新型環保緩釋肥料在小麥作物上的應用效果研究*

何佩華，曹衛宇，張 偉，鄒曉岱，盧嘯旸

(上海化工研究院有限公司 上海 200062)

尿素是世界上使用量最大的氮肥品種，但其施入土壤后很快溶解，在土壤中脲酶的作用下轉化為氨態氮和硝態氮，肥效期較短，且有一部分硝態氮隨雨水或灌溉水淋失或流失，還有一部分氨態氮揮發損失，因此氮素利用率較低，我國尿素當季氮素利用率僅為30%～35%[1]。脲甲醛為合成有機微溶性緩釋氮肥，由尿素和甲醛在一定條件下反應縮合而成，包含亞甲基二脲、二亞甲基三脲、三亞甲基四脲、四亞甲基五脲、五亞甲基六脲等縮合物，其肥效期取決于組分分子鏈的長短，分子鏈長的縮合物肥效期長，故肥效期可通過控制反應條件人為調控。聚天冬氨酸(簡稱PASP)是一種水溶性多肽，無毒無害，可完全生物降解，是世界公認的綠色化學品。在農業上，聚天冬氨酸是一種新型肥料增效劑，可以強化作物對氮、磷、鉀及中微量元素的全面吸收，從而提高肥料利用率、增加作物產量、改善作物品質、減輕環境污染[2- 3]。雙氰胺(DCD)是一種硝化抑制劑，可通過抑制硝化反應的進行而減少氮的淋溶和反硝化作用損失，從而提高氮素的利用率[4]。

為提高肥料中氮素利用率，將尿素與甲醛反應生成脲甲醛，再與磷酸一銨、鉀肥、雙氰胺以及聚天冬氨酸混合后造粒，得到的新型環保緩釋肥料不僅具有較好的緩釋效果、肥效期長，而且可以提高氮素利用率、減輕環境污染。為探究新型環保緩釋肥料對小麥的生長和產量的影響并考察其氮素利用率、探索新型環保緩釋肥料在小麥上的施用技術及肥料效果，開展了田間試驗，以期為該肥的推廣應用提供科學依據。

1 試驗材料

(1) 供試肥料

肥料增效劑聚天冬氨酸，常州常茂生物化學工程股份有限公司；雙氰胺，上海強順化學試劑有限公司；新型環保緩釋肥料由上海化工研究院有限公司化肥所研制。

試驗用肥料的養分含量如表1所示，其中：1#為常規復混肥；2#為新型環保緩釋肥料，緩釋氮占全氮質量分數≥10.0%，含雙氰胺質量分數0.5%，含聚天冬氨酸質量分數1.0%；3#為新型環保緩釋肥料，緩釋氮占全氮質量分數≥10.0%，含雙氰胺質量分數0.5%，含聚天冬氨酸質量分數3.0%；4#為新型環保緩釋肥料，緩釋氮占全氮質量分數≥20.0%，含雙氰胺質量分數0.5%，含聚天冬氨酸質量分數1.0%；5#為新型環保緩釋肥料，緩釋氮占全氮質量分數≥20.0%，含雙氰胺質量分數0.5%，含聚天冬氨酸質量分數3.0%；6#為無氮復混肥。

表1 試驗用肥料的養分含量 %

(2) 供試作物

供試作物為小麥，品種為楊麥158。

2 試驗設計

試驗設在上海市崇明區建設鎮效東村(上海化工研究院有限公司崇明生態農業基地)，土壤農化性狀如表2所示。

表2 供試土壤農化性狀

有機質/(g·kg-1)全氮/(g·kg-1)pH堿解氮/(mg·kg-1)速效磷/(mg·kg-1)速效鉀/(mg·kg-1)13.901.208.3099.884.7694.10

試驗各小區面積為20 m2(4 m×5 m)，共設7個處理，其中：處理1基施1#肥，畝(1畝=666.67 m2，下同)施肥量為N 11.00 kg、P2O59.00 kg和K2O 7.50 kg；處理2～處理5分別基施2#～5#肥，畝施肥量均為N 13.50 kg、P2O59.00 kg和K2O 7.50 kg；處理6基施5#肥，用量比處理5減少10%，畝施肥量為N 12.15 kg、P2O58.10 kg、K2O 6.75 kg；處理7為無氮對照，基施6#肥，畝施肥量為P2O59.00 kg和K2O 7.50 kg。施肥時若養分不平衡，用重鈣和氯化鉀調整，重鈣中w(P2O5)為45.07%，氯化鉀中w(K2O)為57.88%。每個處理3次重復，隨機排列。

3 試驗方法

基肥于2016年11月11日施入土中，處理1于2017年3月21日追施尿素，畝施N量為2.50 kg。播種期為2016年11月11日，畝播種量為20 kg。收獲期為2017年6月8日，各小區單打單收計實產，同時采集直徑為30 cm圓面積的麥株進行考種并測定籽粒和植株含氮量，收獲后取土測定土壤含氮量。

