控釋尿素與黃腐酸提高稻麥輪作系統(tǒng)產(chǎn)量和效益的協(xié)同效應(yīng)

姚媛媛，王曉琪，楊越超，程冬冬，陳寶成，劉 燕，唐亞福，馬金昭

（土肥資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室/山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山東泰安 271018）

稻麥輪作系統(tǒng)鏈接著兩個(gè)截然不同的土壤環(huán)境，可均衡高效利用溫度、降水和土壤養(yǎng)分資源，是我國(guó)廣泛應(yīng)用的農(nóng)業(yè)耕作制度[1-3]。氮素是水稻和小麥生長(zhǎng)過(guò)程中最活躍的養(yǎng)分因子[4-5]，對(duì)作物產(chǎn)量的形成起著關(guān)鍵作用。目前，我國(guó)水稻和小麥過(guò)量施肥率超過(guò)25%，氮肥利用率僅有27.3%和38.2%[6-7]，遠(yuǎn)低于世界平均氮素利用率水平50%以上。不合理的氮肥施用不僅浪費(fèi)肥料，還會(huì)通過(guò)揮發(fā)、徑流和淋溶等途徑造成大氣、地表和地下水污染[8]。因此，提高氮素利用率對(duì)于提高糧食產(chǎn)量、降低農(nóng)業(yè)面源污染、維護(hù)國(guó)家糧食安全具有重要意義。

控釋尿素通過(guò)減緩氮素的釋放速率來(lái)維持較長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)分供應(yīng)[9]。大量水稻、小麥田間試驗(yàn)已證實(shí)，控釋尿素能夠提高氮素利用率，降低人工成本，甚至在減少氮肥投入1/3的基礎(chǔ)上還能夠保持作物平產(chǎn)甚至增產(chǎn)[10-11]。由于養(yǎng)分釋放緩慢，還降低了氮素的固定、揮發(fā)及淋失，減輕了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[12-14]。黃腐酸是廣譜生物刺激素[15]，其可通過(guò)調(diào)控葉片氣孔開(kāi)閉增強(qiáng)作物的光合作用，其中的活性基團(tuán)可吸附多種鹽基離子，改善土壤物理性質(zhì)，加速團(tuán)聚體的形成，最終提高作物對(duì)肥料的利用率[16]。但二者配施后對(duì)稻麥周年輪作系統(tǒng)的影響鮮有研究。因此，本文通過(guò)田間小區(qū)試驗(yàn)，研究了控釋尿素和黃腐酸的協(xié)同增效作用，為進(jìn)一步提高控釋尿素的效益提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2018年6月至2019年6月在濟(jì)南市濟(jì)陽(yáng)縣水稻科技示范基地進(jìn)行(E117°22′、N36°98′)，該地屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，月平均氣溫和降水如圖1所示。供試土壤類型為發(fā)育在黃河沖積母質(zhì)上的粘壤水稻土，水稻種植前土壤基本理化性狀為：pH 7.1(水土比2.5∶1)，有機(jī)質(zhì)13.5 g/kg，硝態(tài)氮15.4 mg/kg，銨態(tài)氮12.3 mg/kg，全氮1.33 g/kg，有效磷19.7 mg/kg，速效鉀114 mg/kg。

圖1 2018年6月—2019年6月試驗(yàn)地區(qū)月平均氣溫和降水量Fig.1 Monthly mean temperature and precipitation during June/2018-June/2019 at the experimental site

供試肥料包括控釋期3個(gè)月的樹(shù)脂包膜尿素(N 43%)、普通尿素(N 46%)、過(guò)磷酸鈣(P2O515.5%)及氯化鉀(K2O 60%)，上述肥料均由金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司提供。供試黃腐酸以秸稈為原料腐熟發(fā)酵制成，屬生化黃腐酸，由山東泉林嘉有肥料有限責(zé)任公司提供。供試水稻品種為‘圣稻14’，生育期約156天，屬中晚熟常規(guī)粳稻；供試小麥品種為‘山農(nóng)20’，生育期約240天，屬于半冬性中晚熟品種。

