新型尿素對加工番茄的產(chǎn)量和氮素利用率的影響

哈麗哈什·依巴提，張 炎，李青軍

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所/農(nóng)業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】新疆是中國最主要的的加工番茄生產(chǎn)基地，加工番茄產(chǎn)業(yè)作為新疆獨具特色的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，在中國乃至世界加工番茄產(chǎn)業(yè)中具有重要的地位[1]。2017年新疆加工番茄種植面積 6.94 × 104km2，產(chǎn)量 579.43 × 104t，產(chǎn)銷量達到全國的90%[2]。氮是加工番茄生長和產(chǎn)量形成的重要營養(yǎng)元素，適宜的氮素供應(yīng)對其提高產(chǎn)量和品質(zhì)有著重要作用[3,4]。過去生產(chǎn)中大量施用氮肥，這雖然實現(xiàn)增加產(chǎn)量效益[5]，但通過淋洗、徑流和氣體的排放造成了土地、水和空氣的質(zhì)量惡化[6,7]。Kuscu等[8]研究表明，高量施氮增加加工番茄果實中硝酸鹽含量。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，活性氮的環(huán)境效應(yīng)最明顯[9]，因此，減少活性氮的損失，研發(fā)和施用新型增效氮肥是提高氮肥利用率和減少環(huán)境污染的重要途徑之一?！厩叭搜芯窟M展】目前在水稻[10]、生姜[11]、甘蔗[12]、玉米[13,14]和小麥[15]等作物上都有關(guān)于新型尿素應(yīng)用的研究報道，而在加工番茄的相關(guān)研究較少。聚能網(wǎng)尿素是一定量的聚天門冬氨酸和普通尿素結(jié)合，它通過抑制尿素的硝化和氨化來延緩尿素的釋放，從而減少氮的損失，但提高了氮素的使用效率[16]。腐殖酸尿素是腐植酸與尿素結(jié)合，通過微生物活動和隨后的微生物生物量分解的化學(xué)反應(yīng)或間接地將氮吸收到其結(jié)構(gòu)中，來減緩尿素損失，延長肥效[17]。含鋅尿素作為一種新型尿素，能同時滿足作物氮和鋅營養(yǎng)的需求，提高作物產(chǎn)量和氮素利用率[18]?！颈狙芯壳腥朦c】控失尿素是通過復(fù)合材料對尿素進行改性，將其中的養(yǎng)分固定在土壤( 植物根際) 中，形成分子網(wǎng)格吸附和固定營養(yǎng)元素，來滿足植物生長發(fā)育過程中對養(yǎng)分需求的新型肥料[19,20]。研究不同新型尿素品種對膜下滴灌加工番茄生物是、氯素吸收利用、產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】試驗以加工番茄為研究對象，研究新型尿素肥效及利用率的差異。篩選出適宜于新疆加工番茄施用的新型尿素，為其在當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的推廣和合理施用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗安排在新疆昌吉市老龍河農(nóng)場 (44°10′59″N、82°17′30″E) 進行，2016 年，5月3日移栽，8月11日收獲，2017年4月30日移栽，8月5日收獲。加工番茄供試品種為屯河9 號。采取膜下滴灌種植，滴灌帶布設(shè)方式為一管2行，實行寬窄行，窄行50 cm，寬行70 cm，株距30 cm，小區(qū)面積48 m2。滴灌帶滴頭流量為 1.6 L/h，移栽后灌水 (第 1 水)，從第 2 水 每7 d左右灌溉一次，8 月 1 日左右停水，全生育期灌溉 10 次，每次滴灌 260 m3/hm2左右，總灌水量2 600 m3/hm2。加工番茄移栽10 d后開始除草，以后每隔7～10 d后中耕、除草1次。0～20土壤基本農(nóng)化性狀為pH值8.07，有機質(zhì)8.73 g/kg ，速效氮21.4 mg/kg，速效磷11.6 mg/kg，速效鉀206 mg/kg，有效鋅0.84 mg/kg。

