不同比例控释/速效氮肥掺混在褐土区玉米上的应用效果研究

2020-12-28董亮孙逊张玉凤张英鹏刘兆辉李瑞琴田叶

山东农业科学 2020年11期

董亮孙逊张玉凤张英鹏刘兆辉李瑞琴田叶

摘要：采用田間试验法研究植物油包膜控释尿素养分释放特征及控释/速效氮肥不同掺混比例对玉米产量性状、土壤硝态氮含量的影响。结果表明：植物油包膜尿素总体释放率为91.92%，且在玉米生长中后期的释放率较高，能较好提供玉米生长所需养分。100%植物油包膜控释氮肥处理的玉米产量最高，为9 481.6 kg/hm2，籽粒/秸秆值0.6358，穗粒数和千粒重分别仅次于50%控释氮肥+50%速效氮肥、70%控释氮肥+30%速效氮肥处理。70%控释氮肥+30%速效氮肥、100%控释氮肥处理在0～80 cm土层硝态氮含量都较低，且氮素淋洗少。因此本试验条件下，控释氮肥量占70%～100%的掺混比例对作物和土壤效果较好。

关键词：控释肥;玉米;褐土;掺混比例;产量;土壤硝态氮

中图分类号：S145.5：S513.062 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2020）11-0075-05

Effects of Controlled-Release and Available Nitrogen Fertilizers

at Different Blending Ratios on Maize in Cinnamon Soil Area

Dong Liang1，2， Sun Xun3， Zhang Yufeng1，4， Zhang Yingpeng1，2，

Liu Zhaohui2， Li Ruiqin2， Tian Ye1，4

（1.Institute of Agricultural Resources and Environment， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China;

2.Key Laboratory of Agro-Environment in Huanghe-Huaihe-Haihe Plain， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Jinan 250100，

China; 3.Qingdao High-Tech Zone Administrative Examination and Approval Service Department， Qingdao 266109， China;

4.Shandong Provincial Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer， Jinan 250100， China）

Abstract The nutrient release characteristics of controlled-release urea coated with vegetable oil and the effects of controlled-release and available nitrogen fertilizers at different blending ratio on maize yield and soil nitrate nitrogen content were studied by field experiment. The results showed that the overall release rate of urea coated with vegetable oil was 91.92%， and the release rate was higher at medium and later stages which could provide the necessary nutrients for maize growth. When treated with only controlled-release fertilizer， the yield of maize was the highest as 9 481.6 kg/hm2， the ratio of grain to stalk was 0.6358， and the number of grains per ear and 1 000-grain weight were only second to 50% controlled release fertilizer+50% available nitrogen and 70% controlled release fertilizer +30% available nitrogen respectively. In terms of soil nitrate nitrogen， the nitrate nitrogen content in 0～80-cm layer of 70% controlled release fertilizer +30% available nitrogen and 100% controlled-release fertilizer were lower with fewer nitrogen leaching. In conclusion， better effect on crops and soil could be obtained when the ratio of controlled-release fertilizer accounting for 70%～100%.

Keywords Controlled-release fertilizer; Maize; Cinnamon soil; Blending ratio; Yield; Soil nitrate nitrogen

当前，随着生活水平的提高，人们对生态环境保护和自身健康重视的意识也日益增强[1]。而目前农业生产中，化肥的粗放、不合理施用特别是过量施用等，导致人类健康受影响、环境污染等一系列问题出现[2]。所以，广大科研工作者提出要科学施肥。控释肥是近年来国内外肥料研究的热点，被誉为“2l世纪发展化学肥料生产的最佳途径”[3]。控释肥具有养分释放与作物吸收相吻合的特点，能实现作物一次性施肥，是减少肥料用量、降低成本、提高肥料利用率、保证作物稳产高产、有效降低因施肥造成的环境污染的新型肥料[4]。但也有研究表明，较常规氮肥处理，等氮量的控释肥处理由于价格等因素，在农业生产中受到一定的限制[5，6]。控释肥与速效肥掺混施用在协调作物全生育期的氮素供应更具优势[7]。

本试验在磷钾肥种类及用量相同条件下，采用田间试验法研究植物油包膜控释肥与速效尿素掺混对玉米产量性状及土壤硝态氮含量的影响，旨在筛选较为适宜的掺混比例，以期为控释肥的推广应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试肥料：植物油包膜尿素，氮含量 44%，释放期为3个月;速效大颗粒尿素，氮含量46%;磷肥为重过磷酸钙（P2O5含量44%）;钾肥为氯化钾（K2O含量60%）。所有处理磷钾肥种类和用量相同且均基施。

