几种新型肥料对玉米产量和氮磷吸收的影响

杨威,梅沛沛,2,井宇航,李进,李冬,方倩倩,裴慧茹,未志源,白由路,常旭培,岳艳军,卢维宏

几种新型肥料对玉米产量和氮磷吸收的影响

杨威1,梅沛沛1,2,井宇航1,李进1,李冬1,方倩倩1,裴慧茹1,未志源1,白由路3,常旭培3,岳艳军4,卢维宏4

（1.河南科技学院生命科技学院,河南新乡453003；2.现代生物育种河南省协同创新中心,河南新乡453003；3.农业部植物营养与肥料重点实验室,北京100081；4.河南心连心化肥有限公司,河南新乡453003）

为了比较常规尿素与心连心化肥有限公司生产的几种新型肥料对玉米增产效果和养分利用率的差异,以玉米品种郑单958为试验材料,于2016年6月至2016年10月在河南省新乡市河南科技学院东区乔榭试验田进行大田试验,试验设无氮、常规尿素、常规尿素加锌、腐植酸尿素、控失尿素、聚能网尿素、控失尿素一次性施肥和含锌尿素共8个施肥处理.结果表明：在玉米考种结果和增产率方面,聚能网尿素增产率最高,控失尿素次之；在植株地上部分生物量和氮素、磷素养分累积方面,常规尿素加锌和控失尿素在生育后期表现出了明显的增长优势；在玉米籽粒品质分析中,控失尿素表现最好,其次是聚能网尿素和腐植酸尿素.聚能网尿素和控失尿素增产优势明显,且在生物量、氮磷养分含量、土壤无机氮含量及品质分析方面都表现良好,这两种新型尿素在玉米生产中有较大推广价值.

玉米；控失尿素；聚能网尿素；腐植酸尿素；含锌尿素

随着社会经济的快速发展,农业在当今社会显现出越来越重要的地位.肥料是重要的农业生产资料,涉及农民的核心利益,在农业生产中起着举足轻重的作用.用好肥料资源、提高肥料利用效率是关系到国家粮食安全和环境可持续发展的重大问题[1-2].施用肥料最直接的作用是提高农作物经济产量及其品质,其次是改善土壤理化性质.然而随着化肥使用率的逐年增长,大量使用化肥致使农作物生长遭受巨大的危害,对土壤理化性状产生了较大的影响,所以合理施用化肥在未来农业发展中变得尤为重要.

玉米生长过程中需求量最大、增产效果最显著的肥料是氮肥,而目前我国使用的氮肥以尿素为主,其他型氮肥为辅[3].未来肥料研究的重点应当从如何提高肥效及其利用率方面着手,而不是继续增加施肥量来提高肥效,从而达到高产.因此,打破传统、更新观念,力争将来我国肥料产业实施质量替代数量的发展战略[4].希望通过政府有关部门与企业的共同努力,让新型肥料的推广与测土配方同行,借用测土配方的力度,生产出省工、省时、增产的新型肥料,让新型肥料成为我国未来测土配方施肥的主流品种[5].本试验依托农业部植物营养与肥料重点实验室的项目,在新乡潮土区研究含锌尿素、聚能网尿素、腐植酸尿素和控失尿素在玉米上的增产效果、养分吸收特征及肥料利用效率等肥效试验,并研究在施用新型尿素后,玉米收获期土壤剖面中硝态氮和铵态氮的残留情况,以分析其对环境的影响,旨在针对当地玉米实际生产情况,为该地区适宜的施肥量推荐及配套施肥技术提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验于2016年6月—10月在河南省新乡市河南科技学院乔榭试验田进行.试验点属于暖温带大陆性季风气候,四季分明,冬寒夏热,秋凉春早,历年平均气温14℃.7月最热,平均气温27.3℃；1月最冷,平均气温0.2℃.年平均降水量573.4 mm,无霜期220 d,全年日照时间约2 400 h,土地肥沃、光热充沛.试验地为中壤质黄潮土,土层深厚,耕层土壤基础肥力状况如表1所示.

表1 玉米播前0—20 cm、20—40 cm土壤基础肥力特征Tab.1 Background properties ofsoil（0—20 cmand 20—40 cmdepth）before corn sowingin 2016

1.2 试验材料

供试玉米品种为郑单958.化肥种类有常规尿素（总氮量≥46%）、含锌尿素、聚能网尿素、控失尿素和腐植酸尿素（均由河南心连心化肥有限公司提供）.

