氮肥增效劑用量對玉米產量和氮素利用率的影響

王丹陽 邊文范 董曉霞 張玉鳳 董亮 郭洪海 Luo Jiafa 田慎重

摘要：研究不同用量氮肥增效劑對玉米干物質量、籽粒產量、氮吸收量和籽粒粗蛋白含量的影響。試驗以無氮處理為對照（CK），設置7個氮肥增效劑用量處理 ，分別為添加0（JNW0）、1%（JNW1）、2%（JNW2）、3%（JNW3）、4%（JNW4）、5%（JNW5）、6%（JNW6）氮肥增效劑的聚能網尿素。結果表明，JNW2處理玉米產量和秸稈干物質量分別達到8 790 kg/hm2和7 545.6 kg/hm2，分別比其它處理高2.0%～15.6%和4.7%～21.0%;其籽粒吸氮量、秸稈吸氮量及籽粒粗蛋白含量分別比其它處理高8.5%～31.1%、19.6%～93.5%、3.4%～29.5%;同時，JNW2處理的氮肥利用率顯著高于其它氮肥增效劑用量處理。添加氮肥增效劑能夠顯著提高玉米產量、干物質量、氮吸收量、籽粒粗蛋白含量和氮肥利用率，在本試驗條件下，添加2%氮肥增效劑的聚能網尿素處理增產效果最好，氮肥利用率最高。

關鍵詞：玉米;氮肥增效劑;產量;氮肥利用率;干物質量

中圖分類號：S145.9：S513.062?文獻標識號：A?文章編號：1001-4942（2019）12-0053-05

Abstract?To optimize nitrogen application management for maize production， we studied the effects of nitrogen fertilizer synergist amounts on the dry biomass， grain yield， nitrogen uptake and crude protein content of maize. Seven levels of synergist amounts including 0（JNW0）， 1% （JNW1）， 2% （JNW2）， 3% （JNW3）， 4% （JNW4）， 5% （JNW5）， 6% （JNW6） of nitrogen fertilizer synergist of Ju-Neng-Wang urea were used. No nitrogen plot was the control （CK）. The results showed that the yield and dry biomass of maize of JNW2 treatment were 8 790 kg/hm2 and 7 545.56 kg/hm2， respectively， which were 2.0%～15.6% and 4.7%～21.0% higher than those of the other treatments. The nitrogen uptake of maize kernels， the nitrogen uptake of maize straw and the content of crude protein in grain were 8.5%～31.1%， 19.6%～93.5% and 3.4%～29.5% higher than those of the other treatments. At the same time， the nitrogen use efficiency of JNW2 treatment was significantly higher than that of the other nitrogen synergist treatments. Adding nitrogen fertilizer synergist could significantly increase maize yield， dry biomass， nitrogen uptake， grain crude protein content and nitrogen use efficiency. Under the condition of this experiment， adding 2% urea synergist had the highest nitrogen use efficiency and maize yield.

Keywords?Maize; Nitrogen fertilizer synergist; Yield; Nitrogen use efficiency; Dry biomass

玉米是我國的主要糧食作物，2017年種植面積達3 542萬公頃，居世界第二位，產量為2.16億噸，占全國糧食總產量的1/3[1]。氮肥是影響玉米生長和產量的主要因子之一[2]。我國的氮肥用量占全球氮肥用量的37%左右，并呈現出逐年遞增的趨勢[3]。大量氮肥的施用是糧食安全生產的有力保障，合理的利用氮肥資源是實現玉米優質和高產的重要措施[4]。我國的農業生產中氮肥的過量使用現象較多，氮肥的平均利用率僅為30%～35%，遠遠低于40%～60%的世界平均水平[5，6]。王玲敏[7]、Dobermann[8]等研究表明，施氮量增加到一定程度后，氮肥利用效率會顯著降低;Wortmann等[9]研究表明，將氮肥施用量控制在一個合理有效范圍內，能夠提高玉米產量及平均氮肥利用效率。過量施氮約有一半的氮素將會通過水分淋溶以及氨揮發等方式進入到大氣或地下水中，能夠被土壤微生物所吸收并利用的氮素只占氮肥施入量的1/5[10，11]。因此，氮肥的過量施入，不僅會造成肥料的利用率低，同時也會產生面源污染等一系列農業環境問題，嚴重制約了農業的可持續發展[12，13]。

