不同種類氮肥對夏玉米產量、土壤養(yǎng)分和肥料利用率的影響

牟小翎 朱國梁 董浩 張雪飛 于淑慧 史桂芳 譚德水

摘要：本試驗以鄭單958為供試材料，采用田間試驗法研究了不同種類氮肥對夏玉米土壤養(yǎng)分、主要性狀和肥料利用率的影響。結果表明：與優(yōu)化施肥（NPK）相比，聚谷氨酸類肥料（NPK+PA）和海藻酸類肥料（NPK+AA）土壤堿解氮含量分別增加3.44%和4.01%;緩控釋肥料（SCRF）、海藻酸類肥料（NPK+AA）、腐植酸類肥料（HAF）玉米籽粒產量分別增加3.79%、0.47%、0.96%，氮肥利用率分別增提高41.20%、12.53%、22.56%;氮肥和磷肥利用率均以緩控釋肥料（SCRF）最高。說明不同種類氮肥和緩控釋氮肥能不同程度的提高土壤養(yǎng)分、玉米產量和肥料利用率，且以緩控釋肥效果最好。

關鍵詞：氮肥;夏玉米;肥料利用率;土壤養(yǎng)分;產量

中圖分類號：S513.062：S143.1? 文獻標識號：A? 文章編號：1001-4942（2020）11-0041-05〖HJ*2/5〗

Effects of Different Types of Nitrogen Fertilizer on Summer

Maize Yield，Soil Nutrients and Fertilizer Use Efficiency

Mu Xiaoling1，Zhu Guoliang1，Dong Hao1，Zhang Xuefei2，

Yu Shuhui1，Shi Guifang1，Tan Deshui3

（1. Taian Academy of Agricultural Sciences，Taian 271000，China;

2. Daiyue District Soil Fertilizer Workstation of Taian City， Taian 271000， China;

3. Institute of Agricultural Resources and Environment， Shandong Academy of Agricultural Sciences/

Key Laboratory of Wastes Matrix Utilization， Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Jinan 250100，China）

Abstract The effects of different nitrogen fertilizer types on soil nutrients， main characters and fertilizer use efficiency of summer maize were studied by field experiment using Zhengdan 958 as test material. The results showed that compared with the optimized NPK treatment， polyglutamic acid fertilizer （NPK+PA） and alginate fertilizer （NPK+AA） increased the alkaline hydrolysis nitrogen content of soil by 3.44% and 4.01%. Slow controlled-release fertilizer （SCRF）， alginate fertilizer （NPK+AA） and humic fertilizer （HAF） treatment increased the grain yield by 3.79%， 0.47% and 0.96% respectively， increased nitrogen use efficiency by 41.20%， 12.53% and 22.56%， respectively. The use efficiency of phosphorus fertilizer and nitrogen fertilizer were the highest under the SCRF treatment. It indicated that fertilizer types and slow controlled-release nitrogen fertilizer could improve the soil nutrients， maize yield and fertilizer use efficiency in different degrees， and slow controlled-release fertilizer had the best effect.

Keywords Nitrogen fertilizer; Summer maize; Fertilizer use efficiency; Soil nutrients; Yield

玉米是我國播種面積最大的糧食作物，2018年播種面積4 213.05萬hm2，產量2.57億t，分別占全國糧食作物面積、產量的36.00%和3910%[1， 2]，在保障國家糧食安全中占有重要地位。玉米生長過程中，需肥量較大且以氮、磷、鉀肥為主，其中氮肥更是起著關鍵作用[3]，在玉米栽培中，氮肥種類和施用量直接影響玉米的生長狀況和最終產量[4-7]，因此，大幅提高化肥的氮素利用率，對改善作物品質尤為重要。然而生產中氮肥施用不合理、施用過量現(xiàn)象普遍存在，農民為獲得較高產量，往往重偏施氮肥，而忽視了磷、鉀肥配合施用對玉米生長發(fā)育、產量構成和養(yǎng)分吸收的促進作用[8]，致使土壤養(yǎng)分失衡，肥料利用率逐年降低[9]。我國氮肥當季利用率為30%～35%[10， 11]，玉米的氮肥利用率僅為25.6%～26.3%[12]，氮肥損失嚴重，不僅造成經濟浪費，而且污染環(huán)境[13]。

