控失尿素、常規(guī)尿素及配比對(duì)新疆滴灌玉米產(chǎn)量及氮肥效率的影響

李 源，張 炎,2，哈麗哈什·依巴提,2， 張夢(mèng)婕，李青軍,2*

(1.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，新疆 烏魯木齊 830091；2.農(nóng)業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830091)

【研究意義】氮肥為作物生長(zhǎng)提供了必要養(yǎng)分，我國(guó)傳統(tǒng)氮肥如尿素利用率較低，僅為30 %～35 %，造成氮肥的大量流失，并對(duì)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1]。近年來(lái)，氮肥行業(yè)相繼出現(xiàn)了各種新型的尿素產(chǎn)品[2]，這些新產(chǎn)品對(duì)促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量增加和肥效提高方面取得了良好效果。其中，控失尿素對(duì)土壤理化性質(zhì)改良和促進(jìn)作物生長(zhǎng)方面效果顯著[3]?？厥蛩刂懈缓锘钚缘奶烊桓叻肿游镔|(zhì)，肥料的緩失性能較好[4-5]，能夠?qū)固定在作物根系周?chē)?，從而更有利于作物?duì)養(yǎng)分的吸收，提高氮的利用率，在旱地農(nóng)業(yè)下優(yōu)勢(shì)顯著[6]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目標(biāo)產(chǎn)量一定情況下，控失尿素能夠降低氮素施用量的50 %，同時(shí)可保證作物生育后期土壤速效氮供應(yīng)[7]。Ogola認(rèn)為，控失尿素能夠增加玉米根系數(shù)量[8]，從而提高玉米對(duì)養(yǎng)分的吸收。結(jié)果表明，控失尿素全部基施可能造成作物生育前期生長(zhǎng)緩慢、干物質(zhì)積累低和高成本投入等問(wèn)題[9]。近年來(lái)，有人在玉米上開(kāi)展了控失尿素與常規(guī)尿素配施試驗(yàn)，表明配合施用能更有效滿足玉米各生育期的養(yǎng)分需求，進(jìn)而達(dá)到高產(chǎn)、提高氮肥效率的目標(biāo)[10-11]。因此，針對(duì)控失尿素與常規(guī)尿素混合后對(duì)作物產(chǎn)量和氮肥利用率的影響受到許多學(xué)者的關(guān)注和思考。新疆地處我國(guó)干旱-半干旱生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)，玉米為播種面積和總產(chǎn)量第二位的作物[12]。目前，新疆玉米種植均已實(shí)現(xiàn)滴灌覆膜栽培，但農(nóng)民實(shí)際生產(chǎn)中也存在將部分尿素基施情況?；┏Ｒ?guī)尿素利用效率低，并存在銨揮發(fā)、硝酸鹽淋融等環(huán)境負(fù)面影響。如何提高氮肥利用效率、避免環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)并增加玉米產(chǎn)量，應(yīng)用新型控失尿素或可成為本區(qū)滴灌玉米種植的一種新嘗試?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本次研究旨在通過(guò)研究控失尿素、常規(guī)尿素及配比對(duì)滴灌玉米籽粒產(chǎn)量、干物質(zhì)積累、養(yǎng)分吸收、氮肥效率及成熟期土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、含量的影響，力求尋找最佳的配施比例?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以期為本區(qū)玉米高產(chǎn)、高效提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年在新疆昌吉市老龍河農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行(E 82°17′30″，N 44°10′59″)，該區(qū)年降雨量280 mm，無(wú)霜期170 d，≥10 ℃積溫3300 ℃。供試品種新玉48，采取膜下滴灌種植，滴灌帶布設(shè)方式1管2行，滴灌帶鋪于膜下中間。寬窄行播種，行距70 cm(寬)+50 cm(窄)，株距20～22 cm，小區(qū)面積48 m2。4月30日播種，5月7日出苗。灌溉方式高壓滴灌，全生育期灌溉10次，灌水量260 m3/hm2。試驗(yàn)地為灰漠土，播前土壤養(yǎng)分狀況見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)共設(shè)8個(gè)施肥處理：①CK：不施氮肥；②UREA：常規(guī)尿素，施N 240 kg·hm-2；③LCU：等氮量控失尿素，施N 240 kg·hm-2；④LCU0.8：控失尿素減量20 %，施N 192 kg·hm-2；⑤LCU0.7：控失尿素減量30 %，施N 168 kg·hm-2；⑥LCU0.7Urea0.3：控失尿素與常規(guī)尿素7∶3配比，施N 240 kg·hm-2；⑦LCU0.5Urea0.5：控失尿素與常規(guī)尿素5∶5配比，施N 240 kg·hm-2；⑧LCU0.3Urea0.7：控失尿素與常規(guī)尿素3∶7配比，施N 240 kg·hm-2。磷、鉀肥均為P2O5150 kg·hm-2、K2O 90 kg·hm-2。

