脲酶抑制劑型增效尿素氨揮發(fā)特征及其在甘蔗上的應用研究

曲均峰，王亮亮

（中海石油化學股份有限公司，海南 東方 572600）

氮肥對作物生長有著十分重要的作用，增加氮肥投入是保障糧食安全的主要途徑之一，我國氮肥用量占全球氮肥總用量的30%左右［1］。化學氮肥施入土壤后，被作物吸收利用的只占施入量的30%～41%［2］，大部分損失于環(huán)境中，其中氨揮發(fā)是氮肥損失的主要途徑［2-3］。

甘蔗是我國南方最主要的糖料作物，海南是我國甘蔗的主產(chǎn)區(qū)之一。當前，海南甘蔗種植主要存在施肥量大、肥料利用率低、成本高等問題，不僅造成蔗田土壤質(zhì)量和甘蔗品質(zhì)逐漸下降，而且大量氮肥以不同的形態(tài)殘留在土壤或釋放到大氣環(huán)境中，對生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅。脲酶抑制劑型增效尿素是“十三五”期間國家重點推廣的肥料之一，具有減緩氮肥釋放速度、提高作物產(chǎn)量、環(huán)境友好等特征，氨揮發(fā)少，在蔬菜等作物上已得到驗證［4］。增效尿素的推廣使用，不僅有助于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)部提出的《全國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃（2015—2030年）》“十三五”規(guī)劃內(nèi)化肥施用量零增長目標，還可以增加或維持作物產(chǎn)量［5］。中海石油化學股份有限公司作為國內(nèi)尿素的生產(chǎn)大型企業(yè)之一，與其他單位合作開發(fā)出脲酶抑制劑型增效尿素。目前該增效尿素在海南甘蔗上的應用研究報道較少。為此，本研究在海南開展脲酶抑制劑型增效尿素的氨揮發(fā)特性以及其對甘蔗產(chǎn)量、品質(zhì)的影響試驗，為該增效尿素的推廣應用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 氨揮發(fā)實驗

1.1.1供試材料

試驗土壤為玄武巖發(fā)育的磚紅壤，耕作層（0～20 cm）土壤理化性狀為：pH 5.02、w（有機質(zhì))21.5 g/kg、w（堿解氮）93.8 mg/kg、w（P2O5速效）12.8 mg/kg、w（K2O速效）105.2 mg/kg。

1.1.2實驗設計

試驗共設4個處理，分別為不施氮肥（CK）、常規(guī)尿素（w（N）46%，常規(guī)氮肥施用量）（U）、脲酶抑制劑型增效尿素（常規(guī)氮肥施用量）（LSU）、脲酶抑制劑型增效尿素（80%常規(guī)氮肥施用量）（RSU）。每個處理3次重復，隨機排列。

1.1.3測定方法

將風干土過2 mm篩，先稱取250 g土放入大口瓶中，加入70 mL水，另稱取250 g土與肥料混勻后再放入瓶中，加入60 mL水，使土壤w（H2O）達到25%，連續(xù)密閉室溫培養(yǎng)。將內(nèi)裝質(zhì)量分數(shù)2%的硼酸指示劑溶液10 mL的稱量瓶放入大口瓶內(nèi)，吸收揮發(fā)的氨。分別于試驗的第2、3、4、5、6、7、8、10、12、14、16、18、20、22、24天取出稱量瓶，用0.1 mol/L硫酸滴定氨吸收量，每次均更換新的硼酸吸收液，銨態(tài)氮采用常規(guī)方法測定［6］。

1.1.4計算方法

式中V——滴定試驗處理所消耗的標準酸體積，mL；

V0——滴定對照處理所消耗的標準酸體積，mL；

c——標準酸濃度，mol/L；

M——NH3的摩爾質(zhì)量，g/mol。

1.2 大田試驗

1.2.1試驗材料

試驗地點在海南省澄邁縣橋頭鎮(zhèn)才芳東村；試驗土壤為玄武巖發(fā)育的磚紅壤，基本理化性狀為：pH 5.02、w（有機質(zhì)）21.5 g/kg、w（堿解氮）93.8 mg/kg、w（（P2O5速效）12.8 mg/kg、w（K2O速效）105.2 mg/kg。甘蔗品種為新臺糖22號。試驗肥料：尿素（w（N）46%），過磷酸鈣（w（P2O5）12%），氯化鉀（w（K2O）60%），脲酶抑制劑型尿素（w（N）46%）。

1.2.2試驗方法

試驗設4個處理：處理1，不施氮肥（對照）；處理2，施尿素（N 375 kg/hm2）；處理3，施脲酶抑制劑型增效尿素（N 375 kg/hm2）；處理4，施脲酶抑制劑型增效尿素（N 300 kg/hm2）。

