等氮条件下双氰胺添加量对江西红壤芝麻产量和硝态氮的影响

柳开楼，胡惠文，周利军，叶会财，徐小林，王赛莲

(江西红壤研究所，国家红壤改良工程技术研究中心/农业部江西耕地保育科学观测实验站，江西南昌330046)

等氮条件下双氰胺添加量对江西红壤芝麻产量和硝态氮的影响

柳开楼，胡惠文，周利军，叶会财，徐小林，王赛莲

(江西红壤研究所，国家红壤改良工程技术研究中心/农业部江西耕地保育科学观测实验站，江西南昌330046)

双氰胺与氮肥配施可以显著提高氮肥利用率，但是不同土壤上双氰胺的适宜施用量存在较大差异。为探讨旱作红壤适宜的双氰胺用量对芝麻的产量和土壤硝态氮含量变化影响，研究设置了等氮(90 kg N·hm-2)条件下7个双氰胺用量，即0%、3%、5%、7%、10%、15%和20%。试验结果表明:与不施双氰胺相比，双氰胺配施比例为5%的芝麻产量、收获指数和净利润分别增加了126%、29.0%、183%，而当双氰胺的添加量超过5%时，芝麻产量、收获指数和净利润呈现出随比例增加而逐渐降低的趋势。在阻控土壤硝化方面，芝麻成熟期各处理的土壤硝态氮含量表现出随双氰胺添加量的增加而逐渐降低的趋势。与对照相比，各处理的土壤硝态氮降低了11.6%～22.3%。因此，90 kg N·hm-2氮肥施用条件下，5%的双氰胺添加量是较适宜的用量，能够显著提高芝麻产量和经济效益，并可降低红壤旱地中土壤硝态氮累积。表3，图3，参20。

双氰胺;红壤旱地;芝麻;硝态氮

0 引言

在我国南方红壤旱地上，芝麻等旱作物普遍存在产量不高、氮肥利用率较低的问题［1-2］。大量肥料定位试验表明，长期不合理施用氮肥是导致该地区作物减产和氮肥利用率下降的主要原因［3-4］。一般情况下，当尿素等氮肥施入土壤后，铵态氮的硝化作用及产生的硝态氮淋失会加速氮肥损失和土壤酸化，并导致氮肥利用率降低，从而影响作物产量的稳定和提高［5-7］。一些研究表明，双氰胺可以有效抑制铵态氮肥在土壤中的硝化作用，可以在减缓氮肥损失的同时提升作物的吸氮能力，进而显著提高作物的氮肥利用率和产量水平［8-10］。但是，目前的研究重点主要集中在双氰胺减缓氮肥损失的机理中，其田间应用技术和增产效果则鲜有报道［11-13］。因此，研究拟通过比较等氮条件下不同双氰胺添加量对红壤旱地芝麻产量、经济效益的影响及土壤硝态氮的变化规律，以期提出红壤旱地合理的双氰胺施配比例，从而为实现红壤旱地的作物高产和氮肥减施潜力提供理论依据。

1 材料方法

1.1 试验地概况

田间试验设在江西省南昌市进贤县张公镇江西省红壤研究所的试验农场(中心位置为:116°20＇24″E，28°15＇30″N)，该地区属中亚热带季风气候，年均降雨量1 537 mm，年蒸发量1 100 mm。年均气温18.5℃，最冷月(1月)平均气温为4.6℃，最热月(7月)平均气温为29.8℃。典型丘岗地形，海拔高度25 m～30 m，坡度5°。土壤类型为第四纪红粘土，试验前土壤性质见表1。

表1 试验前红壤旱地的土壤性质Tab.1The soil property in red soil before experiment

1.2 试验设计

试验设置7个不同的双氰胺添加量，见表2。各处理氮、磷、钾肥施用量均分别为90 kg·hm-2、60 kg·hm-2和105 kg·hm-2。每个处理3次重复，各田间试验小区按区组随机排列，每个小区面积是12 m2，芝麻品种为赣芝8号。