1.2 方 法

1.2 .1 試驗設(shè)計

試驗設(shè)7個處理，分別為不施氮(CK)、普通尿素(Urea)，等氮量聚能網(wǎng)尿素(Polyaspartic acid Urea，簡稱P-Urea)、等氮量腐殖酸尿素(Humic acid Urea，H-Urea)、等氮量含鋅尿素(Zinc Urea，簡稱Zn-Urea)、等氮量控失尿素(Loss-controlled Urea，簡稱LC-Urea)和等氮量常規(guī)尿素加與Zn-Urea處理等量鋅(簡稱Urea+Zn)。各處理的氮用量為 N 240 kg/hm2，P2O5用量為150 kg/hm2，K2O 用量為120 kg/hm2。其中氮肥用河南心連心化肥有限公司提供的普通尿素(N 46.4%)、聚能網(wǎng)尿素(N 46.4%)、腐植酸尿素(N 46%)、含鋅尿素(N 43.2% 一水硫酸鋅2%)、控失尿素(N 43.2%)，磷肥用三料磷肥(P2O546%)、鉀肥用硫酸鉀(K2O 50%)、硫酸鋅為實驗室用化學(xué)試劑?？厥蛩?、磷肥、鉀肥和鋅肥全部基施，其他處理的尿素30%氮肥作基肥，70%分別在加工番茄初花期(20%)、果實膨大期(30%)和盛果期(20%)隨水施入。各處理使用水表計量灌水量，每次灌水量相同。

1.2 .2 測定項目

干物質(zhì)和養(yǎng)分測定：在成熟期(2016年8月11日，2017年8月5日)采取加工番茄樣品，將采集的植株按不同器官(莖、葉、果)分開，烘干、稱重、粉碎，分析植株不同部位N養(yǎng)分含量。

產(chǎn)量：加工番茄成熟期各小區(qū)調(diào)查面積2.4×3=7.2 m2的加工番茄株數(shù)，并采收12株測加工番茄單株果數(shù)、單果重。

氮素吸收量(kg/hm2)=株數(shù)(株/hm2)×單株干物質(zhì)重(kg)×養(yǎng)分濃度(%).

氮肥利用率(%)=(施氮區(qū)氮吸收量-不施氮區(qū)氮吸收量)×100 /施氮量.

氮素表觀平衡(kg/hm2)=施 N 量(投入量)-加工番茄N吸收量(移走量).

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 2007 和SPSS17統(tǒng)計軟件進行整理和分析，多重比較采用Duncan 法(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同新型尿素品種對加工番茄產(chǎn)量和產(chǎn)量因素的影響

研究表明,施用氮肥顯著提高了加工番茄產(chǎn)量，兩年比CK增產(chǎn)19.09%～47.42%。與Urea相比，P-Urea、H-Urea、Zn-Urea、LC-Urea都顯著增加了加工番茄產(chǎn)量，兩年增產(chǎn)5.26%～11.37%，其中H-Urea增產(chǎn)效果最好，兩年的產(chǎn)量都顯著高于Urea產(chǎn)量；Zn-Urea處理與Urea+Zn處理差異不顯著，而Urea+Zn比Urea增產(chǎn)，2016和2017年分別為2.29%和2.56%，但差異不顯著。

產(chǎn)量構(gòu)成因素來說，年份對加工番茄的株數(shù)和單株果數(shù)有顯著的影響，施用氮肥能顯著增加單株果數(shù)和單果重。單株果數(shù)Urea+Zn最高，2016顯著高于為Zn-Urea、 LC-Urea和CK處理，2017年顯著高于LC-Urea和CK處理，而與Urea、P-Urea和H-Urea處理都沒有顯著差異。與Urea相比，P-Urea、H-Urea、Zn-Urea、LC-Urea處理顯著增加了加工番茄的單果重，其中H-Urea處理最高，Zn-Urea處理顯著高于Urea+Zn處理。表1

表1 不同尿素品種處理的加工番茄產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成
Table 1 Processing tomato yield and yield components ofdifferent treatments with different types Urea

年份Year處理Treatment單株果數(shù)Furits/plant單果重Furit weight/g株數(shù)Plant no.(104/hm2)產(chǎn)量Yield(kg/hm2)2016CK31.92b44.47c5.18a73 567eUrea33.25ab51.75b5.09a87 612dP-Urea32.75ab55.88a5.14a93 934abH-Urea33.67ab55.36a5.14a95 712aZn-Urea32.42b55.91a5.09a92 225bcUrea+Zn34.42a51.15b5.09a89 623cdLC-Urea31.92b57.62a5.14a94 450ab2017CK33.08c45.32d5.28a79 171dUrea39.00a51.37c5.23a104 803cP-Urea38.25ab56.42 ab5.28a113 894abH-Urea38.83ab57.46a5.23a116 718aZn-Urea38.92ab54.60b5.23a111 197abcUrea+Zn39.17a52.46c5.23a107 487bcLC-Urea37.58b56.75ab5.23a111 559 abc年份 Year***ns*****尿素品種Urea types******ns***年份×尿素品種Year×Urea types***nsns**