1.2 試驗(yàn)方法及設(shè)計(jì)

采用田間小區(qū)試驗(yàn)，小區(qū)長(zhǎng)寬均為4 m。試驗(yàn)開(kāi)始前在各小區(qū)筑起30 cm×30 cm的土垅，以保證單獨(dú)排灌。試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，不施氮對(duì)照(CK)；普通尿素(U)；控釋尿素(CR-U)；減量40%控釋尿素(60% CR-U)；控釋尿素+腐殖酸(CR-U+F)；減量40%控釋尿素加腐殖酸(60% CR-U+F)，每個(gè)處理重復(fù)3次，隨機(jī)排列，每個(gè)處理具體養(yǎng)分投入量和比例見(jiàn)表1。普通尿素處理的氮肥6 0%基施；40%追施，水稻于苗期和拔節(jié)期各追施20%；小麥于拔節(jié)期和抽穗期各追施20%。控釋尿素處理的氮肥和磷鉀肥一起一次性基施于15 cm土層。黃腐酸溶解于1000 mL水中，均勻噴灑于土壤表層。

水稻行距30 cm、株距15 cm，小麥行距為20 cm。稻麥輪作系統(tǒng)整個(gè)生育期內(nèi)的灌溉、除草、病蟲(chóng)害防治等均按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民常規(guī)管理方式。

1.3 樣品采集及測(cè)定

水稻季于苗期(2018年7月14日)、拔節(jié)期(2018年8月19日)、灌漿期(2018年9月16日)和完熟期(2018年10月20日)進(jìn)行植株和土壤樣品的采集；小麥季于苗期(2018年11月19日)、拔節(jié)期(2019年3月11日)、抽穗(2019年4月15日)和完熟期(2019年6月10日)進(jìn)行植株和土壤樣品的采集。

土壤pH采用pH計(jì)測(cè)定，水土比2.5∶1；土壤硝態(tài)氮與銨態(tài)氮采用0.01 mol/L CaCl2浸提，流動(dòng)注射分析儀(AA3-A001-02E，Bran+Luebbe，德國(guó))測(cè)定；土壤有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提，全自動(dòng)智能化學(xué)分析儀(Smart Chem 200，Alliance，法國(guó))測(cè)定；土壤速效鉀采用1 mol/L CH3COONH4浸提，火焰光度計(jì)(Model 410，Sherwood，英國(guó))測(cè)定。葉片光合速率(Pn)采用便攜式光合儀(Li-6400XT，LI-COR，美國(guó))測(cè)定；植株葉片SPAD值采用葉綠素儀(SPAD-502，Minolta，日本)測(cè)定；植株全氮采用H2SO4-H2O2聯(lián)合消化，凱氏定氮法測(cè)定；在完熟期對(duì)中間三行水稻或小麥全部收割，實(shí)打?qū)嵤詹⒔y(tǒng)計(jì)測(cè)產(chǎn)?？蒯屇蛩?5℃靜水釋放率參考《緩釋肥料》(GB/T23348-2009)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[17]?？蒯屇蛩靥镩g養(yǎng)分釋放率采用埋袋法測(cè)定[18]。

氮肥利用率(%)=(施氮區(qū)地上部分吸氮量-對(duì)照區(qū)地上部分吸氮量)/施氮量×100

氮肥農(nóng)學(xué)效率(kg/kg)=(施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量)/施氮量

氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量

增產(chǎn)幅度(%)=(施氮區(qū)作物籽粒產(chǎn)量-對(duì)照區(qū)作物籽粒產(chǎn)量)/對(duì)照區(qū)作物籽粒產(chǎn)量×100[3]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)通過(guò)Excel 2016和SAS 8.0軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析，采用ANOVA進(jìn)行方差分析，不同處理間采用Duncan’s Multiple Range Test方法檢驗(yàn)各處理平均數(shù)在P＜0.05水平的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 控釋尿素在25℃靜水和田間土壤條件下的氮素釋放特性

