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作物杂志,2026, 第4期: 155–163 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2026.04.018

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

不同肥料替代化学氮肥对土壤不同形态氮素及马铃薯产量的影响

杜二小1,2,3(), 张利荣4, 任永峰1,2,3, 高宏艳1,2,3, 张君1,2,3, 张鹏1,2,3, 高宇1,2,3, 王海霞1,2,3, 赵沛义1,2,3()   

  1. 1 内蒙古自治区农牧业科学院， 010031， 内蒙古呼和浩特
    2 内蒙古自治区旱作农业重点实验室， 010031， 内蒙古呼和浩特
    3 农业农村部内蒙古耕地保育科学观测实验站， 011705， 内蒙古呼和浩特
    4 乌兰察布市集宁区第二中学， 012099， 内蒙古乌兰察布
  • 收稿日期:2025-02-24 修回日期:2025-06-21 出版日期:2026-08-15 发布日期:2026-08-11
  • 通讯作者: 赵沛义
  • 作者简介:杜二小，主要从事农田面源污染与作物栽培研究，E-mail：1319982539@qq.com
  • 基金资助:
    院青年基金项目―氮肥减量与替代下土壤水氮时空变化规律及对马铃薯水氮利用效率的影响研究(2022QNJJN08);内蒙古科技计划项目―内蒙古自治区旱作农业重点实验室

Effects of Replacing Chemical Nitrogen Fertilizer with Different Fertilizers on Soil Nitrogen Fractions and Potato Yield

Du Erxiao1,2,3(), Zhang Lirong4, Ren Yongfeng1,2,3, Gao Hongyan1,2,3, Zhang Jun1,2,3, Zhang Peng1,2,3, Gao Yu1,2,3, Wang Haixia1,2,3, Zhao Peiyi1,2,3()   

  1. 1 Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences, Hohhot 010031, Inner Mongolia, China
    2 Inner Mongolia Key Laboratory of Dryland Farming, Hohhot 010031, Inner Mongolia, China
    3 Science Observing and Experimental Station of Arable Land Conservation in Inner Mongolia, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Hohhot 011705, Inner Mongolia, China
    4 The Second Middle School of Jining District of Ulanqab, Ulanqab 012099, Inner Mongolia, China
  • Received:2025-02-24 Revised:2025-06-21 Online:2026-08-15 Published:2026-08-11
  • Contact: Zhao Peiyi

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摘要： 通过小区试验设置了不施氮肥（CK）、常规氮肥施用（NPK）、减量氮肥（RN）及其与水溶肥（RN+WF）、腐熟羊粪有机肥（RN+SM）、生物有机肥（RN+BM）、缓释尿素（RN+RUN）7个处理，研究分析不同肥料替代部分化学氮肥处理对0~60 cm土壤全氮、铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮（soluble organic nitrogen，SON）和微生物量氮（microbial biomass nitrogen，MBN）含量的影响。结果表明，与CK处理相比，各替代处理均显著提高土壤全氮、铵态氮、硝态氮、SON和MBN含量，并增加了氮肥农学利用效率。2022年，RN+SM处理对提升土壤氮素含量和氮肥农学利用效率效果显著，0~20 cm SON和MBN含量较NPK分别提高30.20%和26.15%，2023年分别提高40.34%和43.57%；2022年，氮肥偏生产力和氮肥农学利用效率较NPK处理提高36.76%和127.95%，2023年分别提高42.38%和269.09%；马铃薯产量2022年和2023年分别较NPK处理增产9.42%和13.90%。综合分析，RN+SM在培肥土壤和产量提升上表现优异，适合在内蒙古阴山北麓地区推广应用。

关键词: 阴山北麓, 氮肥减施与替代, 土壤氮, 氮肥农学利用效率, 马铃薯

Abstract:

A field plot experiment was conducted to evaluate the effects of partial replacement of chemical nitrogen fertilizer with different fertilizers on the content of total nitrogen, ammonium nitrogen, nitrate nitrogen, soluble organic nitrogen (SON), and microbial biomass nitrogen (MBN) in 0-60 cm soil. Seven treatments were established: no nitrogen application (CK), conventional nitrogen fertilizer application (NPK), reduced nitrogen application (RN), and RN combined with water-soluble fertilizer (RN+WF), decomposed sheep manure (RN+SM), bio-organic fertilizer (RN+BM), or controlled-release urea (RN+RUN). The results showed that all substitution treatments significantly increased soil total nitrogen, ammonium nitrogen, nitrate nitrogen, SON, and MBN contents and improved agronomic nitrogen use efficiency compared with CK treatment. In 2022, the RN+SM treatment exhibited the most pronounced effects on enhancing soil nitrogen status and agronomic nitrogen use efficiency. Compared with the NPK treatment, SON and MBN contents in the 0-20 cm soil layer increased by 30.20% and 26.15% in 2022 and by 40.34% and 43.57% in 2023, respectively. Nitrogen partial factor productivity and agronomic nitrogen use efficiency increased by 36.76% and 127.95% in 2022, and by 42.38% and 269.09% in 2023, respectively. Potato yield under RN+SM increased by 9.42% and 13.90% compared with NPK in 2022 and 2023, respectively. Overall, the RN+SM treatment showed superior performance in improving soil fertility and increasing yield, indicating its suitability for large-scale application in the northern foothills of the Yinshan Mountains, Inner Mongolia.

Key words: Northern foothills of the Yinshan Mountains, Nitrogen fertilizer reduction and replace, Soil nitrogen, Agronomic nitrogen use efficiency, Potato

表1

试验设计

处理
Treatment		 施肥处理
Fertilization treatment		 养分施用量Nutrient application rate (kg/hm2) 施肥方式
Fertilization method
N P2O5 K2O
CK 不施用氮肥 0 120 180 全生育期不使用氮肥
NPK
 100%氮肥施用
 270
 120
 180
 20% N基施+80% N在块茎形成期、膨大期、淀粉积累期按3:4:3随水追施
RN
 80%氮肥施用
 216
 120
 180
 80% N追施（追施时期及比例同NPK）
RN+WF
 80%氮肥施用，水溶肥替代总施氮量的20% 216
 120
 180
 20% N基施+80% N与水溶肥混合（追施时期及比例同NPK）
RN+SM
 80%氮肥施用，羊粪替代总施氮量的20% 216
 120
 180
 羊粪基施20%+80% N（追施时期及比例同NPK）
RN+BM
 80%氮肥施用，生物有机肥替代总施氮量的20% 216
 120
 180
 生物有机肥基施20%+80% N（追施时期及比例同NPK）
RN+RUN
 80%氮肥施用，缓释尿素替代总施氮量的20% 216
 120
 180
 缓释尿素基施20%+80% N（追施时期及比例同NPK）

表2

不同肥料部分替代氮肥对土壤全氮含量的影响

年份
Year		 处理
Treatment		 土层Soil layer
0~20 cm 20~40 cm 40~60 cm
2022 CK 1.53±0.02c 1.58±0.03c 1.42±0.02c
NPK 1.65±0.04bc 1.69±0.03bc 1.51±0.02bc
RN 1.73±0.03ab 1.78±0.04ab 1.69±0.03ab
RN+WF 1.75±0.05ab 1.72±0.03abc 1.73±0.03a
RN+SM 1.78±0.05a 1.84±0.07a 1.74±0.05a
RN+BM 1.81±0.06a 1.74±0.05abc 1.69±0.04ab
RN+RUN 1.76±0.04ab 1.77±0.06ab 1.54±0.06bc
2023 CK 1.56±0.03c 1.51±0.03d 1.39±0.01d
NPK 1.71±0.04b 1.71±0.04c 1.56±0.03c
RN 1.68±0.04b 1.79±0.05b 1.71±0.04b
RN+WF 1.79±0.05ab 1.73±0.04c 1.69±0.05b
RN+SM 1.83±0.06a 1.86±0.07a 1.78±0.05a
RN+BM 1.72±0.05b 1.72±0.05c 1.73±0.04ab
RN+RUN 1.81±0.06ab 1.79±0.06b 1.62±0.03bc

