腐植酸肥料對夏玉米產(chǎn)量和氮素利用的影響

崔雙雙　董曉霞　田慎重　王學(xué)君　劉盛林　孫澤強(qiáng)　劉志鑫

摘要：以腐植酸尿素和腐植酸復(fù)合肥為材料，開展田間肥效試驗，研究6種腐植酸肥料對玉米產(chǎn)量以及氮肥利用率的影響，以期為玉米施肥提質(zhì)增效提供理論與實踐依據(jù)，并為新型腐植酸尿素/復(fù)合肥肥料中添加劑的適宜用量提供數(shù)據(jù)支持。試驗結(jié)果表明：與不添加腐植酸的普通尿素/復(fù)合肥對照相比，腐植酸尿素和腐植酸復(fù)合肥均能增加玉米產(chǎn)量，腐植酸尿素及腐植酸復(fù)合肥最大增產(chǎn)率分別為12.97%和11.74%;腐植酸肥料對玉米干物質(zhì)量的累積也有一定促進(jìn)作用，尤其是Ⅳ型腐植酸尿素處理和Ⅴ型腐植酸復(fù)合肥處理玉米的生物量分別比對照提高9.7%和10.8%;玉米氮吸收量和氮肥偏生產(chǎn)力隨腐植酸添加量的不同而異，HA4處理和HA5處理玉米氮吸收量和氮肥偏生產(chǎn)力均較高。綜上所述，腐植酸肥料能夠增加玉米產(chǎn)量，提高氮肥肥效，且Ⅴ型腐植酸尿素、Ⅳ型腐植酸復(fù)合肥處理玉米生物量和氮肥利用率均較高，所以腐植酸在尿素中的最佳添加量為Ⅴ型，在復(fù)合肥中的最佳添加量為Ⅳ型。

關(guān)鍵詞：夏玉米;產(chǎn)量;腐植酸尿素;腐植酸復(fù)合肥;氮肥偏生產(chǎn)力

中圖分類號：S145.9：S513.062 文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2019）11-0087-05

Effects of Humic Acid Fertilizer on Nitrogen

Utilization and Yield of Summer Maize

Cui Shuangshuang1， Dong Xiaoxia1，2， Tian Shenzhong1， Wang Xuejun1，2，

Liu Shenglin1， Sun Zeqiang1，2， Liu Zhixin3

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

2. Shandong Cultivated Land Conservation Scientific Observation Station of Ministry of Agriculture， Jinan 250100， China;

3. Dongying Agricultural High-Tech Demonstration Zone， Dongying 257000， China）

Abstract With the humic acid urea and humic acid compound fertilizer as materials， a field experiment was conducted to examine the effects of six kinds of humic acid fertilizers on maize yield and nitrogen use efficiency， which was expected to provide theoretical and practical basis for improving the quality and efficiency of maize fertilization， and provide data support for the appropriate amount of additives in the new type of humic acid urea/compound fertilizers. The results showed that compared with the control of urea/compound fertilizer without humic acid， the humic acid urea and humic acid compound fertilizer could increase maize yield with the maximum increase rate as 12.97% and 11.74% respectively. Humic acid fertilizer could promote the accumulation of maize biomass， especially in the treatment of HA4 and HA5， the biomass of maize increased by 9.7% and 10.8%， respectively. The amount of nitrogen absorption and nitrogen partial productivities in maize varied with the amount of humic acid added， which were the highest in HA4 and HA5 treatments. In conclusion， humic acid fertilizer could increase maize yield and nitrogen fertilizer efficiency， and Ⅴ-type humic acid urea and Ⅳ-type humic acid compound fertilizer had higher maize biomass and nitrogen fertilizer efficiency. So Ⅴ type was the optimal addition amount of humic acid in urea and Ⅳ type was the optimal addition amount of humic acid in compound fertilizer.

