不同比例控釋/速效氮肥摻混在褐土區(qū)玉米上的應(yīng)用效果研究

董亮 孫遜 張玉鳳 張英鵬 劉兆輝 李瑞琴 田葉

摘要：采用田間試驗法研究植物油包膜控釋尿素養(yǎng)分釋放特征及控釋/速效氮肥不同摻混比例對玉米產(chǎn)量性狀、土壤硝態(tài)氮含量的影響。結(jié)果表明：植物油包膜尿素總體釋放率為91.92%，且在玉米生長中后期的釋放率較高，能較好提供玉米生長所需養(yǎng)分。100%植物油包膜控釋氮肥處理的玉米產(chǎn)量最高，為9 481.6 kg/hm2，籽粒/秸稈值0.6358，穗粒數(shù)和千粒重分別僅次于50%控釋氮肥+50%速效氮肥、70%控釋氮肥+30%速效氮肥處理。70%控釋氮肥+30%速效氮肥、100%控釋氮肥處理在0～80 cm土層硝態(tài)氮含量都較低，且氮素淋洗少。因此本試驗條件下，控釋氮肥量占70%～100%的摻混比例對作物和土壤效果較好。

關(guān)鍵詞：控釋肥;玉米;褐土;摻混比例;產(chǎn)量;土壤硝態(tài)氮

中圖分類號：S145.5：S513.062? 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A? 文章編號：1001-4942（2020）11-0075-05

Effects of Controlled-Release and Available Nitrogen Fertilizers

at Different Blending Ratios on Maize in Cinnamon Soil Area

Dong Liang1，2， Sun Xun3， Zhang Yufeng1，4， Zhang Yingpeng1，2，

Liu Zhaohui2， Li Ruiqin2， Tian Ye1，4

（1.Institute of Agricultural Resources and Environment， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China;

2.Key Laboratory of Agro-Environment in Huanghe-Huaihe-Haihe Plain， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Jinan 250100，

China; 3.Qingdao High-Tech Zone Administrative Examination and Approval Service Department， Qingdao 266109， China;

4.Shandong Provincial Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer， Jinan 250100， China）

Abstract The nutrient release characteristics of controlled-release urea coated with vegetable oil and the effects of controlled-release and available nitrogen fertilizers at different blending ratio on maize yield and soil nitrate nitrogen content were studied by field experiment. The results showed that the overall release rate of urea coated with vegetable oil was 91.92%， and the release rate was higher at medium and later stages which could provide the necessary nutrients for maize growth. When treated with only controlled-release fertilizer， the yield of maize was the highest as 9 481.6 kg/hm2， the ratio of grain to stalk was 0.6358， and the number of grains per ear and 1 000-grain weight were only second to 50% controlled release fertilizer+50% available nitrogen and 70% controlled release fertilizer +30% available nitrogen respectively. In terms of soil nitrate nitrogen， the nitrate nitrogen content in 0～80-cm layer of 70% controlled release fertilizer +30% available nitrogen and 100% controlled-release fertilizer were lower with fewer nitrogen leaching.? In conclusion， better effect on crops and soil could be obtained when the ratio of controlled-release fertilizer accounting for 70%～100%.

Keywords Controlled-release fertilizer; Maize; Cinnamon soil; Blending ratio; Yield; Soil nitrate nitrogen

當(dāng)前，隨著生活水平的提高，人們對生態(tài)環(huán)境保護(hù)和自身健康重視的意識也日益增強[1]。而目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，化肥的粗放、不合理施用特別是過量施用等，導(dǎo)致人類健康受影響、環(huán)境污染等一系列問題出現(xiàn)[2]。所以，廣大科研工作者提出要科學(xué)施肥。控釋肥是近年來國內(nèi)外肥料研究的熱點，被譽為“2l世紀(jì)發(fā)展化學(xué)肥料生產(chǎn)的最佳途徑”[3]。控釋肥具有養(yǎng)分釋放與作物吸收相吻合的特點，能實現(xiàn)作物一次性施肥，是減少肥料用量、降低成本、提高肥料利用率、保證作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、有效降低因施肥造成的環(huán)境污染的新型肥料[4]。但也有研究表明，較常規(guī)氮肥處理，等氮量的控釋肥處理由于價格等因素，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中受到一定的限制[5，6]。控釋肥與速效肥摻混施用在協(xié)調(diào)作物全生育期的氮素供應(yīng)更具優(yōu)勢[7]。

