，土壤pH值7.2，土壤容重为1.20g/cm3。
冬小麦播种量为150kg/hm2，播种行间距为20cm，设秸秆还田下5个施氮水平（0、90、180、270、360kg/hm2），分别表示为T1、T2、T3、T5、T6，以及秸秆不还田+施氮量180kg/hm2（T4）共6个处理，氮肥基追比6∶4，拔节期追肥，磷肥和钾肥作底肥，用量为K2O135kg/hm2；P2O5105kg/hm2。田间随机排列，每个处理重复4次，小区面积9.5m×10m=95m2，小区间宽50cm。于2012年10月上旬播种冬小麦。小麦成熟后每处理区单独收获测产并考种，调查各处理有效穗数、穗粒数、千粒重等指标。
1.3 测定项目及方法 分别在冬小麦生育阶段的苗期、返青期、拔节期、开花期、灌浆期、收获期采集地上植物样，烘干称量并计算干物质积累量。用凯式定氮法测定植物和籽粒中的全氮含量。
1.4 计算方法和数据分析 用氮素生产效率、氮肥农学效率和氮肥表观利用率等指标表示氮效率[14]。氮素生产效率=籽粒产量地上部分吸氮量；氮肥农学效率=（施氮区籽粒产量-不施氮区籽粒产量）施氮量；氮肥利用率=（施氮区地上部分吸氮量-不施氮区地上部分吸氮量）施氮量。
用EXCEL和SPSS软件进行试验数据分析，差异显著性用LSR法检验。
2 结果与分析
2.1 秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量的影响 由图1图2可以看出，秸秆还田条件下，在一定范围内，冬小麦籽粒产量可以随氮肥用量的增加而增加，氮肥用量从90kg/hm2增加到270kg/hm2，冬小麦籽粒产量逐次增加，增产幅度为26.09%，但施氮量达到360kg/hm2时，冬小麦籽粒产量降低。说明过量使用氮肥并不能有效增加冬小麦籽粒产量。当氮肥用量为180kg/hm2，秸秆还田配施氮肥的冬小麦籽粒产量比单施氮肥增产，增产率为18.48%，说明秸秆还田配施氮肥能有效提高冬小麦籽粒产量。
2.2 秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量性状的影响 由表1可知，各处理的基本苗数差异不显著，相差不大。秸秆还田条件下各处理间有效穗数和穗粒数均随施氮量的增加而增加，处理T5的有效穗数最大。氮肥用量相同时，秸秆还田条件下处理T3的有效穗数穗粒数和千粒重明显高于不还田条件下T4的。这说明，秸秆还田配施氮肥能有效提高冬小麦籽粒产量。随氮肥用量的增加，各处理千粒重呈现先升后降的趋势，由于氮肥供应过量，冬小麦贪青晚熟，穗数过多，干物质积累少，从而导致千粒重降低。处理T5的理论产量最高，这与冬小麦实际产量的变化相符，主要是由于有效穗数和穗粒数明显增加了。
2.3 秸秆还田配施氮肥对冬小麦不同生育期氮素累积的影响 秸秆还田条件下冬小麦地上部分各生育时期的氮素累积见表2。表2结果表明，各处理冬小麦地上部分氮素累积随生育期的延长总体呈现增长的趋势。处理T1的地上部分氮素累积量一直处于增长状态，在成熟期达到最大值。而其他处理的氮素累积在灌浆期达到最大值，成熟期有所降低，成熟期地上部分的氮素累积量占最大累积量的90.7%～92.6%，有7.4%～9.3%的氮素在灌浆期之后损失掉，这与李生秀等[15]的研究结果一致。地上部分氮素累积量第一次高峰出现在苗期，因为在苗期之前，冬小麦植株体内已经累积了一定量的氮，苗期阶段冬小麦氮素累积量约占到最大累积量的21%～32%，可见在冬小麦整个生育期氮素累积中占很大比例，这可能与冬小麦的基本苗数较高有关（表1）。第二次高峰出现在灌浆期，这是由于返青期之后冬小麦快速生长，这就需要吸收大量的养分作为干物质累积的基础。方差分析结果显示，在同一生育时期，随施氮量的增加，冬小麦地上部分氮素累积量显著增加。
2.4 秸秆还田配施氮肥对冬小麦氮效率的影响 由表3可知，随着氮肥用量的增加，氮肥利用率、氮肥农学效率以及氮素生产效率逐渐降低，说明随着施氮量的增加，氮肥的利用程度递减，氮肥的增产效果减弱，地上部分单位吸氮量所产生的籽粒量减少。秸秆还田处理T3在氮肥利用率、氮肥农学效率和氮素生产效率上均大于不还田处理T4，分别提高了7.6%、6.7kg/kg和3.6kg/kg，这反映出在氮肥用量相等的情况下，秸秆还田配施氮肥的冬小麦氮效率明显高于单施氮肥的。说明秸秆还田配施氮肥能使冬小麦更充分利用氮素，冬小麦地上部分单位吸氮量产生的干物质量较高，氮肥的增产效果较好。
3 讨论
3.1 秸秆还田配施氮肥对冬小麦产量的影响 已有大量的文献报道秸秆还田对冬小麦有增产作用[16-18]，也有文献表明秸秆还田有减产的作用[19]。减产的原因主要是大量秸秆分解速度慢，矿化期长，出现与冬小麦争氮的问题，导致土壤碳氮失衡。本试验结果显示，秸秆还田不配施氮肥时，影响了冬小麦的有效穗数，导致冬小麦减产。
秸秆还田对冬小麦增产的作用机理，刘洪军等[20]认为秸秆还田能提高冬小麦叶绿素含量，促进冬小麦旗叶的蒸腾作用和光合作用，进而促进了干物质的积累。Takahashi等[21]认为秸秆还田能够使作物充分利用氮素，提高作物的氮素吸收效率。本研究表明，秸秆还田配施适量氮肥能够解决土壤微生物与作物争氮的问题，提高冬小麦的氮素吸收效率。在氮肥用量相等的情况下，秸秆还田配施氮肥的冬小麦氮效率明显高于单施氮肥，秸秆还田配施氮肥能使冬小麦更充分利用氮素，冬小麦地上部分干物质累积量较高，有利于较高的经济产量。
3.2 秸秆还田配施氮肥对冬小麦氮效率的影响 周海燕等[22]证明秸秆还田提高了作物的氮肥利用率、氮肥农学效率和氮素生产效率，其原因在于秸秆还田能够提高作物旗叶和根系的硝酸还原酶活性，促进作物体内的氮素同化。孙传范等[23]也得出了硝酸还原酶活性与作物吸氮量和籽粒产量有关的结论。
本试验中秸秆还田处理在氮肥利用率、氮肥农学效率和氮素生产效率上均大于不还田处理，分别提高了7.6%、6.7kg/kg和3.6kg/kg，其原因在于秸秆还田提高了土壤的供氮能力，有利于冬小麦对氮素的吸收，并且减少了土壤氮素的损失，提高了土壤的肥效。
4 结论
秸秆还田配施适量氮肥可以提高作物氮效率，增加籽粒产量。秸秆还田配施氮肥270kg/hm2的产量最高。与单施氮肥相比，秸秆还田配施氮肥能明显提高作物地上部分氮素的累积量、氮肥利用效率、氮肥农学效率和氮素生产效率，从而有利于提高冬小麦籽粒产量，获得较高的经济产量。