供試控釋尿素的理論釋放期為3個(gè)月?？蒯屇蛩卦?5℃靜水條件下的釋放曲線呈“S”型(圖2)：肥料在前一個(gè)月釋放緩慢，該時(shí)間段內(nèi)養(yǎng)分共計(jì)釋放21.7%。30～70天為養(yǎng)分快速釋放階段，40天內(nèi)共有50.7%的氮素被釋放。隨后70～100天養(yǎng)分又進(jìn)入緩慢釋放階段，30天內(nèi)氮素累計(jì)釋放17.7%。90天內(nèi)，控釋尿素氮素累積釋放90.1%，符合“規(guī)定釋放期內(nèi)肥料養(yǎng)分釋放總量不能低于80%”的緩控釋肥料行業(yè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 23348-2009)。

表1 試驗(yàn)處理氮磷鉀肥和黃腐酸用量Table 1 NPK fertilizer and fulvic acid use level in each treatment of the experiment

圖2 控釋尿素在25 ℃靜水條件下的累積釋放率Fig.2 Cumulative release rate of controlled-release urea in water at 25 ℃

肥料在田間條件下的養(yǎng)分釋放特性更能代表其實(shí)際供肥速率和肥效長(zhǎng)短。水稻季控釋尿素在土壤中的養(yǎng)分釋放規(guī)律與25℃靜水條件下基本相似(圖3)，在前30天氮素累計(jì)釋放21.2%，釋放高峰期同樣出現(xiàn)在30～70天，該階段氮素累計(jì)釋放48.3%。小麥季前100天由于降水稀少和土壤低溫，控釋尿素在該時(shí)間段內(nèi)氮素僅釋放了16.8%(圖4)。當(dāng)小麥度過(guò)越冬期進(jìn)入返青期后，隨著降雨量、灌溉量以及溫度的提升，控釋尿素在第100～200天出現(xiàn)釋放高峰，該階段內(nèi)氮素累計(jì)釋放67.6%。

2.2 不同處理對(duì)稻麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

圖3 水稻季控釋尿素在土壤中的氮素釋放率Fig.3 Cumulative release rate of controlled-release urea in mesh bags buried in rice field

圖4 小麥季控釋尿素在土壤中的氮素釋放特性Fig.4 Cumulative release rate of controlled-release urea in mesh bags buried in wheat field

周年輪作系統(tǒng)中水稻和小麥產(chǎn)量受氮肥類型、施氮量和黃腐酸用量3個(gè)因素共同影響(表2)。氮肥類型及施氮量主要影響了作物的有效分蘗數(shù)和穗粒數(shù)。但除CK處理外，所有施肥處理的千粒重均無(wú)顯著差異。在水稻季，CR-U處理較U處理水稻產(chǎn)量顯著提高10.5%，60% CR-U處理即在減氮40%條件下，產(chǎn)量與全量普通尿素處理也無(wú)顯著差異。施用黃腐酸后，CR-U+F處理較CR-U處理產(chǎn)量顯著提高7.3%，但60% CR-U+F處理與60% CR-U處理產(chǎn)量無(wú)顯著差異。小麥季，CR-U處理較U處理顯著增產(chǎn)9.8%，但60% CR-U處理產(chǎn)量較U處理降低了6.1%?？蒯屇蛩嘏c黃腐酸配施后，CR-U+F處理在CR-U處理基礎(chǔ)上進(jìn)一步增產(chǎn)4.4%，并較U處理產(chǎn)量提高了14.7%。此外，60% CR-U+F處理較60%CR-U處理也顯著增產(chǎn)5.0%，且與U處理產(chǎn)量無(wú)顯著差異。

