缓控释氮肥在玉米增产增效中的应用研究进展

2020-11-30郭斌

南方农业·中旬 2020年9期

郭斌

摘要缓控释氮肥可以满足玉米中后期对氮素的要求，加速氮磷钾向籽粒的转移，从而达到稳定和提高产量以及减少氨挥发和氮素向土壤深层淋失的目的，因此研究不同缓控释氮肥对保障玉米高产和简化玉米施肥技术具有重要意义。基于此，从缓控释氮肥的角度出发，针对缓控释氮肥在玉米增产增效中的应用进行了综述，并提出了该领域今后的重点研究方向。

关键词缓释肥;聚天门冬氨酸;肥料利用率;玉米

中图分类号：S513 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.26.100

河北省是我国夏玉米主产区之一，常年播种面积在300万公顷，占全国9.5%，产量位居全国第5位。玉米是河北省主要粮食作物之一，也是重要的饲料和工业原料。随着农村人口向城市的转移，从事农业生产的劳动力逐渐减少，推行玉米简化栽培技术势在必行。目前我国玉米生产中氮肥多以普通尿素等速效肥为主，肥效快但氮肥损失严重，控释肥料可有效促进作物生育后期的氮素供应，增强氮素转换与积累，协调作物各器官养分吸收与分配，提高作物产量[1]。因此，研究不同缓释氮肥对保障玉米高产和简化玉米施肥技术具有重要意义。当前，提高肥料利用率的主要途径包括采用养分高效高产品种、化肥高效施用的4R技术、化肥的有机替代技术、根层土壤调控技术[2]。国内外有关学者围绕缓释氮肥对玉米产量及肥料利用率的影响开展了有关研究，并取得了一些研究成果。基于此，对国内外缓释氮肥对玉米产量及肥料利用率的研究进展进行了综述，以期为玉米氮高效相关研究提供借鉴。

1 缓/控氮肥的定义及种类

缓释肥料指肥料施入土壤后转变为植物有效态养分的释放速率远远小于速溶肥料，在土壤中达不到完全控释的程度[3]。控释肥料是以颗粒肥料（单质或复合肥）为核心，表面涂覆一层低水溶性的无机物质或有机聚合物，或者应用化学方法将肥料均匀地融入分解在聚合物中，形成多孔网络体系。并根据聚合物的降解情况而促进或延缓养分的释放，使养分的供应能力与作物生长发育的需肥要求相一致的一种新型肥料。缓释肥料的高级形式为控释肥料，它使肥料释放养分的速度与作物需要养分的量一致，使肥料利用率达到最高[4]。

合适的肥料（Right fertilizer）是化肥高效施用的4R技术之一，它是指根据土壤特性、土壤缺素情况、种植模式以及生产条件，正确使用新型肥料包括硝化抑制剂肥料、含脲酶抑制剂肥料、包膜缓释肥料等缓释氮肥，以及聚天门冬氨酸（PASP）控释氮肥。目前，缓控释肥有物理化学型、化学型和物理型3种类型：物理化学型是借助于抑制剂的添加，同时应用一层或多层包膜达到对于肥料控释这一效果;化学型是借助于化学作用而使得肥料在转化或者溶解方面受到影响;物理型主要采用物理技术放慢肥料养分释放[5]，可分为基质型控释肥和包膜型控释肥。因此，有必要从含硝化抑制剂肥料、含脲酶抑制剂肥料、包膜缓释肥料等缓控释肥以及聚天门冬氨酸（PASP）控释氮肥两方面对玉米产量及肥料利用率的影响进行综述。