施肥方案：常規(guī)尿素30 %基施，其余70 %分4次在大喇叭口期(6月12日，25 %)、孕穗期(6月27日，20 %)、吐絲期(7月16日，15 %)、灌漿期(7月31日，10 %)隨水滴施；其余處理控失尿素全部基施，剩余常規(guī)尿素隨水滴施同處理2。磷肥為三料磷肥(P2O546 %)、鉀肥為氯化鉀(K2O 60 %)，磷、鉀肥全部基施。

1.3 測(cè)定方法

干物質(zhì)和養(yǎng)分測(cè)定：于成熟期(9月28日)采集玉米樣品，按莖、葉、籽粒分開(kāi)，烘干、稱(chēng)重、粉碎，測(cè)定各器官N素含量。

產(chǎn)量測(cè)定：成熟期各小區(qū)調(diào)查2.4 m × 4 m = 9.6 m2的玉米株數(shù)，實(shí)收30株測(cè)定單株籽粒重，養(yǎng)分積累量、養(yǎng)分利用率和農(nóng)學(xué)效率按下列公式計(jì)算：

養(yǎng)分積累量(kg/hm2)=株數(shù)(株/hm2)× 單株干物質(zhì)重(kg)×養(yǎng)分濃度(%)

養(yǎng)分利用率(%) =(施肥區(qū)養(yǎng)分吸收量-缺肥區(qū)吸收量)×100/施肥量

農(nóng)學(xué)效率(kg/kg) =(施肥區(qū)玉米產(chǎn)量-缺肥區(qū)玉米產(chǎn)量)/施肥量

數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

表1 0～20 cm 土壤基本農(nóng)化性狀

表2 不同施肥處理玉米收獲期籽粒產(chǎn)量

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

從表2可以看出，各處理玉米的株數(shù)沒(méi)有顯著差異。LCU0.7Urea0.3處理的單株籽粒重最大，且顯著大于LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7和UREA，與LCU無(wú)顯著差異；而LCU0.5Urea0.5顯著大于LCU0.3Urea0.7和UREA處理；UREA、LCU0.8、LCU0.7處理的單株籽粒重都顯著大于CK處理，其中UREA、LCU0.8處理無(wú)顯著差異，但顯著高于于LCU0.7。

施用氮肥顯著增加了玉米產(chǎn)量，比CK增產(chǎn)8.83 %～26.40 %，與UREA相比，LCU、LCU0.7Urea0.3、LCU0.5Urea0.5配比處理都顯著增加了玉米產(chǎn)量，增產(chǎn)率6.55 %～11.77 %，其中LCU0.7Urea0.3配比增產(chǎn)效果最好，顯著好于LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7和UREA處理，而LCU0.3Urea0.7與UREA處理效果無(wú)顯著差異；LCU0.8與UREA處理的產(chǎn)量差異不顯著，而LCU0.7處理顯著低于UREA處理，產(chǎn)量降低了3.76 %。

2.2 氮肥對(duì)玉米干物質(zhì)累積與分配的影響

由表3可看出，玉米各部位干物質(zhì)處理間差異顯著。玉米的葉干物質(zhì)以LCU0.7Urea0.3處理最大，為5686 kg/hm2，顯著大于LCU0.5Urea0.5、UREA和LCU0.3Urea0.7處理；而LCU0.5Urea0.5處理顯著大于UREA處理，與LCU0.3Urea0.7處理沒(méi)有顯著差異。玉米的莖干物質(zhì)以LCU0.7Urea0.3處理最大，為6307 kg/hm2，顯著大于UREA、LCU0.3Urea0.7處理；而UREA、LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7處理間沒(méi)有顯著差異。LCU0.7Urea0.3處理的籽粒干物質(zhì)最大，為14 627 kg/hm2，顯著大于UREA、LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7處理，但與LCU處理沒(méi)有顯著差異；LCU0.5Urea0.5處理顯著大于UREA處理，但與LCU0.3Urea0.7處理沒(méi)有顯著差異。

