新型腐植酸尿素对玉米产量、养分积累及利用的影响

冉 斌，张爱华，张 钦，陈正刚*，吴兴洪，王培官，李克仙，古应庭，刘文启

(1.贵州大学，贵州 贵阳 550025； 2.贵州省土壤肥料研究所，贵州 贵阳 550006； 3.贵州省安顺市平坝县高峰镇农业服务中心，贵州 安顺 561108)

玉米是我国第一大粮食作物，在贵州地区是酿酒工业、饲料生产的重要原料。玉米在保障国家粮食安全和解决人民温饱问题上占有重要地位，因其外表以及重要性被人们称为“黄金作物”[1]。据统计，我国2015年玉米种植面积达3 811.9万hm2，总产量22 463.2万t，分别占粮食作物种植面积和总产量的33.6%和36.1%[2]，是世界第二大玉米生产国。

黄壤是贵州主要农用耕地类型，全国25.3%的黄壤分布在贵州[3]。贵州属于喀斯特地貌，水土流失严重，导致土壤肥力较低，肥料的利用率也偏低[4-5]。为了提高作物产量，农民不断增施化肥，引起的土壤养分耗竭、土壤肥力下降、施肥效益降低等问题日益严重，同时造成肥料浪费，还会导致环境质量恶化，影响农业生产持续稳定发展[6-8]。为解决这些问题，各种新型肥料相继诞生。研究表明，新型肥料可有效增加玉米[9-14]、水稻[15]、生姜[16-17]、马铃薯[18]等农作物的产量及养分利用率。王小明等[19-20]研究表明，新型肥料对提高玉米产量和籽粒蛋白质具有明显效果，有利于促进0～80 cm土层土壤硝态氮累积。庄振东等[21]研究表明，腐植酸氮肥能显著提高玉米产量和氮肥利用率，促进玉米对土壤氮素的吸收利用。田颖[22]曾指出，施用腐植酸尿素增加了玉米的产量。王楠等[23]研究表明，在减少氮肥20%或减少钾肥20%的前提下，施用腐植酸保水剂可增加玉米产量。杨威等[24]研究表明，施用聚能网尿素、控失尿素和腐植酸尿素不但增产效果明显，而且在提高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。目前，关于贵州玉米生产中施用不同含量腐植酸尿素的研究尚不多见。鉴于此，以玉米品种西都森玉1号为试验材料，通过大田试验，研究不同含量腐植酸尿素对玉米产量、养分积累及养分利用率的影响，旨在筛选出适宜贵州地区玉米高产、高效生产的新型腐植酸尿素，为化肥减施增效提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况与供试材料

试验于2016年4月9月在贵州省贵安新区高峰镇进行，地处N 26°22′24″、E 106°20′25″，海拔1 271 m，属亚热带湿润季风气候。供试土壤为黄壤，土壤耕层基本理化性质见表1。供试玉米品种为西都森玉1号。供试肥料为河南心连心化肥有限公司提供的普通尿素(N 46.7%)、过磷酸钙(P2O512%)、氯化钾(K2O 60%)、1‰腐植酸尿素(N 46%，腐植酸1‰)、2‰腐植酸尿素(N 46%，腐植酸2‰)、3‰腐植酸尿素(N 46%，腐植酸3‰)、4‰腐植酸尿素(N 46%，腐植酸4‰)、5‰腐植酸尿素(N 46%，腐植酸5‰)、6‰腐植酸尿素(N 46%，腐植酸6‰)。

表1 试验地土壤基本理化性质

1.2 试验设计

试验设8个处理：(1)无氮；(2)普通尿素；(3)1‰腐植酸尿素；(4)2‰腐植酸尿素；(5)3‰腐植酸尿素；(6)4‰腐植酸尿素；(7)5‰腐植酸尿素；(8)6‰腐植酸尿素。各处理施用P2O5120 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2，N用量除无氮处理不施外其他处理均为N 180 kg/hm2。小区面积24 m2(3 m×8 m)，每个处理重复3次，随机区组排列，整地划分小区后施用基肥，然后移栽，田间管理按照农户常规管理。

1.3 样品采集与指标测定

玉米收获时对各小区进行测产，选择小区代表性玉米植株6株测定穗位高(cm)、穗长(cm)、秃尖长(cm)、行数(行)、行粒数(粒)、穗粒数(粒)、千粒质量(g)，并将植株各器官和玉米籽粒分别粉碎测定氮、磷、钾含量：全氮含量采用纳氏比色法测定，全磷含量采用钼锑抗比色法测定，全钾含量采用原子吸收分光光度计测定。