表3

不同施肥处理对土壤铵态氮含量的影响

年份
Year		 处理
Treatment		 土层Soil layer
0~20 cm 20~40 cm 40~60 cm
2022 CK 3.98±0.04c 3.56±0.07c 3.53±0.09c
NPK 4.51±0.06b 4.62±0.18b 4.47±0.15ab
RN 4.25±0.03b 4.54±0.24b 4.06±0.27b
RN+WF 5.87±0.16ab 6.53±0.15ab 5.43±0.19a
RN+SM 6.98±0.47a 7.03±0.26a 5.74±0.28a
RN+BM 6.03±0.25a 6.71±0.31a 5.72±0.34a
RN+RUN 5.98±0.23a 6.61±0.32a 5.67±0.26a
2023 CK 3.54±0.02c 3.25±0.15c 2.74±0.04c
NPK 5.28±0.25ab 4.83±0.32c 4.32±0.17ab
RN 4.32±0.13b 5.77±0.26bc 3.25±0.09b
RN+WF 4.88±0.18b 6.41±0.17ab 4.55±0.23a
RN+SM 7.05±0.27a 7.92±0.37a 5.12±0.22a
RN+BM 6.73±0.33a 6.86±0.33a 5.07±0.31a
RN+RUN 6.11±0.41a 6.55±0.24a 4.96±0.19a

表4

不同施肥处理对土壤硝态氮含量的影响

年份
Year		 处理
Treatment		 土层Soil layer
0~20 cm 20~40 cm 40~60 cm
2022 CK 12.27±0.56c 12.96±0.45c 7.99±0.31d
NPK 17.54±0.63b 19.57±0.63b 9.85±0.38c
RN 17.86±0.58b 18.78±0.58b 9.76±0.41c
RN+WF 18.64±0.72b 19.95±0.61b 12.69±0.46b
RN+SM 23.99±0.85a 24.95±0.79a 15.72±0.51a
RN+BM 22.30±0.93a 22.95±0.72a 14.81±0.49a
RN+RUN 17.68±0.75b 22.71±0.68ab 14.83±0.56a
2023 CK 13.15±0.63c 12.44±0.35c 9.11±0.42b
NPK 17.35±0.57b 20.13±0.69ab 14.32±0.49a
RN 16.33±0.57b 17.25±0.58b 9.79±0.38b
RN+WF 16.88±0.62b 20.57±0.72ab 10.31±0.42b
RN+SM 24.15±0.73a 24.18±0.83a 15.31±0.51a
RN+BM 23.71±0.68a 23.33±0.76a 14.15±0.48a
RN+RUN 18.67±0.71b 23.18±0.81a 13.52±0.55ab

图1

不同肥料部分替代氮肥对土壤SON含量的影响

图2

不同肥料部分替代氮肥对土壤MBN含量的影响

表5

不同施肥处理对马铃薯产量和ANUE的影响

年份
Year		 处理
Treatment		 产量
Yield (kg/hm2)		 氮肥偏
生产力
PFPN (kg/kg)		 氮肥农学
利用效率
ANUE (kg/kg)
2022 CK 28 798.35±145.67c － －
NPK 32 564.70±234.43b 120.62±8.56d 13.88±3.13c
RN 30 256.45±174.34c 140.07±10.45c 6.75±1.42d
RN+WF 32 577.46±234.76b 150.82±12.56b 17.49±2.35b
RN+SM 35 634.51±225.83a 164.97±7.89a 31.64±3.87a
RN+BM 34 785.97±236.65a 161.04±8.24a 27.72±3.89a
RN+RUN 34 567.34±218.78a 160.03±10.76a 26.70±2.97ab
2023 CK 28 487.70±156.76c － －
NPK 30 672.23±215.58b 113.60±10.44c 8.09±1.69c
RN 29 457.85±163.34bc 136.37±13.67b 4.49±0.76d
RN+WF 30 979.42±165.45b 143.42±12.98b 11.53±2.84c
RN+SM 34 938.40±232.67a 161.75±8.54a 29.86±3.56a
RN+BM 34 326.00±215.89a 158.91±9.45a 27.02±4.02a
RN+RUN 33 245.77±245.67ab 153.91±10.58ab 22.02±3.15b
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