不同配比脲醛摻混肥對小麥生長及土壤養分的影響*

周華敏，陳寶成，梁 海，陳劍秋，王桂偉

(1.土肥資源高效利用國家工程實驗室/山東農業大學資源與環境學院 山東泰安 271018；2.養分資源高效開發與綜合利用國家重點實驗室/金正大生態工程集團股份有限公司 山東臨沭 276700)

0 前 言

小麥是我國僅次于水稻的糧食作物[1]，其播種范圍廣，而氮肥的施用是提高小麥單產水平的主要方式之一[2]。研究表明，小麥的生育期較長，常規氮肥的施用方式一般是基肥一次性施入或者基肥+追肥的模式[3-4]，但此種施肥方式不僅造成資源浪費，而且造成了人力的浪費[5]。隨著我國勞動力的轉移，緩釋肥料的施用成為新的研究熱點[6]。脲醛肥料是一種微溶性緩釋氮肥[7]，由于價格高，通常用于蔬菜等作物，而在小麥上應用較少[8-10]。陸世忠等[11]發現在減氮的情況下，水稻上施用脲醛緩釋肥料可增產13.7%。牛旭旭等[12]認為基質中摻施7 g脲醛肥料對番茄的育苗效果最佳，同時可促進番茄對磷、鉀元素的累積。曲均峰等[13]發現施用脲醛緩釋肥料能夠提高小麥產量，增產幅度在1.8%～6.5%，經濟效益增加529.5～885.0元/hm2。

為研究不同配比的脲醛摻混肥對土壤速效氮含量、pH、有效磷含量、速效鉀含量、有機質含量以及小麥植株株高、植株葉綠素含量、小麥增產增收效果等方面的影響，開展了冬小麥盆栽試驗，即將脲醛摻混肥處理與樹脂包膜尿素、硫加樹脂包膜尿素、普通尿素一次性基施以及普通尿素基施加追施進行對比，以期得出適合小麥生產的最佳氮素配比，為脲醛肥料在小麥上的應用提供數據支持。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016年10月至2017年6月在山東省泰安市泰山區山東農業大學土肥資源高效利用國家工程實驗室南校區試驗站進行，該地區為溫帶大陸性半濕潤季風氣候區。供試土壤為普通棕壤，其基本理化性狀：pH 6.84(水土比2.5 mL∶1 g)，有機質質量分數1.22%，硝態氮27.2 mg/kg，銨態氮14.3 mg/kg，有效磷63.2 mg/kg，速效鉀165.0 mg/kg。

供試小麥：濟麥22，生育期在231 d左右。

供試肥料：普通尿素，w(N)為46%；過磷酸鈣，w(P2O5)為18%；硫酸鉀，w(K2O)為50%；脲醛緩釋肥，w(總氮)為38.0%，w(冷水不溶氮)為27.5%，w(熱水不溶氮)為15.7%，w(緩釋有效養分)為11.8%，活性系數42.9%；樹脂包膜尿素，w(N)為43%；硫加樹脂包膜尿素，w(N)為35%。

1.2 試驗處理

試驗共設9個處理，其中脲醛摻混肥處理是根據脲醛緩釋肥料與普通尿素摻混比例不同設置4個處理，另外設置樹脂包膜尿素、硫加樹脂包膜尿素、普通尿素基肥一次性施入和普通尿素基肥加追肥4個處理作對比，以不施氮肥作為空白對照。每個處理3次重復，共27盆。每盆裝25 kg風干土，混好肥料(土層10～15 cm)，完全隨機排列。

各試驗處理如下：NRF1，脲醛氮占總氮質量分數30%，普通尿素氮占總氮質量分數70%；NRF2，脲醛氮占總氮質量分數40%，普通尿素氮占總氮質量分數60%；NRF3，脲醛氮占總氮質量分數50%，普通尿素氮占總氮質量分數50%；NRF4，脲醛氮占總氮質量分數60%，普通尿素氮占總氮質量分數40%；CRF1，樹脂包膜尿素氮占總氮質量分數60%，普通尿素氮占總氮質量分數40%；CRF2，硫加樹脂包膜尿素氮占總氮質量分數60%，普通尿素氮占總氮質量分數40%；CCF1，氮肥全部為普通尿素，基肥一次施入，不追肥；CCF2，氮肥全部為普通尿素，其中60%尿素基施、20%尿素拔節期追肥、20%尿素灌漿期追肥；N0，無氮施肥對照，只施磷、鉀肥。除了N0處理外，所有處理施用的N、P2O5、K2O量相同，具體施肥情況如表1所示。

