脲甲醛緩釋肥在冬小麥上的肥料效應研究

楊軍芳，黃少輝，邢素麗，袁維翰，劉 楓，顏秀芳，賈良良，劉學彤

（河北省農(nóng)林科學院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，河北 石家莊 050051）

氮素是小麥生長發(fā)育必需的大量元素之一，其是 氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素、酶及多種維生素的主要組分成分，直接影響小麥體內(nèi)葉綠素、蛋白質(zhì)和可溶性糖等的含量，進而影響產(chǎn)量與品質(zhì)[1]。大量研究表明，在一定施氮量范圍內(nèi)，增施氮肥是提高小麥產(chǎn)量的重要措施之一[2～5]。當前小麥生產(chǎn)上氮肥種類以尿素為主，但是，尿素施入土壤后會很快溶解，在土壤脲酶的作用下短時間內(nèi)即全部轉化為NH4+-N和NO3--N，其中，NH4+-N易揮發(fā)損失，NO3--N易隨降水或灌溉水淋失，從而導致氮肥利用率降低、土壤酸化以及地下水污染等[6～9]。因此，大力發(fā)展氮肥緩釋技術已成為降低麥田氮肥損失、提高氮肥利用率的有效途徑之一。

脲甲醛是尿素與甲醛在一定條件下經(jīng)縮合反應生成的化學穩(wěn)定性氮肥，微溶于水，難揮發(fā)，施入土壤后分解緩慢[10]，具有提高氮肥利用率、增加作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)、緩慢釋放養(yǎng)分的特點[11，12]，應用前景非常廣泛。

高產(chǎn)冬小麥對氮素的吸收規(guī)律呈“M”型，2個吸收高峰分別出現(xiàn)在分蘗期和拔節(jié)期[13]。單一施用脲甲醛肥料往往無法滿足冬小麥生長前期對氮素的需求，難以獲得高產(chǎn)。因此，合理、有效地利用脲甲醛的緩釋性與尿素的速效性，以滿足冬小麥不同生育期對氮素的需求，對于實現(xiàn)冬小麥高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)具有重要意義。

在底施等量磷肥和鉀肥的基礎上，研究脲甲醛（緩釋氮）與尿素（速效氮）不同配比的脲甲醛緩釋肥對冬小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響，以期為合理施用脲甲醛緩釋肥料提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

參試冬小麥品種為石新828（河北嘉豐種業(yè)有限公司）；肥料種類有磷酸二氫鉀（P2O5、K2O含量分別為51.5%和34.0%，江蘇今朝化工有限公司）、氯化鉀（K2O含量60.0%，中化化肥有限公司）、普通復合肥和脲甲醛緩釋肥1～3（N、P2O5、K2O含量分別為20%、13%和13%，領先生物農(nóng)業(yè)股份有限公司）。其中，普通復合肥氮源為尿素；脲甲醛緩釋肥1～3的氮源為脲甲醛和尿素，有效養(yǎng)分占比分別為 3∶7、5∶5和 7∶3。

試驗于2015年10月～2016年6月在河北省農(nóng)林科學院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所馬莊試驗站（石家莊市藁城區(qū)） 進行。試驗區(qū)地處北緯37°55′37.71″、東經(jīng)114°46′8.30″，年平均氣溫 12.5℃，年平均降水量495 mm，年平均太陽輻射總量546.5 kcal/cm2，年日照時數(shù)2 711.4 h、日照率61.2%，無霜期190 d；土壤質(zhì)地為石灰性輕壤質(zhì)褐土，基礎養(yǎng)分含量為有機質(zhì)19.35 g/kg、全氮1.18 g/kg、速效磷21.35 mg/kg和速效鉀102.5 mg/kg，土壤pH值8.01。

試驗設6個施肥處理（表1），其中，普通復合肥2處理是根據(jù)冬小麥生長發(fā)育規(guī)律分次施用。小區(qū)面積48 m2（20 m2為實際測產(chǎn)區(qū)，28 m2為樣品采集區(qū)），3次重復。小麥2015年10月13日播種，行距15 cm，播種量187.5 kg/hm2；2016年6月12日收獲；其他田間管理措施均按照當?shù)剞r(nóng)民習慣進行。

表1 不同處理的田間施肥量和施肥方式Table 1 Field fertilization amounts and methods in different treatments

小麥收獲前，在采樣區(qū)取樣，測定有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重；收獲時，測產(chǎn)區(qū)小麥單打單收，自然風干后測產(chǎn)。