玉米的總干物質(zhì)以LCU0.7Urea0.3處理最大，為26 620 kg/hm2，顯著大于LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7和Urea處理，與LCU處理沒(méi)有顯著差異；而LCU0.5Urea0.5處理也顯著大于Urea處理，但LCU0.3Urea0.7與Urea處理沒(méi)有顯著差異；Urea、LCUrea0.8、LCU0.7處理的總干物質(zhì)沒(méi)有顯著差異，但都顯著大于CK處理。

2.3 氮肥對(duì)玉米養(yǎng)分吸收與分配的影響

由表4可看出，玉米各部位N素吸收量處理間差異顯著。玉米的葉N素吸收量以LCU0.7Urea0.3處理最大，為52.87 kg/hm2，顯著大于UREA、LCU0.3Urea0.7處理，與LCU、LCU0.5Urea0.5處理沒(méi)有顯著差異；玉米的莖N素吸收量以LCU0.7Urea0.3處理最大，為49.61 kg/hm2，顯著大于UREA和LCU0.3Urea0.7處理，與LCUrea、LCU0.5Urea0.5處理沒(méi)有顯著差異。LCU0.7Urea0.3處理的籽粒N素吸收量為176.64 kg/hm2，顯著大于其它處理，而LCU0.5Urea0.5處理顯著大于UREA處理。

表3 不同尿素處理的玉米干物質(zhì)分配

表4 不同處理的玉米氮素吸收

LCU0.7Urea0.3、LCU、LCU0.5Urea0.5和LCU0.3Urea0.7處理的總N素吸收量都顯著大于UREA處理，其中LCU0.7Urea0.3處理最大，為279.12 kg/hm2，顯著大于其它處理；而LCU與LCU0.5Urea0.5處理沒(méi)有顯著差異，但都顯著大于LCU0.3Urea0.7處理；UREA處理與LCU0.8處理的總N素吸收量沒(méi)有顯著差異，但都顯著大于LCU0.7、CK處理。

2.4 玉米氮肥利用效率

由表5可看出，LCU0.7Urea0.3、LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7和LCU處理的農(nóng)學(xué)效率介于7.38～12.60 kg/kg之間，都大于UREA處理的6.25 kg/kg，其中LCU0.7Urea0.3處理最大，其次是LCU處理，為11.44 kg/kg，而LCU0.3Urea0.7處理略大于UREA處理；LCU0.8處理的農(nóng)學(xué)效率大于UREA處理，而LCU0.7處理小于UREA處理。LCU0.7Urea0.3、LCU、LCU0.5Urea0.5處理都比UREA處理提高了棉花的氮肥利用率，增加了7.96 %～12.09 %。其中等施氮量下LCU0.7Urea0.3處理的氮肥利用率最高，比UREA分別增加了12.09 %，而LCU0.3Urea0.7處理的氮肥利用率比UREA處理增加了3.52 %。

2.5 收獲后土壤銨態(tài)、硝態(tài)氮積累

為了明確各施氮處理對(duì)土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量的影響，在收獲期測(cè)定了0～20，20～40 cm土層的土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量(表6)。與CK相比， 玉米收獲后各處理的土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量均有不同程度的增加。在0～20 cm土層中，LCU0.7Urea0.3處理后土壤銨態(tài)氮累積量最高，為10.50 mg/kg，其次是LCU0.5Urea0.5處理，CK處理最低；在20～40 cm土層中，LCU0.7Urea0.3處理銨態(tài)氮累積量最高，為9.46 mg/kg。0～20 cm土層中LCU0.7Urea0.3處理硝態(tài)氮累積量最高，為22.60 mg/kg，其次是LCU處理；在20～40 cm土層中，LCU0.7Urea0.3處理的土壤硝態(tài)氮累積量最高，為21.21 mg/kg。

