聚能網(wǎng)尿素對玉米產(chǎn)量及養(yǎng)分積累、利用的影響

吳興洪　張愛華　張欽　陳正剛　楊爽　姚單君

摘要：為探究尿素中不同用量聚能網(wǎng)對玉米產(chǎn)量、氮素吸收利用及經(jīng)濟(jì)效益的影響，同時(shí)篩選出適宜貴州黃壤區(qū)種植玉米的聚能網(wǎng)尿素中聚能網(wǎng)含量，因此以貴州黃壤為基礎(chǔ)，通過田間小區(qū)試驗(yàn)，設(shè)置對照（無氮、普通尿素）、尿素中不同用量聚能網(wǎng)8個(gè)處理，研究聚能網(wǎng)尿素對玉米產(chǎn)量及養(yǎng)分積累、利用的影響。結(jié)果表明，與無氮處理相比，普通尿素和聚能網(wǎng)尿素施用均能增加玉米地上部分N、P、K養(yǎng)分積累量，提高玉米產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益，施用普通尿素產(chǎn)量增加13.39%，經(jīng)濟(jì)效益增加1 221.3元/hm2，而施用聚能網(wǎng)尿素產(chǎn)量增加20.02%～37.09%，經(jīng)濟(jì)效益增加 2 176.14～4 768.14元/hm2;與普通尿素相比，尿素中不同用量聚能網(wǎng)均能適度促進(jìn)作物吸收、利用和積累氮、鉀養(yǎng)分，提高了氮肥利用率、偏生產(chǎn)力、氮素吸收效率、氮肥農(nóng)學(xué)效率，玉米增產(chǎn)5.85%～20.90%、經(jīng)濟(jì)效益增加954.84～3 546.84元/hm2。綜上所述，尿素中不同用量聚能網(wǎng)能適度改善玉米地上部分養(yǎng)分積累量，促進(jìn)養(yǎng)分吸收利用，增加玉米產(chǎn)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，其中聚能網(wǎng)尿素2‰效果較好，可以為貴州黃壤區(qū)合理施用聚能網(wǎng)尿素提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：聚能網(wǎng)尿素;玉米;產(chǎn)量;養(yǎng)分積累;養(yǎng)分利用

中圖分類號(hào)： S513.06文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2019）08-0075-04

玉米在我國占有舉足輕重的地位，是我國第一大糧食作物，產(chǎn)量約占全國糧食總量的1/3，其產(chǎn)量的高低直接影響國家糧食安全和玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是優(yōu)良的飼料和工業(yè)原料，對解決糧食安全和促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展具有重大意義[1-4]。玉米是C4作物，吸肥能力強(qiáng)、需肥量大，提供充足的養(yǎng)分是玉米獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵[5-6]。玉米生長過程中需求量最大、增產(chǎn)效果最顯著的肥料是氮肥，而目前我國使用的氮肥以尿素為主。因此氮素成為了玉米生產(chǎn)中的主要養(yǎng)分限制因子[7-9]。農(nóng)民為了獲得高產(chǎn)，大量盲目施用肥料，造成了糧食成本增加、資源浪費(fèi)嚴(yán)重、土壤環(huán)境惡化、作物生長不良、肥料利用率較低、經(jīng)濟(jì)效益不高等一系列問題，進(jìn)而制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，對環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅[4，10-13]。目前，我國氮肥施用量約占全世界的1/3，但當(dāng)季利用率僅為30%～35%[14]，效率由13.8 kg/kg下降至11.5 kg/kg[15]，其余則通過氨揮發(fā)、硝化-反硝化、滲漏和徑流等多種途徑損失[16]，我國化肥不合理施用導(dǎo)致肥料利用率遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家60%～70%的水平[17-18]。