分別在冬小麥分蘗期、返青期、拔節(jié)期、抽穗期、開花期、灌漿期和成熟期，采集植株地上部分，每小區(qū)取樣2行，0.5 m/行，置烘箱內(nèi)先105℃殺青30min，而后80℃烘干至恒重，稱量干重，計算單位面積的地上部生物產(chǎn)量。然后，將烘干后的樣品粉碎（收獲期的小麥植株將秸稈與籽粒分開粉碎），分別采用H2SO4-H2O2消煮-凱式定氮法、釩鉬黃吸光光度法和火焰光度法，測定其氮、磷和鉀的含量，計算各生育期小麥氮、磷和鉀的養(yǎng)分積累量。在采集植株樣品的同時，采集麥田表層0～25 cm的土壤樣品，采用0.01 mol/L CaCl2浸提-流動分析儀法，測定NO3--N含量。

利用Microsoft Excel和SPSS 16.0軟件對數(shù)據(jù)進行分析，采用LSD法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 施用脲甲醛緩釋肥對冬小麥地上部生物產(chǎn)量的影響

分蘗期和返青期，所有處理的冬小麥地上部生物產(chǎn)量差異均不顯著（圖1）。與供試土壤肥力中等偏高，冬小麥前期生長量小，基礎土壤養(yǎng)分能夠滿足小麥正常生長需求有關。

返青期之后，隨著冬小麥的快速生長，其地上部生物量迅速積累，各施氮處理的冬小麥地上部生物產(chǎn)量除拔節(jié)期脲甲醛緩釋肥2和脲甲醛緩釋肥3處理與無氮對照（CK1）差異不顯著外，其他處理均顯著增加。拔節(jié)至抽穗期，脲甲醛緩釋肥1和普通復合肥1處理的地上部生物產(chǎn)量較高，可能與二者初始速效氮含量較高，氮素釋放快，供應強度高有關。開花至成熟期，普通復合肥1和脲甲醛緩釋肥1處理由于氮素供應強度下降，導致二者地上部生物產(chǎn)量相應較低；普通復合肥2處理根據(jù)冬小麥生長發(fā)育規(guī)律分次施肥，能夠滿足冬小麥各生育期的氮素需求，因此，冬小麥的地上部生物產(chǎn)量一直保持較高水平；脲甲醛緩釋肥2和脲甲醛緩釋肥3處理具有良好的緩釋效應，后期氮素供應能力較強，地上部生物產(chǎn)量均較高，與普通復合肥2處理差異均不顯著，其中，脲甲醛緩釋肥2處理的地上部生物產(chǎn)量略高于脲甲醛緩釋肥3處理。

綜上分析可以看出，脲甲醛緩釋肥2和脲甲醛緩釋肥3的氮肥釋放規(guī)律與冬小麥生長基本吻合，一次性底施即能滿足小麥全生育期的養(yǎng)分需求，其中，脲甲醛緩釋肥2的肥料效應優(yōu)于脲甲醛緩釋肥3。

圖1 施用脲甲醛緩釋肥對冬小麥生物產(chǎn)量的影響Fig.1 Effect of urea formaldehyde release-fertilizer on winter wheat biomass

2.2 施用脲甲醛緩釋肥對冬小麥氮磷鉀養(yǎng)分吸收量的影響

分蘗至抽穗期，脲甲醛緩釋肥1和普通復合肥1處理的冬小麥氮、磷和鉀養(yǎng)分吸收量均較高；之后，隨著花后干物質(zhì)的快速積累，脲甲醛緩釋肥2、脲甲醛緩釋肥3和普通復合肥2處理的冬小麥氮、磷和鉀養(yǎng)分吸收量均較高（圖2～4），這與冬小麥的干物質(zhì)積累規(guī)律基本一致。

分蘗期，所有處理的冬小麥吸氮量差異均不顯著。返青期，脲甲醛緩釋肥1和普通復合肥1處理的冬小麥吸氮量顯著＞CK1，但各施氮處理間差異均不顯著。拔節(jié)至開花期，隨著冬小麥的快速生長，其需氮量加大，各施氮處理的吸氮量均顯著＞CK1，但不同施氮處理間差異均不顯著。灌漿期和成熟期，普通復合肥2處理的冬小麥吸氮量最大，其次是脲甲醛緩釋肥2和脲甲醛緩釋肥3處理，三者差異不顯著，其中，脲甲醛緩釋肥2處理的吸氮量略高于脲甲醛緩釋肥3處理，2個時期普通復合肥2和脲甲醛緩釋肥2處理與CK1和普通復合肥1處理差異均達到了顯著水平。