4 試驗結果

4.1 不同處理對小麥農藝性狀和產量的影響

生長越旺盛，植株個體越大，分蘗數和有效穗數越多。如表3所示，從株高來看：施用復混肥料的各處理(處理1～處理6)的株高明顯高于無氮處理(處理7)，差異明顯；施用新型環保緩釋肥料的各處理(處理2～處理6)的株高與常規復混肥處理(處理1)相比無明顯差異。從有效穗數來看，施用新型環保緩釋肥料的各處理均多于常規復混肥處理，其中處理5的有效穗數最多，其次分別為處理4、處理3和處理2，處理1最少(處理7除外)。從粒重來看：施用復混肥料的各處理的粒重明顯優于處理7，差異明顯；施用新型環保緩釋肥料的各處理與處理1相比無明顯差異；施用新型環保緩釋肥料的處理5和處理6的粒重明顯高于處理3和處理4；處理6的基肥施用量減少10%，而產量與處理1無明顯差異。

表3 不同處理對小麥農藝性狀、產量及粗蛋白質含量的影響

處理株高1)/cm畝有效穗數/個畝粒重2)/kg畝增產/kg增產率/%含粗蛋白質質量分數/%粗蛋白質增加率/%177.42 a267 500370.18 ab13.88278.65 a295 800367.85 ab-2.33-0.6314.111.66376.80 a299 000348.17 b-22.01-5.9413.990.79479.50 a302 100344.51 b-25.67-6.9314.172.09578.76 a327 300380.52 a10.342.7914.585.04679.36 a276 900375.52 a5.341.4414.111.66767.87 b223 500243.52 c-126.66-34.2213.06-5.91

注：1)F=5.41>F0.05=2.85，不同小寫字母表示差異達顯著水平，相同小寫字母表示差異不顯著；

2)F=11.55>F0.05=2.85，不同小寫字母表示差異達顯著水平，相同小寫字母表示差異不顯著

4.2 不同處理對小麥品質(粗蛋白質含量)的影響

從表3可看出：施用新型環保緩釋肥料的各處理的小麥粗蛋白質含量均高于處理1，其中處理5的小麥粗蛋白質含量最高；在雙氰胺和聚天冬氨酸用量相同的情況下，緩釋氮占全氮質量分數≥20%的處理(處理4和處理5)的小麥粗蛋白質含量稍高于緩釋氮占全氮質量分數≥10%的處理(處理2和處理3)，說明在等氮量條件下，施用部分緩釋氮對小麥籽粒中粗蛋白質的合成有促進作用，施用雙氰胺硝化抑制劑和聚天冬氨酸對小麥籽粒吸收氮素有一定促進作用。

4.3 不同處理對肥料中氮素利用率的影響

如表4所示，施用新型環保緩釋肥料的處理5和處理6的氮素利用率均高于處理1，其中緩釋氮占全氮質量分數≥20%的處理5的氮素利用率最高，處理6次之，與處理1相比，氮素利用率分別提高11.41%和9.69%，說明緩釋氮占全氮質量分數≥20%的肥料能減少氮素損失、提高氮素利用率，可以促進小麥籽粒對氮素的吸收。

4.4 不同處理小麥試后土樣含氮量

如表5所示，在相同施肥量條件下，施用新型環保緩釋肥料處理的試后土樣含氮量略高于常規復混肥處理。

表4 不同處理的小麥吸氮量和氮素利用率

處理畝小麥籽粒吸氮量/kg畝小麥莖葉吸氮量/kg畝小麥總吸氮量/kg氮素利用率/%氮素利用率增加值/%18.811.8510.6630.1528.851.8310.6830.300.1538.361.7010.0625.70-4.4548.372.2110.5829.56-0.5959.512.6912.2041.5611.4169.092.3411.4339.849.6975.451.146.59

表5 不同處理的試后土樣含氮量

處理w(N)/%處理w(N)/%10.13650.14820.13660.14330.14170.12640.142

5 結語

(1) 在相同施肥量條件下，施用新型環保緩釋肥料能促進小麥的生長，提高有效穗數和粗蛋白質含量。

(2) 施用新型環保緩釋肥料能明顯提高氮素利用率，緩釋氮占全氮質量分數≥20%的處理的氮素當季利用率達41.56%，比常規復混肥處理的氮素利用率提高了11.41%。

(3) 與常規復混肥處理相比，在肥料施用量減少10%的條件下，施用緩釋氮占全氮質量分數≥20%的處理在產量不減少的情況下，可提高有效穗數和小麥粗蛋白質含量，其氮素當季利用率達39.84%，提高了9.69%。

(4) 施用新型環保緩釋肥料降低了氮素在土壤中的溶解速率，提高了肥料中氮素的利用率，減少了氮素的損失，減輕了因施肥而造成的環境污染。

(5) 在試驗條件下，新型環保緩釋肥料的施肥方式為一次基施，減少了施肥次數，達到了省時省工的目的。