新型环保缓释肥料在小麦作物上的应用效果研究*

何佩华，曹卫宇，张 伟，邹晓岱，卢啸旸

(上海化工研究院有限公司 上海 200062)

尿素是世界上使用量最大的氮肥品种，但其施入土壤后很快溶解，在土壤中脲酶的作用下转化为氨态氮和硝态氮，肥效期较短，且有一部分硝态氮随雨水或灌溉水淋失或流失，还有一部分氨态氮挥发损失，因此氮素利用率较低，我国尿素当季氮素利用率仅为30%～35%[1]。脲甲醛为合成有机微溶性缓释氮肥，由尿素和甲醛在一定条件下反应缩合而成，包含亚甲基二脲、二亚甲基三脲、三亚甲基四脲、四亚甲基五脲、五亚甲基六脲等缩合物，其肥效期取决于组分分子链的长短，分子链长的缩合物肥效期长，故肥效期可通过控制反应条件人为调控。聚天冬氨酸(简称PASP)是一种水溶性多肽，无毒无害，可完全生物降解，是世界公认的绿色化学品。在农业上，聚天冬氨酸是一种新型肥料增效剂，可以强化作物对氮、磷、钾及中微量元素的全面吸收，从而提高肥料利用率、增加作物产量、改善作物品质、减轻环境污染[2- 3]。双氰胺(DCD)是一种硝化抑制剂，可通过抑制硝化反应的进行而减少氮的淋溶和反硝化作用损失，从而提高氮素的利用率[4]。

为提高肥料中氮素利用率，将尿素与甲醛反应生成脲甲醛，再与磷酸一铵、钾肥、双氰胺以及聚天冬氨酸混合后造粒，得到的新型环保缓释肥料不仅具有较好的缓释效果、肥效期长，而且可以提高氮素利用率、减轻环境污染。为探究新型环保缓释肥料对小麦的生长和产量的影响并考察其氮素利用率、探索新型环保缓释肥料在小麦上的施用技术及肥料效果，开展了田间试验，以期为该肥的推广应用提供科学依据。

1 试验材料

(1) 供试肥料

肥料增效剂聚天冬氨酸，常州常茂生物化学工程股份有限公司；双氰胺，上海强顺化学试剂有限公司；新型环保缓释肥料由上海化工研究院有限公司化肥所研制。

试验用肥料的养分含量如表1所示，其中：1#为常规复混肥；2#为新型环保缓释肥料，缓释氮占全氮质量分数≥10.0%，含双氰胺质量分数0.5%，含聚天冬氨酸质量分数1.0%；3#为新型环保缓释肥料，缓释氮占全氮质量分数≥10.0%，含双氰胺质量分数0.5%，含聚天冬氨酸质量分数3.0%；4#为新型环保缓释肥料，缓释氮占全氮质量分数≥20.0%，含双氰胺质量分数0.5%，含聚天冬氨酸质量分数1.0%；5#为新型环保缓释肥料，缓释氮占全氮质量分数≥20.0%，含双氰胺质量分数0.5%，含聚天冬氨酸质量分数3.0%；6#为无氮复混肥。

表1 试验用肥料的养分含量 %

(2) 供试作物

供试作物为小麦，品种为杨麦158。

2 试验设计

试验设在上海市崇明区建设镇效东村(上海化工研究院有限公司崇明生态农业基地)，土壤农化性状如表2所示。

表2 供试土壤农化性状

有机质/(g·kg-1)全氮/(g·kg-1)pH碱解氮/(mg·kg-1)速效磷/(mg·kg-1)速效钾/(mg·kg-1)13.901.208.3099.884.7694.10

试验各小区面积为20 m2(4 m×5 m)，共设7个处理，其中：处理1基施1#肥，亩(1亩=666.67 m2，下同)施肥量为N 11.00 kg、P2O59.00 kg和K2O 7.50 kg；处理2～处理5分别基施2#～5#肥，亩施肥量均为N 13.50 kg、P2O59.00 kg和K2O 7.50 kg；处理6基施5#肥，用量比处理5减少10%，亩施肥量为N 12.15 kg、P2O58.10 kg、K2O 6.75 kg；处理7为无氮对照，基施6#肥，亩施肥量为P2O59.00 kg和K2O 7.50 kg。施肥时若养分不平衡，用重钙和氯化钾调整，重钙中w(P2O5)为45.07%，氯化钾中w(K2O)为57.88%。每个处理3次重复，随机排列。

3 试验方法

基肥于2016年11月11日施入土中，处理1于2017年3月21日追施尿素，亩施N量为2.50 kg。播种期为2016年11月11日，亩播种量为20 kg。收获期为2017年6月8日，各小区单打单收计实产，同时采集直径为30 cm圆面积的麦株进行考种并测定籽粒和植株含氮量，收获后取土测定土壤含氮量。