1.3 樣品采集與測定

分別在灌漿期、成熟期進行土壤樣品的采集與測定。植株樣品采樣方法：全部收取，齊根收取植株地上部。小麥成熟期進行考種，小麥進行實打實收，測定小麥穗數、產量。

表1 不同處理具體施肥情況

處理N-P2O5-K2O/(kg·hm-2)施肥方式NRF1225-120-180基肥一次施入NRF2225-120-180基肥一次施入NRF3225-120-180基肥一次施入NRF4225-120-180基肥一次施入CRF1225-120-180基肥一次施入CRF2225-120-180基肥一次施入CCF1225-120-180基肥一次施入CCF2225-120-180基肥60%,拔節期20%,灌漿期20%N00-120-180基肥一次施入

土壤與植株樣品性質測定：土壤pH采用pH計測定；土壤硝態氮和銨態氮含量采用氯化鈣浸提，流動注射分析儀(AA3，德國)測定；土壤有機質含量采用重鉻酸鉀-硫酸加熱氧化法測定；土壤有效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-硫酸鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀含量采用pH 7.0乙酸銨浸提-火焰光度計法測定；株高采用尺子測量；植株葉片葉綠素含量(SPAD值)采用SPAD-502型葉綠素儀測定；小麥產量采用實打實收稱重法測定。

1.4 數據處理

采用Excel 2003軟件進行數據處理，利用SAS 8.0軟件進行統計分析，在0.05水平上對處理間進行Duncan′s檢驗。

2 結果分析

2.1 不同處理對土壤硝態氮和銨態氮含量的影響

測定小麥不同生育時期土壤硝態氮和銨態氮含量，結果如表2所示。在灌漿期，處理CRF1的土壤硝態氮含量最高，顯著高于處理NRF3和N0，處理NRF1和NRF2的土壤硝態氮含量與處理CRF1和CRF2無顯著性差異；處理NRF4和CRF1的土壤銨態氮含量較高，與其他幾個處理有顯著性差異，可能原因是外界環境溫度上升，處理NRF4的氮素分解加快，處理CRF1的氮素釋放加快。在成熟期，處理NRF2和CRF2土壤硝態氮含量較高，與處理N0有顯著性差異，與其他幾個處理無顯著性差異；各處理間土壤銨態氮含量無顯著性差異，處理NRF1的土壤銨態氮含量最低。

表2 不同處理對土壤硝態氮和銨態氮含量的影響 mg/kg

2.2 不同處理對土壤有機質含量的影響

測定不同處理小麥灌漿期和成熟期土壤有機質含量，結果如圖1所示。在灌漿期，脲醛摻混肥處理(NRF1、NRF2和NRF4)的土壤有機質含量均高于其他幾個處理，其中處理NRF1土壤有機質含量最高，與處理NRF3、CRF1、CCF1、CCF2和N0有顯著性差異，與其余處理無顯著性差異；處理NRF1和NRF2的土壤有機質含量分別為22.91 g/kg和21.70 g/kg，與處理CRF1有顯著性差異，分別較處理CRF2高2.89 g/kg和1.68 g/kg。在成熟期，處理CRF2的土壤有機質含量最高，與處理NRF4、CCF1、CCF2和N0有顯著性差異，與其余幾個處理無顯著性差異；處理NRF1、NRF2、NRF3和CRF1與處理NRF4土壤有機質含量有顯著性差異。由以上測定的2個時期土壤有機質含量可知，與常規施肥處理CCF1、CCF2和不施氮肥處理N0相比，處理NRF1、NRF2和CRF2有利于提高土壤有機質含量。

