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本研究基于长期施肥试验网—全国化肥网和国家土壤肥力与肥料效益长期监测基地网的研究平台,通过对褐潮土、轻壤质潮土、塿土、红壤、丘岗地红壤性水稻土、红壤性水稻土、冲垄田红壤性水稻土和灰黄泥田水稻土8种不同气候区域农田土壤的两种轮作制度下(小麦—玉米和早稻—晚稻一年两熟)作物氮肥利用率及相关数据的统计分析,研究长期不同施肥下我国典型农田土壤上主要粮食作物(小麦、玉米、水稻)氮肥利用率(NUE)的时间演变趋势和空间差异。为评价和建立长期施肥模式,提高氮肥利用率和实现农业的可持续发展提供理论依据。主要研究结果如下：1.不同气候区域小麦—玉米轮作体系中,平衡施用化肥处理(NPK)、配施有机肥处理(NPKM)及配合秸秆还田处理(NPKS)均显著提高氮肥利用率,小麦和玉米氮肥利用率平均值分别为51.2%和38.3%。而长期单施N处理的小麦和玉米氮肥利用率最小,平均值分别为9.5%和11.7%,并且呈逐年下降趋势,年变化速率分别为-1.82%·a-1和-1.12%·a-1。2.小麦—玉米轮作体系中不同类型土壤的小麦、玉米氮肥利用率对长期施用有机肥的响应程度不同：a)褐潮土NPKM处理小麦、玉米年上升速率分别为1.89%·a-1和2.48%·a-1,可见小麦季施用的有机肥在玉米季有明显的后效。b)轻壤质潮土NPK处理,小麦和玉米氮肥利用率均逐年显著上升,年上升速率为1.44％·a-1、2.31％·a-1；NPKM处理的小麦氮肥利用率多年持平,玉米季的氮肥利用率年上升速率为1.87%·a-1。c)塿土上小麦氮肥利用率年上升速率：NPKM(2.91%·a-1)>NPK(2.04%·a-1),玉米氮肥利用率多年基本持平(NPKM-0.77%·a-1、NPK-0.76%·a-1),可见有机肥肥效主要体现在麦季。d)红壤上施用化肥处理小麦和玉米氮肥利用率均下降,其变化速率分别为-2.90%·a-1和-1.96％·a-1。NPKM处理小麦、玉米氮肥利用率多年持平,土壤无酸化趋势。3.早稻—晚稻轮作体系中不同施肥处理的氮肥利用率差异明显。偏施肥N、NP.NK处理水稻氮肥利用率平均为29.5%；平衡施肥平均为36.9%。NPK处理的氮肥利用率平均为38.9%;NPKM处理平均为35.4%,不同有机肥比例(70F+30M.50F+50M.30F+70M)变化平均为34.3%；NPKS处理平均为38.1%。水稻单施化肥的氮肥利用率高于增施有机肥和不同有机肥比例的处理。4.长期施肥下不同类型水稻土早稻—晚稻轮作体系的作物氮肥利用率及其变化速率不同。偏施肥水稻氮肥利用率在丘岗地红壤性水稻土、红壤性水稻土、冲垄田红壤性水稻土上分别为34.0%、21.2%、29.3%。丘岗地红壤性水稻土的NK处理的早、晚稻NUE的年变化速率分别为-1.48%·a0-1和-0.72%·a-1；红壤性水稻土N处理早、晚稻NUE的年变化速率分别为-1.35%·a-1和-0.86%·a-1；冲垄田红壤性水稻土的早稻NK处理、晚稻NP处理NUE年变化速率分别为-1.31%·a-1和-0.46%·a-1。平衡施肥在丘岗地红壤性水稻土、红壤性水稻土、冲垄田红壤性水稻土和灰黄泥田水稻土上的氮肥利用率分别为35.9%、27.4%、33.1%、47.0%。施用化肥NPK处理,早稻氮肥利用率多年基本持平,晚稻在丘岗地红壤性水稻土、红壤性水稻土、冲垄田红壤性水稻土下降趋势显著,年变化速率分别为-0.88%·a-1、-0.80%·a-1、-0.44%·a-1。灰黄泥田水稻土上各处理的氮肥利用率上下波动而没有明显的变化趋势。