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提高上部烟叶使用价值的研究项目于1994年进行预备试验,针对当时上部叶片过厚,颜色过深,烟碱含量过高,糖碱比过低的实际问题,预期从栽培技术上采取综合措施,使生产的上部烟叶适合卷烟工业的要求,提高其使用价值。通过3年的试验,进一步了解了上部烟叶的生长发育情况,结合烟株田间生长发育过程营养平衡的研究,与大面积生产调查相结合,初步摸清了上部叶片过大过厚的田间长相,并探索出了一条解决该问题的途径。该课题总体设计从品种、施肥和地膜覆盖、打顶时间、留叶数等方面入手,并设置了叶面肥喷施技术,采取了一系列先进的栽培技术。试验取得了预期的结果。本文仅就不同施肥量及不同氮素形态对上部烟叶使用价值的影响做一分析。
1试验设计与方法
试验设6个处理,在山东省沂水县两种土壤质地上进行,采用双层施肥技术。复合肥料由上海长征化肥厂生产,氮磷钾比例为8∶9∶17。施肥方法为全部氮量的2/3在起垄时条施,1/3氮量在移栽时穴施。
1.下层减氮(总氮量4kg,上下层各2kg)
2.上下层减氮(总氮量4kg,上层1kg,下层3kg)
3.上层硝态氮(总氮量6kg,上层2kg,氮改为硝态氮肥)
4.有机无机配合(总氮量6kg,1/2氮为有机肥)
5.正常氮盖膜(总氮量6kg)
6.正常氮不盖膜(总氮量6kg)
提高上部烟叶品质的施肥技术,关键是氮素营养,烟株在大田生长发育过程前、中、后期氮素的营养平衡。北方烟区大田前期少雨干旱,氮素在烟株生长前期被吸收的量少,利用率低,因此造成烟株生长缓慢。由于烟株对氮素吸收高峰期推迟,造成后期残氮多,使烟株在成熟期持续吸收较多的氮素,造成上部烟叶贪青不落黄,烤后叶片厚而色暗,烟碱含量高,工业上难以利用。从设计指导思想上主要解决促进烟株前期生长加快,控制成熟期过多的残氮,使上部烟叶生长正常,及时落黄。
除了主体设计外,根据当时生产上已开始推广地膜覆盖栽培技术。这一栽培方式的变化,给施肥技术带来一些新的问题。从盖膜栽培的正效应分析,会促进前期氮素养分的转化,提高前期烟株对氮素的吸收量,对解决上部叶片品质有积极的作用。因此,在课题设计中考虑了盖膜方式和盖膜技术这一问题。另外,由于北方烟区土壤施钾后易被固定,土壤干湿交替的频繁出现,烟株对钾元素的吸收利用率低,造成烟叶钾的含量低。因此,设计中考虑了叶面肥的施用作为土壤施肥的补充措施。
2结果与分析
2.1主要农艺性状分析
从表1中看出,团棵期以上层肥为硝态氮肥处理叶片最大,说明前期生长速度快,无论砂壤土或粘壤土结果一致。旺长期仍以上层为硝态氮肥处理叶片最大,次为正常氮盖膜处理和有机肥无机肥配合处理,直到打顶时仍为同样结果。上二棚单叶重以有机无机配合处理最高,砂壤土为13.7g,粘壤土为10.2g。下层减氮处理无论砂壤土或粘壤土,单叶重都是最低,砂壤土为10.0g,粘壤土为7.4g,属正常范围。上下各减氮处理单叶重砂壤土为10.8g,粘壤土为8.7g。顶叶单叶重仍以下层减氮处理最低,砂
从表3中看出,以上层为硝态氮,有机无机配合,正常氮量不盖膜3个处理为最好,质量档次均为中偏上,其香气尚足,其它项目适中。
氮素对棉花的产量和品质都有极大影响[1-2]。从合理利用氮肥角度考虑，如果不采取有效措施提高棉花对土壤和肥料氮素的吸收、利用效率，就需大量增加氮肥投入才能提高单产，这就会导致植棉生产成本的增加和严重的环境问题[3]。目前愈来愈多的科学家重视采用生物技术提高氮效率，如选育能高效吸收利用氮素的农作物新品种（简称“氮高效品种”）[4-9]。Moll等[10]将作物氮素效率分解为两部分：一是植株对氮素的吸收效率，二是植株对已吸收氮素的利用效率。在棉花上，前人研究表明棉花氮素吸收效率和体内氮素的利用效率，均存在着明显的基因型差异[11-18]，若选择既有较高氮素吸收效率、又有较高氮素利用效率的品种（系），就可以达到以较低的氮肥投入获得较高的产量，从而提高植棉效益，保护环境的目的。但目前前人的研究主要仅针对两者其中某一方面，将两者结合加以系统研究的则少见，且有关生理机制也尚未展开系统研究。因此，本文以已在长江流域地区推广应用的主要品种为材料，以期筛选出既有较高氮素吸收效率、又有较高氮素利用效率的品种（系），从而为转基因抗虫棉氮高效品种（系）的遗传改良和生产中高效氮素管理提供科学依据，从而节约成本，减少氮素流失，减轻棉田氮肥污染，保护生态环境，促进农业可持续发展。
1材料和方法
1.1试验设计试验于2008－2009年在扬州大学农学院遗传生理实验室试验农场进行，试验地土壤有机质含量1.68%、水解氮134.7mg•kg-1、速效磷25.2mg•kg-1、速效钾80.6mg•kg-1。供试品种为长江流域8个主要栽培品种：科棉6号及其亲本渝棉1号、泗杂3号及其亲本泗棉3号、徐杂3号及其亲本徐9154、苏杂3号及其亲本苏棉9号。试验设施氮和不施氮（对照）2个处理，分别用N1和N0表示，采取两因素随机区组设计，3次重复，共48个小区，每小区面积为20m2，密度均为2.25万株•hm-2，行距0.83m。施氮处理：钾肥（氯化钾）施用375kg•hm-2，磷肥（过磷酸钙）施用600kg•hm-2，安家肥和第1次花铃肥各占50%；氮肥（纯氮）施用300kg•hm-2，其中安家肥20%，花铃肥占65%（分初花期和盛花期2次使用，第1次花铃肥18%，第2次花铃肥47%），铃肥占15%。各期氮、磷、钾肥均混合后施用。对照（不施氮）处理：仅施用钾肥、磷肥（过磷酸钙），其用量及运筹同施氮处理。不同处理田间其他管理措施均按当地高产要求进行。
1.2取样及主要测定项目分别于9月20日调查各小区的单株结铃数，成熟期实收计产。并于成熟期，每小区取2株典型植株，分叶片、茎枝、蕾铃烘干称重，然后粉碎测定全氮。全氮用凯氏定氮法测定，方法参见《现代植物生理学实验指南》[19]。1.3数据处理与统计分析方法使用Excel、SPSS等软件系统进行数据处理、统计分析与作图。使用DPS3.0统计分析软件，采用欧氏距离作为相似性尺度，用离差平方和法（Ward）对相关数据进行聚类分析。一些性状指标的计算方法如下：（1）吸氮量：地上部各器官中含氮量之和；（2）氮肥子棉生产效率（NUEsp）：子棉产量与吸氮量的比值；（3）氮肥回收利用率（RE）：（施氮区地上部吸氮量－不施氮区地上部吸氮量）/施氮量×100。
2结果与分析