表2 双氰胺配比试验的肥料用量Tab.2The rate of dicyandiamide in different treatments

1.3 测定项目

①产量:每个小区进行实际测产。计算籽粒产量和秸秆重量。

②收获指数=籽粒产量/(籽粒产量+秸秆产量)

所有数据均采用Excel 2003进行数据分析，采用SPSS 16.0进行方差分析，图件采用Origin 7.5软件进行制作。

2 结果分析

2.1 双氰胺添加比例对芝麻产量的影响

等氮条件下不同双氰胺添加量的芝麻产量存在显著差异，见图1。各处理的芝麻产量表现为D5＞D7＞D10＞D15＞D20和D3＞D0，其中双氰胺占纯氮量为5%的产量最高(883.3 kg·hm-2)。与不施双氰胺相比，添加双氰胺可以显著提高芝麻产量，D3、D5、D7、D10、D15和D20处理的芝麻产量分别比D0处理增加42%、126%、109%、89%、72%和40%，且D5处理的增幅最高。

2.2 双氰胺添加比例对芝麻收获指数的影响

等氮下添加双氰胺可以显著影响红壤旱地上芝麻的收获指数，见图2。D0、D3、D5、D7、D10、D15和D20的收获指数分别为0.223、0.248、0.288、0.270、0.281、0.276和0.250。当双氰胺添加量在0～5%之间时，收获指数随着用量的增加而增加，但是，当双氰胺添加量大于5%时，芝麻的收获指数则呈逐渐下降趋势。与D0相比，D3、D5、D7、D10、D15和D20的收获指数分别增加了11.2%、29.0%、20.9%、25.9%、23.5%和12.1%，其中以D5的收获指数(0.288)和增幅(29.0%)最高，这与产量的规律基本一致。

图1 双氰胺添加比例下芝麻产量变化Fig.1The change of sesame yield in different dicyandiamide rates

图2 双氰胺添加比例下芝麻收获指数变化Fig.2The change of sesame harvest index in different dicyandiamide rates

2.3 双氰胺添加比例对芝麻经济效益的影响

配施双氰胺虽然增加了生产资料投入(118.8元·hm-2～792.0元·hm-2)，但是，D3、D5、D7、D10、D15和D20处理的芝麻产值分别比D0增加了41.8%、126%、109%、88.7%、72.3%和39.7%，其相应的净利润也显著增加(增幅分别为59.3%、183%、155%、121%、90.1%和34.5%)，且表现出D5的经济效益最高，见表3。

表3 不同双氰胺添加量下芝麻的经济效益Tab.3The change of economic benefit in different dicyandiamide rates

2.4 双氰胺添加比例对土壤硝态氮含量的影响

双氰胺与氮肥配施可以有效减少土壤中硝态氮含量，见图3。与D0处理相比，在芝麻收获后，D3、D5、D7、D10、D15和D20处理的土壤硝态氮含量分别降低了11.6%、11.6%、13.2%、15.0%、19.9%和22.3%，其中以D20最低。在0～20%比例中，土壤硝态氮含量随双氰胺添加量的增加而逐渐降低，但是，在3%～7%添加量之间土壤硝态氮含量不存在显著差异。

图3 不同双氰胺添加量下土壤硝态氮的含量变化Fig.3The change of soil nitrate nitrogen in different dicyandiamide rates

3 讨论

大量研究表明，合理施肥可以显著提高红壤旱地上芝麻等旱作物的产量水平［8-10］，通过添加双氰胺等硝化抑制剂是提高作物氮肥利用率的重要途径之一［11-12］。在南方丘陵区，红壤旱地的氮素含量普遍偏低，而双氰胺本身含有一定量的氮素，因此，当双氰胺与氮肥配施时，可以在一定程度上增加红壤旱地的氮素供应量，从而有效缓解土壤中氮素匮乏状况。同时，由于双氰胺可以显著抑制铵态氮的硝化作用，进而延长了铵态氮在土壤中停留时间，从而保证了芝麻生长过程对氮素养分的需求。因此，在氮肥中添加双氰胺可以显著提高芝麻产量，在此研究中，与对照相比，在90 kg N·hm-2条件下，双氰胺的添加比例在3%～20%之间均可以显著使芝麻产量提升40%～126%，收获指数增加11.2%～29.0%，净利润增加34.5%～183%，且产量和经济效益均表现出5%的配施比例效果最好。这与双氰胺在蔬菜、小麦上的应用结果相似［13-15］。