針對以上問題，對夏玉米氮肥施用技術開展了研究。陳祥等[9]研究了氮磷鉀平衡施肥對夏玉米產量及養(yǎng)分吸收和累積的影響，結果表明，氮磷鉀平衡施肥（NPK）對夏玉米籽粒產量有顯著的增產作用，產量達6 426 kg/hm2，氮、磷、鉀平衡施用可提高夏玉米產量、氮肥利用率以及養(yǎng)分的吸收。戴靜等[14]開展了氮磷鉀配施對玉米主要性狀和產量的影響及其施肥規(guī)律研究，結果表明不同肥料及配施方式在一定程度上影響著玉米的株高、穗位、棒三葉葉面積、穗長，玉米的需肥規(guī)律一般是隨著產量的提高，吸收到植株內的營養(yǎng)數(shù)量也增多。對于不同種類氮肥、緩控釋肥在夏玉米的肥效應用有類似研究，張師等[15]進行了不同種類氮肥對玉米生長及經濟性狀的影響研究，著重對細胞酶活化緩釋尿素處理葉綠素、干物質積累量等進行了陳述，王安臻等[16]開展了緩控釋肥對玉米氮磷鉀養(yǎng)分分配及產量的影響研究，結果表明，緩控釋肥更有利于玉米生長和產量的提高，與對照相比緩控釋肥處理60 d的玉米穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重、穗長、小區(qū)粒重分別增加31.7%、28.9%、13.9%、15.9%、53.9%。

以上主要就氮磷鉀平衡施肥以及緩控釋肥分別展開了研究，對于肥料增效劑的應用研究較少，且研究中未明確平衡施肥和緩控釋肥的效果差異以及對夏玉米產量、土壤養(yǎng)分和肥料利用率的影響。鑒于此，本試驗在以上研究基礎上，增加聚谷氨酸類肥料處理（NPK+PA）和海藻酸類肥料處理（NPK+AA）以及腐植酸類肥料處理（HAF）和緩控釋肥料處理（SCRF）等對玉米產量、氮磷鉀利用率和土壤養(yǎng)分的影響，以明確不同肥料增效劑、腐植酸類肥料和緩控釋肥對夏玉米產量、土壤養(yǎng)分等的增效差異，為在夏玉米作物上選擇高產高效的肥料種類和用量提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于泰安市岱岳區(qū)馬莊鎮(zhèn)大寺村（35°57′36″N，116°58′37″E）。該試驗點地處魯中山區(qū)西部，屬溫帶大陸性半濕潤季風氣候，年平均日照數(shù)2 627.1 h，多年平均降水量為697 mm。耕作模式為小麥-玉米輪作。供試土壤為褐土，試驗開始前0～20 cm土層土壤理化性狀為堿解氮88.38 mg/kg、有效磷43.45 mg/kg、速效鉀11617 mg/kg、有機質18.44 g/kg、土壤pH值741。供試玉米品種為鄭單958，播種方式為機械播種。2019年6月20日播種，9月30日收獲。