氮肥添加增效劑成分是提高氮肥利用率的重要措施之一。目前，常用的氮肥增效劑有脲酶抑制劑、復硝酚鈉、納米碳等，但這些材料在價格和環境友好性方面存在一定缺陷。近年來，一些環境友好型的含有生物活性高分子成分的氮肥增效劑被逐漸重視[1]，這類增效劑富含高分子的生物活性物質，具有良好的成環性并帶有絡合基團，具有增強營養物質吸收及利用的功能，施入到土壤中后，伴隨著肥料的溶解迅速張開網狀結構同時吸附土壤中大量元素，在作物根系附近形成一個充盈的“養分庫”， 使肥料的分解速度降低，肥效得以延長，能夠活化土壤，促進作物對氮素的吸收和利用[14]。但目前，該類型氮肥增效產品對華北地區玉米生長、產量及氮肥利用率的影響報道較少。本研究通過田間試驗，探究不同用量氮肥增效劑對玉米干物質量、籽粒產量及氮肥利用率的影響，以期為華北平原小麥-玉米一年兩熟區含增效劑氮肥產品的合理施用供參考。

1?材料與方法

1.1?試驗地概況

試驗于2016年6—11月在山東省東營市利津縣（N37°45′53.57″，E118°40′52.51″）進行。本區屬暖溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫12.8℃，無霜期206天，年平均降水量555.9 mm，地下水深埋2～3 m;試驗地前茬作物為冬小麥，小麥收獲后全部秸稈機械粉碎還田，玉米播種日期為6月20日。試驗地土壤基礎理化性狀見表1。

1.2?試驗設計

試驗共設置7個氮肥增效劑水平，分別為添加0、1%、2%、3%、4%、5%、6%氮肥增效劑的聚能網尿素，以無氮處理為對照（CK），共8個處理，各處理代號依次為：CK、JNW0、JNW1、JNW2、JNW3、JNW4、JNW5、JNW6。隨機區組排列，重復3次，小區面積40 m2。供試玉米品種為聯創808，每公頃種植密度為69 000株。供試肥料及施肥量：普通尿素（含N 46.4%）處理施用純氮225 kg/hm2，不同尿素增效劑（一種特定高分子物質）含量的聚能網尿素（含N 46.4%）由河南心連心化學工業集團股份有限公司提供，施用折合純氮225 kg/hm2;磷肥均為重過磷酸鈣（含P2O5 ?44%），施用量（P2O5）120 kg/hm2;鉀肥均為氯化鉀（K2O 60%），施用量（K2O）105 kg/hm2。

1.3?測定項目

玉米成熟后，試驗小區全部收獲，單獨記產，各小區分別取樣置于通風處自然風干，并進行考種，測定玉米地上部生物量、穗粒重、千粒重等，然后將秸稈和籽粒分開進行烘干粉碎。采用凱氏定氮法測定籽粒粗蛋白以及秸稈和籽粒的全氮含量[15]。

1.4?氮素利用效率計算

氮肥利用率（NUE）=（施肥區植物吸收的養分量-不施肥區植物吸收的養分量）/施肥量×100%;

氮收獲指數（NHI）=籽粒吸氮量/地上部植株總吸氮量×100%;

土壤氮素依存率（SDR）=無氮區吸氮量/施氮區吸氮量×100%;

氮肥偏生產力（NPFP，kg/kg）=施氮區產量/施氮量。

1.5?數據分析

試驗數據與作圖采用Microsoft Excel 2016進行，采用DPS 7.5軟件進行方差分析（Duncans）。

2?結果與分析

2.1?氮肥增效劑用量對玉米產量的影響

由圖1看出，不同用量氮肥增效劑對玉米產量影響顯著，隨著氮肥增效劑用量的增加，玉米產量呈現出先增加后降低的趨勢，其中JNW2處理產量達8 790 kg/hm2，增幅最大，比CK高15.6%，比其它增效劑用量處理高2.0%～7.2%。

2.2?氮肥增效劑用量對玉米干物質量的影響

不同用量氮肥增效劑對玉米干物質量有顯著影響（圖2）。各氮肥增效劑處理的干物質量較CK高出6.9%～18.0%。玉米干物質量隨著氮肥增效劑用量的增加呈先增加后降低的趨勢，秸稈和籽粒累積量的變化趨勢一致，最高值均出現在JNW2處理中，JNW2處理的籽粒干物質量為7 545.6 kg/hm2，分別比JNW0、JNW1、JNW3、JNW4、JNW5、JNW6高10.4%、5.5%、4.1%、6.2%、6.9%、8.3%。秸稈干物質量分別高21.0%、15.8%、4.7%、6.8%、8.9%、9.6%、11.1%。