冬小麥對磷素的吸收量遠低于氮素和鉀素。分蘗至抽穗期，所有處理的冬小麥吸磷量差異均不顯著。開花期，普通復合肥2處理的冬小麥吸磷量顯著＞CK1，而其他施氮處理與CK1差異均不顯著，且各施氮處理的吸磷量差異也均不顯著。灌漿期，各施氮處理的冬小麥吸磷量差異均不顯著，但均顯著＞CK1。成熟期，各施氮處理的吸磷量均＞CK1，且除普通復合肥1處理外其他處理與CK1差異均達到了顯著水平，其中，普通復合肥2處理的吸磷量最大，其次是脲甲醛緩釋肥2和脲甲醛緩釋肥3處理，三者差異不顯著，但是，脲甲醛緩釋肥2處理的吸磷量略高于脲甲醛緩釋肥3處理。

分蘗至返青期，所有處理的冬小麥吸鉀量均無顯著差異。拔節(jié)至灌漿期，隨著冬小麥的快速生長，各施氮處理的吸鉀量均較CK1明顯增加，但不同施氮處理間差異均不顯著。成熟期，各施氮處理的冬小麥吸鉀量均＞CK1，其中，普通復合肥2處理的吸鉀量最大，其次是脲甲醛緩釋肥2和脲甲醛緩釋肥3處理，三者差異不顯著，但是，脲甲醛緩釋肥2處理的吸鉀量略高于脲甲醛緩釋肥3處理，該階段各處理對鉀素的吸收規(guī)律與同期磷素的吸收規(guī)律相一致。

圖2 施用脲甲醛緩釋肥對冬小麥氮素吸收量的影響Fig.2 Effect of urea formaldehyde release-fertilizer on nitrogen uptake of winter wheat

圖3 施用脲甲醛緩釋肥對冬小麥磷素吸收量的影響Fig.3 Effect of urea formaldehyde release-fertilizer on phosphorus uptake of winter wheat

圖4 施用脲甲醛緩釋肥對冬小麥鉀素吸收量的影響Fig.4 Effect of urea formaldehyde release-fertilizer on potassium uptake of winter wheat

綜上分析可以看出，脲甲醛緩釋肥2和脲甲醛緩釋肥3的養(yǎng)分利用率較高，一次性底施的冬小麥養(yǎng)分吸收量與普通復合肥分3次施用的效果相當，其中，脲甲醛緩釋肥2的肥料效應優(yōu)于脲甲醛緩釋肥3。

2.3 施用脲甲醛緩釋肥對麥田土壤含量的影響

圖5 施用脲甲醛緩釋肥對麥田土壤-N含量的影響Fig.5 Effect of urea formaldehyde release-fertilizer on soil N content of wheat field

綜上分析可以看出，脲甲醛緩釋肥2處理冬小麥生長前期氮素釋放適中、后期具有較高的氮素供應強度，土壤-N含量變化趨勢與普通復合肥2處理基本一致。表明脲甲醛緩釋肥2的氮源配比合理，肥效遲速兼?zhèn)?，供氮?guī)律與小麥氮肥需求規(guī)律基本同步。

2.4 施用脲甲醛緩釋肥對冬小麥產(chǎn)量的影響

無氮處理的小麥氮素需求僅由基礎土壤供應，致使小麥有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重均為最低，產(chǎn)量顯著＜施氮處理（表2）。施氮處理中，普通復合肥2處理產(chǎn)量最高，其次是脲甲醛緩釋肥2處理，二者差異不顯著，但均顯著＞除脲甲醛緩釋肥3之外的其他處理。

綜上分析可以看出，在冬小麥生產(chǎn)中，施用脲甲醛緩釋肥2效果較好，一次性底施即可達到復合肥分次施用的產(chǎn)量水平，具有省時、省工的優(yōu)點。

3 結論與討論

隨著人口的增加和耕地面積的減少，肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用越來越重要，但是，養(yǎng)分利用率低，尤其是氮損失嚴重，不僅造成了資源浪費，還對生態(tài)環(huán)境構成了嚴重威脅[15]。脲甲醛緩釋肥是一種新型緩釋肥料，具有氮肥釋放緩慢、肥效期長、環(huán)境友好等特點，在小白菜、水稻、玉米和棉花等作物上施用均具有很好的增產(chǎn)效果[9，11，16，17]。

表2 施用脲甲醛緩釋肥對冬小麥產(chǎn)量及其構成因子的影響Table 2 Effect of urea formaldehyde release-fertilizer on yield and yield component factors of winter wheat

