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提高粮食产量，同时提高肥料利用率对保障我国粮食与环境的安全具有至关重要的意义。在长江中下游地区冬小麦生产中，不合理的施肥方式及过量施用氮肥不仅导致氮肥利用率的降低及氮肥损失的增加，同时还造成了严重的环境污染。此外，常规施肥（分次撒施）相对于一次施肥需要投入更多的时间、人力与物力。我们团队已有的研究结果证实，对于水稻采用普通肥料进行根区施肥可以实现水稻高产、氮肥高效利用、且无需后期追肥的目标，但对于旱地小麦，是否也能实现同样的目标，有待本研究来证实。本文通过在江苏姜堰两年与安徽广德一年的大田试验及15N微区实验，研究了普通肥料根区一次施肥（一次条施）对冬小麦产量、氮肥利用率以及小麦-土壤系统中氮肥去向的影响;同时通过模拟培养试验分析了根区施肥模式下肥际高浓度氮对氨氧化微生物和N2O排放的影响。取得的主要结果如下: (1)研究结果证实氮肥根区施用（一次条施）可以与常规分次施肥在小麦产量和经济效益方面有类似的效果。在常规用氮量下（150-240kg ha-1），姜堰根区一次施肥的小麦产量与常规分三次施肥相比没有显著差异，施肥方式对小麦籽粒氮含量也没有显著影响。两种施肥方式下的小麦氮素收获指数、氮肥表观利用率、农学效率和偏生产力均没有显著差异。综合两年的经济效益，常规施肥和根区施肥之间的差异不显著。但是在较低用氮量下（60和105kg ha-1），根区施肥的小麦籽粒产量比常规施肥减产了12.5-14.5％（2015-2016年）。在广德，与常规施肥相比，根区施肥使小麦产量增加了0.6％-23.1％，平均增加11.7％。广德常规施肥的籽粒氮含量显著地高于根区施肥。根区施肥的表观利用率与常规施肥的相比没有显著差异。在低用氮量下（60和105kg ha-1），根区施肥的农学效率和偏生产力均显著高于常规施肥。而当用氮量为150-300kg ha-1，两种施肥方式之间的农学效率和偏生产力均没有显著差异。 (2)根区一次施肥可以与常规分次施肥对氮肥(15N)去向的影响因土壤类型而异。随着用氮量的增加，姜堰小麦吸收的肥料氮也增加，但是吸收的土壤氮量没有变化或者略有增加。在2014-2015和2015-2016年，根区施肥的小麦中肥料氮回收率（18.0-31.6％和18.9-19.8％）均低于常规施肥（31.0-34.5％和25.0-27.4％）。在2015-2016年，根区施肥的肥料氮损失率显著高于常规施肥;而在2014-2015年，只有当用氮量较高时，根区施肥的损失率才显著高于常规施肥，而在其它用氮量下，两种施肥方式间没有显著差异。2014-2015年和2015-2016年的土壤残留氮量(0-80cm)分别为25.8-75.0kg ha-1和47.9-80.0kg ha-1，其中50％以上都残留在0-20cm土层中。在广德，小麦吸收的肥料氮和土壤氮量均随用氮量增加而增加。常规施肥的小麦中肥料氮回收率为34.0-39.0％，根区施肥的为31.2-38.2％，两者之间没有显著差异。常规施肥和根区施肥的肥料氮残留量分别为29.6-88.4kg ha-1和34.4-108.7kgha-1，残留率分别为36.8-56.6％和45.3-56.8％。当用氮量为60和240kg ha-1时，根区施肥的氮肥损失率（5.0％和23.5％）显著低于常规施肥（11.6％和29.1％）。 (3)尿素集中施用会使肥际产生高浓度的NH4+，而高浓度的NH4+能够抑制土壤的硝化作用，但其抑制效果因土壤类型而差异很大。我们的室内培养试验表明，同样高浓度氮（1200mg N kg-1）对姜堰土壤的硝化作用未产生抑制作用，而对广德土壤中铵的硝化作用有显著抑制作用，具体表现为高浓度氮肥处理较低浓度氮肥处理硝化作用的启动延缓了7天。添加尿素处理培养56天后姜堰土壤中NH4+-N降到与不施氮土壤类似水平，而广德土壤中残留的NH4+-N仍占施入氮量的50％左右。广德土壤中添加高浓度尿素相较低浓度尿素对培养前期AOB的amoA基因拷贝数有抑制作用，随培养时间延长添加尿素处理均较N0处理显著增加了AOB的amoA基因拷贝数;各施氮处理较不施氮处理均降低了广德土壤中AOA amoA基因拷贝数。对于姜堰土壤，各施氮处理较不施氮处理显著增加了AOB的amoA基因拷贝数，但施氮对AOA的amoA基因拷贝数无显著影响。与N0处理相比，添加尿素显著增加了两种土壤中N2O的累积排放量，但施用高浓度氮较低浓度氮对N2O的排放高峰有一定的延迟作用，姜堰土壤中的延迟作用持续了6天，在广德土壤中则延迟了18天。两种土壤中N2O释放率主要与AOB呈正相关关系，这说明在本研究中AOB是土壤N2O排放的主要贡献者。 综上所述，在常规用氮量下(150-240kg ha-1)，本文采用的尚待优化的小麦根区施肥（一次条施）与常规分次施肥有类似的效果，在农业生产上已具有一定的推广使用价值。但当前采用的根区施肥方式，氮肥损失率仍然较高，尤其在硝化势较强的砂壤土中。未来可通过氮肥与其它肥料组合和配方优化，以及施肥集中度的优化来进一步改进小麦根区一次施肥的效果。