試驗處理隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積41.1 m2（1.8 m×23.0 m），移植規(guī)格為90 cm×40 m。農(nóng)民習慣施肥為N 375 kg/hm2、P2O5 225 kg/hm2、K2O450 kg/hm2。肥料分3次施入：3月24日基施磷肥、20%尿素和30%鉀肥；7月16日追施50%尿素和40%鉀肥；9月12追施30%尿素和30%鉀肥。

1.2.3樣品測定

各小區(qū)單獨測產(chǎn)。測產(chǎn)前每處理定5點，每點隨機定1株進行考種，測有效莖數(shù)、株高、莖粗和單株質(zhì)量。氮肥利用率=（施肥區(qū)作物氮養(yǎng)分吸收量－不施肥區(qū)作物氮養(yǎng)分吸收量）/施氮肥量×100%。

1.2.4數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2003、SAS 9.0等軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 脲酶抑制劑型尿素氨揮發(fā)特性

2.1.1不同施肥水平下氨揮發(fā)特征

經(jīng)過24 d的連續(xù)測定，不同施肥水平下氨揮發(fā)特征見圖1。如圖1所示，不同施肥處理的氨揮發(fā)量變化趨勢基本相同，都是先升高到一定峰值后再下降，最后慢慢平穩(wěn)。除對照處理外，其余各處理氨揮發(fā)的高峰值均在施肥后的第6天。各處理間氨揮發(fā)速率差異顯著。脲酶抑制劑型增效尿素，可以有效降低肥料使用前期的氨揮發(fā)量，減少損失。

圖1 施肥后土壤氨揮發(fā)量

2.1.2不同施肥處理土壤氨揮發(fā)累積量及氨損失率

不同施肥處理土壤氨揮發(fā)量及揮發(fā)損失率見表1。由表1可知，LSU及RSU處理的累計氨揮發(fā)量顯著低于U處理，分別比U處理降低14.7%、23.0，說明僅考慮氨揮發(fā)的情況下，脲酶抑制劑型增效尿素可在田間試用，以減少氨揮發(fā)，并且在減量使用的情況下，效果更好，但RSU與LSU處理的累積氨揮發(fā)差異不顯著。

表1 不同施肥處理氨揮發(fā)量和氨揮發(fā)損失率

2.2 不同施肥處理對甘蔗產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

不同施肥處理對甘蔗產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響見表2。由表2可知，與普通尿素處理比較，增效尿素處理的甘蔗有效莖數(shù)、株長、莖粗和單株質(zhì)量分別提高0.7%～6.2%、1.5%～9.7%、1.0%～4.9%和1.5%～6.6%，說明，施用脲酶抑制劑型尿素有利于增產(chǎn)。

表2 不同施肥處理的甘蔗產(chǎn)量構(gòu)成因素

2.3 不同施肥處理對甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

不同施肥處理對甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)的影響見表3。由表3可知，除對照外，不同處理產(chǎn)量差異不顯著。與普通尿素處理相比，施增效尿素兩個處理產(chǎn)量均增加，增幅為0.9%～6.8%；處理4在減量施用增效尿素情況下，產(chǎn)量也沒有降低。

表3 不同施肥處理對甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

蔗糖含量是甘蔗的重要品質(zhì)指標。由表3可知，相對施普通尿素處理，施增效尿素兩個處理的甘蔗蔗糖含量提高3.5%～5.4%。

2.4 不同施肥處理對甘蔗氮肥利用率的影響

不同施肥處理對氮肥利用率的影響見表4。由表4可知，與普通尿素比較，增效尿素可提高氮肥利用率，氮肥表觀利用率提高43.3%～50.7%。這與增效尿素中氮釋放緩慢，不易流失有關(guān)，因此，也驗證了前面減少氨揮發(fā)的試驗結(jié)果。

表4 不同施肥處理對氮肥利用率的影響

2.5 不同施肥處理對甘蔗經(jīng)濟效益的影響

不同施肥處理對甘蔗經(jīng)濟效益的影響見表5。從表5可以看出，與普通尿素比較，增效尿素處理利潤增加0.06～0.23萬元/hm2，說明施增效尿素雖然提高了肥料成本，但利潤是增加的，且減量施用增效尿素，也比普通尿素施肥利潤高；在甘蔗上每公頃施用375 kg脲酶抑制劑型增效尿素經(jīng)濟效益最高。

表5 不同施肥處理甘蔗經(jīng)濟效益的影響

3 結(jié)論

脲酶抑制劑型增效尿素降低氨揮發(fā)的效果在甘蔗大田試驗上得到了驗證，與普通尿素相比，脲酶抑制劑型增效尿素在甘蔗生長后期也有養(yǎng)分供應，提高甘蔗產(chǎn)量的優(yōu)勢明顯，這與前期學者的研究結(jié)果相似［7］。

脲酶抑制劑型增效尿素能提高氮肥利用率，表現(xiàn)出更好的經(jīng)濟效益，適宜在海南甘蔗上推廣應用。