不同种类氮肥对夏玉米产量、土壤养分和肥料利用率的影响

2020-12-28牟小翎朱国梁董浩张雪飞于淑慧史桂芳谭德水

山东农业科学 2020年11期

牟小翎朱国梁董浩张雪飞于淑慧史桂芳谭德水

摘要：本试验以郑单958为供试材料，采用田间试验法研究了不同种类氮肥对夏玉米土壤养分、主要性状和肥料利用率的影响。结果表明：与优化施肥（NPK）相比，聚谷氨酸类肥料（NPK+PA）和海藻酸类肥料（NPK+AA）土壤碱解氮含量分别增加3.44%和4.01%;缓控释肥料（SCRF）、海藻酸类肥料（NPK+AA）、腐植酸类肥料（HAF）玉米籽粒产量分别增加3.79%、0.47%、0.96%，氮肥利用率分别增提高41.20%、12.53%、22.56%;氮肥和磷肥利用率均以缓控释肥料（SCRF）最高。说明不同种类氮肥和缓控释氮肥能不同程度的提高土壤养分、玉米产量和肥料利用率，且以缓控释肥效果最好。

关键词：氮肥;夏玉米;肥料利用率;土壤养分;产量

中图分类号：S513.062：S143.1 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2020）11-0041-05〖HJ*2/5〗

Effects of Different Types of Nitrogen Fertilizer on Summer

Maize Yield，Soil Nutrients and Fertilizer Use Efficiency

Mu Xiaoling1，Zhu Guoliang1，Dong Hao1，Zhang Xuefei2，

Yu Shuhui1，Shi Guifang1，Tan Deshui3

（1. Taian Academy of Agricultural Sciences，Taian 271000，China;

2. Daiyue District Soil Fertilizer Workstation of Taian City， Taian 271000， China;

3. Institute of Agricultural Resources and Environment， Shandong Academy of Agricultural Sciences/

Key Laboratory of Wastes Matrix Utilization， Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Jinan 250100，China）

Abstract The effects of different nitrogen fertilizer types on soil nutrients， main characters and fertilizer use efficiency of summer maize were studied by field experiment using Zhengdan 958 as test material. The results showed that compared with the optimized NPK treatment， polyglutamic acid fertilizer （NPK+PA） and alginate fertilizer （NPK+AA） increased the alkaline hydrolysis nitrogen content of soil by 3.44% and 4.01%. Slow controlled-release fertilizer （SCRF）， alginate fertilizer （NPK+AA） and humic fertilizer （HAF） treatment increased the grain yield by 3.79%， 0.47% and 0.96% respectively， increased nitrogen use efficiency by 41.20%， 12.53% and 22.56%， respectively. The use efficiency of phosphorus fertilizer and nitrogen fertilizer were the highest under the SCRF treatment. It indicated that fertilizer types and slow controlled-release nitrogen fertilizer could improve the soil nutrients， maize yield and fertilizer use efficiency in different degrees， and slow controlled-release fertilizer had the best effect.

Keywords Nitrogen fertilizer; Summer maize; Fertilizer use efficiency; Soil nutrients; Yield

玉米是我國播种面积最大的粮食作物，2018年播种面积4 213.05万hm2，产量2.57亿t，分别占全国粮食作物面积、产量的36.00%和3910%[1， 2]，在保障国家粮食安全中占有重要地位。玉米生长过程中，需肥量较大且以氮、磷、钾肥为主，其中氮肥更是起着关键作用[3]，在玉米栽培中，氮肥种类和施用量直接影响玉米的生长状况和最终产量[4-7]，因此，大幅提高化肥的氮素利用率，对改善作物品质尤为重要。然而生产中氮肥施用不合理、施用过量现象普遍存在，农民为获得较高产量，往往重偏施氮肥，而忽视了磷、钾肥配合施用对玉米生长发育、产量构成和养分吸收的促进作用[8]，致使土壤养分失衡，肥料利用率逐年降低[9]。我国氮肥当季利用率为30%～35%[10， 11]，玉米的氮肥利用率仅为25.6%～26.3%[12]，氮肥损失严重，不仅造成经济浪费，而且污染环境[13]。

针对以上问题，对夏玉米氮肥施用技术开展了研究。陈祥等[9]研究了氮磷钾平衡施肥对夏玉米产量及养分吸收和累积的影响，结果表明，氮磷钾平衡施肥（NPK）对夏玉米籽粒产量有显著的增产作用，产量达6 426 kg/hm2，氮、磷、钾平衡施用可提高夏玉米产量、氮肥利用率以及养分的吸收。戴静等[14]开展了氮磷钾配施对玉米主要性状和产量的影响及其施肥规律研究，结果表明不同肥料及配施方式在一定程度上影响着玉米的株高、穗位、棒三叶叶面积、穗长，玉米的需肥规律一般是随着产量的提高，吸收到植株内的营养数量也增多。对于不同种类氮肥、缓控释肥在夏玉米的肥效应用有类似研究，张师等[15]进行了不同种类氮肥对玉米生长及经济性状的影响研究，着重对细胞酶活化缓释尿素处理叶绿素、干物质积累量等进行了陈述，王安臻等[16]开展了缓控释肥对玉米氮磷钾养分分配及产量的影响研究，结果表明，缓控释肥更有利于玉米生长和产量的提高，与对照相比缓控释肥处理60 d的玉米穗行数、行粒数、千粒重、穗长、小区粒重分别增加31.7%、28.9%、13.9%、15.9%、53.9%。