2.3 不同處理對(duì)稻麥氮素利用狀況的影響

U處理在水稻季和小麥季的氮肥利用率分別僅有24.8%和31.5%，超過(guò)70%的氮素未被作物利用而損失掉(表3)。與U處理相比，CR-U處理氮素利用率在水稻季顯著提高64.8%，在小麥季顯著提高42.0%，因此，施用控釋尿素能夠提高氮素利用率，從而減少氮素?fù)p失。控釋尿素與黃腐酸配施后，在控釋尿素基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高了氮素利用率，這主要由于施用黃腐酸促進(jìn)了作物對(duì)氮素的吸收。在水稻季和小麥季，CR-U+F處理較CR-U處理總吸氮量分別顯著提高11.7%和6.9%，從而使作物氮素利用率分別提高了32.5%和18.3%，而60% CR-U+F處理也較60% CR-U處理分別提高了氮素利用率19.6和2.4個(gè)百分點(diǎn)。氮肥農(nóng)學(xué)效率受氮肥類型、氮素用量和黃腐酸施用3個(gè)因素共同影響，CR-U、60% CR-U、CR-U+F和60% CR-U+F處理在水稻季和小麥季氮肥農(nóng)學(xué)效率較U處理均有所提高。氮肥偏生產(chǎn)力能夠代表單位氮肥所能生產(chǎn)的作物籽粒量。相同施氮量條件下，控釋尿素每千克氮素較普通尿素能夠額外產(chǎn)出10.5%的水稻和9.9%的小麥，且施用黃腐酸后，能夠在控釋尿素基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高氮肥的農(nóng)學(xué)效率和氮肥的偏生產(chǎn)力。

表2 不同處理的水稻和小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成Table 2 Yield and yield components of rice and wheat under different treatments

表3 不同處理下水稻和小麥的氮素利用率Table 3 Fertilizer use efficiency of rice and wheat under different treatments

2.4 不同處理對(duì)水稻灌漿期和小麥抽穗期葉片光合速率及SPAD值的影響

作物產(chǎn)量的90%以上源自于葉片的光合作用，水稻的灌漿期和小麥的抽穗期是作物通過(guò)光合作用進(jìn)行產(chǎn)量積累的關(guān)鍵時(shí)期，該階段葉片光合速率的高低是影響產(chǎn)量的關(guān)鍵。表4表明，CR-U處理較U處理分別顯著提高水稻和小麥葉片光合速率21.9%和29.7%，并使水稻葉片氣孔導(dǎo)度增加了15.0%，從而提高了葉片進(jìn)行氣體交換的能力。胞間CO2濃度會(huì)隨光合效率的增加而降低，CR-U處理葉片胞間CO2濃度在水稻季和小麥季分別較U處理顯著降低20.1%和22.5%，但本試驗(yàn)條件下，施用黃腐酸對(duì)葉片光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度沒(méi)有顯著影響。蒸騰作用是作物水分吸收和運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿?，單?dú)施用控釋尿素能夠提高葉片的蒸騰作用，從而加速水分的吸收和運(yùn)輸，但施用黃腐酸降低了葉片的蒸騰作用。葉片SPAD值主要受肥料類型影響，施用控釋尿素的處理小麥和水稻葉片SPAD值均顯著高于CK和U處理。

2.5 不同處理對(duì)土壤pH及速效養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度的影響

硝態(tài)氮是干旱與半干旱土壤中有效氮素的主要存在形式，同時(shí)其含量也是對(duì)土壤氮素豐缺程度的重要反映。水稻季土壤硝態(tài)氮含量呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，肥料類型對(duì)土壤硝態(tài)氮含量影響顯著(表5)。苗期U處理硝態(tài)氮含量顯著高于施用控釋尿素的處理，但苗期水稻需氮量低，土壤中過(guò)量的氮素不僅無(wú)法被完全吸收而造浪費(fèi)，還容易發(fā)生燒苗等問(wèn)題。隨著水稻生長(zhǎng)，在拔節(jié)期、灌漿期和完熟期，CR-U處理和CR-U+F處理土壤中硝態(tài)氮含量均顯著高于U處理，甚至在減氮40%的條件下，60% CRU處理和60% CR-U+F處理土壤硝態(tài)氮含量與U處理也無(wú)顯著差異。小麥各處理土壤硝態(tài)氮含量與水稻季基本一致(表6)。

