脲酶抑制剂型增效尿素氨挥发特征及其在甘蔗上的应用研究

曲均峰，王亮亮

（中海石油化学股份有限公司，海南 东方 572600）

氮肥对作物生长有着十分重要的作用，增加氮肥投入是保障粮食安全的主要途径之一，我国氮肥用量占全球氮肥总用量的30%左右［1］。化学氮肥施入土壤后，被作物吸收利用的只占施入量的30%～41%［2］，大部分损失于环境中，其中氨挥发是氮肥损失的主要途径［2-3］。

甘蔗是我国南方最主要的糖料作物，海南是我国甘蔗的主产区之一。当前，海南甘蔗种植主要存在施肥量大、肥料利用率低、成本高等问题，不仅造成蔗田土壤质量和甘蔗品质逐渐下降，而且大量氮肥以不同的形态残留在土壤或释放到大气环境中，对生态环境构成威胁。脲酶抑制剂型增效尿素是“十三五”期间国家重点推广的肥料之一，具有减缓氮肥释放速度、提高作物产量、环境友好等特征，氨挥发少，在蔬菜等作物上已得到验证［4］。增效尿素的推广使用，不仅有助于实现农业部提出的《全国农业可持续发展规划（2015—2030年）》“十三五”规划内化肥施用量零增长目标，还可以增加或维持作物产量［5］。中海石油化学股份有限公司作为国内尿素的生产大型企业之一，与其他单位合作开发出脲酶抑制剂型增效尿素。目前该增效尿素在海南甘蔗上的应用研究报道较少。为此，本研究在海南开展脲酶抑制剂型增效尿素的氨挥发特性以及其对甘蔗产量、品质的影响试验，为该增效尿素的推广应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 氨挥发实验

1.1.1供试材料

试验土壤为玄武岩发育的砖红壤，耕作层（0～20 cm）土壤理化性状为：pH 5.02、w（有机质)21.5 g/kg、w（碱解氮）93.8 mg/kg、w（P2O5速效）12.8 mg/kg、w（K2O速效）105.2 mg/kg。

1.1.2实验设计

试验共设4个处理，分别为不施氮肥（CK）、常规尿素（w（N）46%，常规氮肥施用量）（U）、脲酶抑制剂型增效尿素（常规氮肥施用量）（LSU）、脲酶抑制剂型增效尿素（80%常规氮肥施用量）（RSU）。每个处理3次重复，随机排列。

1.1.3测定方法

将风干土过2 mm筛，先称取250 g土放入大口瓶中，加入70 mL水，另称取250 g土与肥料混匀后再放入瓶中，加入60 mL水，使土壤w（H2O）达到25%，连续密闭室温培养。将内装质量分数2%的硼酸指示剂溶液10 mL的称量瓶放入大口瓶内，吸收挥发的氨。分别于试验的第2、3、4、5、6、7、8、10、12、14、16、18、20、22、24天取出称量瓶，用0.1 mol/L硫酸滴定氨吸收量，每次均更换新的硼酸吸收液，铵态氮采用常规方法测定［6］。

1.1.4计算方法

式中V——滴定试验处理所消耗的标准酸体积，mL；

V0——滴定对照处理所消耗的标准酸体积，mL；

c——标准酸浓度，mol/L；

M——NH3的摩尔质量，g/mol。

1.2 大田试验

1.2.1试验材料

试验地点在海南省澄迈县桥头镇才芳东村；试验土壤为玄武岩发育的砖红壤，基本理化性状为：pH 5.02、w（有机质）21.5 g/kg、w（碱解氮）93.8 mg/kg、w（（P2O5速效）12.8 mg/kg、w（K2O速效）105.2 mg/kg。甘蔗品种为新台糖22号。试验肥料：尿素（w（N）46%），过磷酸钙（w（P2O5）12%），氯化钾（w（K2O）60%），脲酶抑制剂型尿素（w（N）46%）。

1.2.2试验方法

试验设4个处理：处理1，不施氮肥（对照）；处理2，施尿素（N 375 kg/hm2）；处理3，施脲酶抑制剂型增效尿素（N 375 kg/hm2）；处理4，施脲酶抑制剂型增效尿素（N 300 kg/hm2）。