1.3 试验设计

本试验以玉米郑单958为试验材料,设无氮处理、常规尿素处理（当地农民习惯施肥）、常规尿素加锌处理、腐植酸尿素处理、控失尿素处理、聚能网尿素处理、控失尿素一次性施肥处理和含锌尿素处理,共计8个处理.3次重复,随机区组排列.玉米种植密度为75 000株/hm2.该试验中N、P、K用量分别为N 225 kg/hm2、P2O590 kg/hm2和K2O75 kg/hm2,P、K做底肥一次施入；N肥分两次施入（控失尿素一次性施肥处理除外）,其中底施50%,拔节期施50%；加锌处理用等量的硫酸锌换算后施入.磷源用过磷酸钙,钾源用氯化钾.小区面积为32 m2（4 m×8 m）,设走道和保护行.

1.4 测定项目与指标

1.4.1 植株样品采集 根据玉米生长发育情况,共取样3次,分别在玉米的拔节期、吐丝期、成熟期.其中拔节期,取样5株,测株高、鲜质量.将取得的植株样品选取2株在105℃下杀青30 min,80℃烘干至恒质量,测其干质量,再将其用粉碎机进行粉碎,粉碎完成后保存,待测定其养分.吐丝期、成熟期每次取样2株,将植株样品分成植株茎秆和籽粒两部分,分别烘干,称干质量,粉碎.取样后处理同上.玉米成熟期,在计产带选取40穗玉米计产,对其中10穗玉米进行考种.

1.4.2 植株养分含量测定 称取地上部粉碎后样品0.400 0 g,其中灌浆期和成熟期玉米植株、籽粒和穗轴分别称质量,在自动消化装置（X42A）上经H2SO4-H2O2消煮,消煮液用于测定氮、磷的养分含量.植株氮、磷养分含量用AA3连续流动分析仪（TRAAS-2000）测定.植株全钾用火焰光度计法测定.

植株地上部吸氮（磷、钾）量=植株地上部生物量×植株地上部全氮（磷、钾）含量.

1.4.3 土壤样品采集 播种前在试验地中选取五点式进行土壤取样,每个取样点取样1 m深,每20 cm一层土样混合后,装入袋中为1个样品.收获期,每个小区选取2个取样点进行土壤取样.取回的土壤样品分为两部分,一部分先冷藏保存,一部分进行风干处理,过筛后装入样品袋中待处理.

1.4.4 土壤样品处理 称取土壤样品0.4～0.5 g,在自动消化装置（X42A）上经H2SO4-H2O2消煮后,消煮液用于测定氮、磷的养分含量.

称取样品20 g放入铝盒中,在105℃的烘箱中烘至恒质量,计算样品中的含水量.

将保存在-20℃冰箱中的土样取出解冻,倒入白色塑料瓶中,加入100 mL0.01 mol/L的氯化钙溶液,在20℃、180 r/min的转速下振荡浸提1 h,过滤后,土壤无机氮用AA3连续流动分析仪（TRAAS-2000）测定.

1.4.5 玉米籽粒品质 籽粒粉碎后,称取0.5 g左右样品置于消煮管中,在自动消化装置（X42A）中加H2SO4-H2O2消煮过滤后,用旋光仪测定氨基酸含量；同理,加氯化钙溶液消煮过滤后,在旋光仪中测定淀粉含量；称取籽粒粉碎后样品2.000 g,用索氏脂肪仪进行脂肪含量测定.

1.4.6 氮肥利用率 氮肥利用率为施肥区植株总氮素吸收量和不施肥区植株总氮素吸收量的差与总施氮量的百分比.

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理的玉米产量

不同施肥处理的玉米产量见表2.不同施肥处理的玉米考种结果见表3.

表2 不同施肥处理玉米产量Tab.2 Yield analysis ofcorn with different fertilizer treatments

由表2可知,各施肥处理玉米成熟期的产量均与无氮处理差异显著.其中以聚能网尿素处理的玉米籽粒产量最高,达到12 103 kg/hm2,接下来依次是控失尿素、腐植酸尿素和含锌尿素处理,它们分别比无氮处理增产20.85%、20.66%、20.55%和20.09%.心连心化肥有限公司提供的这4种新型肥料都有明显的增产效果.控失尿素处理比控失尿素一次性处理增产8.37%,因此正确应用控失肥是提高肥料利用率、降低施肥生产成本的重要措施.常规尿素加锌处理与常规尿素处理间差异不显著,只比常规尿素增产0.34%.当地农民的生产水平与本研究中的常规尿素施氮处理水平相当.