1.2 試驗設計與方法

試驗采用大區(qū)區(qū)組設計，區(qū)長40.0 m、寬6.6 m，面積為264 m2，共設置10個處理，重復3次，分別為（1）CK：不施任何肥料;（2）PK：施用磷鉀肥;（3）NK：施用氮鉀肥，施氮量210 kg/hm2;（4）NP：施用氮磷肥，施氮量210 kg/hm2;（5）NPK-10%N：施氮量189 kg/hm2;（6）NPK：優(yōu)化施肥處理，施氮量210 kg/hm2;（7）NPK+PA：聚谷氨酸類肥料，施氮量同NPK處理，聚谷氨酸施用量為1 500 g/hm2，與化肥混合基施;（8）NPK+AA：海藻酸類肥料，施氮量同NPK處理，海藻酸施用量為750 g/hm2;（9）HAF：腐植酸類肥料，一次性施用，施氮量同NPK處理;（10）SCRF：緩控釋肥，一次性施用，施氮量同NPK處理。

HAF為腐植酸尿素（N 28%）、SCRF為控釋肥尿素（N 43%），均作基肥一次性施入。其余處理氮肥為常規(guī)尿素（N 46%），其總量的1/3作基肥溝施，2/3在喇叭口期追肥溝施。所有處理磷鉀肥均作基肥一次性溝施，其中磷肥為重過磷酸鈣（P2O5 45%），用量為90 kg/hm2;鉀肥為硫酸鉀（K2O 50%），用量為75 kg/hm2。

1.3 田間取樣及測定方法

玉米成熟后，各小區(qū)分別收獲10 m2植株，置于通風處自然風干后，用于籽粒產量、地上部生物量、穗粒數(shù)和千粒重等指標測定。將風干秸稈和籽粒分別進行研磨，樣品經H2SO4-H2O2消煮，采用凱氏定氮法測定全氮含量，釩鉬黃比色法測定全磷含量，火焰光度法測定全鉀含量。土壤樣品于玉米收獲后進行采集，每小區(qū)取3個樣品，混合均勻，分別用堿解擴散法測堿解氮，鉬銻抗比色法測有效磷，火焰光度計法測速效鉀，重鉻酸鉀外加熱法測定有機質，常規(guī)法測pH值[17]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

氮肥利用率（%）=（施氮區(qū)吸氮量-不施氮區(qū)吸氮量）/施氮量×100;

磷肥利用率（%）=（施磷區(qū)吸磷量-不施磷區(qū)吸磷量）/施磷量×100;

鉀肥利用率（%）=（施鉀區(qū)吸鉀量-不施鉀區(qū)吸鉀量）/施鉀量×100。

應用Microsoft Excel和DPS統(tǒng)計軟件對試驗結果進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對土壤表層養(yǎng)分的影響

不同處理土壤表層養(yǎng)分見表1。NPK+AA處理的堿解氮含量最高，與NPK處理相比，NPK+PA和NPK+AA處理堿解氮含量分別增加3.44%和4.01%，HAF和SCRF處理分別減少16.08%和4.02%。全量施肥處理之間，土壤有效磷含量差異不顯著。與NPK處理相比，NPK-10%N和NPK+PA處理土壤速效鉀含量顯著下降了8.18%和10.36%，其余全量施肥處理間差異不顯著。與NPK處理相比，NPK+PA和SCRF處理土壤有機質含量分別提高1.96%和1.65%，差異不顯著。

2.2 不同施肥處理對玉米產量的影響

由表2可知，SCRF處理的玉米籽粒產量最高，與NPK處理相比，SCRF、NPK+AA、HAF處理籽粒產量分別增加3.79%、0.47%、0.96%，NPK+PA、NPK-10%N處理籽粒產量分別降低2.07%、3.01%。玉米產量構成因素中，穗粒數(shù)以HAF處理最高，與NPK處理相比，HAF、NPK-10%N、NPK+AA、SCRF處理的穗粒數(shù)分別增加10.99%、8.35%、3.45%、0.96%，NPK+PA、NK、NP處理分別降低3.33%、2.23%、2.27%;與CK處理相比，HAF、NPK-10%N、NPK+AA處理的穗粒數(shù)顯著增加，增幅分別為 19.51%、16.66%、11.39%。千粒重以NPK+AA處理最高，NPK-10%N處理最低，但處理間差異不顯著。可見不同處理之間主要通過穗粒數(shù)的改變影響玉米產量。