Keywords Summer maize; Yield; Humic acid urea; Humic acid compound fertilizer;Nitrogen partial productivities

肥料作為糧食的“糧食”，是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，在糧食增產(chǎn)中的作用占40%～50%[1]，對農(nóng)業(yè)發(fā)展具有無可替代的重要作用。但是肥料的利用率普遍較低，不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還對環(huán)境造成極大危害，提高肥料肥效和利用率亟待解決。

肥料生產(chǎn)過程中加入腐植酸類、氨基酸類等天然活性物質(zhì)所生產(chǎn)的改性增效肥料產(chǎn)品，又稱之為增值肥料，因其天然無危害、增效明顯、增效劑微量高效、工藝簡單成本低等特點，而被廣泛推廣研究。腐植酸作為增效劑的一種，廣布于土壤中，是由動植物殘體和微生物細(xì)胞等經(jīng)過分解轉(zhuǎn)化，以及一系列地球化學(xué)過程形成和累積的一類含有羧基和酚羥基等活性基團(tuán)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的天然高分子有機(jī)聚合物[2]。腐植酸與肥料結(jié)合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，從而降低氮素釋放速率。腐植酸能抑制土壤脲酶活性、調(diào)節(jié)土壤微生物活性[3]，從而改善土壤水肥氣熱等。腐植酸還能增強(qiáng)作物新陳代謝和呼吸活性，從而促進(jìn)作物生長[4-6]。因此，添加腐植酸增效劑不僅可以促進(jìn)作物對氮的吸收，提高肥效，達(dá)到活化、改良土壤的作用，還能刺激作物生長、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)上有巨大應(yīng)用的潛力[7-11]。而且腐植酸不同用量對作物生長和土壤養(yǎng)分含量的影響研究表明，中等用量對作物生長和土壤養(yǎng)分含量有較好促進(jìn)作用。

腐植酸增效劑與肥料配施具有促進(jìn)作物生長、提高作物產(chǎn)量、增加肥料肥效的作用[12-14]。國家也十分重視農(nóng)用新型肥料發(fā)展，鼓勵研究開發(fā)環(huán)保、省工、增產(chǎn)、高效的新型肥料。腐植酸劑作為天然高分子物質(zhì)[15]，符合國家政策方針，適宜作物高產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展，因此對腐植酸肥添加劑成本、效益和用量的把控還有待進(jìn)一步研究。本研究以心連心肥料有限公司生產(chǎn)的腐植酸尿素、腐植酸復(fù)合肥為材料，開展田間肥效試驗，研究不同量腐植酸添加劑肥料對玉米生長、產(chǎn)量、氮素吸收累積、當(dāng)季利用率的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗分別于2016年6月在東營市渤海農(nóng)場二分場和2017年6月在德州市德平富民農(nóng)場進(jìn)行。東營市渤海農(nóng)場（N37°45′53.57″，E118°40′52.51″），屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫12.8℃，年平均降水量555.9 mm，地下水深埋2～3 m，地下水礦化度10～40 g/L;德州市德平富民農(nóng)場（N37°28′7.68″，E116°56′58.92″），地處魯北，屬黃泛平原，暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為13.5℃，年均降水量為566.0 mm。兩處試驗地前茬作物均為冬小麥，小麥?zhǔn)斋@后全部秸稈機(jī)械粉碎還田。玉米播種日期為當(dāng)年6月。試驗地耕層土壤基礎(chǔ)理化性狀見表1。

1.2 試驗設(shè)計

依據(jù)尿素或復(fù)合肥中腐植酸增效劑添加量不同，設(shè)置7個處理，即HA0：普通尿素/復(fù)合肥處理;HA1：Ⅰ型腐植酸尿素/復(fù)合肥處理;HA2：Ⅱ型腐植酸尿素/復(fù)合肥處理;HA3：Ⅲ型腐植酸尿素/復(fù)合肥處理;HA4：Ⅳ型腐植酸尿素/復(fù)合肥處理;HA5：Ⅴ型腐植酸尿素/復(fù)合肥處理;HA6：Ⅵ型腐植酸尿素/復(fù)合肥處理。采用隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。小區(qū)面積40 m2。

東營市夏玉米試驗用肥料N、P2O5、K2O分別為225、105、60 kg/hm2;德州市夏玉米試驗用肥料N、P2O5、K2O分別為180、105、90 kg /hm2。施肥方法為氮磷鉀肥全部基施，撒施后旋耕。2016年東營試驗地所用腐植酸肥料為腐植酸尿素Ⅰ—Ⅵ型（N 46.0%）;2017年德州試驗地所用腐植酸肥料為腐植酸復(fù)合肥Ⅰ—Ⅵ型（N 30%），兩種類型肥料均由河南心連心化工集團(tuán)有限公司生產(chǎn)提供。磷肥為重過磷酸鈣（P2O5 44%），鉀肥為氯化鉀（K2O 60%）。兩地所用種子均為當(dāng)?shù)刂魍葡挠衩灼贩N，東營市試驗為聯(lián)創(chuàng)808，德州市試驗為華農(nóng)138。