供试玉米品种：登海605。

试验地土壤类型为褐土，基本理化性质为pH值6.4、有机质1.12%、碱解氮35.86 mg/kg、有效磷16.88 mg/kg、速效钾171.4 mg/kg。

1.2 试验设计

试验共设7个处理，具体见表1。

1.3 试验方法

试验于2019年6月15日至10月8日在潍坊市寒亭区河滩镇西镇村进行。玉米习惯施肥N、P2O5、K2O分别为210、120、90 kg/hm2。随机区组排列，重复3次。小区面积50 m2。日常管理按照农民习惯进行。

1.4 测定项目及方法

玉米收获后用土钻取0～20、20～40、40～60、60～80 cm土样，用于测定土壤硝态氮含量;玉米成熟后每小区取5 m双行的样方计穗数并进行测产，样方内取玉米穗进行考种，调查穗粒数、千粒重。

缓控释肥养分释放率测定方法：采用土壤埋袋法。将 20 g植物油包膜尿素装入网袋并埋入耕层土壤中，在玉米全生育期内，间隔一定时期取出 3～5份，低温烘干至恒重，通过差减法計算出埋置期的氮肥损失量，即为埋置期的氮肥养分释放量，计算养分释放率。

土壤硝态氮含量：2 mol/L KCl浸提，流动分析仪测定。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2016处理数据及作图，运用DPS v3.01软件对数据进行方差分析，应用Duncans新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 控释氮肥在小麦-玉米轮作上的养分释放规律

由图1可以看出，植物油包膜尿素在玉米全生育时期呈现“养分缓慢释放期+养分快速释放期”。施肥后第28天植物油包膜尿素氮素释放率为15.05%，从拔节期（28天）开始，经过大喇叭口期（42天）、扬花期（60天）、灌浆期（79天），至收获期植物油包膜尿素释放率达91.92%。从拔节到大喇叭口期间，氮素释放量最大，达58.78%，比拔节期提高43.73百分点。因此，植物油包膜尿素在玉米生长中后期的释放率均较高，能更好地提供玉米生长所需养分。

2.2 控释/速效氮肥不同掺混比例对玉米产量性状的影响

由表2可以看出，控释/速效氮肥不同掺混比例对玉米公顷穗数、穗粒数、千粒重及产量均有影响。公顷穗数：增施氮肥能明显增加玉米公顷穗数，与对照T1相比，T2、T3、T4、T5、T6、T7处理分别增加2.02%、1.83%、2.02%、2.02%、1.61%、2.02%。不同掺混比例控释肥处理之间表现为T4、T5、T7>T6。

穗粒数：增施氮肥也能明显增加玉米的穗粒数。与对照T1相比，T2、T3、T4、T5、T6、T7处理的穗粒数分别增加17.99%、18.52%、20.11%、14.81%、13.49%、21.69%，其中以T7处理最多。不同掺混比例控释肥处理之间表现为T7>T4>T5>T6。

千粒重：增施氮肥玉米千粒重增加。与对照T1相比，T2、T3、T4、T5、T6、T7处理的千粒重分别增加4.03%、3.50%、4.68%、5.66%、4.68%、1.54%，其中以T5处理最高。不同掺混比例控释肥处理间表现为T5>T4、T6>T7。

玉米产量：增施氮肥明显增加玉米产量。与T1相比，T2、T3、T4、T5、T6、T7处理的产量分别增加23.97%、24.90%、27.66%、23.77%、20.15%、25.88%，各施肥处理与对照差异显著。不同掺混比例控释肥处理间差异不显著。以100%控释氮肥处理产量最高。

2.3 控释/速效氮肥不同掺混比例处理的玉米籽粒/秸秆值

由表3可以看出，增施氮肥增加玉米籽粒/秸秆值。与不施氮肥T1相比，T2、T3、T4、T5、T6、T7处理的籽粒/秸秆值分别增加4.63%、11.76%、13.37%、11.01%、6.01%、7.32%。以100%控释氮肥处理的籽粒/秸秆值最高，为0.6358。相对来说，施用100%植物油控释肥玉米收益最高。