注:不同字母表示同一年份不同處理間差異達到顯著水平(P<0.05)。 *、**、*** 在 0.05、0.01、0.001水平差異顯著。ns表示沒有顯著差異(P>0.05)，下表同

Note：Different small letters mean significant difference among treatments in the same year(P<0.05).*, **, *** mean significant difference at 0.05, 0.01 and 0.001 pobability level, respectively; ns means no significant difference(P>0.05) ,the same as next table

2.2 不同新型尿素品種對加工番茄干物質(zhì)分配的影響

研究表明，年份和新型尿素品種對加工番茄各部位干物質(zhì)分配都有顯著影響，2016～2017年都是H-Urea處理的各部干物質(zhì)質(zhì)量最高，2016年葉、莖和總的干物質(zhì)量H-Urea處理顯著高于其他處理，而P-Urea、Zn-Urea、LC-Urea、Urea+Zn和Urea處理間都沒有顯著差異。果的干物質(zhì)量H-Urea處理顯著高于Zn-Urea、Urea+Zn和Urea處理，而與P-Urea和LC-Urea處理沒有顯著差異，同時Zn-Urea與Urea+Zn處理也沒有達到顯著差異。

2017年葉干物質(zhì)量H-Urea和LC-Urea處理顯著高于Urea處理，但P-Urea、H-Urea、Zn-Urea和LC-Urea處理間沒有顯著差異。莖干物質(zhì)量H-Urea處理顯著高于其他處理，P-Urea、Zn-Urea和LC-Urea處理都顯著高于Urea處理。果干物質(zhì)量H-Urea處理顯著高于Urea+Zn和Urea處理，而與P-Urea、Zn-Urea和LC-Urea處理沒有顯著差異?？偢晌镔|(zhì)量H-Urea處理顯著高于除LC-Urea外的其他處理，而P-Urea、Zn-Urea和LC-Urea處理都顯著高于Urea處理，但三者間沒有顯著差異，同時葉、莖、果和總干物質(zhì)量Zn-Urea與Urea +Zn處理之間沒有顯著差異。雙因素方差分析結(jié)果表明，新型尿素品種和年份對加工番茄葉、莖和總干物質(zhì)量有顯著交互作用，而對果物質(zhì)質(zhì)量沒有顯著交互作用。表2

表2 不同尿素品種處理的加工番茄干物質(zhì)分配Table 3 Processing tomato dry matter distribution of each treatment with different types Ureakg/hm2

年份Year處理Treatment葉Leaf莖 Steam果Furit總計Total2016CK1 884c1 706c5 632c9 222cUrea2 480b1 939b7 018b11 437bP-Urea2 463b1 921b7 315ab11 699bH-Urea3 036a2 481a8 122a13 639aZn-Urea2 453b1 964b7 231b11 647bUrea+Zn2 409b1 913b6 913b11 235bLC-Urea2 493b1 951b7 332ab11 776b2017CK1 683d1 874d6 150d9 708eUrea2 260c2 107c7 610c11 977dP-Urea2 475abc2 316b8 381ab13 172bcH-Urea2 579a2 548a8 844a13 971aZn-Urea2 468abc2 361b8 281ab13 110bcUrea+Zn2 311bc2 226bc8 010bc12 547cdLC-Urea2 505ab2 370b8 557ab13 433ab年份 Year***********尿素品種 Urea types************年份×尿素品種 Year×Urea types***ns**

2.3 不同新型尿素品種對加工番茄氮素吸收量的影響

研究表明，試驗?zāi)攴輰庸し讶~、莖和總氮素吸收量有顯著影響，2016 年的氮素吸收量高于2017年，但對果的氮素吸收量沒有顯著影響。施用氮肥能顯著提高加工番茄的氮素吸收量。2016年，葉的氮素吸收量H-Urea、Zn-Urea和LC-Urea處理顯著高于Urea處理，其中H-Urea最高。莖、果和總氮素吸收量新型尿素處理(除了莖的P-Urea和Zn-Urea處理外)的顯著高于Urea處理，并其中H-Urea處理的最高，果和總氮吸收量Urea+Zn顯著高于Urea處理，同時葉、莖和果氮吸收量Zn-Urea與Urea +Zn處理之間沒有顯著差異。2017年，葉氮吸收量H-Urea和LC-Urea處理顯著高于Urea處理，莖的氮吸收量只有H-Urea處理的顯著高于Urea處理。果和總氮吸收量所有新型尿素處理的顯著高于Urea處理，同時葉、莖、果和總氮吸收量Zn-Urea與Urea +Zn處理之間沒有顯著差異。尿素品種和年份對加工番茄葉氮吸收量有顯著交互作用，而對莖、果和總氮吸收量沒有顯著交互作用。表3