试验处理随机区组排列，小区面积41.1 m2（1.8 m×23.0 m），移植规格为90 cm×40 m。农民习惯施肥为N 375 kg/hm2、P2O5 225 kg/hm2、K2O450 kg/hm2。肥料分3次施入：3月24日基施磷肥、20%尿素和30%钾肥；7月16日追施50%尿素和40%钾肥；9月12追施30%尿素和30%钾肥。

1.2.3样品测定

各小区单独测产。测产前每处理定5点，每点随机定1株进行考种，测有效茎数、株高、茎粗和单株质量。氮肥利用率=（施肥区作物氮养分吸收量－不施肥区作物氮养分吸收量）/施氮肥量×100%。

1.2.4数据处理

数据采用Excel 2003、SAS 9.0等软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 脲酶抑制剂型尿素氨挥发特性

2.1.1不同施肥水平下氨挥发特征

经过24 d的连续测定，不同施肥水平下氨挥发特征见图1。如图1所示，不同施肥处理的氨挥发量变化趋势基本相同，都是先升高到一定峰值后再下降，最后慢慢平稳。除对照处理外，其余各处理氨挥发的高峰值均在施肥后的第6天。各处理间氨挥发速率差异显著。脲酶抑制剂型增效尿素，可以有效降低肥料使用前期的氨挥发量，减少损失。

图1 施肥后土壤氨挥发量

2.1.2不同施肥处理土壤氨挥发累积量及氨损失率

不同施肥处理土壤氨挥发量及挥发损失率见表1。由表1可知，LSU及RSU处理的累计氨挥发量显著低于U处理，分别比U处理降低14.7%、23.0，说明仅考虑氨挥发的情况下，脲酶抑制剂型增效尿素可在田间试用，以减少氨挥发，并且在减量使用的情况下，效果更好，但RSU与LSU处理的累积氨挥发差异不显著。

表1 不同施肥处理氨挥发量和氨挥发损失率

2.2 不同施肥处理对甘蔗产量构成因素的影响

不同施肥处理对甘蔗产量构成因素的影响见表2。由表2可知，与普通尿素处理比较，增效尿素处理的甘蔗有效茎数、株长、茎粗和单株质量分别提高0.7%～6.2%、1.5%～9.7%、1.0%～4.9%和1.5%～6.6%，说明，施用脲酶抑制剂型尿素有利于增产。

表2 不同施肥处理的甘蔗产量构成因素

2.3 不同施肥处理对甘蔗产量和品质的影响

不同施肥处理对甘蔗产量和品质的影响见表3。由表3可知，除对照外，不同处理产量差异不显著。与普通尿素处理相比，施增效尿素两个处理产量均增加，增幅为0.9%～6.8%；处理4在减量施用增效尿素情况下，产量也没有降低。

表3 不同施肥处理对甘蔗产量和品质的影响

蔗糖含量是甘蔗的重要品质指标。由表3可知，相对施普通尿素处理，施增效尿素两个处理的甘蔗蔗糖含量提高3.5%～5.4%。

2.4 不同施肥处理对甘蔗氮肥利用率的影响

不同施肥处理对氮肥利用率的影响见表4。由表4可知，与普通尿素比较，增效尿素可提高氮肥利用率，氮肥表观利用率提高43.3%～50.7%。这与增效尿素中氮释放缓慢，不易流失有关，因此，也验证了前面减少氨挥发的试验结果。

表4 不同施肥处理对氮肥利用率的影响

2.5 不同施肥处理对甘蔗经济效益的影响

不同施肥处理对甘蔗经济效益的影响见表5。从表5可以看出，与普通尿素比较，增效尿素处理利润增加0.06～0.23万元/hm2，说明施增效尿素虽然提高了肥料成本，但利润是增加的，且减量施用增效尿素，也比普通尿素施肥利润高；在甘蔗上每公顷施用375 kg脲酶抑制剂型增效尿素经济效益最高。

表5 不同施肥处理甘蔗经济效益的影响

3 结论

脲酶抑制剂型增效尿素降低氨挥发的效果在甘蔗大田试验上得到了验证，与普通尿素相比，脲酶抑制剂型增效尿素在甘蔗生长后期也有养分供应，提高甘蔗产量的优势明显，这与前期学者的研究结果相似［7］。

脲酶抑制剂型增效尿素能提高氮肥利用率，表现出更好的经济效益，适宜在海南甘蔗上推广应用。