1.3 樣品采集與分析

試驗開始前按照“S”形采樣法均勻采集0～20 cm耕層土樣，經(jīng)過風(fēng)干、過篩后，測定基礎(chǔ)土壤樣品的pH值、EC值、堿解氮、有效磷和速效鉀含量。

玉米成熟后，試驗小區(qū)全部收獲，單獨記產(chǎn)。各小區(qū)分別取樣置于通風(fēng)處自然風(fēng)干，并進(jìn)行考種，測定玉米地上部生物量、籽粒重量、千粒重。然后將秸稈和籽粒分開，烘干粉碎，采用凱氏法（ISO 20483：2006，IDT）測定全氮含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

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

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行處理，Origin 8.0軟件做圖，SPSS 16.0軟件統(tǒng)計分析，LSD法多重比較檢驗處理間差異顯著性（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 腐植酸尿素/復(fù)合肥對玉米產(chǎn)量的影響

從表2看出，尿素和復(fù)合肥中添加腐植酸增效劑有助于玉米產(chǎn)量的提高。2016年施加腐植酸尿素處理玉米產(chǎn)量較普通尿素處理增產(chǎn)2.14%～12.97%。其中 HA5玉米產(chǎn)量最高，較HA0處理增產(chǎn)12.97%;HA2增產(chǎn)最少，為2.14%，各處理間差異未達(dá)顯著水平。2017年施加腐植酸復(fù)合肥處理玉米產(chǎn)量較普通尿素處理增產(chǎn)3.40%～11.74%。其中HA3增產(chǎn)效果最差，為3.40%，且與HA0處理差異不顯著;HA4增產(chǎn)效果最好，為11.74%，顯著高于普通復(fù)合肥處理;其次是HA6，為10.09%。在肥料中添加腐植酸增效劑對2016年和2017年玉米的千粒重均無顯著影響。

2.2 腐植酸尿素/復(fù)合肥對玉米地上部生物量和氮吸收利用的影響

從圖1可以看出，尿素或復(fù)合肥中添加腐植酸增效劑對玉米地上部生物量有影響，但差異不顯著。其中2016年東營試驗與普通尿素相比較，Ⅱ型腐植酸尿素降低玉米地上部生物量，降幅4.8%;其它腐植酸處理增加玉米生物量，Ⅳ型和Ⅴ型腐植酸尿素增幅較大，分別為9.7%和9.6%，但各氮肥處理間差異不顯著。2017年德州試驗，與HA0相比較，除Ⅲ型腐植酸復(fù)合肥降低玉米地上部生物量（降幅為2.9%）外，其它腐植酸處理增加玉米生物量，Ⅳ型和Ⅴ型腐植酸復(fù)合肥增幅較大，分別為9.3%和10.8%，各處理間差異不顯著。綜合兩年的試驗結(jié)果，Ⅴ型腐植酸尿素/復(fù)合肥處理玉米生物量最大，其次是Ⅳ型腐植酸尿素/復(fù)合肥處理。

腐植酸增效劑增加玉米氮吸收累積量但效果不顯著（圖1），2016年東營試驗，Ⅱ型和Ⅲ型腐植酸尿素較普通尿素降低了玉米氮吸收累積量，降幅分別為5.6%和0.4%，其它處理均增加玉米氮吸收量，Ⅳ型和Ⅴ型腐植酸尿素增加效果較好，分別增加5.8%和9.5%。2017年德州試驗，除Ⅲ型腐植酸復(fù)合肥處理降低玉米氮吸收量，降幅為4.5%外，其它處理均增加玉米氮吸收量，其中以Ⅳ型和Ⅵ型腐植酸復(fù)合肥增加幅度較大，分別為8.2%和11.0%。綜合兩年玉米氮吸收量結(jié)果，Ⅳ型和Ⅴ型腐植酸尿素/復(fù)合肥玉米氮吸收效果較好。