為了減少氮肥使用，增加氮肥利用率，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，各種新型肥料應(yīng)運(yùn)而生，已有研究表明，從肥料工藝技術(shù)入手，通過添加肥料增效劑來改善肥料本身的性能，也是促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收、提高肥料利用率和作物產(chǎn)量的重要途徑[19]。有研究表明，在尿素顆粒外增加聚能網(wǎng)，可活化土壤養(yǎng)分并富集于根系周圍，促進(jìn)作物吸收，從而提高肥料利用率[20-21]。但目前在貴州黃壤區(qū)對聚能網(wǎng)尿素應(yīng)用于玉米作物上的研究較少，因此，以河南心連心有限公司提供的尿素顆粒外增加不同聚能網(wǎng)含量的聚能網(wǎng)尿素為供試肥料，以西都森玉1號(hào)玉米品種為試驗(yàn)材料，通過田間試驗(yàn)，研究尿素添加不同用量聚能網(wǎng)對玉米產(chǎn)量、養(yǎng)分積累和養(yǎng)分利用的影響，從而篩選出適宜貴州黃壤區(qū)種植玉米的聚能網(wǎng)尿素中聚能網(wǎng)含量，為貴州黃壤區(qū)合理施用聚能網(wǎng)尿素提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016年4—9月，在貴州省貴安新區(qū)高峰鎮(zhèn)進(jìn)行，地處26°22′24″N、106°20′25″E，海拔1 271 m，屬亞熱帶溫暖濕潤季風(fēng)氣候，土壤類型為黃泥土，土壤耕層基本理化性質(zhì)為有機(jī)質(zhì)含量7.09 g/kg，速效氮含量126.08 mg/kg，有效磷含量22.7 mg/kg，速效鉀含量136.00 mg/kg，pH值6.46。供試玉米品種為西都森玉1號(hào)，供試肥料為河南心連心化肥有限公司提供的普通尿素（N含量為46.7%）、聚能網(wǎng)尿素1‰（N含量為46.4%）、聚能網(wǎng)尿素2‰（N含量為46.4%）、聚能網(wǎng)尿素3‰（N含量為46.4%）、聚能網(wǎng)尿素4‰（N含量為46.4%）、聚能網(wǎng)尿素5‰（N含量為46.4%）、聚能網(wǎng)尿素6‰（N含量為46.4%），過磷酸鈣（P2O5含量為12%）和氯化鉀（K2O含量為60%）在常規(guī)農(nóng)資店購買。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)8個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積3 m×8 m=24 m2，整地劃分小區(qū)后施用基肥，然后移栽，一穴雙株種植，行株距為75 cm×40 cm。處理：T1，無氮;T2，普通尿素;T3，聚能網(wǎng)尿素1‰;T4，聚能網(wǎng)尿素2‰;T5，聚能網(wǎng)尿素3‰;T6，聚能網(wǎng)尿素4‰;T7，聚能網(wǎng)尿素5‰;T8，聚能網(wǎng)尿素6‰。肥料用量：所有處理N、P2O5、K2O投入總量一致，分別為80、120、120 kg/hm2，共施肥3次。具體施肥量如表1所示，田間管理按照農(nóng)戶常規(guī)管理。

1.3樣品采集與測定

施肥前采取玉米地耕層土壤樣品，進(jìn)行基本理化性質(zhì)分析，土壤pH值按照水土比2.5 ∶1 pH計(jì)法測定;有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀容量法測定;有效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提- 鉬銻抗比色法測定;速效鉀含量采用1.0 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法測定;速效氮含量用堿解擴(kuò)散法測定。

玉米收獲時(shí)對各小區(qū)進(jìn)行測產(chǎn)，并選擇小區(qū)代表性6株玉米，取其地上部分，測定穗粒數(shù)（粒/穗）、千粒質(zhì)量（g），并將植株各器官和玉米籽粒分別粉碎測定氮、磷、鉀含量，植株各部位養(yǎng)分含量測定：全N含量采用納氏比色法測定，全P含量采用鉬銻抗比色法測定，全K含量采用原子吸收分光光度計(jì)測定。

1.4相關(guān)參數(shù)計(jì)算

養(yǎng)分積累量（kg/hm2）=株數(shù)（株/hm2）×單株干物質(zhì)質(zhì)量（kg）×養(yǎng)分濃度（%）;氮肥利用率（NUE）=（施氮區(qū)植株氮總積累量-不施氮區(qū)植株氮總積累量）/氮量×100%;氮肥偏生產(chǎn)力（PEPN，kg/kg）=施氮后籽粒產(chǎn)量/氮量;氮素收獲指數(shù)（NHI）=籽粒氮素積累量/植株氮素積累量×100%;氮素吸收效率（NUPE，kg/kg）=植株地上部分氮素積累量/施氮量;氮肥農(nóng)學(xué)率（AEN，kg/kg）=（施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-不施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量）/施氮量。

1.5數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，利用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1尿素中添加不同用量聚能網(wǎng)對玉米養(yǎng)分積累的影響