2.3?氮肥增效劑用量對玉米植株吸氮量和籽粒粗蛋白累積量的影響

由圖3可知，各處理間秸稈和籽粒的氮吸收量、籽粒粗蛋白累積量均存在顯著差異。添加氮肥增效劑對玉米籽粒、秸稈的氮吸收量以及籽粒粗蛋白累積量的影響均表現為JNW2>JNW1>JNW3>JNW4>JNW5>JNW6>JNW0>CK。其中，JNW2處理與CK、JNW0、JNW1、JNW3、JNW4、JNW5、JNW6相比秸稈氮含量分別提高93.5%、72.1%、19.6%、33.9%、37.3%、40.1%、56.0%;籽粒氮含量分別提高31.1%、30.7%、8.5%、13.9%、17.9%、21.5%、27.6%;籽粒粗蛋白含量分別提高29.5%、23.2%、3.4%、5.5%、7.3%、10.2%、19.4%。

2.4?氮肥增效劑用量對玉米氮肥利用率的影響

不同用量氮肥增效劑對玉米氮肥利用率、氮肥偏生產力、土壤氮素依存率以及氮收獲指數的影響存在顯著差異（表2）。JNW2處理同其它處理相比，總吸氮量最高，土壤氮素依存率低，玉米的氮肥利用率和氮肥偏生產力均為最大;之后氮肥利用率隨著氮肥增效劑施用比例的增加而呈下降趨勢。

3?討論與結論

玉米在生長過程中對氮素的需求量較大，氮素的缺失會導致植株發育不良，從而影響玉米的莖粗、株高、千粒重、穗粒重等產量構成因素[16]。氮素增效劑一般通過抑制土壤中的硝化、亞硝化和反硝化的過程，使氨根離子向硝酸根離子和亞硝酸根離子轉化的速度變得緩慢，提升土壤中微生物對肥料氮的固持作用，使氮素能夠更好地被作物吸收利用[17-19]。而本研究中，含有增效劑的聚能網尿素通過聚能網中的高分子物質與肥料發生作用，溶解后能迅速張開形成網狀結構，將施肥點周圍土壤中的養分活化并富集，在植物根部形成充盈的養分庫，有利于作物根系吸收，減少養分流失揮發，提高肥料利用率，增加作物產量。與其它氮肥增效劑添加量相比，添加2%增效劑的聚能網尿素處理的玉米干物質量和產量最高。

玉米的氮素累積量能夠反映所施氮肥被植株所吸收利用的量，氮肥的偏生產力、氮肥利用率和氮收獲指數是表示氮肥利用效率的常見指標，能夠從多個方面反映氮肥的利用效率[20]。了解氮素的吸收動態能夠更有效地提高氮肥利用率[21]。已有研究結果表明，施氮量過低會造成營養體氮素向外轉移過多，施氮量過高會造成營養體的氮素過于旺盛，使運移到玉米籽粒中的氮素減少。當作物中氮素供應良好的情況下，氮素對籽粒氮的貢獻率較高[22，23];還有研究表明，氮肥的緩釋能夠促進氮素向玉米籽粒中轉移，增加作物的產量，提高氮肥利用率[24];在高產農田，當施氮量控制在300 kg/km2時，氮肥利用率最高，增產效果最顯著[25]。在本研究中，雖然施氮量均為225 kg/km2，但添加不同用量的氮肥增效劑后各處理的氮肥利用率、氮肥偏生產力和氮收獲指數均產生顯著差異。其中添加2%的JNW2處理的秸稈吸氮量、籽粒吸氮量以及籽粒中的粗蛋白含量都高于其它處理，氮肥利用率和偏生產力也顯著高于其它處理，但當增效劑用量超過一定比例后，玉米氮肥利用率和偏生產力反而呈下降趨勢，這表明，添加2%增效劑的聚能網尿素能夠顯著促進玉米對氮素的吸收和利用，提高氮肥的利用率。因此，合理的氮肥添加劑比例，應以達到氮素向籽粒中高效的運移并提高氮肥的利用效率為目的，科學使用氮肥添加劑應根據作物的需求特性以及土壤狀況確定使用量，對不同地區玉米合理使用氮肥添加劑比例還需進一步研究。

參?考?文?獻：

[1]?張運紅， 孫克剛， 杜君， 等. 不同增效氮肥品種及用量對玉米幼苗生長、光合特性及養分吸收的影響[J]. 磷肥與復肥， 2017， 32（4）： 32-35.