表5 不同處理的氮肥利用效率

表6 土壤中0～40 cm各土層中各個(gè)施肥處理的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮累積量

3 討 論

控失尿素在作物生育前期釋放緩慢，不能滿足作物生長(zhǎng)的需要，與常規(guī)尿素以合適的比例混和后施用，既可滿足作物前期對(duì)氮素的需求，又可利用控失尿素的緩失性來(lái)滿足作物中后期對(duì)氮素的需要[16]。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明：與常規(guī)尿素相比，在施氮量相同的前提下，控失尿素?fù)交斐Ｒ?guī)尿素后玉米產(chǎn)量顯著增加。其中，LCU0.7Urea0.3、LCU0.5Urea0.52個(gè)處理的增產(chǎn)效果最好，分別比Urea處理增產(chǎn)11.77 %和6.55 %；LCU0.8與Urea差異不顯著；但LCU0.7處理玉米產(chǎn)量顯著低于Urea處理。各處理間在干物質(zhì)量和氮素吸收量方面得出了與產(chǎn)量相同的結(jié)論。因此，施控失尿素減少氮肥用量時(shí)(LCU0.8)，并沒(méi)有造成玉米的減產(chǎn)；在施用等氮量控失尿素與常規(guī)尿素混合后，增產(chǎn)效果顯著，其中LCU0.7Urea0.3處理效果最好。

以上結(jié)果與王寅等[17]的研究結(jié)果基本一致，總施氮量稍有不同。控失尿素能提升玉米氮素吸收量從而為籽粒提供充足的營(yíng)養(yǎng)，通過(guò)增加干物質(zhì)積累和千粒重實(shí)現(xiàn)玉米的增產(chǎn)[18]。在控失尿素的最佳用量上，朱曉柯[19]認(rèn)為控失尿素施用量在常規(guī)施肥減量25 %時(shí)能取得最佳效果，曹兵等認(rèn)為用量為常規(guī)施肥用量的2/3時(shí)效果最佳[16]。近年來(lái)的研究表明，控失尿素和常規(guī)尿素配施最佳配比與土壤肥力、氣候等條件密切相關(guān)[20-21]。從研究區(qū)土壤農(nóng)化性狀可知(表1)，研究區(qū)屬中-低地力水平，LCU0.7Urea0.3處理中一次性基施70 %的控失尿素和部分常規(guī)尿素足以保證玉米生育前期對(duì)氮素養(yǎng)分的需求。在拔節(jié)期，隨著玉米對(duì)氮營(yíng)養(yǎng)元素需求量的增加，此時(shí)70 %的控失尿素和后期追施的常規(guī)尿素同時(shí)發(fā)揮作用，控失尿素不斷釋放的氮素為玉米提供充足的養(yǎng)分，為玉米高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。研究表明，施氮量對(duì)土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量有顯著影響，并隨施氮量的增加而增加[22]。本試驗(yàn)中施肥后土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量明顯高于CK處理。其中，LCU0.7Urea0.3處理土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量最高，使土壤中的養(yǎng)分得到了能較好保存，為后期種植提供養(yǎng)分，同時(shí)也降低了土壤中養(yǎng)分的流失。

因此，結(jié)合本次試驗(yàn)的研究結(jié)果，選擇LCU0.7Urea0.3是提高新疆干旱區(qū)膜下滴灌玉米產(chǎn)量、氮肥利用率的最佳途徑，同時(shí)對(duì)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

4 結(jié) 論

(1)與常規(guī)尿素相比，LCU0.7Urea0.3、LCU0.5Urea0.5、LCU處理能顯著增加玉米干物質(zhì)量，N素吸收量、產(chǎn)量及氮肥利用率，其中LCU0.7Urea0.3處理效果最好。

(2)LCU0.8處理與Urea處理的玉米干物質(zhì)、產(chǎn)量、N素吸收量大體相同，但大幅度提高了氮肥利用率；LCU0.7處理顯著低于Urea處理，產(chǎn)量降低了3.76 %。

(3)控失尿素與常規(guī)尿素配比處理在0～40 cm土層深度的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量高于Urea處理，且LCU0.7Urea0.3處理的土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮累積量最高。