表3 不同施肥处理的玉米考种结果Tab.3 Test results ofdifferent fertilization treatments on maize

玉米的产量构成因素包括单位面积有效穗数、每穗粒数及粒质量.由表3的考种分析结果可知,常规尿素处理的穗粒质量最大,其次是聚能网尿素处理,分别比无氮处理高出21.33%和20.00%.百粒质量最大的是聚能网尿素处理,其次是控失尿素处理,分别高出无氮处理3.37%和0.31%.方差分析结果表明,不同种类尿素施肥处理间的穗粒质量及百粒质量均无显著性差异.

2.2 玉米地上部植株生物量动态分析

不同施肥处理玉米地上部植株各生育期的生物量见表4.

表4 不同施肥处理玉米地上部植株各生育期的生物量Tab.4 Aboveground biomass ofmaize under different fertilization treatments at different growth stages

由表4可知：在拔节期,玉米地上部生物量以腐植酸尿素处理最高,为6 541 kg/hm2,其次是控失尿素处理,为6 426 kg/hm2,均与无氮处理差异显著.在吐丝期,玉米地上部生物量最高的为常规尿素加锌处理的25 742 kg/hm2,其次为常规尿素处理的22 158 kg/hm2,均与无氮处理差异显著.4个新型尿素中,只有腐植酸尿素处理的地上部生物量与无氮处理差异显著,比无氮处理高出26.74%,但与常规尿素处理没有显著性差异.在成熟期,生物量最大值为腐植酸尿素处理的33293kg/hm2,其次为常规尿素处理的32454kg/hm2,其余3个新型尿素聚能网尿素、控失尿素和含锌尿素处理均与无氮处理差异不显著,但都比无氮处理的生物量高.从整个生育期来看,施肥处理中以常规尿素加锌处理的生物量值为最大,其平均值比无氮处理高33.58%.聚能网尿素、控失尿素、腐植酸尿素和含锌尿素的平均生物量分别比无氮处理高出6.05%、9.55%、27.16%和9.75%.由此可见,施用不同种类肥料,对玉米植株体的生物建成有较大影响,并且终将影响到籽粒的运转和分配.

2.3 玉米地上部植株氮、磷养分累积量动态分析

不同施肥处理玉米地上部植株各生育期的氮素养分动态变化见表5,磷素养分动态变化见表6.

表5 不同施肥处理玉米地上部植株各生育期的氮素养分累积量Tab.5 Nitrogen content ofmaize aboveground plants under different fertilization treatments at different growth stages

由表5可知,在拔节期,控失尿素处理的玉米地上部植株氮素累积量最高,其次是含锌尿素处理，两者分别比无氮处理高出57.73%和55.72%,其差异均达到显著水平.在吐丝期,地上部植株氮素累积量最大值是常规尿素加锌处理,比无氮处理高43.97%,两者间差异达显著水平.在成熟期,腐植酸尿素处理的玉米地上部植株氮素累积量最高,接下来是常规尿素加锌处理和控失尿素处理,均与无氮处理差异显著；而聚能网尿素和含锌尿素分别比无氮处理高26.36%和18.52%.总体来看,地上部植株氮素累积量平均值最高的为常规尿素加锌,接下来依次是腐植酸尿素、控失尿素和聚能网尿素,分别比无氮处理高出45.52%、38.09%、27.09%和22.58%.而新型尿素中的含锌尿素处理与无氮处理差异不显著.

表6 不同施肥处理玉米地上部植株各生育期的磷素养分累积量Tab.6 Phosphorus content ofmaize aboveground plants under different fertilization treatments at different growth stages

由表6可知：在拔节期,玉米地上部植株磷素累积量各施肥处理间差异均不显著.在吐丝期,常规尿素加锌处理磷素累积量最大,其次是常规尿素处理,分别为40.23 kg/hm2和31.86 kg/hm2,均与无氮处理差异显著；磷素养分含量最低的为控失尿素一次性处理.在成熟期,常规尿素加锌处理的磷素养分累积量最大,接下来依次是控失尿素、腐植酸尿素和含锌尿素处理,分别比无氮处理高出108.81%、101.80%、93.65%和87.62%,差异均达到显著水平.从平均值来看,磷素养分累积量中最高的是常规尿素加锌处理,比无氮处理高出一倍多；控失尿素、含锌尿素、腐植酸尿素和聚能网尿素处理的玉米地上部植株磷素养分含量分别比无氮处理高出54.56%、44.65%、42.79%和31.77%.