2.3 不同處理對土壤pH、有效磷和速效鉀含量的影響

測定小麥不同生育時期土壤pH、有效磷和速效鉀含量，結果如表3所示。在灌漿期，處理NRF1的土壤pH最大，與除處理CRF1和N0外的所有處理均有顯著性差異；處理NRF4的土壤有效磷含量最高，與處理CRF1、CRF2、CCF2和N0有顯著性差異，其中處理N0土壤有效磷含量最低，處理NRF1、NRF2、NRF3、NRF4和CCF1的土壤有效磷含量與處理N0有顯著性差異；處理NRF4的土壤速效鉀含量最高，與其余各處理有顯著性差異。在成熟期，各處理的土壤pH、土壤速效鉀含量均無顯著性差異，處理CRF1的土壤有效磷含量最高，不利于產量的形成，與處理NRF1、NRF2、NRF3和NRF4有顯著性差異。從這2個時期土壤有效磷含量來看，處理NRF1、NRF2、NRF3和NRF4在小麥灌漿期能為小麥生長提供較高的磷素，利于小麥產量的形成，說明脲醛摻混肥能促進土壤中磷素的供應，但仍需多年試驗驗證。

圖1 不同處理對土壤有機質含量的影響

表3 不同處理對土壤pH、有效磷和速效鉀含量的影響

項目生育期NRF1NRF2NRF3NRF4CRF1CRF2CCF1CCF2N0pH灌漿期8.24 a8.01 b8.02 b8.00 b8.10 ab8.01 b7.96 b8.01 b8.13 ab成熟期8.13 a8.17 a8.21 a8.21 a8.18 a8.16 a8.18 a8.14 a8.13 a有效磷/(mg·kg-1)灌漿期44.88 abc49.10 ab42.79 abcd52.19 a41.29 bcde36.9 cde47.73 ab34.07 de32.01 e成熟期45.89 bc41.53 c44.28 c45.89 bc57.71 a54.72 ab56.22 a48.87 abc48.64 abc速效鉀/(mg·kg-1)灌漿期154.98 cd141.90 de174.47 b208.80 a160.00 bcd149.14 cd160.00 e150.90 cd161.81 bc成熟期150.95 a160.00 a158.19 a158.19 a154.57 a152.76 a161.81 a150.08 a150.19 a

2.4 不同處理對小麥植株株高的影響

分別測定了小麥在苗期、拔節期和灌漿期的植株株高，結果如圖2所示。在苗期，各施氮處理的植株株高顯著高于無氮處理，處理NRF2、NRF3、NRF4、CRF1和CRF2的植株株高顯著高于常規基肥加追肥處理CCF2。在拔節期，處理CRF2的植株株高最高，顯著高于處理NRF2、NRF4和CRF1，與其他幾個處理無顯著性差異；處理NRF2的植株株高最低，為20 cm，與其他幾個處理均有顯著性差異。在灌漿期，處理NRF3的植株株高最高，與處理NRF1、NRF2和N0有顯著性差異，與其余幾個處理無顯著性差異。在小麥灌漿過程中，不宜有太高的株高，處理NRF3、NRF4、CRF1和CRF2的植株株高較高，可能與緩控釋氮肥所占比例較高有關，隨著外界環境溫度升高，緩控釋氮肥的釋放速率加快，促進了小麥的營養生長，不利于小麥的生殖生長。

圖2 不同處理對小麥植株株高的影響

2.4 不同處理對小麥植株葉片SPAD值的影響

測定小麥不同生育期植株葉片SPAD值，結果如圖3所示。在苗期，處理CCF1的小麥植株葉片SPAD值最大，與處理NRF1、NRF2、NRF4和CRF1有顯著性差異，與其余幾個處理無顯著性差異。在拔節期，處理CRF1的小麥植株葉片SPAD值最大，顯著高于處理CCF2和N0，與其他幾個處理無顯著性差異，說明該處理能提高小麥植株葉綠素含量，促進小麥的光合作用。在灌漿期，處理CRF2的小麥植株葉片SPAD值顯著高于處理CCF1、CCF2和N0，與其余幾個處理無顯著性差異。從苗期到灌漿期，與常規施肥處理相比，脲醛摻混肥和包膜尿素處理的小麥植株葉片SPAD值增加量較大，更加有利于小麥的生長發育。