在單位面積內(nèi)測定玉米地上部分產(chǎn)量，結(jié)合測定玉米地上部分N、P、K含量，得出單位面積內(nèi)玉米地上部分N、P、K積累量如表2和圖1所示。由表2、圖1可知，與T1處理相比，聚能網(wǎng)尿素和普通尿素施用均能促進(jìn)N積累量增加，且各處理與T1處理存在顯著性差異。與T2處理相比，尿素中添加不同用量聚能網(wǎng)均能增加N積累量，其中T4處理增加最高，增加44.62 kg/hm2，其次是T8處理，增加 43.82 kg/hm2，各處理與T2處理存在顯著性差異。與T1處理相比，普通尿素和聚能網(wǎng)尿素施用均促進(jìn)P積累量增加，普通尿素施用增加22.39%，而聚能網(wǎng)尿素施用增加 11.63%～32.42%，各處理與T1處理存在顯著性差異。與T2處理相比，T4、T5、T6、T8 P積累量有降低趨勢，只有T3、T7增加，其中T3最大，增加8.80 kg/hm2，且差異顯著。普通尿素和聚能網(wǎng)尿素施用均能增加K積累量，且與T1處理存在顯著差異。T5處理K積累量最高，與T2處理相比高出 19.64 kg/hm2，但尿素中不同用量的聚能網(wǎng)各處理間差異不顯著。

各部位氮積累量占地上部分比重順序?yàn)樽蚜?莖>葉>穗軸，磷積累量占地上部分比重順序?yàn)樽蚜?莖>葉>穗軸，鉀積累量占地上部分比重順序?yàn)榍o>葉>籽粒>穗軸。

2.2尿素中添加不同用量聚能網(wǎng)對玉米產(chǎn)量的影響

施肥是作物產(chǎn)量的保障。由表3可知，不同處理玉米的產(chǎn)量不同，與T1處理相比，各處理均表現(xiàn)為增產(chǎn)，普通尿素施[JP3]用增產(chǎn)13.39%，尿素中不同用量聚能網(wǎng)各處理增產(chǎn)20.02%～37.09%，且各處理與T1處理存在顯著性差異;與T2處理相比，聚能網(wǎng)尿素施用增產(chǎn)5.85%～20.90%，其中T4處理增產(chǎn)最高，T5處理次之，各處理與T2處理之間存在顯著性差異。

2.3尿素中添加不同用量聚能網(wǎng)對玉米氮素吸收利用的影響

尿素中添加不同用量聚能網(wǎng)對玉米氮素吸收利用的影響存在差異，由表4可知，T4處理氮肥利用率、偏生產(chǎn)力、氮素吸收效率、氮肥農(nóng)學(xué)效率均最高，與普通尿素T2處理相比分別高出24.79百分點(diǎn)、9.37 kg/kg、24.78百分點(diǎn)、9.37 kg/kg，且相應(yīng)各處理與T2處理存在顯著性差異。而T2處理氮素收獲指數(shù)最高，顯著高于T3、T6、T7、T8處理，與T4、T5處理差異不顯著，說明該處理將更多的氮積累在了籽粒中。

2.4尿素中添加不同用量聚能網(wǎng)對玉米經(jīng)濟(jì)效益的影響

2016年玉米市場價(jià)格為1.8元/kg，肥料價(jià)格分別為普通尿素1.88元/kg、聚能網(wǎng)尿素2.0元/kg、過磷酸鈣 1.25元/kg、氯化鉀3.2元/kg，人工費(fèi)為3 630元/hm2，通過計(jì)算得出各施肥處理經(jīng)濟(jì)效益（表5）。 由表5可知， 各處理的經(jīng)濟(jì)效益均高于不施氮肥的T1處理，其中普通尿素處理利潤率增加12.51%，尿素中不同用量聚能網(wǎng)處理增加 22.29%～48.84%;與普通尿素處理相比，聚能網(wǎng)尿素施用利潤率增加8.69%～32.29%，其中T4處理利潤率最大，增加32.29%，其次是T5處理，增加20.98%，即尿素中添加不同用量聚能網(wǎng)能提高利潤率，增加收入。

3討論與結(jié)論

隨著國家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的持續(xù)深入，落后、過剩的氮肥產(chǎn)能逐步退出舞臺(tái)，增效肥、水溶肥、液體肥與水肥一體化技術(shù)正走向應(yīng)用的舞臺(tái)[22]。聚能網(wǎng)尿素特含的生物活性高分子帶有大量絡(luò)合基團(tuán)，對作物生長過程中所需的養(yǎng)分具有極強(qiáng)的螯合功能，能夠吸附土壤中的大量元素和中微量元素，在作物根系附近形成一個(gè)充盈的“養(yǎng)分庫”，從而降低肥料分解速度，延長肥效[23]。