水稻季土壤銨態(tài)氮含量因肥料類型不同而呈現(xiàn)明顯差異(表5)。水稻為喜銨作物，U處理水稻苗期土壤中銨態(tài)氮含量最高，但隨后迅速下降，在拔節(jié)期較施用控釋尿素的處理降低了23.2%～34.6%，在灌漿期降低了22.9%～30.0%，在完熟期降低了25.0%～29.4%。而控釋尿素即使在減氮40%的條件下，土壤銨態(tài)氮含量仍顯著高于U處理，從而保證了水稻拔節(jié)期和灌漿期等需氮關(guān)鍵時(shí)期的氮素供應(yīng)。但不同施肥處理對(duì)小麥季土壤銨態(tài)氮含量沒(méi)有顯著影響。整個(gè)輪作周年中施用黃腐酸對(duì)土壤中硝銨態(tài)氮含量影響不顯著。磷鉀養(yǎng)分在施用量相同的條件下，各處理土壤中有效磷和速效鉀含量呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(shì)，施用黃腐酸的處理在一定程度上提高了土壤中的有效磷含量，但所有處理土壤pH和速效鉀含量差異均不顯著。

2.6 不同處理對(duì)輪作周年經(jīng)濟(jì)效益的影響

經(jīng)濟(jì)效益是農(nóng)民最為關(guān)注的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)輪作系統(tǒng)周年經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行計(jì)算(表7)，發(fā)現(xiàn)各處理每公頃產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)收入由大到小為CR-U+F＞CR-U＞60% CR-U+F＞60% CR-U＞U＞CK。充足的氮素供應(yīng)是作物高產(chǎn)的保證。綜合產(chǎn)量、氮素利用率和土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況發(fā)現(xiàn)，等氮條件下，控釋尿素因其釋放周期長(zhǎng)、供氮效果好，從而促進(jìn)了水稻和小麥的生長(zhǎng)；而U處理氮素利用率低，稻麥需肥關(guān)鍵時(shí)期養(yǎng)分供應(yīng)不足，產(chǎn)量降低，因此每公頃經(jīng)濟(jì)效益也較CR-U處理降低了2804元?？蒯屇蛩嘏c黃腐酸配施后，經(jīng)濟(jì)效益在相同肥料基礎(chǔ)上有進(jìn)一步的提升。CR-U+F處理較CR-U處理增收2337元/hm2，60% CR-U+F處理也能較60% CR-U處理增收1823元/hm2，甚至在氮素施用量降低40%的條件下，60% CR-U+F處理經(jīng)濟(jì)效益較U處理仍提高了547元/hm2。

表4 不同處理水稻和小麥葉片光合特性及SPAD值Table 4 Photosynthetic characteristics of rice and wheat leaves under different treatments

表5 水稻季不同生育期0—20 cm土壤pH及速效養(yǎng)分含量Table 5 pH and nutrient contents in 0-20 cm soil layer in different growth stages of rice under different treatments