1.4 相关参数计算

养分积累量(kg/hm2)=株数(株/hm2)×单株干质量(kg/株)×养分含量(%)；

氮肥利用率(NUE)=(施氮区植株氮总积累量-不施氮区植株氮总积累量)/施氮量×100%；

氮肥偏生产力(PEPN，kg/kg)=施氮后籽粒产量/施氮量；

氮素收获指数(NHI)=籽粒氮素积累量/植株氮素积累量×100%；

氮素吸收效率(NUPE，kg/kg)=植株地上部分氮素积累量/施氮量；

氮肥农学效率(AEN,kg/kg)=(施氮区籽粒产量-不施氮区籽粒产量)/施氮量。

1.5 数据分析

试验数据均采用Excel 2010软件进行处理计算，采用SPSS 17.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对玉米产量的影响

由表2可知，与普通尿素处理相比，各处理穗粒数差异不显著；千粒质量则存在差异，1‰、2‰、3‰、6‰腐植酸尿素处理的千粒质量显著高于普通尿素处理，其中以2‰腐植酸尿素处理的玉米千粒质量最高，为372.71 g，5‰腐植酸尿素处理的千粒质量显著低于其他处理，为331.88 g；施用腐植酸尿素增加了玉米的产量，1‰、2‰、3‰、4‰、5‰腐植酸尿素处理的玉米产量显著高于普通尿素处理，其中，2‰腐植酸尿素处理产量最高，为11.24 t/hm2，增产率为14.34%，1‰腐植酸尿素处理次之，为11.13 t/hm2，增产率为13.22%。

表2 不同施肥处理对玉米产量及产量构成因素的影响

注：同列不同字母表示在5%水平差异显著,下同。

2.2 不同施肥处理对玉米地上部各器官生物量的影响

由表3可知，施用新型腐植酸尿素显著增加了植株干质量，1‰、2‰、3‰、4‰、5‰、6‰腐植酸尿素处理的干质量均显著高于普通尿素处理，其中2‰腐植酸尿素处理玉米植株地上部干质量最高，较普通尿素处理增加29.64 g/株。

从各部位干物质量来看，1‰、2‰、3‰、4‰、5‰腐植酸尿素处理籽粒干质量显著高于普通尿素处理，其中，2‰腐植酸尿素处理的籽粒干质量最高，为226.03 g/株；3‰、5‰、6‰腐植酸尿素处理穗轴干质量显著高于普通尿素处理，其中，6‰腐植酸尿素处理最高，为38.52 g/株；普通尿素处理叶、茎干质量与其他各处理差异均不显著。各器官干质量占整株干质量的比例为籽粒>茎>叶>穗轴，其中，2‰腐植酸尿素处理籽粒干质量占总干质量比例最大，为60.86%；6‰腐植酸尿素处理穗轴干质量占总干质量比例最大，为10.70%；无氮处理叶和茎干质量占总干质量比例均最大，分别为15.15%和21.72%。综上所述，施用不同含量腐植酸尿素均可增加玉米植株的地上部干质量，其中以2‰腐植酸尿素处理效果最好。

2.3 不同施肥处理对玉米养分积累的影响

由图1可知，相对于普通尿素处理，1‰、2‰、4‰、6‰腐植酸尿素处理的氮积累量显著增加，其中2‰腐植酸尿素处理的氮积累量最高，为171.50 kg/hm2；各器官氮积累量占地上部植株氮积累总量的比例为籽粒>茎>叶>穗轴。从磷积累量来看，相对于普通尿素处理，除6‰腐植酸尿素处理外，其余各新型腐植酸尿素处理地上部植株磷积累总量均显著增加，其中，2‰腐植酸尿素处理最高，为122.95 kg/hm2，各器官磷积累量占地上部植株磷积累总量的比例为籽粒>茎>叶>穗轴。从钾积累量来看，相对于普通尿素处理，各新型腐植酸尿素处理地上部植株钾积累总量均增加，但差异均不显著；各器官钾积累量占地上部植株钾积累总量的比例为茎>叶>籽粒>穗轴。可见，不同含量腐植酸尿素处理均可促进植株氮、磷、钾养分积累，其中，2‰腐植酸尿素处理效果最好。

