硝化抑制剂对糯玉米产量和氮肥利用率的影响

金何玉，张明超，陈光蕾，周金泉，朱毅勇

(江苏省固体有机废弃物资源化高新技术研究重点实验室，南京农业大学 资源与环境科学学院，江苏 南京 210095)

氮素是玉米生长所必需的大量营养元素之一，对玉米高产、高品质起着至关重要的作用[1]。我国氮肥过量施用的现象严重，全国过量施氮面积已占播种面积20%[2]。过量施氮是导致氮肥利用率低的主要原因，研究表明，当氮肥用量由60 kg/hm2上升至240 kg/hm2时，玉米的氮肥表观利用率由32%下降至20%[3]。氮肥在施入土壤后由于硝化、反硝化作用而损失，又进一步降低了氮肥利用率[4-5]，且大量的氮素以硝态氮的形式通过淋洗等途径污染农业生态环境[6]。

硝化抑制剂是一类进入土壤后能够影响土壤生化环境，调节某些土壤酶活性，起到降低尿素分解速率，降低氮素损失，提高氮素利用效率的一类物质[7-8]，对粮食和蔬菜作物的生长发育、品质和产量等方面有不同程度的促进作用。研究表明，硝化抑制剂2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(CP)的施用可普遍提高作物产量达7%，增加根际土壤中存留的氮素达28%，减少氮素淋失达16%[9]。另有研究表明，CP与其他硝化抑制剂相比，安全性能较高[10-11]；利用14C标记CP研究其在水稻田中的动态变化发现，施入水稻田5 d后即可在水稻植株样品中检测到14C-CP及其降解物6-CPA，在30 d后植株样品中主要为其降解物6-CPA；在水稻土中，施用10 d后检测到主要为6-CPA，而6-CPA又可以进一步降解，因此，可以避免或者减少因长期使用而造成CP在土壤中的积累和对环境的污染[12]。

氮肥的过量施用会造成氮肥利用率的降低和环境污染，因此，如何协调粮食稳产和环境保护之间的关系，是促进农业可持续发展的一个重要问题。本试验基于硝化抑制剂对江苏地区糯玉米的田间应用效果鲜有报道这一事实，考察有关资料，根据糯玉米对养分的吸收规律和农民施肥习惯，在适量减少施肥的情况下添加硝化抑制剂，验证其施用的效果，为糯玉米生产上“减氮增效”的氮肥施用策略提供理论和实践依据。

1 材料和方法

1.1 试验点土壤类型

试验于2017，2018年分别在江苏省宜兴市和东台市糯玉米种植主产区开展。宜兴产区属亚热带季风气候，年平均气温15.7 ℃，年平均无霜期240 d，年平均降水量1 177 mm。试验地土壤类型为黄红壤，pH值7.4、有机质17.8 g/kg、全氮1.43 g/kg、碱解氮97.88 mg/kg、有效磷25.8 mg/kg、速效钾75.6 mg/kg；东台产区属暖温带季风气候，年平均气温15 ℃，年平均无霜期220 d，年平均降水量1 061 mm。试验地土壤类型为黄沙土，pH值7.5、有机质11.3 g/kg、全氮0.92 g/kg、碱解氮83.6 mg/kg、有效磷11.67 mg/kg、速效钾62.18 mg/kg。

1.2 供试肥料和作物

本试验供试作物为糯玉米，品种为苏玉糯5号。供试肥料氮、磷和钾肥分别为市售尿素(46% N)、过磷酸钙(14% P2O5)和氯化钾(60% K2O)。试验所用硝化抑制剂的商品名为碧晶(上海碧晶科技有限公司生产)，成分为2-氯-6-(三氯甲基)吡啶。

1.3 试验设计

大田试验设置5个处理：不施氮肥对照(N0)；农民常规施氮(N，以当地高产糯玉米施氮量为参照)，施氮量为180 kg/hm2；农民常规施氮+硝化抑制剂(N+CP)，施氮量为180 kg/hm2；减氮25%(-25%N)，施氮量为135 kg/hm2。减氮25%+硝化抑制剂(-25%N+CP)，施氮量为135 kg/hm2。所有施用硝化抑制剂处理的硝化抑制剂用量均为2.55 L/hm2；所有处理均施磷钾肥，用量分别为(P2O5)90 kg/hm2和(K2O)120 kg/hm2。各处理重复3次。小区按随机区组设计，小区面积为4×8=32 m2，小区间分别开沟打埂防止水肥串行。种植密度为6×104株/hm2，株间距为33 cm，行间距为50 cm。

施肥方式：两地施肥方式均参照当地传统，播种前施入50%的氮肥，全部的磷肥和钾肥做基肥，在拔节期追施剩余50%氮肥；将硝化抑制剂与氮肥充分混匀，同基肥施入土壤。两地玉米均于6月20日左右播种，7月20日左右追肥(N)一次，10月中上旬收获。糯玉米生育期约为105 d。

1.4 测定项目与方法

氮肥利用率相关指标[14]计算如下:

氮肥偏生产力(Partial factor productivity of nitrogen，PFPN，kg/kg)=施氮区籽粒产量/氮肥投入量;

氮肥农学效率(Agronomy efficiency of nitrogen，AEN，kg/kg)=(施氮区籽粒产量-不施氮区籽粒产量) /施氮量；

氮肥利用率(Recovery efficiency of nitrogen，REN)=(施氮处理吸氮量-不施氮处理吸氮量) /施氮量×100%。

1.5 数据处理与计算

试验中所测量的数据，采用Microsoft Excel 2010、SPSS Statistics 18.0软件对试验数据进行计算、统计与分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对糯玉米产量和农艺性状的影响

由图1可知，施氮对糯玉米的产量影响显著，两种植区连续2 a内施氮处理均比不施氮处理增产显著，增幅为53%～88%；宜兴、东台两种植区2017，2018 2 a的N处理比-25%N处理的产量分别增加了16%，16%，16%，17%。施用硝化抑制剂处理(N+CP和-25%N+CP)与常规施氮处理(N)产量差异不显著，其中，-25%N+CP处理比-25%N处理的产量分别增加了16%，17%，15%，17%，增产显著，说明减氮情况下配施硝化抑制剂有助于促进糯玉米增产。

柱上不同字母表示处理间差异达5%的显著水平。图2-3同。 Different letters above the bars mean significant difference at the 5% level．The same as Fig.2-3.