3 討論

控釋尿素在土壤中的養(yǎng)分釋放過(guò)程僅受溫度和飽和蒸汽壓兩個(gè)外界因素影響[19-20]。在水稻季，6—10月份供試地點(diǎn)平均氣溫為24.3℃，雨熱同季，水分充沛(圖1)，因而控釋尿素在土壤中的養(yǎng)分釋放規(guī)律與25℃靜水條件下基本相似?？蒯屇蛩卦谇?0天釋放緩慢，而釋放高峰期出現(xiàn)在30～70天。凌啟鴻等[21]對(duì)水稻精確施氮進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)水稻移栽后至拔節(jié)期，其吸氮量占整個(gè)生育期吸氮總量的25%～35%，在拔節(jié)期至抽穗期占吸氮總量的45.7%～52.5%，而抽穗期至成熟期占吸氮總量的13.4%～29.3%。因此，控釋尿素在土壤中的養(yǎng)分釋放規(guī)律符合水稻的氮肥需求規(guī)律。Ding等[22]也對(duì)2000—2016年間的489項(xiàng)水稻試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了Meta分析，發(fā)現(xiàn)在相同施氮量條件下施用控釋尿素的處理較施用普通尿素的處理增產(chǎn)幅度可達(dá)7.4個(gè)百分點(diǎn)。在小麥季，由于種植后的前4個(gè)月降水稀少，平均氣溫也僅為3.4℃(圖1)，因此控釋尿素在該時(shí)間段內(nèi)氮素釋放十分緩慢。當(dāng)小麥度過(guò)越冬期后，隨著降雨量及溫度的提升(2019年3月至2019年6月的月平均氣溫為19.8℃)，控釋尿素在第100天至200天進(jìn)入快速釋放階段，這也為小麥拔節(jié)、抽穗和灌漿等需肥關(guān)鍵時(shí)期提供了充足的氮素供應(yīng)。因此，雖然小麥有著長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月的生育周期，但控釋期僅為3個(gè)月的控釋尿素就能基本滿足小麥整個(gè)生育期對(duì)氮素的需求，這也與Zheng等[20]的觀點(diǎn)一致。

表6 小麥季不同生育期0—20 cm土壤pH及速效養(yǎng)分含量Table 6 pH and nutrients content in 0-20 cm soil layer in different growth stages of wheat under different treatments

雖然控釋尿素已經(jīng)在多類農(nóng)業(yè)種植系統(tǒng)中被證實(shí)能夠控制氮素釋放以提高作物產(chǎn)量、養(yǎng)分利用率并降低勞動(dòng)成本。但作為肥料，控釋尿素僅能作為養(yǎng)分供應(yīng)的來(lái)源，其增產(chǎn)效應(yīng)存在閾值，作物的產(chǎn)量也不能因其施用量的提高而無(wú)限增加[20]。因此，更多思路與技術(shù)亟待革新以緩解人口急劇膨脹和糧食日益短缺之間的矛盾。2012年，生物刺激素被定義為“一種施用于植物表面或根際后能夠刺激植物提高養(yǎng)分吸收效率、非生物脅迫耐受性以及作物品質(zhì)的物質(zhì)和/或微生物”。黃腐酸作為生物刺激素的重要“成員”，已被證實(shí)能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)根系伸長(zhǎng)，增加葉綠素含量，并最終提高作物產(chǎn)量和氮肥利用率[15]。大田試驗(yàn)中，控釋尿素與黃腐酸配施后，在控釋尿素基礎(chǔ)上促進(jìn)了作物對(duì)氮素的吸收，從而使作物產(chǎn)量和氮素利用率得到了進(jìn)一步提升?？蒯屇蛩赝ㄟ^(guò)養(yǎng)分緩慢釋放，確保溶液離子不會(huì)因施肥產(chǎn)生劇烈變動(dòng)；黃腐酸能夠與尿素絡(luò)合形成腐脲[16]，進(jìn)一步降低尿素的水解速度并提高土壤緩沖能力。二者協(xié)同增效，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在合理氮素供應(yīng)基礎(chǔ)上增強(qiáng)氮素固定，最終實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分高效利用。本試驗(yàn)條件下，還發(fā)現(xiàn)施用黃腐酸后使水稻、小麥不同生育期土壤有效磷含量也得到了顯著提升。這可能由于黃腐酸將部分固定態(tài)的磷溶解并釋放到了土壤中，且黃腐酸中的陰離子也會(huì)與磷酸根競(jìng)爭(zhēng)固相表面專性吸附點(diǎn)位從而減少了土壤對(duì)磷的吸附[23]。研究還發(fā)現(xiàn)，施用黃腐酸在一定程度上降低了植株葉片的蒸騰速率。一方面蒸騰作用是作物進(jìn)行水分和養(yǎng)分運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力，蒸騰作用的降低也意味著作物對(duì)養(yǎng)分吸收動(dòng)力的降低；但另一方面，蒸騰速率的降低能夠減少水分蒸發(fā)，從而增強(qiáng)作物抵御逆境脅迫的能力，李緒行等[24]也證實(shí)黃腐酸能夠增強(qiáng)小麥的抗旱能力。