2.3 腐植酸尿素/復(fù)合肥處理對氮肥偏生產(chǎn)力的影響

由表3可以看出，2016年東營試驗氮肥偏生產(chǎn)力最大值為Ⅴ型腐植酸尿素處理，其次是Ⅳ型腐植酸尿素處理，最小的是普通尿素處理。Ⅳ型和Ⅴ型腐植酸尿素處理較HA0處理氮肥偏生產(chǎn)力分別增加11.60%和13.04%，Ⅱ型腐植酸尿素較HA0處理增加程度最小，為2.15%。2017年德州試驗氮肥偏生產(chǎn)力最大值為Ⅳ型腐植酸復(fù)合肥處理，其次是Ⅵ型腐植酸復(fù)合肥處理，最小的是HA0處理。Ⅳ型和Ⅵ型腐植酸復(fù)合肥較HA0處理氮肥偏生產(chǎn)力分別增加11.73%和10.12%，Ⅲ型腐植酸復(fù)合肥較HA0處理增加程度最小，為3.49%。2016年和2017年氮肥偏生產(chǎn)力平均最大值出現(xiàn)在HA4處理，其次是HA5處理。綜合上述結(jié)果，Ⅳ型和Ⅴ型腐植酸尿素/復(fù)合肥在兩年試驗中表現(xiàn)出較高的氮肥偏生產(chǎn)力。

3 討論

莊振東[14]、張水勤[16]、李兆君 [17]等研究證明腐植酸尿素處理玉米地上部及其各器官的干物質(zhì)量顯著高于普通尿素處理;楊威等[18]研究顯示腐植酸尿素不僅增產(chǎn)效果顯著，對玉米植株地上部生物量、氮吸收利用等也有較明顯優(yōu)勢;周傳余[19]、劉磊[20]、王薇[21]、鐘宏科[22]、龐慶陽[23]等分別研究腐植酸復(fù)合肥在番茄、玉米、馬鈴薯、大白菜、小麥上的增產(chǎn)功效。本研究結(jié)果表明，添加腐植酸增效劑增加玉米地上部生物量和氮吸收量，以Ⅳ型和Ⅴ型腐植酸尿素/復(fù)合肥玉米生物量較大，但是Ⅲ型腐植酸復(fù)合肥玉米氮吸收量低于普通復(fù)合肥處理。對玉米產(chǎn)量和氮肥偏生產(chǎn)力的影響，同樣為Ⅳ型和Ⅴ型腐植酸尿素/復(fù)合肥較高。這可能是因為腐植酸具有豐富的羧基和酚羥基等酸性官能團(tuán)結(jié)構(gòu)，能夠與尿素的酰胺基結(jié)合形成具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的腐植酸-脲絡(luò)合物，來延緩肥料的釋放時間[24，25]，從而為作物生長提供持續(xù)不斷的養(yǎng)分供應(yīng)，促進(jìn)作物生長，增加作物產(chǎn)量，提高氮肥肥效。

4 結(jié)論

施加氮肥/復(fù)合肥促進(jìn)夏玉米生物量累積和氮吸收累積，提高產(chǎn)量和氮肥肥效。普通肥料中添加一定比例的腐植酸增效劑后玉米產(chǎn)量和氮肥肥效更高：腐植酸尿素和腐植酸復(fù)合肥的玉米增產(chǎn)率最高分別為12.97%和11.74%，氮肥偏生產(chǎn)力較普通肥料最高增加率分別為13.04%和11.73%。本試驗中Ⅳ型腐植酸復(fù)合肥的玉米產(chǎn)量、氮肥偏生產(chǎn)力均最高，Ⅴ型腐植酸尿素的玉米產(chǎn)量、氮吸收量、氮肥偏生產(chǎn)力均最高，說明新型腐植酸肥料在玉米上的應(yīng)用前景十分廣闊。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1]林葆， 林繼雄， 李家康. 長期施肥的作物產(chǎn)量和土壤肥力變化[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 1994， 1（1）： 6-18.

[2]Iimura Y， Fujimoto M， Tamura K， et al. Black humic acid dynamics during natural reforestation of Japanese pampas grass （Miscanthus sinensis）[J]. Soil Biology and Biochemistry， 2013， 57（3）： 60-67.

[3]Dong L，Córdova-Kreylos A L， Yang J， et al. Humic acids buffer the effects of urea on soil ammonia oxidizers and potential nitrification[J]. Soil Biology and Biochemistry， 2009， 41（8）： 1612-1621.

[4]Trevisan S， Francioso O， Quaggiotti S， et al. Humic substances biological activity at the plant-soil interface[J]. Plant Signaling and Behavior， 2010， 5（6）： 635-643.

[5]劉增兵， 趙秉強(qiáng)， 林治安. 腐植酸尿素氨揮發(fā)特性及影響因素研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2010， 16（1）： 208-213.

[6]袁亮， 趙秉強(qiáng)， 林治安， 等. 增值尿素對小麥產(chǎn)量、氮肥利用率及肥料氮在土壤剖面中分布的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2014， 20（3）： 620-628.