2.1品种间氮素吸收分配效率比较表1表明，不同品种在施氮的条件下单株吸氮量差异较大，其中苏杂3号、科棉6号较大，分别为284.4kg•hm-2、269.1kg•hm-2，苏棉9号最小。茎叶和铃吸氮量结果表明，不同品种间单株吸氮量随生殖器官吸氮量的增加呈不断增加的趋势，两者呈显著线性正相关关系（r=0.789*），但随着营养器官（茎、叶）吸氮量呈先增加后下降的趋势，两者呈显著二次曲线变化关系（r＝0.697*）。氮素回收利用效率（RE）表明，各品种间差异也较大，变化范围在29.0%～48.2%之间。进一步分析杂交棉品种和其亲本铃吸氮量和RE结果表明，在施氮和不施氮处理下，杂交棉品种吸氮量、总吸氮量和RE，总体上均比各自亲本有一定程度的提高。相关分析表明，各品种氮素回收利用效率与棉株总吸氮量呈极显著线性正相关关系（r＝0.914**）；与铃吸氮量呈线性正相关关系，但差异未达显著水平（r＝0.643）；与营养器官（茎、叶）吸氮量呈先增加后下降的二次曲线变化关系，且差异达显著水平（r＝0.774*）。以上结果说明不同品种氮素回收利用效率存在显著差异，且受品种基因型控制；适宜的茎叶吸氮量和较高的铃吸氮量、总吸氮量是高氮素回收利用效率品种的显著特征。
2.2品种间氮素子棉生产效率比较表2表明，各品种氮素子棉生产效率（NUE-sp）差异也较大，其中泗棉3号和科棉6号较高，分别为20.67kg•kg-1和20.35kg•kg-1；徐9154最低，仅为16.72kg•kg-1。以上结果表明不同品种对已吸收进入棉株体内的氮素的生理利用效率存在显著差异，说明氮素生理利用效率也受品种基因型控制，即将已吸收的氮素形成产量的能力存在差异。棉株生殖器官吸氮量分配率与氮素子棉生产效率结果表明，两者呈一定程度负相关关系，但未达显著水平。说明仅提高生殖器官中吸氮量并不能提高品种的氮素子棉生产效率，相关生理机制还有待进一步深入研究。
2.3长江流域常用棉花品种的氮素利用效率分类对不同品种氮素回收利用效率采用欧氏距离作为相似性尺度，用离差平方和法（Ward）对相关数据进行聚类分析结果表明（图1），不同品种氮素回收利用效率可以分为3种类型：类型Ⅰ，回收利用效率高效型，如科棉6号和苏杂3号；类型Ⅱ，回收利用效率中间型，如泗棉3号、徐杂3号等；类型Ⅲ，回收利用效率低效型，如渝棉1号、苏棉9号。以上结果进一步说明了不同品种氮素吸收效率是受品种基因型控制的。对不同品种氮素子棉生产效率（NUEsp）采用欧氏距离作为相似性尺度，用离差平方和法（Ward）对相关数据进行聚类分析结果表明（图2），不同品种NUEsp可以分为2种类型：类型Ⅰ，氮素子棉生产效率高效型，如泗棉3号、科棉6号、徐杂3号、渝棉1号；类型Ⅱ，氮素子棉生产效率低效型，如泗杂3号、苏杂3号、苏棉9号、徐9154。以上结果进一步说明了不同品种氮素生理利用效率也明显受品种基因型控制。结合图1和图2的结果表明：棉花不同品种氮肥子棉生产效率和氮肥回收利用率的高低不尽一致，总体来说，科棉6号的氮肥子棉生产效率和氮肥回收利用率都处于较高的趋势；苏杂3号的氮肥回收利用率却相对较高，但氮肥子棉生产效率不高；泗棉3号、徐杂3号、渝棉1号的氮肥回收利用率不高，但氮肥子棉生产效率相对较高；而苏棉9号、徐9154和渝棉1号的氮肥子棉生产效率及氮肥回收利用率都相对较低。由此可见，供试品种的氮肥回收利用效率与氮素子棉生产效率存在4种类型，即二者都高效型，二者都低效型，高氮肥子棉生产效率和低氮肥回收利用率型，低氮肥子棉生产效率和高氮肥回收利用率型。
3小结与讨论
3.1品种间氮吸收利用效率差异分析目前，提高作物产量在很大程度上都依赖于氮肥的高投入，但是我国氮肥的当季利用率很低，棉花的一般为30%～40%。前人对不同品种（基因型）小麦的氮肥利用率进行了大量研究，认为不同小麦品种（基因型）在氮效率上存在着明显的基因型差异，选择氮高效品种对提高氮肥利用率有很大潜力[20]。本文针对8个目前在长江流域推广应用的主要棉花品种研究表明：不同品种氮素吸收能力存在显著差异，说明其受品种基因型控制。此外，高氮素吸收能力的品种具有适宜的茎叶吸氮量和较高的铃吸氮量、总吸氮量的特征。如苏杂3号、科棉6号成熟期单位面积植株吸氮量最大（284.4kg•hm-2、269.1kg•hm-2），氮素回收利用效率分别达48.2%和44.3%；而氮素吸收能力最弱的苏棉9号，氮素回收利用效率仅为29.0%，植株吸氮量仅为93.2kg•hm-2。因此，在生产上可将棉株铃吸氮量、总吸氮量作为高氮素吸收效率棉花品种（系）筛选的一个指标。在棉株对已吸收氮素的利用效率方面，各品种间也存在明显差异，说明其也受品种基因型控制。其中泗棉3号、科棉6号氮素子棉生产效率最高，分别达20.67和20.35kg•kg-1，比徐棉9154分别高23.6%和21.7%。进一步分析表明，同一品种在氮素吸收能力和棉株对已吸收氮素的利用效率两方面表现并不完全一致。如苏杂3号RE在参试品种中最高但其NUEsp却较低，仅排在第7位。因此，进一步探讨既有较高氮素的吸收效率又有较高氮素利用效率转基因抗虫棉品种的生理机制，对于采取遗传育种方法，选育出高效吸收型转基因抗虫棉新品种（系）和生产中高效氮素管理具有重要的指导意义。
3.2品种间氮素吸收利用效率分类需肥特性是棉花重要的遗传特性，是节肥育种和节肥栽培的重要依据。棉花氮素效率可分解为氮素吸收效率和体内氮素的利用效率，并且存在着明显的基因型差异[17-18]，选择既有较高氮素吸收效率、又有较高氮素利用效率的品种（系）可以以较低的氮肥投入获得较高的产量，从而提高植棉效益，保护环境。本文研究结果表明：根据氮肥子棉生产效率（NUEsp）和氮肥回收利用率（RE）的高低可将不同棉花品种大致分成4种类型，即两者都高效型、两者都低效型、高NUEsp低RE型以及低NUEsp高RE型。供试品种中仅科棉6号属于两者高效型；泗棉3号、徐杂3号、渝棉1号为高NUEsp低RE型；苏杂3号为低NUEsp高R型；而苏棉9号、徐9154和渝棉1号为两者都低效型。其中两者都高效型品种不仅能从土壤中吸收大量的氮素，而且可以将体内较多的氮素转化为子棉产量，最终产量也最高。高NUEsp低R型品种虽然从土壤中吸收的氮素量比较少，但其能将体内的氮素尽可能多地形成子棉产量，如泗棉3号最终子棉产量仍达4788.0kg•hm-2（表2）仅低于科棉6号。因此，在生产上选用氮肥吸收效率高效型棉花品种的同时还要考虑氮肥子棉生产效率即氮肥利用效率的高低，这不仅关系到棉花对土壤中氮素的吸收与利用，也关系到最终子棉产量的高低。选用该类型的品种，可使在我国有限的棉花种植面积条件下，生产出尽可能多的子棉。此外，选用氮肥的回收利用率不高，但氮肥子棉生产效率相对较高类型的品种，可以在减少氮肥用量的条件下，仍能获得较高的子棉产量如泗棉3号。生产中选用该类型品种，可以减少氮肥投入，从而节约成本，减少氮素流失，减轻棉田氮肥污染，保护生态环境，促进农业可持续发展。该类型品种在生产中也有较大的应用前景。