2.5 不同新型尿素品種對氮肥效率的影響

研究表明，H-Urea處理的氮肥平均利用率最高，2年平均為53.08%，Urea處理的最低、2年平均為43.36%，其他新型尿素介于二者之間。2016～2017年，H-Urea、Zn-Urea和LC-Urea的土壤氮素表觀平衡均為虧缺，2年平均分別為-15.52、-8.26和-9.96 kg/hm2，Urea和Urea +Zn的土壤氮素表觀平衡均值為盈，分別為6.07和2.63 kg/hm2。表4

表3 不同尿素品種處理的加工番茄氮素吸收量
Table 3 Processing tomato N uptake of each treatment with different types Ureakg(hm2)

年份Year處理Treatment葉Leaf莖 Steam果Furit總計Total2016CK26.73e22.60d83.47d132.79eUrea47.61d40.01c151.77c239.39dP-Urea50.26cd41.82bc157.65ab249.73bcH-Urea56.65a47.16a160.16ab263.97aZn-Urea51.04bc42.01bc160.14ab253.19bUrea+Zn48.79cd41.00c156.95b246.74cLC-Urea53.96ab43.95b161.65a259.56a2017CK25.82d21.92c74.01c121.75dUrea46.83c40.34b136.09b223.26cP-Urea49.68bc42.52ab146.74a238.94aH-Urea54.92a44.65a145.76a245.33aZn-Urea48.61c43.34ab143.59ab235.54abUrea+Zn47.51c42.53ab135.94b225.98bcLC-Urea52.63ab42.59ab145.27a240.49a年份 Year****ns***尿素品種 Urea types************年份×尿素品種 Year×Urea types*nsnsns

表4 各處理氮肥效率和土壤氮表觀平衡
Table 4 Efficiency of Nitrogen and N apparent balance of soil under different treatments

處理Treatment氮肥利用率Nitrogen efficiency(%)氮素平衡Nitrogen apparent balance( kg/hm2)20162017均值Mean20162017均值MeanUrea44.4142.30 43.36 -1.52 13.65 6.07 P-Urea48.7248.83 48.78 -7.56 1.26 -3.15 H-Urea54.6651.50 53.08 -23.97 -7.06 -15.52 Zn-Urea50.1649.48 49.82 -11.95 -4.57 -8.26 Urea+Zn47.4843.43 45.46 -4.89 10.15 2.63 LC-Urea52.8247.41 50.12 -19.56 -0.36 -9.96

2.6 不同新型尿素品種對加工番茄效益的影響

研究表明，肥料成本等于肥料用量乘以肥料價格，由于各處理磷、鉀肥相同，因此，肥料成本的差異是由尿素品種造成的。各處理的肥料成本為Urea+Zn>LC-Urea>H-Urea>Zn-Urea>P-Urea>Urea>CK，產(chǎn)投比為CK>P-Urea>H-Urea>Zn-Urea>Urea>Urea+Zn>LC-Urea，施氮處理的效益都大于CK處理，其中H-Urea處理效益最高，2年平均效益比CK處理增加11 025 元/hm2。Urea處理效益最低，2年的平均效益比CK處理僅增加7 106元/hm2，其他新型尿素效益在介兩者之間，同時Zn-Urea處理效益高于Urea +Zn處理。表5

表5 2016、2017年加工番茄肥料效益(元/hm2)
Table 5 The fertilizer benefit on Processing tomato in 2016 and 2017(yuan/hm2)

處理 Treatment產(chǎn)值 Output value肥料成本Fertilizer cost效益Benfit 20162017均值 Mean20162017均值 Mean20162017均值Mean產(chǎn)投比Input-output ratioCK29 427 31 669 30 548 1 701 1 701 1 701 27 725 29 967 28 846 17.95 Urea35 045 41 921 38 483 2 477 2 477 2 477 32 568 39 444 36 006 15.53 P-Urea37 574 45 557 41 566 2 529 2 529 2 529 35 045 43 028 39 037 16.44 H-Urea38 285 46 687 42 486 2 614 2 614 2 614 35 670 44 073 39 871 16.25 Zn-Urea36 890 44 624 40 757 2 590 2 590 2 590 34 300 42 033 38 166 15.73 Urea+Zn35 849 42 995 39 422 2 807 2 807 2 807 33 042 40 188 36 615 15.23 LC-Urea37 780 44 479 41 129 2 701 2 701 2 701 35 079 41 777 38 428 14.04