2 缓/控氮肥对玉米产量及肥料利用率的影响

缓/控氮肥对玉米具有增产的效果，缓/控氮肥减施的目的是保证稳产、高产的条件下，减少氮肥的损失，提高氮肥的利用率。在东北平原春雨米区，有关学者针对控释氮肥减施对春、夏玉米产量及氮素利用的影响开展了研究。氮肥减量全基施技术是当前我国粮食生产中全基施施肥技术中的一种，在全基施中使用控释肥等新型肥料，且在稳产甚至增产的基础上减少氮肥施用量。尹彩侠等[6]以农民习惯施肥（240 kg N·hm-2）为对照，减量25%施用控释氮肥，2年中发现春玉米小幅增产，增产幅度4.5%，氮肥利用率提高18.4%，地上部干物质积累及氮素累积积累增加，且提高了氮肥利用率。周丽平等[7]的研究表明，缓释氮肥能提高玉米产量、氮素利用率，增加玉米氮素的吸收利用并降低氮素损失，其中脲甲醛和凝胶尿素的肥料效应最好，分别平均增产18.9%和16.8%。周宝元等[8]的研究表明，缓释肥及条带深松耕作可以改善玉米光合性能、延缓玉米衰老、增多花后光合产物积累量及其向籽粒的转运，从而使玉米产量提高。黄巧义等[9]通过7个施氮水平研究表明，控释尿素和普通尿素在甜玉米灌浆期与常规施肥氮素供应基本一致且显著提高了氮素农学效率及氮素吸收利用率。孙晓等[10]研究表明，施氮肥可显著增加玉米产量，增产28%～65%，缓释尿素可增加氮素积累量、提高氮肥利用效率2.26%～12.69%。控释尿素减量20%，一次性基施，能维持产量不降低，提高氮肥利用效率以及经济效益。谷佳林等[11]的研究表明，SCUA和SCUB硫包衣尿素减量30%可分别提高氮肥表观利用率40.45%和42.59%，较农民习惯施肥分别提高了18.17%和20.31%。胡娟等[12]研究表明，较单施普通尿素200 kg·hm-2和氮肥减量10%单施普通尿素180 kg·hm-2处理，氮肥减量10%配施处理的氮肥利用率分别提高9.12%～19.14%、13.32%～23.34%，产量则分别提高0.95%～6.89%和2.23%～8.25。赵斌等[13]研究表明，控释肥能显著提高玉米产量，等量控释氮处理增产13.15%和14.15%，控释氮肥减施25%时，较等量普通复合肥（CCF）处理增产9.69%和10.04%。尹梅等[14]的研究表明一次性施用控释性尿素氮肥利用率较一次性施用普通尿素处理氮肥利用率高10.5%～13%，在云南旱区玉米研究地内，氮用量105～157.5 kg·hm-2的控释尿素产量及肥料利用率最佳。

3 聚天门冬氨酸（PASP）控释氮肥对玉米产量及肥料利用率的影响

聚天门冬氨酸（PASP）是一种氨基酸聚合物，属于环境友好型材料。PASP能螯合金属离子，电性吸附阴离子，能在土壤中富集氮、磷、钾及各种微量元素，促进营养元素的吸收利用。PASP本身不是肥料，但它作为肥料增效剂的一种，可有效提高肥料的利用效率。PASP作为多肽肥料的增效剂，可促进农作物吸收肥料中的养分，促进植株體氮素代谢，提升产量[15]。唐会会[16]研究表明，聚天门冬氨酸螯合氮肥与常规氮肥相比，灌浆期叶片硝酸还原酶活性降低，叶片谷氨酰胺合成酶和谷草转氨酶活性升高，产量提高、施肥量减少1/3，提高了肥料利用率，适合东北春玉米推广。王娜等[17]研究表明，PASP-Ca尿素处理较常规尿素相比使水稻增产0.87%～7.27%。冷一欣等[18]研究表明，基施及追施聚天门冬氨酸对玉米生长均具有较好的促进作用，可使玉米水培生物学产量增加53.8%，玉米盆栽生物学产量增加13.4%，对土壤性质影响不明显。

综上所述，PASP配施肥料具有控释氮肥的作用，PASP配施肥料处理能够保障玉米生育后期对养分需求，提高肥料利用率，增加地上部干物质积累量与氮素累积量。

4 结语

玉米对氮素的吸收利用是一个复杂的过程，人们对氮效率的吸收利用的生理机制了解还不够多。缓控释氮肥减施是今后玉米生产的发展方向，是一项简化施肥技术。但是从土壤氮素吸收利用、氮素吸收转运分配和关键基因表达变化的角度出发，这些氮利用过程对施用缓控释氮肥的响应规律也有待研究。通过设置不同氮水平的缓控释氮肥处理，分析关键生育期玉米氮素吸收与转移关键基因表达变化，进一步深入理解玉米体内氮效率的生理与分子机制及其对施氮水平的响应，有利于明确玉米高产高效的育种方向，对缓解我国耕地面积少、粮食需求量大、环境问题突出、氮肥利用效率低等多方面的矛盾具有重要意义。

参考文献：

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