2.4 氮肥利用率

不同施肥处理的玉米氮肥利用率见表7.

表7 玉米氮肥利用率Tab.7 Nitrogen use efficiencyofmaize %

由表7可知,在拔节期和吐丝期各个处理氮肥利用率不高,在成熟期均达到最高.在成熟期,腐植酸尿素处理氮肥利用率最高,接下来依次是常规尿素加锌处理和控失尿素处理,其利用率分别为49.55%、46.36%和41.03%.玉米生长前期氮肥利用效率并不高,因此现在玉米生产中一项重要的玉米栽培措施即为氮肥后移[6].

2.5 土壤无机氮残留情况

土壤中0—100 cm各土层中各个施肥处理的铵态氮累积量见表8,硝态氮累积量见表9.

表8 土壤中0—100 cm各土层中各个施肥处理的铵态氮累积量Tab.8 Accumulation ofammoniumnitrogen in different soil layers in 0—100 cmsoil kg/hm2

由表8可知：在0-20 cm土层中铵态氮累积量最高的是无氮处理,最低的是含锌尿素处理；在20-40 cm和40-60 cm土层中聚能网尿素处理铵态氮累积量最高；在60-80 cm土层中,含锌尿素处理的铵态氮累积量最高.

表9 土壤中0—100 cm各土层中各个施肥处理的硝态氮累积量Tab.9 Nitrate nitrogen accumulation in different soil layers of0—100 cmsoil kg/hm2

由表9可知,0-20 cm和40-60 cm土层中常规尿素处理硝态氮累积量最高,其次是聚能网尿素处理和控失尿素处理.在20-80 cm土层中的硝态氮累积量出现了许多0,推测原因为新乡本地2017年7月9日特大暴雨所致.

2.6 玉米品质分析

玉米品质分析见表10.

表10 玉米品质分析Tab.10 Qualityanalysis ofmaize %

由表10可知：玉米脂肪含量最高为常规尿素加锌处理,接下来依次是控失尿素一次性处理和聚能网尿素处理；氨基酸含量最高的为聚能网尿素处理,接下来依次是控失尿素一次性处理和含锌尿素处理；玉米淀粉含量最高的为聚能网尿素,接下来依次是控失尿素一次性处理和含锌尿素处理.4种新型肥料中,只有聚能网尿素处理的氨基酸含量和淀粉含量与无氮处理间差异显著.

3 结论与讨论

从籽粒产量结果看,本试验中,无氮处理比所有处理的产量都低且差异显著,这与贺娇姣[7]、张玮等[8]研究结果一致.在一定密度情况下,随着施氮量的提高,郑单958的产量也相应增加.新型尿素中的聚能网尿素、控失尿素和腐植酸尿素在本试验中表现出了增产优势.聚能网尿素处理的玉米产量最高,其次是控失尿素和腐植酸尿素处理.而控失尿素一次性处理和含锌尿素处理与常规尿素处理相比增产效果不明显,不利于在生产上直接应用,需要进一步研究其机理并进行多年多点大田试验.虽然聚能网尿素、控失尿素和腐植酸尿素表现出了良好的增产优势,但是在产量构成因素上表现不是很协调.所以这三种增产效果好的肥料需再进行几次试验,然后比较其优劣,选用其最优的进行大田种植推广.

从各生育时期施用不同肥料积累的地上部植株生物量和地上部植株氮素养分含量来看,在不同的生育时期各肥料发挥的效果是不一样的.在生育后期控失尿素表现出了较高的增长优势.与普通尿素一次性施用相比,控失尿素能提高玉米生长后期地上部分生物量和吸氮量[9].聚能网尿素处理的产量最高,但是地上部磷素养分含量却一般.不同肥料处理的各种植物组织的大量和微量营养素含量可能与其他影响植物生长或养分吸收的因素有关[10].