圖3 不同處理對小麥植株葉片SPAD值的影響

2.5 不同處理對小麥產量的影響

測定不同處理的盆栽小麥產量，結果如表4所示。處理NRF1和NRF2的穗數顯著高于處理CCF1、CCF2和N0，與其他幾個處理無顯著性差異。不同處理的產量數據表明，處理NRF2產量最高，其次是處理NRF3，脲醛摻混肥處理較CCF1增產1.47%～6.88%，較處理CCF2增產-0.70%～4.59%，其中處理NRF2和NRF3增產較多，分別為6.88%和6.56%、4.59%和4.28%；處理NRF2和NRF3較包膜尿素處理CRF1和CRF2增產2.80%～5.88%；從產量指標來看，脲醛氮占總氮質量分數40%～50%的效果較好。

2.6 不同處理對小麥經濟效益的影響

小麥按照市場價2.4元/kg計算收入，種子、農藥、肥料、澆水等算作支出，收入減支出為小麥種植的純收入。將盆栽小麥產量折算為大田小麥產量并計算小麥經濟效益，結果如表5所示。從整體上看，處理NRF2和NRF3的純收入高于常規施肥處理且不低于包膜尿素處理，效果最好。

表4 不同處理對小麥產量的影響

處理穗數/個產量/(g·盆-1)增產率/%較CCF1較CCF2NRF155 a32.97 ab3.030.83NRF255 a34.20 a6.884.59NRF351 ab34.10 a6.564.28NRF448 ab32.47 ab1.47-0.70CRF150 ab33.27 ab3.971.74CRF252 ab32.30 ab0.94-1.22CCF146 b32.00 ab-2.14CCF246 b32.70 ab2.19N044 b28.97 b-9.47-11.41

表5 不同處理對小麥經濟效益的影響

處理小麥產量/(kg·hm-2)小麥收入/(元·hm-2)成本支出/(元·hm-2)純收入/(元·hm-2)較CCF1增收/(元·hm-2)較CCF2增收/(元·hm-2)NRF17 292.017 500.96 863.010 637.9176.9255.3NRF27 564.118 153.86 975.011 178.8717.8796.2NRF37 542.018 100.77 088.011 012.7551.7630.1NRF47 181.417 235.57 200.010 035.5-425.5-347.1CRF17 358.417 660.16 764.010 896.1435.1513.5CRF27 143.817 145.26 889.010 256.2-204.8-126.4CCF17 077.516 986.06 525.010 461.078.4CCF27 232.317 357.66 975.010 382.6-78.4N06 407.315 377.64 200.011 177.6

3 結語

在小麥灌漿期和成熟期，由于外界環境溫度上升，脲醛緩釋肥料和包膜尿素的氮素分解釋放速率加快，土壤中速效氮含量較高，與常規一次性施肥CCF1處理、常規基肥加追肥CCF2處理和不施氮肥N0處理相比，脲醛氮占總氮質量分數分別為30%和40%的NRF1和NRF2處理以及硫加樹脂包膜尿素CRF2處理均有利于提高土壤有機質含量；脲醛氮占總氮質量分數30%、40%、50%和60%的NRF1、NRF2、NRF3和NRF4處理能在灌漿期為小麥生長提供較多的磷素，說明脲醛摻混肥料能促進土壤中磷素的釋放，但仍需多年試驗驗證。

從苗期到灌漿期，摻混肥處理的小麥植株葉片SPAD值增加量較大，說明摻混肥處理更有利于小麥的生長發育。在產量上，脲醛氮占總氮質量分數40%和50%的NRF2和NRF3處理較常規施肥CCF1和CCF2處理增產4.28%～6.88%，較包膜肥CCF1和CCF2處理增產2.80%～5.88%。在經濟效益上，脲醛氮占總氮質量分數40%和50%的NRF2和NRF3處理較常規施肥CCF1和CCF2處理增收551.7～796.2元/hm2且不低于包膜尿素處理，增收效果最好。從產量和經濟效益上看，脲醛氮占總氮質量分數40%～50%的NRF2和NRF3處理效果較好。