4 试验结果

4.1 不同处理对小麦农艺性状和产量的影响

生长越旺盛，植株个体越大，分蘖数和有效穗数越多。如表3所示，从株高来看：施用复混肥料的各处理(处理1～处理6)的株高明显高于无氮处理(处理7)，差异明显；施用新型环保缓释肥料的各处理(处理2～处理6)的株高与常规复混肥处理(处理1)相比无明显差异。从有效穗数来看，施用新型环保缓释肥料的各处理均多于常规复混肥处理，其中处理5的有效穗数最多，其次分别为处理4、处理3和处理2，处理1最少(处理7除外)。从粒重来看：施用复混肥料的各处理的粒重明显优于处理7，差异明显；施用新型环保缓释肥料的各处理与处理1相比无明显差异；施用新型环保缓释肥料的处理5和处理6的粒重明显高于处理3和处理4；处理6的基肥施用量减少10%，而产量与处理1无明显差异。

表3 不同处理对小麦农艺性状、产量及粗蛋白质含量的影响

处理株高1)/cm亩有效穗数/个亩粒重2)/kg亩增产/kg增产率/%含粗蛋白质质量分数/%粗蛋白质增加率/%177.42 a267 500370.18 ab13.88278.65 a295 800367.85 ab-2.33-0.6314.111.66376.80 a299 000348.17 b-22.01-5.9413.990.79479.50 a302 100344.51 b-25.67-6.9314.172.09578.76 a327 300380.52 a10.342.7914.585.04679.36 a276 900375.52 a5.341.4414.111.66767.87 b223 500243.52 c-126.66-34.2213.06-5.91

注：1)F=5.41>F0.05=2.85，不同小写字母表示差异达显著水平，相同小写字母表示差异不显著；

2)F=11.55>F0.05=2.85，不同小写字母表示差异达显著水平，相同小写字母表示差异不显著

4.2 不同处理对小麦品质(粗蛋白质含量)的影响

从表3可看出：施用新型环保缓释肥料的各处理的小麦粗蛋白质含量均高于处理1，其中处理5的小麦粗蛋白质含量最高；在双氰胺和聚天冬氨酸用量相同的情况下，缓释氮占全氮质量分数≥20%的处理(处理4和处理5)的小麦粗蛋白质含量稍高于缓释氮占全氮质量分数≥10%的处理(处理2和处理3)，说明在等氮量条件下，施用部分缓释氮对小麦籽粒中粗蛋白质的合成有促进作用，施用双氰胺硝化抑制剂和聚天冬氨酸对小麦籽粒吸收氮素有一定促进作用。

4.3 不同处理对肥料中氮素利用率的影响

如表4所示，施用新型环保缓释肥料的处理5和处理6的氮素利用率均高于处理1，其中缓释氮占全氮质量分数≥20%的处理5的氮素利用率最高，处理6次之，与处理1相比，氮素利用率分别提高11.41%和9.69%，说明缓释氮占全氮质量分数≥20%的肥料能减少氮素损失、提高氮素利用率，可以促进小麦籽粒对氮素的吸收。

4.4 不同处理小麦试后土样含氮量

如表5所示，在相同施肥量条件下，施用新型环保缓释肥料处理的试后土样含氮量略高于常规复混肥处理。

表4 不同处理的小麦吸氮量和氮素利用率

处理亩小麦籽粒吸氮量/kg亩小麦茎叶吸氮量/kg亩小麦总吸氮量/kg氮素利用率/%氮素利用率增加值/%18.811.8510.6630.1528.851.8310.6830.300.1538.361.7010.0625.70-4.4548.372.2110.5829.56-0.5959.512.6912.2041.5611.4169.092.3411.4339.849.6975.451.146.59

表5 不同处理的试后土样含氮量

处理w(N)/%处理w(N)/%10.13650.14820.13660.14330.14170.12640.142

5 结语

(1) 在相同施肥量条件下，施用新型环保缓释肥料能促进小麦的生长，提高有效穗数和粗蛋白质含量。

(2) 施用新型环保缓释肥料能明显提高氮素利用率，缓释氮占全氮质量分数≥20%的处理的氮素当季利用率达41.56%，比常规复混肥处理的氮素利用率提高了11.41%。

(3) 与常规复混肥处理相比，在肥料施用量减少10%的条件下，施用缓释氮占全氮质量分数≥20%的处理在产量不减少的情况下，可提高有效穗数和小麦粗蛋白质含量，其氮素当季利用率达39.84%，提高了9.69%。

(4) 施用新型环保缓释肥料降低了氮素在土壤中的溶解速率，提高了肥料中氮素的利用率，减少了氮素的损失，减轻了因施肥而造成的环境污染。

(5) 在试验条件下，新型环保缓释肥料的施肥方式为一次基施，减少了施肥次数，达到了省时省工的目的。