1 确定目标产量施氮、磷、钾总量
1.1 确定本区目标产量
绥化市北林黑土区，在水田碱解氮120-160ppm范围内、无氮空白区亩产300-400kg/667m2的条件下，划分高、中、低三个水稻产区，根据产区布点试验、示范结果：安全目标产量确定应比无氮空白区产量提高150-250kg/667m2范围，最佳目标产量为比无氮空白区提高200kg/667m2，北林区水稻不同产区的不同目标产量应在亩产500-600kg/667m2的安全范围内确定。
1.2 确定目标产量施氮总量
在确定不同产区的不同目标产量500-600kg/667m2范围后，根据水稻各产区的不同目标产量，借鉴土、植化验数据和土肥参数的支持，计算出各产区的施氮总量（kg）[二[目标产量需氮量（kg）―土壤供氮量（kg））/氮肥的当季利润率（%）]，确定安全目标产量施氮总量范围7.5kg-12.5kg/667m2，其中施氮总量10kg确定为最佳目标产量施氮总量（比无氮空白区产量提高200kg/667m2左右的施氮总量），在高中低产区均适用，目标产量施氮总量过高，造成增产不增收，过低又会降低土地使用价值，在栽培技术水平较高的水稻产区，可在目标产量500-600kg/667m2的范围内选上限确定本产区的目标产量，并在安全目标产量施氮总量7.5kg-12.5kg/667m2的范围内选上限来确定本产区的施氮总量，以施氮总量10kg为最佳目标产量施氮总量。
1.3 确定目标产量施磷、钾总量
在确定了安全目标产量施氮总量7.5kg-12.5kg/667m2的范围后，再按北林区标准化栽培模式中氮磷钾分配比例1：0.5：0.55，取得磷钾的施用总量，确定安全目标产量施磷总量在3.75-6.25kg/667m2范围，安全目标产量施钾总量在4.125-6.87kg/667m2范围。
1.4 确定各生育期施肥分配比例
氮肥的基肥、蘖肥、穗肥、粒肥分配比例为“4：3：2：1”;磷肥100%全部做基肥;钾肥分配比例为基肥70%，穗肥30%。
2 实施基肥“全层”、追肥缓减“全程”施肥方法
2.1 基肥旱整地“全层”施肥
基肥旱整地“全层”施肥程序：撒施基肥―早整地旋（耙）―泡田一撒施基肥一水耙整地一捞平―待插秧）。全量40%做基肥的氮肥分两次施用，第一次旱整地前撒施1/2。第一次水整地前撤施1/2。具体基肥旱整地“全层”施肥方法：旱整地前撒施有机肥1.5-2t、将全量40%做基肥的的氮肥1/2、100%磷肥、70%钾肥、硫酸锌2kg作为基肥撤施稻田，结合旱整地旋（耙）深施耕层，灌水泡田3-7天后，在水整地前撒施余下的1/2做基肥的氮肥，结合水耙整地，将氮肥第二次施人耕层，最后捞平田面，等待插秧。
2.2 追肥稳步缓减“全程”施肥
稻田追肥以氮肥为主，追肥量要稳步缓减“全程”施，所以蘖肥、穗肥、粒肥的分配比例分别为施氮总量的30%、20%、10%，其中氮总量30%的蘖肥分两次追施，第一次在返青后立即追施3/4量，第二次在6叶期根据稻苗长势追施余下的1/4量氮肥;穗肥在倒2叶长出一半时追施氮肥总量的20%、钾肥总量的30%;粒肥在始穗―齐穗期追施氮肥总量的10%。
3 施肥期的促控管理
3.1 蘖肥促控管理：促蘖：氮肥总量30%的蘖肥要分两次追施，第一次在返青后，结合3cm水层增温促蘖管理，立即追施蘖肥氮的3/4量（亩追尿素4.73kg），使肥效反应在盛蘖叶位（6叶），第二次将余下的1/4的蘖肥（亩追尿素1.58kg）根据稻苗长势进行调控追肥，对稻苗稀、叶色黄、稻株矮处多施，叶片“深绿”则少施。控蘖，为了控制8叶后无效分蘖发生，在6叶龄期结束蘖肥的施用，当茎蘖数达计划茎数的80%时为有效分蘖中止期，结合晒田控制无效分蘖，晒至地表出现微裂，使群体叶色开始退淡，分蘖速度减慢，新蘖停止发生为宜。
近年来，有的菜农为提高大葱的产量，盲目加大化肥特别是氮肥的使用。据调查，一般每667平方米（1亩）大葱平均施氮肥高达40～50公斤，五氧化二磷10～15公斤，而钾肥施用很少，甚至不施，结果导致大葱产量不增反降，且根腐病加重。大葱过量施用氮肥并很少施用钾肥，很容易导致大葱氮钾营养失调。笔者所在的农技中心，近年实施的“大葱减氮增钾”施肥技术，使大葱产量平均每667平方米增产20%以上，收到了明显的效果，现将具体施肥方法介绍如下：
1.大葱每667平方米产量3000～6000公斤就属高产，高产大葱对氮、磷、钾养分吸收的比例约为1∶0.4∶1.3，由此可见，大葱对钾和氮的需求较多，磷次之。所以在施肥的比例上，要注意钾肥的平衡供应问题。尤其是在高产栽培和没有施用有机肥料的条件下，更要注意补施钾肥。具体施钾肥量主要取决于3个方面：其一是土壤本身的供钾能力，例如沙质土壤供钾能力低，要适当增加钾肥使用量；其二取决于大葱的目标产量多少，在高产水平下如每667平方米产量突破万斤以上，每季大葱产出从土壤带走的钾量就多，因此，钾肥就要相应增加；其三，其他肥料施用量，例如秸秆还田数量、氮肥施用量，如果投入大量有机肥，就可以少施钾肥，尤其氮肥的用量要适当，并且要与相应的钾肥平衡施用，才有良好的增产效果。否则，盲目投入不仅对大葱的高产无益，还会造成大葱品质下降，如葱白比例小、叶多、葱味不浓，甚至有苦味等。
2.一般大葱种植推荐氮肥用量大约为纯氮每667平方米20～26公斤，偏施氮肥太多，再加上浇水量大，不仅浪费氮肥，提高了生产成本，而且产出的大葱不耐储藏、品质下降，还会因为氮素流失，对环境产生负面效应。所以氮肥施入量要适当，在氮肥品种选择上，最常见的是尿素，但是最适宜的氮肥品种是硫酸铵，因为大葱为喜硫作物。
3.在大葱施肥方法上也有讲究。全程施肥要分基肥与追肥两部分。基肥中最好每667平方米施4000～5000公斤腐熟优质有机肥，在整地时撒施地面，耕翻入土中。化肥基肥应施入全部磷肥，40%氮肥和60%的硫酸钾肥，品种可选复合肥或单质肥。在选复合肥时，可以选用硫基通用型或专用型，不适宜高氮型复合肥。底肥的施肥深度一定要在15厘米左右。大葱的追肥可以分2～3次进行，将基肥剩下的60%氮肥和40%钾肥，分别在盛叶期和葱白形成期的前中期作追肥施用。追肥的方法以水肥相融效果最好，切忌大水大氮冲施，否则不仅会造成肥料利用率低，而且夏天将尿素撒在地表，氮素挥发易造成熏叶烧苗。
（河南省社旗县农技中心 魏德永 邮编：473300 ）
关键词 豆科；禾本科；间作套种；节氮理论基础；栽培技术