从各肥料的氮肥利用率来看,腐植酸尿素氮肥利用率最高,其次是常规尿素加锌处理.控失尿素处理、聚能网尿素处理以及腐植酸尿素处理均与含锌尿素处理差异显著.说明在肥料利用率的提高上,控失尿素、聚能网尿素和腐植酸尿素具有一定的优势.而含锌尿素氮肥利用率较低的原因,可能是因为土壤性质及肥料的施用方法、施用时期等因素影响到锌在土壤中的有效性和作物对锌的吸收利用,需要进一步研究.在补充微量元素锌肥时,需要注意锌与土壤酸碱性和土壤质地的匹配程度,从而采取合理的施用锌微肥的方法，如采用叶面喷施的方法。

从玉米收获期各土层铵态氮和硝态氮的累积量来看,在0—100 cm土层总的累积量来看,聚能网尿素处理、腐植酸尿素处理和控失尿素处理的铵态氮和硝态氮累积量与不施肥处理的数值差异显著,优势明显.控失尿素在表层40—100 cm土层累积相对较多的铵态氮和硝态氮,而聚能网尿素无机氮含量最高.说明聚能网尿素、腐植酸尿素和控失尿素能很好地保存土壤养分在表层的积聚,不但提供当季作物的养分,还给后季作物保蓄养分,培肥土壤.而相应减少了肥料的淋失,和对深层土壤及地下水的污染.

综上所述,聚能网尿素、控失尿素和腐植酸尿素不但增产效果明显,而且在玉米地上植株生物量、氮磷养分含量以及土壤无机氮含量等方面的优势均较为明显,尤其是聚能网尿素和控失尿素.当前,控失尿素已被广泛应用于农业生产,以提高氮肥的利用效率和增加作物产量.然而,当肥料供应充足情况下,其利用效率和增产率则广泛地取决于土壤水分供应的效率[11].而从增产率和土壤无机氮含量上可以看出,而聚能网尿素在固氮和增效缓释方面比其他几种新型尿素好.所以,聚能网尿素和控失尿素是更有利于农作物有效吸收,满足植物生长发育过程中对养分需求的新型肥料,具有减少农业面源污染、控制肥料流失等显著特点,而腐植酸尿素需要进一步研究其肥效及科学合理的施用方法.

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[7]贺娇姣.不同氮磷钾配比的控释肥对玉米主要农艺性状及产量的影响[D].杨凌：西北农林科技大学,2014.

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Effects of several new fertilizers on maize yield and nitrogen and phosphorus uptake

YANG Wei1,MEI Peipei1,2,JING Yuhang1,LI Jin1,LI Dong1,FANG Qianqian1,PEI Huirui1,WEI Zhiyuan1,BAI Youlu3,CHANG Xupei3,YUE Yanjun4,LU Weihong4
（1.School ofLife Science and Technology,Henan Institute ofScience and Technology,Xinxiang 453003,China；2.Center ofCollaborative Innovation,Henan Province,Xinxiang453003,China；3.Key LaboratoryofPlant Nutrition and Fertilizer,MinistryofAgriculture,Beijing100081,China；4.Henan Heart toHeart Chemical Fertilizer Co.,Ltd,Xinxiang453003,China）

In order to compare the effects of conventional urea and several new fertilizers on maize yield and nutrient utilization,corn variety Zhengdan 958 was used as test material,from June 2016 to October 2016,a field experiment was conducted in Xinxiang city of Henan Province,Henan Institute of Science and Technology East Pavilion Joe test field.The experiment was conducted with 8 conventional treatments：nitrogen free,conventional urea,conventional urea plus zinc,humic acid urea,controlled release urea,cumulative urea,controlled-release urea,one-time fertilization,and urea containing urea.The results showed that：in the corn test results and production rate,cumulative net urea was the highest,followed by controlled release urea；in aboveground biomass and nitrogen,phosphorusaccumulation,urea and controlled release urea and zinc in the late growth stage showed obvious growth advantage；in the analysis of grain quality,controlled-release urea quality best,followed by is the cumulative net urea and humic acid urea.Cumulative net urea and controlled release urea on nitrogen and phosphorus have obvious advantages,and the biomass,nutrient content,soil inorganic nitrogen content and quality analysis are good,the two new urea value in maize production.

maize；controlled loss urea；density network urea；humic acid urea；urea containing zinc

S513

A

1008-7516（2017）05-0008-08

10.3969/j.issn.1008-7516.2017.05.002

2017-06-16

河南科技学院2016年国家级大学生创新训练计划项目（201610467002；201610467004）

杨威（1994―）,男,河南信阳人,本科生.

梅沛沛（1981―）,女,河南灵宝人,博士,讲师.主要从事植物多样性与农业资源高效利用方面的研究工作.

（责任编辑：邓天福）