本試驗在磷鉀肥種類及用量相同條件下，采用田間試驗法研究植物油包膜控釋肥與速效尿素?fù)交鞂τ衩桩a(chǎn)量性狀及土壤硝態(tài)氮含量的影響，旨在篩選較為適宜的摻混比例，以期為控釋肥的推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試肥料：植物油包膜尿素，氮含量 44%，釋放期為3個月;速效大顆粒尿素，氮含量46%;磷肥為重過磷酸鈣（P2O5含量44%）;鉀肥為氯化鉀（K2O含量60%）。所有處理磷鉀肥種類和用量相同且均基施。

供試玉米品種：登海605。

試驗地土壤類型為褐土，基本理化性質(zhì)為pH值6.4、有機質(zhì)1.12%、堿解氮35.86 mg/kg、有效磷16.88 mg/kg、速效鉀171.4 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)7個處理，具體見表1。

1.3 試驗方法

試驗于2019年6月15日至10月8日在濰坊市寒亭區(qū)河灘鎮(zhèn)西鎮(zhèn)村進(jìn)行。玉米習(xí)慣施肥N、P2O5、K2O分別為210、120、90 kg/hm2。隨機區(qū)組排列，重復(fù)3次。小區(qū)面積50 m2。日常管理按照農(nóng)民習(xí)慣進(jìn)行。

1.4 測定項目及方法

玉米收獲后用土鉆取0～20、20～40、40～60、60～80 cm土樣，用于測定土壤硝態(tài)氮含量;玉米成熟后每小區(qū)取5 m雙行的樣方計穗數(shù)并進(jìn)行測產(chǎn)，樣方內(nèi)取玉米穗進(jìn)行考種，調(diào)查穗粒數(shù)、千粒重。

緩控釋肥養(yǎng)分釋放率測定方法：采用土壤埋袋法。將 20 g植物油包膜尿素裝入網(wǎng)袋并埋入耕層土壤中，在玉米全生育期內(nèi)，間隔一定時期取出 3～5份，低溫烘干至恒重，通過差減法計算出埋置期的氮肥損失量，即為埋置期的氮肥養(yǎng)分釋放量，計算養(yǎng)分釋放率。

土壤硝態(tài)氮含量：2 mol/L KCl浸提，流動分析儀測定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2016處理數(shù)據(jù)及作圖，運用DPS v3.01軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，應(yīng)用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 控釋氮肥在小麥-玉米輪作上的養(yǎng)分釋放規(guī)律

由圖1可以看出，植物油包膜尿素在玉米全生育時期呈現(xiàn)“養(yǎng)分緩慢釋放期+養(yǎng)分快速釋放期”。施肥后第28天植物油包膜尿素氮素釋放率為15.05%，從拔節(jié)期（28天）開始，經(jīng)過大喇叭口期（42天）、揚花期（60天）、灌漿期（79天），至收獲期植物油包膜尿素釋放率達(dá)91.92%。從拔節(jié)到大喇叭口期間，氮素釋放量最大，達(dá)58.78%，比拔節(jié)期提高43.73百分點。因此，植物油包膜尿素在玉米生長中后期的釋放率均較高，能更好地提供玉米生長所需養(yǎng)分。