注：加工番茄0.4元/kg，普通尿素為1.5元/kg，聚能網(wǎng)尿素為1.6元/kg，腐植酸尿素為1.75元/kg，含鋅尿素為1.6元/kg，控失尿素為1.8元/kg，重過磷酸鈣為2.2元/kg，硫酸鉀4.1元/kg，硫酸鋅為 30元/kg。效益僅為加工番茄產(chǎn)值減去肥料成本

Note:Price of processing tomato 0.4 yuan/kg, urea 1.5 yuan/kg, loss control urea 1.8 yuan/kg, polyaspartic acid urea 1.6 yuan/kg, humic acid urea 1.75 yuan/kg , zinc urea 1.6 yuan/kg, triple superphosphate 2.2 yuan/kg, potassium sulphate 4.1 yuan/kg, zinc sulfate 30 yuan/kg.Benefit is the output value of Processing tomato minus fertilizer costs

3 討 論

目前為了提高氮肥利用率，減少氮素損失國內(nèi)外已經(jīng)研制出多種新型增效尿素，但不同新型尿素對不同作物增效作用也不同。陳迪文等[12]研究表明，施用不同類型尿素(聚能網(wǎng)尿素、腐殖酸尿素、控失尿素、含鋅尿素)均有利于甘蔗產(chǎn)量提高，其中是腐植酸尿素、聚能網(wǎng)尿素效果最好，增產(chǎn)幅度分別為18.4%和 12.1%。張愛華等[15]研究表明，新型尿素(聚能網(wǎng)尿素、腐殖酸尿素、控失尿素、含鋅尿素)均可促進玉米養(yǎng)分吸收利用，提高氮肥利用率、產(chǎn)量及經(jīng)濟效益，其中控失尿素效果最好，與普通尿素相比，增產(chǎn)18.16%，增收2 975元/hm2，而且省時省力。研究表明，2016 和 2017 年新型尿素處理的加工番茄產(chǎn)量比普通尿素處理增加5.26%～11.37%，其中腐殖酸尿素增產(chǎn)效果最好，比普通尿素相比，兩年分別增產(chǎn)7.22%和11.37%。同時，普通尿素加鋅有利于加工番茄氮素吸收，提高了產(chǎn)量及經(jīng)濟效益，但與含鋅尿素之間沒有顯著差異。2016年新型尿素處理的氮肥利用率比普通尿素處理提高 4 個百分點以上，而2017 年新型尿素處理的普通尿素處理提高 5 個百分點以上，2017 年新型尿素的氮肥的利用率增加的百分點高于 2016 年，這也可能與新型尿素兩年累積效應(yīng)有關(guān)。在加工番茄生產(chǎn)中往往盲目增加氮肥用量，不僅造成氮肥資源的浪費，降低氮肥的經(jīng)濟效益，同時也增大了土壤硝酸鹽淋溶的風(fēng)險[21]。研究中不施氮肥的土壤氮素處于虧缺狀態(tài)，從維持土壤地力考慮，種植加工番茄應(yīng)施用適量的氮肥。當施用 N 240 kg/hm2時，加工番茄普通尿素處理的氮素投入量大于作物移走量，土壤氮庫兩年平均處于盈余狀態(tài)，表明氮肥施用過量，而新型尿素都促進加工番茄氮素吸收量，土壤氮庫兩年平均均處于虧缺狀態(tài)。從氮肥效益來看，腐殖酸尿素>聚能網(wǎng)尿素>控失尿素>含鋅尿素>普通尿素+鋅>普通尿素。這可能是施用腐殖酸尿素不僅抑制脲酶活性，延緩了尿素的水解，同時分解后的NH4+吸收到其結(jié)構(gòu)中，降低了NH3的揮發(fā)[22]，還腐殖酸在石灰性土壤中減少土壤對磷的固定并促進作物根部對磷的吸收[23]，促進了加工番茄的養(yǎng)分吸收，提高了產(chǎn)量。

4 結(jié) 論

4.1 與普通尿素相比，新型尿素的增加加工番茄產(chǎn)量5.26%～11.37%、地上部干物質(zhì)量增加1.85%～19.26%，其中腐殖酸尿素比普通尿素顯著增加了加工番茄的干物質(zhì)量和產(chǎn)量，兩年平均分別增加17.95%和10.31%。

4.2 與普通尿素相比，新型尿素顯著增加加工番茄的氮素吸收量，氮肥利用平均提高4個百分點以上，其中腐殖酸尿素氮肥利用率提高了9.72個百分點。

4.3 與普通尿素相比，施用新型尿素增加加工番茄的效益，其中腐殖酸尿素收益最高，增收2 975元/hm2。