表7 不同處理的周年經(jīng)濟(jì)效益Table 7 Annual revenue, cost and net profit in rice-wheat rotation system under different treatments

傳統(tǒng)的礦物源黃腐酸主要來(lái)源于風(fēng)化煤和泥炭等不可再生資源，雖然在作物生產(chǎn)中具有良好的生物刺激作用，但其不可再生的性質(zhì)限制了其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的大面積應(yīng)用。供試黃腐酸以小麥秸稈為原料腐熟發(fā)酵制成，屬于生化黃腐酸，不僅與礦源黃腐酸具有相似的生理活性，還具有可再生、成本低及環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)前期表征工作[25-26]，證實(shí)供試黃腐酸分子量主要集中在500～3000 Da，較小的分子量使其更容易被作物所吸收。其組成主要包含氨基酸、多糖和木質(zhì)素衍生物，并富含較多羧基、酚羥基等活性官能團(tuán)，各種基團(tuán)能夠通過(guò)離子交換、螯合絡(luò)合以及電位吸附等方式固定土壤中的多種元素，并促進(jìn)土壤團(tuán)聚體形成，從而進(jìn)一步改善土壤物理結(jié)構(gòu)。在2015年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制訂并發(fā)布了《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》，將化肥減量增效作為調(diào)控化肥施用政策的首要目標(biāo)，本試驗(yàn)條件下發(fā)現(xiàn)黃腐酸配施控釋尿素具有增加作物產(chǎn)量、提高氮素利用率和經(jīng)濟(jì)效益的潛力，在未來(lái)研究中，將進(jìn)一步研究能否通過(guò)施用黃腐酸減少控釋尿素用量，開(kāi)發(fā)更簡(jiǎn)易的二者配施方式，并深入探究黃腐酸的增產(chǎn)機(jī)理。

4 結(jié)論

控釋尿素通過(guò)合理的氮素供應(yīng)，改善了土壤氮素供應(yīng)狀況，滿足了稻麥整個(gè)生育期對(duì)氮素的需求，并提升了作物關(guān)鍵階段的葉片光合能力，最終使小麥和水稻產(chǎn)量、氮素利用率較普通尿素有了顯著提升。黃腐酸配合控釋尿素增強(qiáng)了作物對(duì)氮素的吸收，提高了水稻和小麥各生育期土壤有效磷含量，在不減少氮素投入的前提下，較控釋尿素單獨(dú)施用顯著提高水稻產(chǎn)量7.3%、小麥產(chǎn)量4.4%，提高水稻氮素利用率32.5%、小麥氮素利用率18.3%，周年經(jīng)濟(jì)效益增加了2337元/hm2。在控釋尿素減量40%條件下與黃腐酸配施，水稻產(chǎn)量與全量普通尿素處理也無(wú)顯著差異。綜合來(lái)看，控釋尿素與黃腐酸配施后能夠協(xié)同增效，促進(jìn)氮素高效吸收，從而為解決作物氮素利用率低的問(wèn)題提供有效的技術(shù)途徑和理論依據(jù)。