中图分类号 S344.2；Q949.751.9；Q949.71+.42 文献标识码 B 文章编号 1007-5739（2012）03-0128-01
我国现每年氮肥（纯氮）生产量已超过3 000万t，消耗能源标准煤1亿t以上，过量施氮造成严重的面源污染，不合理施肥致使氮肥利用率极低，绝大部分氮肥挥发到空气中或流入江河湖海，对土壤、水资源、大气等农业生态环境和农产品品质形成潜在的负面影响，形成立体交叉污染，造成了多重负外部性。应提倡合理施用氮肥，提高氮肥利用率，以节约能源、保护生态环境。
1 我国农业用氮现状分析
1.1 氮肥流失及节氮的现实意义
农业生产上常用的氮肥种类为硝态氮、铵态氮、铵态硝态氮和酰胺态氮肥4类，使用方法主要有：撒施、条施、穴施、轮施或放射状施肥和根外追肥。农田土壤中氮肥的流失途径主要有氨挥发、硝化―反硝化、淋洗和径流。我国氮肥消耗量占全球用量的35%，而氮肥当季作物利用率仅为35%，NH3损失11%、反硝化损失34%，淋失2%，经济损失5%，不但消耗了大量能源，破坏了土壤结构，还影响农产品品质，破坏臭氧层，加剧温室效应，对生态环境造成了严重污染。
1.2 控制农业用氮的方法
1.2.1 测土配方施肥技术。不同作物及同一作物不同品种之间，化肥氮的吸收率因氮肥品种和土壤类型而异。应根据不同种植作物目标产量和土壤养分测试指标，合理选用肥料品种、实行配方平衡施肥，优化施肥结构、把握施肥时机、改进施肥方法、减少施肥数量，积极引导农民使用有机肥料和生物肥料，提高肥料的利用率、改良土壤、培肥地力。
1.2.2 轮作倒茬，提高复种指数。根据不同作物需肥成分的不同，注意轮作倒茬，合理间作套种，既可减少某种元素的积累，又可高效利用土壤中过剩元素，防止病原菌的传播与蔓延。有计划地进行轮作倒茬，科学的间作套种应选择互利组合，进行立体种植，既能减轻病虫草害发生，又能充分利用土壤积累元素，提高土壤营养元素的互补优化作用。
1.2.3 推广水肥一体化技术。水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术，以水为载体，灌溉的同时完成施肥。优点是灌溉肥的肥效快，养分利用率高，可以避免肥料施在较干的表土层易引起的挥发损失，且可解决溶解慢、肥效慢的问题，尤其可避免铵态和尿素态氮肥在地表的挥发损失，灌溉施肥体系比常规施肥节省肥料50%～70%。
2 豆科与禾本科间作节氮的理论基础
2.1 作物生物学特性
豆科植物的突出特点是能与土壤中的根瘤菌结瘤形成共生体，在自然环境中，常温、常压下，将大气中的氮气转化成氨，直接提供给植物作氮素营养，根瘤菌的分泌物还能溶解土壤中的铁、磷、钾、镁、钙等矿物。豆科与禾本科及经济作物实行间、套、轮作时，可以为间作和后茬作物提供氮素营养，补充矿质养分，提高其产量，一般可为间作或混播的其他作物提供所需氮素的30%～60%；豆禾间作时，植株生长靠近，根系交织，禾本科竞争吸走了豆科根际的化合氮[1-2]，排除了豆科根瘤菌“氮阻遏”的障碍，促使豆科更多地结瘤固氮，提高产量。
2.2 科学试验论据
不同作物根系生长特点不同，对土壤、水分、养分、空气等需求不同，为土壤遗留下的残茬和分泌物在质与量上均有明显的差异，禾本科与豆科作物间作套种共生期间，可以利用不同层次土壤养分，且有相互促进作用，禾本科对氮的竞争能力明显比豆科强，且豆科可明显促进禾谷类作物吸收利用氮素，促进了其产量提高。试验证明，豆科、非豆科作物间作组合中，豆科作物能转移给非豆科作物其固定氮中的部分氮[3-4]，数量一般为25.5~154.5 kg/hm2，在低肥力水平下间作优势明显，非豆科作物氮素养分的吸收量比单作提高57.53%，生物学产量提高47.02%，而豆科吸氮量只比相应单作降低1.21%，生物学产量降低14.56%。
3 豆科与禾本科间作高产栽培技术
豆科作物与禾本科作物经济间作增产技术的推广应用，既可发挥立体种植优势，充分利用光热资源，又可节约氮肥投入、减少病虫害发生、改善生态环境、降低生产成本、确保粮食生产安全，获得较好的经济效益和社会效益[5-6]。
3.1 整地施肥
春播地块，冬闲田地尽早深翻，深耕在20 cm以上，整地前施农家肥22.5~30.0 t/hm2、尿素150 kg/hm2、普钙600~750 kg/hm2、硫酸钾150 kg/hm2、生物有机肥600 kg/hm2及锌肥、硼肥各30 kg/hm2；夏播地块，要用残茬处理机将麦秸粉碎处理，趁墒早播或造墒播种，提倡用灭茬播种机播种，比贴茬直播增产12%左右。
3.2 选种与拌种
玉米宜选用抗病强、个体紧凑、子叶竖生的中早熟、高产、抗倒品种，如郑单958、冀玉9号等；大豆选用早熟、抗倒、株型紧凑的品种，如冀豆12、邯豆3号等，可减小间作群体矛盾，从而增加大豆的光照时间利于生长。大豆用2％的根瘤菌剂喷洒拌种，充分阴干后播种，此法可充分发挥根瘤菌的固氮作用，约增10%；或用钼酸铵20 g加水1 kg均喷50 kg种子上，阴干即播，该法大面积直播可增产15％。玉米种用3％辛硫磷或玉米专用包衣剂拌匀，可防治苗期病虫害，达到一播全苗的目的。
3.3 播种
以带状模式播种，按6行大豆、2行玉米适时早播。大豆行距40 cm，株距10 cm，24万~27万株/hm2；玉米大行距240 cm，小行距40 cm，株距25 cm，边行播4行，全部留双株，留苗5.25万~6.00万株/hm2。玉米穴播，每穴点播2～3粒种子，穴深5～7 cm，同时施用种肥375 kg/hm2，大豆用机播深度3～6 cm，先撒种肥后机播，最后耙平覆土。
3.4 播后管理
玉米三至四叶期间苗，五至七叶期定苗，原则是去劣除弱留优，玉米在7～8片叶时应培土固根，拔节孕穗期，施氮肥375 kg/hm2左右，要采取埋肥法，并做到墒好施肥，遇旱即浇，大豆浇水可与玉米同期进行，大豆在三至五叶期施复合肥225 kg/hm2，花期喷施钼肥可提高结荚率。
3.5 病虫害防治
苗期用48%毒死蜱1 500倍液、2.5%功夫乳油1 500~2 000倍液等进行全田喷雾，防治地下蛴螬、地老虎、二点委夜蛾和苗期玉米螟和蚜虫；在大豆盛花期，用50%多菌灵可湿性粉剂800~1 000倍液、70%甲基托布津1 000~1 500倍液、20%三唑酮乳油1 500~2 000倍液等进行叶面喷雾防治，隔7~10 d用药1次，连续2～3次，农药可交替使用，大豆病虫害的防治与玉米可同步进行。
4 参考文献
[1] 季良，朱树秀，阿米娜.玉米大豆混作系统氮素转移特性的研究[J].华北农学报，1996，11（2）：56-61.