F1为无氮处理，F2为普通尿素处理，F3—F8分别为1‰、2‰、3‰、4‰、5‰、6‰腐植酸尿素处理

2.4 不同施肥处理对玉米氮素吸收利用的影响

由表4可知，1‰、2‰、4‰、6‰腐植酸尿素处理氮肥利用率和氮素吸收效率显著高于普通尿素处理，其中2‰腐植酸尿素处理最高，分别为27.20%和95.28 kg/kg；1‰、2‰、3‰、4‰腐植酸尿素处理氮肥偏生产力和氮肥农学效率均显著高于普通尿素处理，其中2‰腐植酸尿素处理最高，分别为62.46 kg/kg和13.26 kg/kg；各处理的氮素收获指数低于普通尿素处理，其中，3‰、4‰、5‰腐植酸尿素处理显著低于普通尿素处理。可见，2‰腐植酸尿素处理促进玉米氮素吸收利用的效果最好。

表4 不同施肥处理对玉米氮素吸收利用的影响

3 结论与讨论

玉米是我国重要的粮食作物，其产量直接影响国家粮食安全和玉米产业的发展。玉米在贵州农作物中占有重要的位置，但受其传统种植模式和地理环境等影响，玉米生产受到很大的限制。为了实现化肥“零增长”及环境保护的目的，进行各新型肥料的相关研究很有必要。生物量是作物高产的基础，而养分的吸收、同化、转运则影响着植株干物质量的积累与分配，从而影响产量[10]。韩晓日等[25]研究表明，新型多元素螯合肥能促进玉米生长发育，显著提高玉米对氮、磷、钾养分的吸收，提高肥料的利用率，显著提高玉米的百粒质量，从而提高玉米产量。

本试验结果表明，相对于普通尿素处理，1‰、2‰、3‰、4‰、5‰腐植酸尿素处理均显著增加了玉米产量，其中，2‰腐植酸尿素处理的产量最高，为11.24 t/hm2，增产率为14.34%，其次是1‰腐植酸尿素处理，产量为11.13 t/hm2，增产率为13.22%。各新型腐植酸尿素处理可显著增加玉米地上部生物量，其中2‰腐植酸尿素处理玉米地上部生物量较普通尿素处理增加29.64 g/株，各器官生物量占整株生物量的比例顺序为籽粒>茎>叶>穗轴。说明施用新型腐植酸尿素可有效增加玉米产量和生物量，与前人研究一致[13-14,21]。

相对于普通尿素处理，1‰、2‰、4‰、6‰腐植酸尿素处理显著增加了玉米的地上部植株氮积累总量，其中，2‰腐植酸尿素处理的效果最好，氮积累量为171.50 kg/hm2。除6‰腐植酸尿素处理外，其他处理较普通尿素处理均显著增加了玉米地上部磷积累总量，其中2‰腐植酸尿素处理的效果最好，磷积累量为122.95 kg/hm2。各器官氮、磷积累量占地上部植株氮、磷积累总量的比例均为籽粒>茎>叶>穗轴。各腐植酸尿素处理较普通尿素处理均增加了玉米地上部钾积累总量，但差异均不显著，各器官钾积累量占地上部植株钾积累总量的比例为茎>叶>籽粒>穗轴。可见，新型腐植酸尿素可促进植株养分积累，与前人研究一致[26]。

相对于普通尿素处理，1‰、2‰、4‰、6‰腐植酸尿素处理均显著增加了氮肥利用率和氮素吸收效率，其中2‰腐植酸尿素处理最高，分别为27.20%和95.28%；1‰、2‰、3‰、4‰腐植酸尿素处理氮肥偏生产力和农学效率均显著高于普通尿素处理，其中2‰腐植酸尿素处理最高，分别为62.46 kg/kg和13.26 kg/kg；各腐植酸尿素处理的氮素收获指数均低于普通尿素处理，但1‰、2‰、6‰腐植酸尿素处理与普通尿素处理差异不显著。总体来看，施用新型腐植酸尿素可促进玉米植株对氮素的利用，提高植株对氮素的利用效果，从而达到高产、高质，这与前人研究结果一致[21]。

综合分析，施用2‰腐植酸尿素提高玉米产量、促进养分积累和利用的效果最好，适宜在贵州地区推广应用。