2.4 控释/速效氮肥不同掺混比例处理的土壤硝态氮含量

由图2可以看出，各处理土壤硝态氮含量在不同土层呈现出不同的变化规律。其中对照、习惯施肥、100%速效肥料处理的土壤硝态氮含量随土层深度加深表现出明显的升高趋势;100%控释肥、70%控释肥+30%速效氮肥、60%控释肥+40%速效氮肥处理的硝态氮含量随土层加深逐渐降低，50%控释肥+50%速效氮肥处理的土壤硝态氮含量变化稍有浮动，但也表现出降低趋势。

对照因不施氮肥，所以0～80 cm土层中硝态氮含量均较低。其他处理在用氮量相同条件下，从不同土层来看，控释肥占比50%～100%处理的土壤硝酸盐含量均低于习惯施肥、100%速效氮肥。其中，以控释肥占比70%～100%处理的土壤硝态氮含量较低，说明在等氮量控释肥处理下玉米对氮的吸收能力较强且氮素淋洗风险小，速效肥处理的土壤中氮素含量高、环境风险大。

3 讨论

在大力发展绿色农业的今天，兼具减少能源浪费与保护环境的农业节能减排措施已越来越得到重视，缓控释肥正是发展节能减排的一条有效途径。缓控释肥的特点是肥效长且稳定释放，能延缓氮素的释放速率，并供作物持续吸收利用[8]。包膜缓控释肥的养分释放期是反映包膜缓控释肥质量的重要评价指标[9]。肥料施入土壤后，作物根系从土壤中吸收养分，包膜肥料在土壤中所表现出的养分释放率才是实际养分释放率。Zhang等[10]把包膜肥料装入尼龙网袋埋入土壤中，测定袋中养分回收百分率来表示养分释放速率;杨相东等[11]通过土壤-作物培养试验研究了包膜肥料在土壤介质中释放期的表现。本研究创新性地采用土壤埋袋法同步研究了包膜尿素在土壤中的氮素释放及玉米的氮素吸收情况，结果发现，氮素释放与玉米的氮素吸收规律基本相吻合，这也符合包膜尿素的研制初衷，即养分释放与作物养分吸收同步，从而提高作物对养分的利用效率。

目前，缓控释肥在水稻[12]、小麦[13]等作物上都表现出明显的增产提质作用。相较常规氮肥处理，控释氮肥在等氮或减氮条件下能通过持续的养分供应达到增产效果[14-16]。但全量控释氮肥可能会造成作物在生长前期供氮不足，影响生产[17]，而恰当比例的控释氮肥与速效氮肥配施处理能显著提高作物株高及地上部干物质量[18]。本试验结果亦表明，一定比例的控释氮肥与速效氮肥掺混能显著提升玉米的公顷穗数、穗粒数及千粒重等产量指标，进而增加玉米产量。分析原因可能是适当比例控释氮肥处理因氮素供应充足，养分持续由土壤向作物茎叶器官转移，促进了作物中后期光合作用与能量转换，为作物产量奠定了基础。

硝态氮在土壤剖面中的含量及其空间分布特征是表征硝态氮淋失风险的重要指标[19]。在肥料养分利用率低的条件下，硝态氮在土壤剖面中大量累积并向下淋溶，从而污染地下水[20]。研究表明，缓控释肥在降低由于施肥而造成的环境污染方面表现出较强优势，施用非水溶性包膜控释肥料可以明显减少1 m土层硝酸盐残留，小麦季减少65.94 kg/hm2，玉米季减少103.55 kg/hm2[21]。本研究表明，控释肥与速效肥不同掺混比例处理的各层硝态氮含量都较低，说明玉米吸收良好，且氮素淋洗少，降低了因施肥而造成的地下水环境污染。

4 结论

4.1 在控释肥养分释放率方面，植物油包膜尿素总体释放率为91.92%，玉米生育中后期的释放率较高，能更好地提供玉米生长所需养分。

4.2 在不同控释肥掺混比例方面，100%植物油包膜控释氮肥处理的玉米产量为9 481.6 kg/hm2，籽粒/秸秆值0.6358，均为最高，穗粒数和千粒重分别仅次于50%控释氮肥+50%速效氮肥、70%控释氮肥+30%速效氮肥。

4.3 在土壤硝態氮含量方面，100%控释氮肥、70%控释氮肥+30%速效氮肥处理的各土层硝酸盐含量都较低，说明玉米吸收良好，且氮素淋洗少。

因此，本试验条件下，控释氮肥量在全部氮肥中占比70%～100%，对作物生长及土壤环境具有较好效果。

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