由表1可知，同一种植区不同年份施氮处理的糯玉米株高、穗长、行粒数和百粒质量均优于不施氮处理；糯玉米百粒质量在常规氮处理高于减氮处理，增幅为3%～6%，其中2017年宜兴种植区差异达显著水平，而行粒数除在2018年东台地区表现为常规氮处理显著低于减氮处理外，其他均表现为常规处理高于减氮处理(其中2017年宜兴种植区差异达显著水平)。在施氮量相同的情况下，施用硝化抑制剂可提高糯玉米的株高、穗长、行粒数和百粒质量，其中，2018年宜兴种植区的糯玉米株高及东台种植区的糯玉米行粒数在N+CP处理比N处理分别增加了5%和17%，增幅达显著水平；2018年宜兴种植区的糯玉米株高和百粒质量及2017，2018年东台种植区糯玉米百粒质量在-25%N+CP处理比-25%N处理分别增加了8%，5%，5%，6%，增幅达显著水平；-25%N+CP处理的糯玉米在株高、穗长、行粒数和百粒质量与N+CP处理均无显著差异。

2.2 不同施肥处理对糯玉米各生育时期土壤硝态氮、铵态氮的影响

图2 不同施肥处理对不同生育时期土壤硝态氮的影响Fig.2 Effect of different fertilization treatments on soil nitrate at different growth stages

图3 不同施肥处理对不同生育时期土壤铵态氮的影响Fig.3 Effects of different fertilization treatments on soil ammonium nitrogen at different growth stages

2.3 不同施氮处理对糯玉米氮肥利用率的影响

由表2可知，施氮可提高糯玉米的氮累积量，在施氮量相同的情况下，两种植区连续2 a内配施硝化抑制剂的处理其氮累积量均大于未配施硝化抑制剂处理，N+CP处理的氮累积量比N处理分别提高了23%，20%，14%，40%，-25%N+CP处理的氮累积量比-25%N处理分别提高了23%，22%，24%，33%。减施化学氮肥会造成糯玉米的氮肥偏生产力下降，各种植区N处理的氮肥偏生产力均高于-25%N处理；但减施化学氮肥的同时配施硝化抑制剂可提升糯玉米的氮肥偏生产力，与-25%N处理相比，-25%N+CP处理的糯玉米氮肥偏生产力分别提高了15%，24%，14%，13%；且-25%N+CP处理的氮肥偏生产力与N处理均无显著差异。在氮肥农学效率方面，N处理高于-25%N处理但二者差异不显著，这可能是由于长期过量施用氮肥导致土壤氮素积累；各种植区施用硝化抑制剂处理均高于未施用硝化抑制剂处理，其中-25%N+CP处理的糯玉米氮肥农学效率均高于N处理，且与N+CP处理差异不显著，说明在适量减施氮肥的基础上配施硝化抑制剂可以提高氮肥农学效率。两种植区2 a中N+CP、-25%N和-25%N+CP的氮肥利用率均大于农民常规施氮处理(N)，其中以减肥配施硝化抑制剂处理(-25%N+CP)的糯玉米氮肥利用率最高，显著高于常规施氮处理。

表2 不同氮肥处理对糯玉米氮肥利用率及氮肥生产率的影响Tab.2 Effects of different treatments on nitrogen use efficiency and nitrogen fertilizer productivity of waxy corn

3 讨论与结论

施用硝化抑制剂能显著改善玉米的生长状况[15]。在本试验中，施氮量相同时，配施硝化抑制剂处理的糯玉米百粒质量均大于未配施硝化抑制剂的处理，且在减施氮肥25%的基础上配施硝化抑制剂，也能提高糯玉米的百粒质量，同时对糯玉米的株高和行粒数也有正向影响。已有研究表明，在减氮处理下施用硝化抑制剂可维持水稻产量在高水平上[16]，配施硝化抑制剂对甜玉米有较好的增产效果[17]。本试验数据表明，在相同施氮量下，减肥配施硝化抑制剂处理的糯玉米田间产量与N处理和N+CP处无显著性差异，这说明在适量减氮的情况下配施硝化抑制剂可保证玉米产量，但常规施氮量的情况下配施硝化抑制剂对糯玉米产量的提高不显著。

已有文章指出，氮肥利用率随施氮量的增加而降低，当氮肥过量施用时，会造成作物对氮的奢侈吸收，氮累积量和氮肥利用率将有所下降；土壤背景氮越大，氮肥利用效率越低[22-23]。在本试验中，在施氮量相同的情况下，配施硝化抑制剂处理的糯玉米氮肥利用率高于未配施硝化抑制剂处理，说明配施硝化抑制剂可提高糯玉米的氮肥利用率。N处理与-25%N处理氮肥利用率相比较，由于施氮量相应的减少，糯玉米进行奢侈吸收受到影响，进而使糯玉米的氮累积量有所增加；在-25%N+CP的条件下，氮肥利用率高于其他处理氮肥利用率，表明减少一定氮肥用量并配施硝化抑制剂能够提高糯玉米的氮肥利用率，不仅节省了尿素用量，而且有效地保持了土壤氮素供应，延长了肥效。