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关于有机与无机肥配施在提高作物产量和土壤肥力效果方面已有大量研究,但关于有机肥与化肥长期配施,协调土壤氮素供应机理的研究尚待深入。施用有机肥同时供应了土壤微生物所需能源物质和营养物质,进而可通过协调土壤碳、氮转化过程调控土壤氮素的固持和释放。为验证这一假设,本研究以在黄土高原南部陕西杨凌进行的为期19年的田间肥料试验不同施肥处理土壤(No-F,长期不施肥;NPK,长期施用化肥;MNPK,长期有机肥配施化肥,其氮素施用量与NPK处理相同,但其中70%氮来自有机肥,30%来自化肥)为研究对象,通过田间15N微区试验方法研究了小麦-休闲及小麦-玉米轮作体系长期不同施肥对土壤对肥料氮固持、利用及损失的影响。在小麦—休闲旱作制度下在小麦拔节期,MNPK土壤有15.3%氮肥被微生物固持,显著高于NPK土壤(12.6%);从小麦拔节期到开花期,MNPK和NPK土壤中被固持的氮素分别有82%和69%重新释放供作物吸收利用。No-F土壤小麦吸氮量和微生物对氮素固持量均较低,小麦收获时有超过30%的氮肥被淋溶到20 cm土层以下,氮肥利用率仅为20%;而NPK和MNPK土壤氮肥利用率分别为61%和65%。小麦收获后,氮肥在No-F、NPK和MNPK土壤的回收率(作物吸收+土壤残留)分别为90%、97%和91%。经夏季体闲,氮肥在三个处理土壤的回收率分别为57%、89%和86%,夏季休闲期间发生了肥料氮的损失,其中长期不施肥土壤氮素损失显著高于施肥土壤。在小麦—玉米轮作制度下在小麦拔节期NPK和MNPK土壤分别有10%和14%氮肥被微生物固持,随后被固持的氮素有71%和84%发生释放供小麦吸收利用。MNPK土壤氮肥的利用率为62%,显著地高于NPK土壤(50%)及No-F土壤(仅为13%),MNPK土壤小麦产量也显著高于NPK和No-F土壤。小麦收获后残留在No-F、NPK和MNPK土壤0-100 cm剖面的氮肥分别占施用量的88%、45%和38%,残留氮中矿质态氮所占的比例分别为67%、23%和4%,其余以有机态残留。No-F、NPK和MNPK土壤中残留的肥料氮分别有11%、13%和5%被后茬玉米吸收利用,说明小麦季残留的肥料氮的有效性与其残留量及形态有密切关系。小麦—玉米轮作结束时,No-F、NPK和MNPK土壤氮肥的总回收率分别为45%、83%和85%。说明长期有机肥配施化肥协调了土壤氮素的固持与释放,进而提高小麦产量和氮素利用率,减少氮肥损失。因此,我们认为,增强土壤对氮素的生物固持及释放,提高土壤对氮肥的缓冲能力,进而协调了土壤供氮与作物需氮的关系,是有机肥与化肥长期配施处理提高作物产量、氮肥利用率的重要机理之一。