針對冬小麥生育期長、氮肥吸收規(guī)律呈“M”型的特征，研究了不同氮源配比（緩釋氮與速效氮配比為 3∶7、5∶5、7∶3） 的 3 種脲甲醛緩釋肥的施用效果。結果顯示，脲甲醛緩釋肥2的緩釋氮與速效氮配比合理，前期速效氮的快速釋放能保障冬小麥群體的構建，后期緩釋氮持續(xù)釋放增強了土壤NO3--N的供應強度，有利于冬小麥穗粒數(shù)和千粒重的提高。一次性底施脲甲醛緩釋肥2，小麥灌漿期和成熟期的地上部生物產(chǎn)量、氮素吸收量和籽粒產(chǎn)量均顯著高于普通復合肥一次性底施，且與普通復合肥分3次施用處理差異均不顯著。由此可見，施用氮源配比合理的脲甲醛緩釋肥能夠較好地解決普通復合肥一次性施用氮素釋放過快、與冬小麥養(yǎng)分需求不同步的矛盾，滿足冬小麥中后期對氮素的需要，提高小麥產(chǎn)量，且脲甲醛緩釋肥具有一次性施肥、省時省工的優(yōu)點，在冬小麥生產(chǎn)實踐中具有較好的應用前景。

［1］白彩虹.小麥吸氮量、株高、產(chǎn)量和苗期根系性狀的QTL定位［D］.楊凌：西北農(nóng)林科技大學，2014.

［2］楊萍果，周進財，張定一.氮肥施用量對冬小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］.山西農(nóng)業(yè)大學學報：自然科學版，2002，22（3）：206-208.

［3］張繼林，孫元敏，郭紹錚，黃玉鸞，陸桂玉，唐銀鳳.高產(chǎn)小麥營養(yǎng)生理特性與高效施肥技術研究［J］.中國農(nóng)業(yè)科學，1988，21（4）：39-45.

［4］同延安，趙 營，趙護兵，樊紅柱.施氮量對冬小麥氮素吸收轉運及產(chǎn)量的影響［J］.植物營養(yǎng)與肥料學報，2007，13（1）：64-69.

［5］王月福，姜 東，于振文，曹衛(wèi)星.氮素水平對小麥籽粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量的影響及其生理基礎［J］.中國農(nóng)業(yè)科學，2003，36（5）：513-520.

［6］呂殿青，同延安，孫本華，Ove Emteryd.氮肥施用對環(huán)境污染影響的研究［J］.植物營養(yǎng)與肥料學報，1998，4（1）：8-15.

［7］ Guo J H，Liu X J，Zhang Y，Shen J L，Han W X，Zhang W F，Christie P，Goulding K W，Vitousek P M，Zhang F S.Significantacidification in majorChinese croplands［J］.Science，2010，327 （5968）：1008-1010.

［8］王紹中.小麥超高產(chǎn)主攻穗粒重研究［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1995：197-204.

［9］何佩華，馬征平，馬綺亞.脲甲醛緩釋肥料的氮養(yǎng)分釋放特征及其肥效研究［J］.化肥工業(yè)，2011，38（4）：18-22.

［10］魏 嬋 ．脲甲醛緩釋普通復合肥料制備工藝的研究［D］．鄭州：鄭州大學，2011：8-10

［11］黃麗娜，樊小林.脲甲醛肥料對小白菜產(chǎn)量和氮肥利用率的影響［J］.西北農(nóng)林科技大學學報：自然科學版，2012，40 （11）：42-46.

［12］劉 兵.脲甲醛緩控釋肥料在棉花上的應用研究［J］.江西棉花，2007，29（5）：16-18.

［13］吳國梁，崔秀珍.高產(chǎn)小麥氮磷鉀營養(yǎng)機理和需肥規(guī)律研究 ［J］.中國農(nóng)學通報，2000，16（2）：8-11.

［14］程 杰，高亞軍，強 秦.渭北旱塬小麥不同栽培模式對土壤硝態(tài)氮殘留的影響 ［J］.水土保持學報，2008，22（4）：104-110.

［15］張樹清，武翻江，牛建彪.施用不同緩釋肥料對春小麥產(chǎn)量的影響［J］.中國土壤與肥料，2004，（2）：23-25.

［16］張景振.脲甲醛肥料研制及效果研究［D］.北京：中國農(nóng)業(yè)科學院，2013.

［17］劉 兵.脲甲醛緩控釋肥料在大田作物上應用效應及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展途徑研究［D］.揚州：揚州大學，2006.