作为一种有效的硝化抑制剂，双氰胺可以通过有效抑制氨氧化古菌或氨氧化细菌的数量来减少硝化作用负面效应［16-17］。在红壤旱地的试验结果表明，双氰胺配施氮肥下土壤硝态氮含量的降幅为11.6%～22.3%，且表现出随双氰胺添加量的增加而逐渐降低的趋势，这说明双氰胺可以显著抑制红壤旱地的硝化微生物活性，从而有效减少硝酸盐的淋溶及N2O的排放。双氰胺在不同土壤类型上的表现效果存在较大差异，原因可能与土壤含水量、有机质含量、土壤pH和土壤类型等多种理化因素的影响有关，也可能与不同氨氧化微生物对双氰胺的抗性和耐性不同有关［18-20］，但具体原因还有待进一步研究。

4 结论

红壤旱地上，在氮肥中添加双氰胺可以实现芝麻种植的增产增收，且表现出双氰胺添加比例为5%时的效果最好，其产量和净利润分别比对照提高了126%和183%。

添加双氰胺可以有效降低红壤旱地的硝态氮累积，随着双氰胺添加量的增加，红壤旱地的硝态氮含量呈逐渐降低的趋势。与对照相比，添加双氰胺可以使土壤硝态氮含量降低11.6%～22.3%。

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Effects of Different Dicyandiamide Rates on Sesame Yield and Nitrate Nitrogen under the Equivalent Nitrogen Condition in Red Soil，Jiangxi Province

LIU Kai-lou，HU Hui-wen，ZHOU Li-jun，YE Hui-cai，XU Xiao-lin，WANG Sai-lian
(Jiangxi Institute of Red Soil，National Engineering and Technology Research Center for Red Soil Improvement/Scientific Observational and Experimental Station of Arable Land Conservation in Jiangxi，Ministry of Agriculture，Nanchang 330046，China)

Dicyandiamide and nitrogen combination can improve nitrogen use efficiency，but the optimal rate of dicyandiamide varies in different soils.The objective of this study was to explore the effect of optimal rate of dicyandiamide on sesame yield and nitrate nitrogen under the equivalent nitrogen condition in red soil.Seven dicyandiamide rates were implemented with 0%，3%，5%，7%，10%，15%and 20%in field，respectively.The result showed that dicyandiamide with nitrogen fertilizer could improve sesame yield，harvest index and economic benefits.The 5%dicyandiamide rate treatment was the best in all treatments.Compared with control treatment，5% dicyandiamide rate increased sesame yield，harvest index and economic benefits by 126%，29.0%and 183%，respectively;sesame yield，harvest index and economic benefits decreased with the increase in dicyandiamide rate.However，soil nitrate nitrogen content decreased with the increase in dicyandiamide rate，and the nitrate nitrogen content in all dicyandiamide application treatments decreased by 11.6%～22.3%compared to control treatment.Therefore，5%dicyandiamide was the optimal rate for sesame under 90 kg N·hm-2application，which not only significantly increased the sesame yield and economic benefits，but also decreased soil nitrate nitrogen accumulation in red soil.

dicyandiamide;red soil;sesame;nitrate nitrogen

S156.6

A

10.11689/j.issn.2095-2961.2015.04.002

2095-2961(2015)04-0151-05

2015-06-09;

2015-08-10.

江西省科技支撑计划资助(20141BBF60050);公益性行业(农业)科研专项经费资助(201203030);江西省自然科学基金(2015BAB214008).

柳开楼(1984-)，男，河南滑县人，硕士，助理研究员，主要从事土壤肥料方面的研究.

胡惠文(1962-)，男，江西进贤人，学士，高级农艺师，主要从事土壤肥料方面的研究.