[2] 刘均霞，陆引罡，远红伟，等.玉米、大豆间作对根际土壤微生物数量和酶活性的影响[J].贵州农业科学，2007（2）：60-61.
[3] 黄高宝，张恩和.禾本科/豆科间套种植对根系活力影响的研究[J].草业学报，1998，7（2）：18-22.
[4] 李少明，赵平，范茂攀，等.玉米大豆间作条件下氮素养分吸收利用研究[J].云南农业大学学报，2004（5）：572-574.
关键词：科学施肥；微生物肥料；菌肥；配方施肥
中图分类号：S14 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2012）-09-0106-1
1 大力推广科学施肥技术
科学施肥是一项科学性、实用性很强的农业科学技术。其核心是测土配方施肥技术。测土配方施肥是以土壤测试和肥料田间试验为基础，根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，在合理施用有机肥料的基础上，提出氮、磷、钾及中、微量元素等肥料的施用数量、施肥时期和施用方法。做到配方施肥，必须依靠科学的手段，了解作物、土壤和肥料的情况，在测土配方施肥中我们要掌握以下几个原则。
一是最大原则。科学施肥是以最小的肥料量获得最大经济效益为目的。在土壤缺肥的情况下，根据作物的需要进行施肥，作物的产量会相应增加。当施肥量增加到一定程度时，再多施肥料产量也不会增加，因此施肥的增产潜力并不是无限的，施肥要有限度，超过了这个限度，就是过量施肥，必然会带来经济上的损失。
二是最小原则。作物产量受土壤中数量最小的养分所控制，产量的高低随着这种养分的多少而变化，所谓最小养分就是指土壤中最缺乏的那一种营养元素。它在农业生产上的意义有三点：
第一要想提高产量，必须增加土壤中最小养分。
第二当土壤中的最小养分元素增加到满足植物需要时，这种元素就不再是最小养分了，而另外一种元素又是了。
第三在施肥时，如果不是最小养分，施用再多，效果也不大。因为作物需要的各种营养元素，在作物体内都有一定的功能，相互之间不能代替。缺少什么元素，就必须施用含有该营养元素的肥料，施用其他肥料不仅不能解决缺素的问题，有些时候还会加重缺素症状。如土壤中缺氮时，氮素就是最小养分，必须提高氮的含量，也就是需要施氮肥，其他养分均如此。因此施肥要有针对性，也就是说“要缺什么补什么”。
掌握了以上两个原则，也就是掌握了测土配方施肥技术的增产原理，测土配方施肥技术的增产原理是①通过调肥增产增效。在不增加化肥投资的前提下，调整化肥N：P2O5：K2O的比例，起到增产增收的作用。②通过减肥增产增效。一些经济发达地区和高产地区，由于农户缺乏科学施肥的知识和技术，往往以高肥换取高产，经济效益很低。通过测土配方施肥技术，适当减少某一肥料的用量，以取得增产或平产的效果，实现增效的目的。③通过增肥增产增效。对化肥用量水平很低或单一施用某种养分肥料的地区和田块，合理增加肥料用量或配施某一养分肥料，可使农作物大幅度增产，从而实现增效。
2 微生物肥料的合理施用
2.1 分类
2.1.1 根瘤菌肥料 能在豆科植物上形成根瘤，同化空气中的氮气，供应豆科植物氮素营养。
2.1.2 固氮菌肥料 在土壤和很多作物根际中同化空气中的氮气，供应作物氮素营养；又能分泌激素刺激作物生长。
2.1.3 磷细菌肥料 能把土壤中的难溶性磷转化成为作物可以吸收的有效磷，改善作物磷素营养。
2.1.4 硅酸盐细菌肥料 能对土壤中的云母、长石等含钾的硅酸盐及磷灰石进行分解，释放出钾、磷等其他灰分元素，改善作物的营养条件。
2.1.5 复合微生物肥料 含有解磷、解钾、固氮微生物或其他经鉴定的两种以上互不拮抗微生物，通过其生命活动能增加作物营养供应量。
2.2 特征、特性及合理施用
2.2.1 根瘤菌肥 根瘤菌能通过豆科作物的根毛从土壤侵入根内形成根瘤菌。根瘤菌能固定大气中的游离态分子氮并转化为作物可以吸收的含氮化合物。根瘤菌的固氮量是很大的，据统计每亩豆科作物可固定氮素10千克左右。是值得重视的氮素来源。根瘤菌肥在使用上多用于拌种，用量因含菌数不同需参照说明书。用法是将菌肥倒入一容器内加水1-2千克，调成糊状，然后放入种子，混匀。放入种子量要以所有种子都能侵入肥内为益，种子风干后可以播种，拌种时要防止阳光直射菌肥，播后要立即覆土。
2.2.2 固氮菌肥 固氮菌肥与根瘤菌肥虽然都有固氮作用，但他们有本质不同。固氮菌肥是自生固氮菌，不与作物共生，独立存在与土壤中，能固定空气中游离的分子氮并转化为化合态氮素。它的适宜土壤是微碱性、磷钾较丰富的土壤。并切对湿度要求较高。固氮菌肥适用于各种作物，特别是对禾本科作物和蔬菜的增产效果比较明显。在使用上，过酸、过碱、杀菌剂农药都不能与之混施。土壤中施入大量氮肥以后应该10天后在施固氮菌肥，否则会降低其固氮能力。固氮菌肥可与有机肥、磷、钾肥及微量元素配合施用。菌肥保存时应在阴凉处，并保持一定湿度，严防暴晒。固氮菌肥可以做基肥、追肥和种肥。用量参照说明书。做基肥：与有机肥配合施用，沟施或穴施均可，施后立即覆土。
2.2.3 磷细菌肥 磷细菌肥中含有能转化土壤中难溶性硅酸盐的磷细菌。磷细菌除具有解磷的特性外还能形成对作物生长有刺激作用的其他物质。施用方式；做种肥：先将磷细菌肥调成糊状，加入种子拌匀，阴干后播种。做基肥用量没亩3-4千克，可与农家肥混合沟施或穴施，施后立即覆土。不能与农药或酸性肥料同时施用。做追肥：在作物开花前施用，菌液施与作物根部。
2.2.4 硅酸盐细菌肥料 硅酸盐细菌肥料就是生物钾肥，目前这种菌肥在市场上的菌肥中所占的比例最大。之所以称为生物钾因为它能强力分解土壤中硅酸盐类钾，使其转化为作物可以利用的有效钾。此外还兼有分解难溶性磷的能力。值得注意的是：生物钾能提供一部分钾，但不能代替化学钾肥。生物钾可做基肥、种肥、追肥或蘸根。
2.3 使用时应注意的问题
1.不能与强酸、强碱、农药混合施用。