3.1尿素中添加不同用量聚能網(wǎng)對玉米養(yǎng)分積累的影響

研究表明，在一定范圍內(nèi)，干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系[24]，高生物量是高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)[25]，因此增強(qiáng)玉米生育期內(nèi)干物質(zhì)的積累能力是提高籽粒產(chǎn)量的有效途徑[26]。本試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，普通尿素和尿素中添加不同用量聚能網(wǎng)均能增加玉米地上部N積累量，但后者效果較為顯著，其中T4處理N積累量最大，與T2處理相比，各聚能網(wǎng)尿素處理增加了20.43%～31.92%;與T2處理相比，T4、T5、T6、T8玉米地上部P積累量有降低趨勢，只有T3、T7增加，其中T3最大，增加8.8 kg/hm2，這種現(xiàn)象可能是由于試驗(yàn)過程中存在誤差造成的。普通尿素和聚能網(wǎng)尿素施用均能增加K積累量，且與T1處理存在顯著差異。與T2處理相比，聚能網(wǎng)尿素各處理能增加K積累量，其中T5處理K積累量最高，高出 19.64 kg/hm2，但尿素中不同用量的聚能網(wǎng)各處理間差異不顯著。各部位氮積累量、磷積累量、鉀積累量占地上部分比重順序分別為籽粒>莖>葉>穗軸，籽粒>莖>葉>穗軸，莖>葉>籽粒>穗軸。說明聚能網(wǎng)尿素可促進(jìn)植株養(yǎng)分積累，與前人研究結(jié)果[27-28]基本一致。

3.2尿素中添加不同用量聚能網(wǎng)對玉米產(chǎn)量的影響

玉米產(chǎn)量由干物質(zhì)的積累分配與轉(zhuǎn)移特性所決定[29]。本研究結(jié)果表明，與T1處理相比，各處理均表現(xiàn)為增產(chǎn)，普通尿素施用增產(chǎn)13.39%，尿素中不同用量聚能網(wǎng)各處理增產(chǎn) 20.02%～37.09%，且各處理與T1處理存在顯著性差異;與T2處理相比，聚能網(wǎng)尿素施用增產(chǎn)5.85%～20.90%，其中T4處理增產(chǎn)最高，T5處理次之，各處理與T2處理之間存在顯著性差異。說明聚能網(wǎng)尿素可有效增加玉米產(chǎn)量，這與前人研究結(jié)果[6，9-10，23]一致。

3.3尿素中添加不同用量聚能網(wǎng)對玉米氮素吸收利用的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，相對于普通尿素T2處理相比，聚能網(wǎng)尿素施用氮肥利用率、偏生產(chǎn)力、氮素吸收效率、氮肥農(nóng)學(xué)效率均增加，T4處理均最高，分別高出24.79百分點(diǎn)、9.37 kg/kg、24.78百分點(diǎn)、9.37 kg/kg，且相應(yīng)各處理間與T2處理存在顯著性差異。而T2處理氮素收獲指數(shù)最高，顯著高于T3、T6、T7、T8處理，與T4、T5差異不顯著，說明該處理將更多的氮積累在了籽粒中。即除氮素收獲指數(shù)可能由于試驗(yàn)原因造成此現(xiàn)象外，新型聚能網(wǎng)尿素處理可促進(jìn)作物利用氮素，提高作物對氮素的利用，從而達(dá)到高產(chǎn)高質(zhì)。

3.4尿素中添加不同用量聚能網(wǎng)對玉米經(jīng)濟(jì)效益的影響

各處理經(jīng)濟(jì)效益表明，在增加了成本的前提下，普通尿素和不同用量的聚能網(wǎng)尿素與無氮處理相比經(jīng)濟(jì)效益均增加，且后者的經(jīng)濟(jì)效果較好。與普通尿素相比，聚能網(wǎng)尿素各處理經(jīng)濟(jì)效益增加954.84～3 546.84元/hm2，利潤率增加了8.69%～32.29%，其中T4處理利潤率最大，增加32.29%，其次是T5處理，增加20.98%，即尿素中添加不同用量聚能網(wǎng)能提高利潤率，增加收入。

綜上所述，尿素中不同用量聚能網(wǎng)均能適度促進(jìn)作物吸收、利用和積累氮、鉀養(yǎng)分，從而增加玉米產(chǎn)量，提高了氮肥利用率、偏生產(chǎn)力、氮素吸收效率、氮肥農(nóng)學(xué)效率，繼而增加經(jīng)濟(jì)效益，其中聚能網(wǎng)尿素2‰效果較好，可以為貴州黃壤區(qū)合理施用聚能網(wǎng)尿素提供理論依據(jù)。

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