[7]劉秀梅， 張夫道， 馮兆濱， 等. 風(fēng)化煤腐植酸對氮、磷、鉀的吸附和解吸特性[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2005， 11（5）： 641-646.

[8]程亮， 張保林， 王杰， 等. 腐植酸肥料的研究進(jìn)展[J]. 中國土壤與肥料， 2011（5）： 1-6.

[9]趙秉強(qiáng). 發(fā)展尿素增值技術(shù)， 促進(jìn)尿素產(chǎn)品技術(shù)升級[J]. 磷肥與復(fù)肥， 2013， 28（2）： 6-7.

[10]曾憲成. 讓腐植酸水溶肥普惠全人類[J]. 腐植酸， 2014（4）： 2-6.

[11]劉梅堂， 王天雷， 程瑤， 等. 中國泥炭褐煤資源及發(fā)展腐植酸鉀產(chǎn)業(yè)潛力[J]. 地學(xué)前緣， 2014， 21（5）： 255-266.

[12]Celik H， Katkat A V， Bar瘙塂 Bülent A， et al. Effects of humus on growth and nutrient uptake of maize under saline and calcareous soilconditions[J]. Zemdirbyst （Agriculture）， 2010， 97（4）： 15-22.

[13]ElMekser H K A， Mohamed Z E O M， Ali M A M. Influence of humic acid and some micronutrients on yellow corn yield and quality[J]. World Applied Sciences Journal， 2014， 32（1）：1-11.

[14]莊振東， 李絮花. 腐植酸氮肥對玉米產(chǎn)量、氮肥利用及氮肥損失的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2016， 22（5）： 1232-1239.

[15]趙秉強(qiáng)， 徐秀成， 武志杰， 等. 新型肥料[M]. 北京： 科學(xué)出版社， 2013.

[16]張水勤， 袁亮， 李偉， 等. 腐植酸尿素對玉米產(chǎn)量及肥料氮去向的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2017， 23（5）： 1207-1214.

[17]李兆君， 馬國瑞， 王申貴， 等. 腐植酸長效尿素在土壤中轉(zhuǎn)化及其對玉米增產(chǎn)的效應(yīng)研究[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2005， 13（4）： 121-123.

[18]楊威， 梅沛沛， 井宇航， 等. 幾種新型肥料對玉米產(chǎn)量和氮磷吸收的影響[J]. 河南科技學(xué)院學(xué)報， 2017， 45 （5）： 8-15.

[19]周傳余， 郎英， 周超. 腐植酸復(fù)合肥對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（7）： 45-48.

[20]劉磊， 王平， 孫志梅， 等. 腐植酸復(fù)合肥多層深施對土壤含水量、玉米生長及產(chǎn)量的影響[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2015， 35 （1）： 7-11.

[21]王薇， 李子雙， 穆吉珍. 腐植酸復(fù)合肥在馬鈴薯上的應(yīng)用效果研究[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2016，48（6）：81-83.

[22]鐘宏科， 沈麗英， 施劉硯， 等. 功能性腐植酸螯合肥在大白菜上的施用效果[J]. 磷肥與復(fù)肥， 2018， 33（1）： 38-40.

[23]龐慶陽， 宣毓龍， 蔡旭， 等. 棉粕腐植酸肥對小麥生長及產(chǎn)量的影響[J]. 麥類作物學(xué)報，2016， 36（2）： 231-235.

[24]劉增兵， 趙秉強(qiáng)， 林治安. 熔融造粒腐植酸尿素的緩釋性能研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2009， 15（6）： 1444-1449.

[25]梁宗存， 成紹鑫. 煤中腐植酸與尿素相互作用機(jī)理的研究[J]. 燃料化學(xué)學(xué)報， 1999， 27（2）： 176-181.

收稿日期：2019-08-12

基金項目：山東省重大科技創(chuàng)新工程項目“濱海鹽堿地生態(tài)保育與地力提升關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”;公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項 “華北平原中南部旱地兩熟區(qū)高強(qiáng)度利用退化及鹽堿耕地培肥與合理農(nóng)作制技術(shù)集成與示范”

作者簡介：[JP3]崔雙雙（1988—），女，碩士研究生，主要從事土壤培肥和農(nóng)業(yè)水土資源高效利用方面的研究。E-mail：cuishuang.501003@163.com[JP]

通訊作者：董曉霞（1971—），女，研究員，研究方向為土壤改良與培肥。E-mail：dongxiaoxia612@163.com