2.施后既用湿土掩埋，防止暴晒。
3.菌肥的存储期短，使用时看是否过期。如果结块、变味就不要使用。
4.生物菌肥是在化肥基础上施用的，它不能代替化肥。
氮素对花生的生长发育有重大影响，是花生体内许多重要有机化合物的组成成分。其直接参与蛋白质和核酸的合成，也是光合作用所必需的叶绿素，各种调控代谢过程中的酶，激素的构成元素。
花生蛋白质的含氮量为18.3%，氮素以硝酸态氮和铵态氮被花生吸收。氮能促进花生枝多叶茂，多开花，多结果以及荚果的充实饱满。荚果和叶里含氮量约占全株总量的50%以上，叶内约占30%。
二、花生需氮规律
氮素来源有土壤供给，肥料供氮和根瘤菌固氮。花生对氮素中化肥中的氮当季吸收利用率41.8%～50.4%，吸收利用率和施肥量呈极显著负相关，损失率与施氮量呈显著正相关。
在中等肥力，沙壤土，不施肥条件下，花生种植体内的氮素来源，根瘤菌供氮79%，其余为土壤供氮。在施纯氮37.5～225千克/公顷范围内，根瘤菌供氮17%～71%，肥料供氮6%～40%，土壤供氮22%～57%。
花生对氮素的吸收动态，不论早熟品种还是晚熟品种。均随生育期的进展和花生产量的增加而增多。早熟品种以花针期最多，晚熟品种以结荚期最多，幼苗期和饱果期较少。幼苗期和开花下针期，氮的运转中心在叶部；结荚期氮的运转中心由叶部转向果针和幼果；饱果期氮的运转中心集中于荚果。
花生植株体内的含氮量远比禾谷类作物高，每生产100千克荚果，需吸纯氮（N）5千克，比生产相同数量的禾谷类作物籽粒高1.3～1.4倍。
三、缺氮症状
氮肥不足时，蛋白质，核酸，叶绿素的合成受阻，植株矮小，叶面黄瘦，分枝减少，光合强度低，产量低。缺氮时，下部叶面首先受害，老叶种的蛋白质分解，输送到生长旺盛的幼嫩部位去再利用。若蛋白质合成减若，花生植株体内的碳水化合物相对过剩，在一定条件下，这些过剩的化合物可转化为花青素，使老叶和茎基部出现红色。
四、科学施氮克服缺氮症状
花生一生中需消耗大量氮素，其主要来源是与根瘤菌共生固定空气中的氮素。花生出苗后一个月根瘤开始形成。在这一时期中，幼苗若将种子种的养分耗尽就需从土壤中吸取养料，所以在苗期是需适量施用氮肥，以促进幼苗生长，加速根瘤形成，为后期氮素供给打下基础。
花生生产上施用的氮肥主要有尿素，碳酸氢铵，硫酸铵，硝酸铵，氯化铵。在中低肥力土壤上，每667平方米施用5～10千克尿素做基肥，有较显著的增产效果。
在花生生育的中后期，低肥力田块如有脱肥现象，中高田块因土壤积水根系吸收养分困难时，可叶面喷施含氮量高的叶面肥。
尿素不宜做种肥，因含氮量高且含有缩二脲，花生种子打，易接触尿素颗粒，使蛋白质变质，造成烂种，缺苗。
氮素对花生的生长发育有重大影响，是花生体内许多重要有机化合物的组成成分。其直接参与蛋白质和核酸的合成，也是光合作用所必需的叶绿素，是各种调控代谢过程中的酶，激素的构成元素。
花生蛋白质的含氮量为18.3%，氮素以硝酸态氮和铵态氮被花生吸收。氮能促进花生枝多叶茂，多开花、多结果以及荚果充实饱满。荚果和叶里含氮量约占全株总量的50%以上，叶内约占30%。
二、花生需氮规律
氮素来源主要由土壤供给，肥料供氮和根瘤菌固氮。花生对氮素化肥中的氮当季吸收利用率41.8%～50.4%，吸收利用率和施肥量呈极显著负相关，损失率与施氮量呈显著正相关。在中等肥力、沙壤土、不施肥条件下，花生种植体内的氮素来源，根瘤菌供氮79%，其余为土壤供氮。在施纯氮37.5～25千克/公顷范围内，根瘤菌供氮17%～71%，肥料供氮6%～40%，土壤供氮22%～57%。
花生对氮素的吸收动态，不论早熟品种还是晚熟品种。均随生育期的进展和花生产量的增加而增多。早熟品种以花针期最多，晚熟品种以结荚期最多，幼苗期和饱果期较少。幼苗期和开花下针期，氮的运转中心在叶部；结荚期氮的运转中心由叶部转向果针和幼果；饱果期氮的运转中心集中于荚果。花生植株体内的含氮量远比禾谷类作物高，每生产100千克荚果，需吸纯氮（N）5千克，比生产相同数量的禾谷类作物籽粒高1.3～1.4倍。
三、缺氮症状
氮肥不足时，蛋白质、核酸、叶绿素的合成受阻，植株矮小，叶面黄瘦，分枝减少，光合强度低，产量低。缺氮时，下部叶面首先受害，老叶中的蛋白质分解，输送到生长旺盛的幼嫩部位去再利用。若蛋白质合成减弱，花生植株体内的碳水化合物相对过剩，在一定条件下，这些过剩的化合物可转化为花青素，使老叶和茎基部出现红色。
四、科学施氮克服缺氮症状
花生一生中需消耗大量氮素，其主要来源是与根瘤菌共生固定空气中的氮素。花生出苗后一个月根瘤开始形成。在这一时期中，幼苗若将种子中的养分耗尽就需从土壤中吸取养料，所以在苗期需适量施用氮肥，以促进幼苗生长，加速根瘤形成，为后期氮素供给打下基础。花生生产上施用的氮肥主要有尿素、碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵、氯化铵。在中低肥力土壤上，每667平方米施用5～10千克尿素做基肥，有较显著的增产效果。在花生生育的中后期，低肥力田块如有脱肥现象，中高田块因土壤积水根系吸收养分困难时，可叶面喷施含氮量高的叶面肥。尿素不宜做种肥，因含氮量高且含有缩二脲，花生种子大，易接触尿素颗粒，使蛋白质变质，造成烂种，缺苗。
1.1氮循环概念
氮循环就是指氮气、无机氮化合物、有机氮化合物在自然界中相互转化过程的总称[1-2]，包括氨化作用、硝化作用、反硝化作用、固氮作用以及有机氮化合物的合成等[3]。
氮循环是可以循环往复、保持动态平衡的一个开放性的系统。但是由于人们不正当的农业生产活动，产生“氮饱和”现象，破坏了氮循环平衡，造成了严重的面源污染。农业生态系统氮循环过程中形成面源污染的主要因素有2个：一是由于施肥导致的氮素超标；二是除正常的氮输出外，由于自然条件（如降雨量、土壤性质）的改变以及人类活动破坏了氮循环的平衡。因此，研究氮循环中形成面源污染的原因，对治理面源污染具有重要的实践指导意义。