以上主要就氮磷钾平衡施肥以及缓控释肥分别展开了研究，对于肥料增效剂的应用研究较少，且研究中未明确平衡施肥和缓控释肥的效果差异以及对夏玉米产量、土壤养分和肥料利用率的影响。鉴于此，本试验在以上研究基础上，增加聚谷氨酸类肥料处理（NPK+PA）和海藻酸类肥料处理（NPK+AA）以及腐植酸类肥料处理（HAF）和缓控释肥料处理（SCRF）等对玉米产量、氮磷钾利用率和土壤养分的影响，以明确不同肥料增效剂、腐植酸类肥料和缓控释肥对夏玉米产量、土壤养分等的增效差异，为在夏玉米作物上选择高产高效的肥料种类和用量提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于泰安市岱岳区马庄镇大寺村（35°57′36″N，116°58′37″E）。该试验点地处鲁中山区西部，属温带大陆性半湿润季风气候，年平均日照数2 627.1 h，多年平均降水量为697 mm。耕作模式为小麦-玉米轮作。供试土壤为褐土，试验开始前0～20 cm土层土壤理化性状为碱解氮88.38 mg/kg、有效磷43.45 mg/kg、速效钾11617 mg/kg、有机质18.44 g/kg、土壤pH值741。供试玉米品种为郑单958，播种方式为机械播种。2019年6月20日播种，9月30日收获。

1.2 試验设计与方法

试验采用大区区组设计，区长40.0 m、宽6.6 m，面积为264 m2，共设置10个处理，重复3次，分别为（1）CK：不施任何肥料;（2）PK：施用磷钾肥;（3）NK：施用氮钾肥，施氮量210 kg/hm2;（4）NP：施用氮磷肥，施氮量210 kg/hm2;（5）NPK-10%N：施氮量189 kg/hm2;（6）NPK：优化施肥处理，施氮量210 kg/hm2;（7）NPK+PA：聚谷氨酸类肥料，施氮量同NPK处理，聚谷氨酸施用量为1 500 g/hm2，与化肥混合基施;（8）NPK+AA：海藻酸类肥料，施氮量同NPK处理，海藻酸施用量为750 g/hm2;（9）HAF：腐植酸类肥料，一次性施用，施氮量同NPK处理;（10）SCRF：缓控释肥，一次性施用，施氮量同NPK处理。

HAF为腐植酸尿素（N 28%）、SCRF为控释肥尿素（N 43%），均作基肥一次性施入。其余处理氮肥为常规尿素（N 46%），其总量的1/3作基肥沟施，2/3在喇叭口期追肥沟施。所有处理磷钾肥均作基肥一次性沟施，其中磷肥为重过磷酸钙（P2O5 45%），用量为90 kg/hm2;钾肥为硫酸钾（K2O 50%），用量为75 kg/hm2。

1.3 田间取样及测定方法

玉米成熟后，各小区分别收获10 m2植株，置于通风处自然风干后，用于籽粒产量、地上部生物量、穗粒数和千粒重等指标测定。将风干秸秆和籽粒分别进行研磨，样品经H2SO4-H2O2消煮，采用凯氏定氮法测定全氮含量，钒钼黄比色法测定全磷含量，火焰光度法测定全钾含量。土壤样品于玉米收获后进行采集，每小区取3个样品，混合均匀，分别用碱解扩散法测碱解氮，钼锑抗比色法测有效磷，火焰光度计法测速效钾，重铬酸钾外加热法测定有机质，常规法测pH值[17]。

1.4 数据统计与分析

氮肥利用率（%）=（施氮区吸氮量-不施氮区吸氮量）/施氮量×100;

磷肥利用率（%）=（施磷区吸磷量-不施磷区吸磷量）/施磷量×100;

钾肥利用率（%）=（施钾区吸钾量-不施钾区吸钾量）/施钾量×100。

应用Microsoft Excel和DPS统计软件对试验结果进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对土壤表层养分的影响

不同处理土壤表层养分见表1。NPK+AA处理的碱解氮含量最高，与NPK处理相比，NPK+PA和NPK+AA处理碱解氮含量分别增加3.44%和4.01%，HAF和SCRF处理分别减少16.08%和4.02%。全量施肥处理之间，土壤有效磷含量差异不显著。与NPK处理相比，NPK-10%N和NPK+PA处理土壤速效钾含量显著下降了8.18%和10.36%，其余全量施肥处理间差异不显著。与NPK处理相比，NPK+PA和SCRF处理土壤有机质含量分别提高1.96%和1.65%，差异不显著。