2.2 控釋/速效氮肥不同摻混比例對玉米產(chǎn)量性狀的影響

由表2可以看出，控釋/速效氮肥不同摻混比例對玉米公頃穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及產(chǎn)量均有影響。公頃穗數(shù)：增施氮肥能明顯增加玉米公頃穗數(shù)，與對照T1相比，T2、T3、T4、T5、T6、T7處理分別增加2.02%、1.83%、2.02%、2.02%、1.61%、2.02%。不同摻混比例控釋肥處理之間表現(xiàn)為T4、T5、T7>T6。

穗粒數(shù)：增施氮肥也能明顯增加玉米的穗粒數(shù)。與對照T1相比，T2、T3、T4、T5、T6、T7處理的穗粒數(shù)分別增加17.99%、18.52%、20.11%、14.81%、13.49%、21.69%，其中以T7處理最多。不同摻混比例控釋肥處理之間表現(xiàn)為T7>T4>T5>T6。

千粒重：增施氮肥玉米千粒重增加。與對照T1相比，T2、T3、T4、T5、T6、T7處理的千粒重分別增加4.03%、3.50%、4.68%、5.66%、4.68%、1.54%，其中以T5處理最高。不同摻混比例控釋肥處理間表現(xiàn)為T5>T4、T6>T7。

玉米產(chǎn)量：增施氮肥明顯增加玉米產(chǎn)量。與T1相比，T2、T3、T4、T5、T6、T7處理的產(chǎn)量分別增加23.97%、24.90%、27.66%、23.77%、20.15%、25.88%，各施肥處理與對照差異顯著。不同摻混比例控釋肥處理間差異不顯著。以100%控釋氮肥處理產(chǎn)量最高。

2.3 控釋/速效氮肥不同摻混比例處理的玉米籽粒/秸稈值

由表3可以看出，增施氮肥增加玉米籽粒/秸稈值。與不施氮肥T1相比，T2、T3、T4、T5、T6、T7處理的籽粒/秸稈值分別增加4.63%、11.76%、13.37%、11.01%、6.01%、7.32%。以100%控釋氮肥處理的籽粒/秸稈值最高，為0.6358。相對來說，施用100%植物油控釋肥玉米收益最高。

2.4 控釋/速效氮肥不同摻混比例處理的土壤硝態(tài)氮含量

由圖2可以看出，各處理土壤硝態(tài)氮含量在不同土層呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律。其中對照、習(xí)慣施肥、100%速效肥料處理的土壤硝態(tài)氮含量隨土層深度加深表現(xiàn)出明顯的升高趨勢;100%控釋肥、70%控釋肥+30%速效氮肥、60%控釋肥+40%速效氮肥處理的硝態(tài)氮含量隨土層加深逐漸降低，50%控釋肥+50%速效氮肥處理的土壤硝態(tài)氮含量變化稍有浮動，但也表現(xiàn)出降低趨勢。

對照因不施氮肥，所以0～80 cm土層中硝態(tài)氮含量均較低。其他處理在用氮量相同條件下，從不同土層來看，控釋肥占比50%～100%處理的土壤硝酸鹽含量均低于習(xí)慣施肥、100%速效氮肥。其中，以控釋肥占比70%～100%處理的土壤硝態(tài)氮含量較低，說明在等氮量控釋肥處理下玉米對氮的吸收能力較強且氮素淋洗風(fēng)險小，速效肥處理的土壤中氮素含量高、環(huán)境風(fēng)險大。