1.2氮循环过程
分子态、无机结合氮和有机结合氮这3种形式是自然界中氮元素的主要存在形式。自然界中的氮元素，一方面通过各种固氮作用使氮素进入物质循环，另一方面通过反硝化作用、淋溶沉积等作用使氮素重返大气，从而使氮循环处于一种动态平衡状态。其循环过程如图1所示。
2农业生态系统氮循环
氮循环不仅是地球化学循环的重要组成部分，也是农业生态系统中物质循环最重要最活跃的过程。为总结氮素循坏过程氮损失以及对环境的影响，李志博等[4]对生态系统中氮的循环进了大量研究，发现我国氮肥的利用率仅为30%～35%。朱兆良等[5-7]提出我国旱地的氮肥损失很大，平均在45%左右。
氮素是植物营养三要素中最为重要的。Keeney et al[8-9]研究表明，农作物主要吸收利用硝态氮和铵态氮，不同作物吸收的情况不同，若有机态、无机态及分子态氮素物质相互转化不能达到平衡，作物就会因缺氮抑制其生长。因此在农业生产过程中，氮素这一养分的循环与平衡过程是影响农业生产水平的主要因素。我国各地的土壤性质各不相同，对于贫瘠、肥力低的土壤，无法提供足够的氮素使得作物更好地生长，必须人为地施用肥料以补充作物所需的氮素。但是不合理的施用氮肥，会导致氮肥的损失增加、利用率降低。这也是农业生态系统氮循环过程中氮素损失的主要途径之一，不仅会使参与再循环的氮素数量逐渐减少，而且还会对环境产生潜在的影响。据估计，我国农业中化肥氮的总损失可达到45%[5]。氮肥的损失不仅降低了经济效益，更重要的是会对环境产生负面影响。
氮循环是农业生态系统中物质循环的一个重要组成部分，也是影响土壤肥力的最活跃因素之一。农业生产过程中氮循环过程的氮素来源主要有2种途径：一是生物固氮，即通过豆科作物和固氮生物固定空气中的氮；二是化学固氮，即通过化工厂将空气中的氮转化为氨，再制成各种氮肥供农业生产用。
2.1农业生态系统中氮素的输入
2.1.1大气中的氮沉降。以气态NO、N2O、NH3为主的干沉降和以NO3- 和NH4+及少量可溶性有机氮为主的湿沉降是大气氮沉降的2种形态。除空气中自有的N2外，工业生产中煤、石油等燃料的燃烧会释放大量的含氮化合物，增加氮沉降。如果氮沉降过多，在降雨、灌溉过程中会增加氮，而其他营养物质随水淋失，从而导致营养失衡等问题。
2.1.2化肥的施用。通过施化肥向农田输入的氮素是农业生态系统中氮的主要来源。作物生长过程中所需的氮素主要以氨氮和硝态氮为主。此外，粪肥也是农业生态系统氮素主要来源。中国人口多，耕地面积少，要保证人们的温饱问题必须提高单位耕地面积的粮食产量。由于这一迫切需要，单位面积氮肥施用量不断增加。但是追加过多氮肥会引发诸多环境问题：一是施入过多氮肥，氮素进入土壤后经过反硝化过程会释放NO、N2O等温室气体。二是过量的氮素残留在土壤中，经雨水、灌溉冲洗后，流入河流、湖泊中，造成水体富营养化，而且还降低了氮素的利用率。例如稻田超量施肥，其对氮的吸收不到10%，其余流失于河道、湖泊和近海，成为富营养化的暗流[10]。程波、左海军等[11-12]调查发现，在农业集约化较高的地区，氮素会通过径流和水土流失流入湖泊河流，使水体的营养程度提高，造成污染，例如太湖。这不仅造成了氮肥的极大浪费和损失，也出现了肥效递减现象。三是氮素输入过多会破坏营养平衡，降低其他营养元素吸收效果等。
2.1.3生物固氮。生物固氮是将氮气转化为氨的过程，是农业生态系统里一个重要氮源，以豆科作物和根瘤菌的共生固氮为主，其固氮量可占生物固氮量的1/2[13]。
2.1.4秸秆、农田废弃物堆肥。利用作物秸秆或农田废弃物堆腐，作为肥料施用到农田中。堆腐后的秸秆和农田废弃物不仅可以有效地提高土壤有机质，减少水土流失，还可以降低各方面的能耗，减少化肥的施用，从而降低农业生产成本[14-15]，这也是未来农业资源化发展的趋势。
2.2农业生态系统中氮素的输出
淋失、流失、农田硝化反硝化等氮素损失是农业生态系统中氮的主要输出途径。
2.2.1淋失作用。氮淋失是一个累积过程，残留在土壤中的肥料氮素随水（雨水和灌溉水）移动到作物根系无法吸收的地方，造成损失（主要是硝态氮）。影响氮淋失的因素有降雨、灌溉、施肥、土壤特性以及农耕技术等。
2.2.2氮流失。能溶解的矿质氮或以无机态和有机态形式吸附在土壤颗粒表面的氮随径流而流失的过程称为氮流失。影响氮流失的因素很多，如：径流、降雨、坡面坡度、植被覆盖情况、土壤结构与质地等。在众多影响因素中，降雨和径流是影响氮流失的决定性因素。当雨季到来时，长期的降雨或强度降雨均会导致过多的雨水量超过土壤所能承受的水分下渗量，此时就会产生地面径流，对土壤表层冲刷过程中造成氮流失[16]。我国对植被覆盖对营养元素流失及减少面源污染方面研究较为成熟。增大植被的覆盖度，能有效地降低水流速度，从而减少由径流造成的氮流失。
2.2.3农田硝化反硝化过程。农田生态系统中，由硝化转为反硝化过程中伴随着N2、NO、NO2、N2O等氮氧化合物气体的产生。熊正琴等[17]研究表明，N2O的增温效果是CO2的320倍、CH4的13倍，在平流层经过光化学反应形成NO造成臭氧层破坏。这就是农田中氮的主要流失途径。在硝化和反硝化过程中，氮损失量的多少取决于土壤温度和pH值（温度过高或过低都不利于硝化过程进行，硝化和反硝化过程分别需要在硝化菌和反硝化细菌的作用下进行反应，不同的微生物菌群需要适宜的温度和pH值，否则就会影响其反应过程）、土壤的物理性质（质地、结构等）、施肥状况、耕作及种植方式、灌溉等因素。
3氮循环过程形成面源污染的原因及途径
3.1面源污染的概念
面源污染又称非点源污染，指时间和空间上无法确定监测点，随机发生的污染物质通过不同途径以分散的形式污染受纳体。通过Wolfem L、张维理等[18-19]对面源污染概念的解释，可总结面源污染有以下特点：不确定性、随机性、分散性、不易监测、空间异质性。