2.2 不同施肥处理对玉米产量的影响

由表2可知，SCRF处理的玉米籽粒产量最高，与NPK处理相比，SCRF、NPK+AA、HAF处理籽粒产量分别增加3.79%、0.47%、0.96%，NPK+PA、NPK-10%N处理籽粒产量分别降低2.07%、3.01%。玉米产量构成因素中，穗粒数以HAF处理最高，与NPK处理相比，HAF、NPK-10%N、NPK+AA、SCRF处理的穗粒数分别增加10.99%、8.35%、3.45%、0.96%，NPK+PA、NK、NP处理分别降低3.33%、2.23%、2.27%;与CK处理相比，HAF、NPK-10%N、NPK+AA处理的穗粒数显著增加，增幅分别为 19.51%、16.66%、11.39%。千粒重以NPK+AA处理最高，NPK-10%N处理最低，但处理间差异不显著。可见不同处理之间主要通过穗粒数的改变影响玉米产量。

2.3 不同施肥处理对玉米养分吸收和肥料利用率的影响

由表3可以看出，SCRF处理的籽粒吸氮量和地上部吸氮量最高，CK处理最低，SCRF、HAF、NPK-10%N、NPK+AA、NPK+PA、NPK處理间的籽粒吸氮量和地上部吸氮量无明显差异。氮肥利用率以SCRF处理最高，NPK+PA处理最低，与NPK处理相比，SCRF、HAF、NPK+AA、NPK-10%N处理的氮肥利用率分别增加 41.20%、22.56%、12.53%、2.16%。

从表4可以看出，NP处理的籽粒吸磷量和地上部吸磷量最高，NK处理的地上部吸磷量最低，SCRF、HAF、NPK-10%N、NPK+AA、NPK+PA、NPK处理间的籽粒吸磷量和地上部吸磷量无明显差异。磷肥利用率以SCRF处理最高，NPK-10%N处理最低，与NPK处理相比，SCRF、HAF、NPK+PA处理的磷肥利用率分别增加22.61%、14.52%、6.20%。

由表5可知，NPK+AA处理的籽粒吸钾量和地上部吸钾量最高，CK处理的最低，SCRF、HAF、NPK-10%N、NPK+AA、NPK+PA、NPK处理间的籽粒吸钾量和地上部吸钾量无明显差异。钾肥利用率以NPK+AA处理最高，NPK-10%N处理最低，与NPK处理相比，SCRF、HAF、NPK+AA、NPK+PA处理的钾肥利用率分别增加15.70%、5.58%、17.38%、4.13%。

3 讨论与结论

肥料增效剂是一种能够改善土壤理化性状、促进作物对肥料充分吸收与利用的新型农化制剂，是根据土质、生物特性和农田生态原理，采用科学配肥的方法及独特的发酵工程技术制成，集解磷、解钾、固氮为一体，具有生物肥的长效性、微肥的增效性和有机肥的稳效性[18，19]。本研究在优化施肥（NPK）基础上分别施入了聚谷氨酸（PA）和海藻酸（AA）增效剂，较NPK处理相比，NPK+PA和NPK+AA处理土壤碱解氮含量分别增加3.44%和4.01%，这与曾艳等[20]在常规施肥的基础上增施肥料增效剂能有效促进玉米生长及生物量的形成，且能提高玉米吸收养分的能力，进而提高氮肥利用率的结论基本一致。与优化施肥（NPK）处理相比， NPK+AA处理产量增加0.47%，氮肥利用率增加12.53%。说明添加海藻类的肥料增效剂能够活化土壤，促进作物对肥料充分吸收与利用。

缓控释尿素作为轻简施肥及减量施肥的肥料，可以满足作物养分需求规律，保证作物高产[21， 22];同时可以避免土壤中养分过量，协调土壤养分供应与植物养分吸收之间的矛盾，从而提高养分利用率和减少对环境的污染。李子双等[23]研究了不同控释肥对夏玉米农艺性状及产量的影响，结果表明，所选的8种控释肥中，CRFD能显著提高郑单958的产量，与施入相同养分用量的尿素处理相比增产15.95%，且其他性状表现优良。本试验结果表明，SCRF处理能够明显提高氮、磷、钾肥料利用率，与NPK处理相比分别增加41.20%、22.61%、15.70%，玉米籽粒产量增加3.79%。在提高玉米产量和肥料利用率方面以缓控释肥料效果较好。

参考文献：

[1] 中华人民共和国国家统计局.主要农作物播种面积年度数据[DB/OL]. 2018.http：//data.stats.gov.cn/easyquery.htm.cn=C01.

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