3 討論

在大力發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)的今天，兼具減少能源浪費與保護(hù)環(huán)境的農(nóng)業(yè)節(jié)能減排措施已越來越得到重視，緩控釋肥正是發(fā)展節(jié)能減排的一條有效途徑。緩控釋肥的特點是肥效長且穩(wěn)定釋放，能延緩氮素的釋放速率，并供作物持續(xù)吸收利用[8]。包膜緩控釋肥的養(yǎng)分釋放期是反映包膜緩控釋肥質(zhì)量的重要評價指標(biāo)[9]。肥料施入土壤后，作物根系從土壤中吸收養(yǎng)分，包膜肥料在土壤中所表現(xiàn)出的養(yǎng)分釋放率才是實際養(yǎng)分釋放率。Zhang等[10]把包膜肥料裝入尼龍網(wǎng)袋埋入土壤中，測定袋中養(yǎng)分回收百分率來表示養(yǎng)分釋放速率;楊相東等[11]通過土壤-作物培養(yǎng)試驗研究了包膜肥料在土壤介質(zhì)中釋放期的表現(xiàn)。本研究創(chuàng)新性地采用土壤埋袋法同步研究了包膜尿素在土壤中的氮素釋放及玉米的氮素吸收情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氮素釋放與玉米的氮素吸收規(guī)律基本相吻合，這也符合包膜尿素的研制初衷，即養(yǎng)分釋放與作物養(yǎng)分吸收同步，從而提高作物對養(yǎng)分的利用效率。

目前，緩控釋肥在水稻[12]、小麥[13]等作物上都表現(xiàn)出明顯的增產(chǎn)提質(zhì)作用。相較常規(guī)氮肥處理，控釋氮肥在等氮或減氮條件下能通過持續(xù)的養(yǎng)分供應(yīng)達(dá)到增產(chǎn)效果[14-16]。但全量控釋氮肥可能會造成作物在生長前期供氮不足，影響生產(chǎn)[17]，而恰當(dāng)比例的控釋氮肥與速效氮肥配施處理能顯著提高作物株高及地上部干物質(zhì)量[18]。本試驗結(jié)果亦表明，一定比例的控釋氮肥與速效氮肥摻混能顯著提升玉米的公頃穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒重等產(chǎn)量指標(biāo)，進(jìn)而增加玉米產(chǎn)量。分析原因可能是適當(dāng)比例控釋氮肥處理因氮素供應(yīng)充足，養(yǎng)分持續(xù)由土壤向作物莖葉器官轉(zhuǎn)移，促進(jìn)了作物中后期光合作用與能量轉(zhuǎn)換，為作物產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。

硝態(tài)氮在土壤剖面中的含量及其空間分布特征是表征硝態(tài)氮淋失風(fēng)險的重要指標(biāo)[19]。在肥料養(yǎng)分利用率低的條件下，硝態(tài)氮在土壤剖面中大量累積并向下淋溶，從而污染地下水[20]。研究表明，緩控釋肥在降低由于施肥而造成的環(huán)境污染方面表現(xiàn)出較強優(yōu)勢，施用非水溶性包膜控釋肥料可以明顯減少1 m土層硝酸鹽殘留，小麥季減少65.94 kg/hm2，玉米季減少103.55 kg/hm2[21]。本研究表明，控釋肥與速效肥不同摻混比例處理的各層硝態(tài)氮含量都較低，說明玉米吸收良好，且氮素淋洗少，降低了因施肥而造成的地下水環(huán)境污染。

4 結(jié)論

4.1 在控釋肥養(yǎng)分釋放率方面，植物油包膜尿素總體釋放率為91.92%，玉米生育中后期的釋放率較高，能更好地提供玉米生長所需養(yǎng)分。

4.2 在不同控釋肥摻混比例方面，100%植物油包膜控釋氮肥處理的玉米產(chǎn)量為9 481.6 kg/hm2，籽粒/秸稈值0.6358，均為最高，穗粒數(shù)和千粒重分別僅次于50%控釋氮肥+50%速效氮肥、70%控釋氮肥+30%速效氮肥。

4.3 在土壤硝態(tài)氮含量方面，100%控釋氮肥、70%控釋氮肥+30%速效氮肥處理的各土層硝酸鹽含量都較低，說明玉米吸收良好，且氮素淋洗少。

因此，本試驗條件下，控釋氮肥量在全部氮肥中占比70%～100%，對作物生長及土壤環(huán)境具有較好效果。

參 考 文 獻(xiàn)：

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