2.3 不同施肥處理對玉米養(yǎng)分吸收和肥料利用率的影響

由表3可以看出，SCRF處理的籽粒吸氮量和地上部吸氮量最高，CK處理最低，SCRF、HAF、NPK-10%N、NPK+AA、NPK+PA、NPK處理間的籽粒吸氮量和地上部吸氮量無明顯差異。氮肥利用率以SCRF處理最高，NPK+PA處理最低，與NPK處理相比，SCRF、HAF、NPK+AA、NPK-10%N處理的氮肥利用率分別增加 41.20%、22.56%、12.53%、2.16%。

從表4可以看出，NP處理的籽粒吸磷量和地上部吸磷量最高，NK處理的地上部吸磷量最低，SCRF、HAF、NPK-10%N、NPK+AA、NPK+PA、NPK處理間的籽粒吸磷量和地上部吸磷量無明顯差異。磷肥利用率以SCRF處理最高，NPK-10%N處理最低，與NPK處理相比，SCRF、HAF、NPK+PA處理的磷肥利用率分別增加22.61%、14.52%、6.20%。

由表5可知，NPK+AA處理的籽粒吸鉀量和地上部吸鉀量最高，CK處理的最低，SCRF、HAF、NPK-10%N、NPK+AA、NPK+PA、NPK處理間的籽粒吸鉀量和地上部吸鉀量無明顯差異。鉀肥利用率以NPK+AA處理最高，NPK-10%N處理最低，與NPK處理相比，SCRF、HAF、NPK+AA、NPK+PA處理的鉀肥利用率分別增加15.70%、5.58%、17.38%、4.13%。

3 討論與結論

肥料增效劑是一種能夠改善土壤理化性狀、促進作物對肥料充分吸收與利用的新型農化制劑，是根據(jù)土質、生物特性和農田生態(tài)原理，采用科學配肥的方法及獨特的發(fā)酵工程技術制成，集解磷、解鉀、固氮為一體，具有生物肥的長效性、微肥的增效性和有機肥的穩(wěn)效性[18，19]。本研究在優(yōu)化施肥（NPK）基礎上分別施入了聚谷氨酸（PA）和海藻酸（AA）增效劑，較NPK處理相比，NPK+PA和NPK+AA處理土壤堿解氮含量分別增加3.44%和4.01%，這與曾艷等[20]在常規(guī)施肥的基礎上增施肥料增效劑能有效促進玉米生長及生物量的形成，且能提高玉米吸收養(yǎng)分的能力，進而提高氮肥利用率的結論基本一致。與優(yōu)化施肥（NPK）處理相比， NPK+AA處理產量增加0.47%，氮肥利用率增加12.53%。說明添加海藻類的肥料增效劑能夠活化土壤，促進作物對肥料充分吸收與利用。

緩控釋尿素作為輕簡施肥及減量施肥的肥料，可以滿足作物養(yǎng)分需求規(guī)律，保證作物高產[21， 22];同時可以避免土壤中養(yǎng)分過量，協(xié)調土壤養(yǎng)分供應與植物養(yǎng)分吸收之間的矛盾，從而提高養(yǎng)分利用率和減少對環(huán)境的污染。李子雙等[23]研究了不同控釋肥對夏玉米農藝性狀及產量的影響，結果表明，所選的8種控釋肥中，CRFD能顯著提高鄭單958的產量，與施入相同養(yǎng)分用量的尿素處理相比增產15.95%，且其他性狀表現(xiàn)優(yōu)良。本試驗結果表明，SCRF處理能夠明顯提高氮、磷、鉀肥料利用率，與NPK處理相比分別增加41.20%、22.61%、15.70%，玉米籽粒產量增加3.79%。在提高玉米產量和肥料利用率方面以緩控釋肥料效果較好。

參 考 文 獻：

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