[2]?王華杰. 氮肥運籌對玉米生長發育及氮代謝的影響[D]. 沈陽：沈陽農業大學， 2017.

[3]?郭占全. 施氮量對膜下滴灌玉米氮素吸收、分配及轉運的影響[D]. 吉林：吉林農業大學， 2016.

[4]?謝迎新， 劉園， 靳海洋， 等. 施氮模式對砂質潮土氨揮發、夏玉米產量及氮肥利用率的影響[J]. 玉米科學， 2015， 23（2）： 124-129.

[5]?夏循峰， 胡宏. 我國肥料的使用現狀及新型肥料的發展[J]. 化工技術與開發， 2011， 40（11）： 45-48.

[6]?張福鎖， 王激清， 張衛峰， 等. 中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑[J]. 土壤學報， 2008，45（5）： 915-924.

[7]?王玲敏. 氮素調控對高產小麥干物質轉移、氮素吸收及土壤硝態氮累積的影響[D]. 鄭州：河南農業大學， 2012.

[8]?Dobermann A， Wortmann C S. Nitrogen response and economics for irrigated corn in Nebraska[J]. Agron. J.，2011， 103： 67-75.

[9]?Wortmann C S， Tarkalson D D. Nitrogen use efficiency of irrigated corn for three cropping systems in Nebraska[J]. Agron. J.， 2011， 103： 76-84.

[10]張翠翠， 閆凌云， 趙鵬， 等. 施氮對夏玉米氮素利用及土壤硝態氮積累的影響[J]. 中國農學通報， 2013， 29（18）： 57-61.

[11]卜令鐸. 旱地春玉米高產高效栽培體系構建、評價及區域模擬[D]. 楊凌：西北農林科技大學， 2013.

[12]孫占祥， 鄒曉錦， 張鑫， 等. 施氮量對玉米產量和氮素利用效率及土壤硝態氮累積的影響[J]. 玉米科學， 2011， 19（5）： 119-123.

[13]串麗敏， 趙同科， 安志裝， 等. 土壤硝態氮淋溶及氮素利用研究進展[J]. 中國農學通報， 2010， 26（11）： 200-205.

[14]郜峰， 馮夢喜， 盧維宏， 等. 聚能網尿素在玉米上的應用效果研究[J]. 化肥工業， 2015， 42（1）： 73-76.

[15]鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 北京：中國農業出版社， 2000.

[16]黃順剛. 不同施氮量對玉米穗部性狀和產量產值影響[J]. 吉林農業，2011（4）：107.

[17]黃益宗，馮宗煒，王效科， 等. 硝化抑制劑在農業上應用的研究進展[J]. 土壤通報，2002，33（4）：310-315.

[18]蔣永忠，劉海琴，張永春， 等. 高效尿素提高氮素利用率的機理[J]. 江蘇農業學報，2000，16（3）：180-184.

[19]Wang Z P， Van C， Li L T， et al. Effect of organic mater and urease inhibitors on urea hydrolysis and immobilization of urea nitrogen in an alkaline soil[J]. Biol. Fert. Soil， 1991， 11： 101-104.

[20]韓祥飛，劉鵬，馬云國， 等. 不同施氮方式對夏玉米產量、氮素吸收與利用的影響[J]. 玉米科學， 2019，27（3）：140-147.

[21]陳國平.玉米的干物質生產與分配（綜述）[J]. 玉米科學，1994，2（1）：48-53.

[22]何萍，金繼運，林葆. 氮肥用量對春玉米葉片衰老的影響及其機理研究[J]. 中國農業科學，1998，31（3）：66-71.

[23]劉占軍，謝佳貴，張寬， 等. 不同氮肥管理對吉林春玉米生長發育和養分吸收的影響[J]. 植物營養與肥料學報，2011，17（1）：38-47.

[24]王曉琪，朱家輝，陳寶成， 等. 控釋尿素不同比例配施對水稻生長及土壤養分的影響[J]. 水土保持學報，2016，30（4）：178-182.

[25]王俊忠，黃高寶，張超男， 等. 施氮量對不同肥力水平下夏玉米碳氮代謝及氮素利用率的影響[J]. 生態學報， 2009， 29（4）： 2045-2052.