控失尿素減氮對玉米產(chǎn)量及養(yǎng)分積累與利用的影響

廖 恒， 張愛華, 姚單君， 況勝劍, 郭景麗, 張 欽*

(1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 土壤肥料研究所，貴州 貴陽 550006； 2.河南心連心化學(xué)工業(yè)集團(tuán)股份公司，河南 新鄉(xiāng) 453731)

0 引言

【研究意義】玉米是我國主要的糧食作物之一，也是貴州省主要糧食作物之一，在人們的生產(chǎn)生活中具有重要地位。2019年我國玉米播種面積為4 128.4萬hm2，玉米產(chǎn)量為2.410 6億t，玉米消費(fèi)量3.082 9億t，產(chǎn)需差額達(dá)6 723萬t；2020年播種面積為4 124.6萬hm2，產(chǎn)量為2.606 7億t。氮是玉米生長的必需元素，也是產(chǎn)量的重要影響因子之一。由于農(nóng)戶盲目追求高產(chǎn)，氮肥用量不斷攀升，氮肥利用率較發(fā)達(dá)國家相差較大。加上降雨和灌溉水的作用，容易導(dǎo)致養(yǎng)分流失等，引發(fā)一系列環(huán)境及生態(tài)問題[1-2]。2015年，農(nóng)業(yè)部印發(fā)了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，提出化肥“零增長”下養(yǎng)分高效利用的發(fā)展目標(biāo)，新型緩/控釋肥逐漸成為傳統(tǒng)肥料的有效替代品，進(jìn)一步探明磷鉀肥等量條件下緩釋肥不同減氮量在玉米上的施用效果，對貴州玉米生產(chǎn)上化肥減施增效具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】新型肥料不僅可以提高玉米[3-6]、辣椒[7-9]、馬鈴薯[10]、小麥[11]和水稻[12]等作物的產(chǎn)量、生物量和養(yǎng)分利用率，還能提高蔬菜瓜果[13-16]的營養(yǎng)品質(zhì)。其在玉米上的減量施用也有較多研究報(bào)道[17-23]，趙歡等[24]研究了緩釋肥減量施用對覆膜栽培玉米生物性狀、干物質(zhì)積累與養(yǎng)分分配的影響?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，鮮見新型肥料在貴州山區(qū)黃壤條件下減氮施用的研究。探究貴州山區(qū)黃壤條件下，磷鉀肥等量條件下緩釋肥不同減氮量在玉米上的施用效果?！緮M解決的關(guān)鍵問題】探明緩釋肥不同減氮量對玉米產(chǎn)量、養(yǎng)分積累與利用的差異，弄清控失尿素的最佳施用量，為玉米生產(chǎn)上化肥減施增效提供科學(xué)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，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候；供試土壤為黃泥土，土壤耕層基本理化性質(zhì)為pH 6.46，有機(jī)質(zhì)7.09 g/kg，速效氮170 mg/kg，有效磷22.7 mg/kg，速效鉀136 mg/kg。

1.2 材料

1.2.1 作物 供試作物為玉米品種西都森玉1號，市購。

1.2.2 肥料 過磷酸鈣(P2O5為12%)及氯化鉀(K2O為60%)，市購；普通尿素(N為46.7%)及控失尿素(N為43.2%)，河南心連心化肥有限公司提供。

1.3 方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2016年4-9月進(jìn)行，共設(shè)6個處理：G1，不施氮肥；G2，普通尿素；G3，控失尿素；G4，控失尿素減氮10%；G5，控失尿素減氮20%；G6，控失尿素減氮30%。肥料用量：P2O58 kg/667m2、K2O 8 kg/667m2，共施肥3次，具體施肥量見表1。小區(qū)面積24 m2(3 m×8 m)，3次重復(fù)，各小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列，行株距為75 cm×40 cm。當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶常規(guī)施肥3～4次，尿素施用量為20～25 kg/667m2，磷鉀肥一起追施。

表1 不同處理各肥料的施用量

1.3.2 樣品采集與指標(biāo)測定 施肥前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按水土比(2.5∶1)計(jì)法測定；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測定；有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用1.0 mol/L CH3COONH4浸提-火焰光度法測定。

玉米收獲時對各小區(qū)進(jìn)行測產(chǎn)，并選擇小區(qū)代表性玉米6株，取其地上部分，測定穗粒數(shù)(粒/穗)、千粒重(g)，并將植株各器官和玉米籽粒分別粉碎后測定氮、磷、鉀含量；植株各部位養(yǎng)分含量，全氮采用納氏比色法測定，全磷采用鉬銻抗比色法測定，K采用原子吸收分光光度計(jì)測定。

1.3.3 相關(guān)參數(shù)計(jì)算 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)效率(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。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007和SPSS 22.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理玉米的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

從表2可知，不同處理玉米的穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量的變化。穗粒數(shù)：G4最多，為565.00粒/穗；G2其次，為535.00粒/穗；G1最少，為443.00粒/穗；G4顯著高于除G2外的其余處理，其余處理間差異不顯著。千粒重：G3最重，為356.94 g；G4其次，為354.32 g；G6最輕，為325.37 g；G3顯著高于除G1和G4外的其余處理，G6顯著低于除G2和G5外的其余處理。產(chǎn)量：G3最高，為11.46 t/hm2；G4其次，為11.35 t/hm2；G1最低，為8.76 t/hm2；G3與G4差異不顯著，二者顯著高于其余處理；G1顯著低于其余處理；其余處理間差異顯著或不顯著?？厥蛩亍⒖厥蛩販p氮10%、控失尿素減氮20%和控失尿素減氮30%處理較普通尿素處理分別增產(chǎn)18.63%、17.49%、2.69%和3.42%。

表2 不同處理玉米的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

2.2 不同處理玉米地上部分的干物質(zhì)量

從表3可知，不同處理玉米地上部干物質(zhì)量為320.21～385.13 g/株，依次為G4>G3>G6>G5>G2>G1，G3與G4間差異不顯著，二者顯著高于其余處理，G1顯著低于其余處理，其余處理間差異不顯著。籽粒、穗軸、莖和葉的干物質(zhì)量分別為176.88～236.40 g/株、23.69～34.98 g/株、67.38～70.49 g/株和46.98～49.15 g/株，依次為G4>G3>G5>G6>G2>G1、G6>G2>G4>G3>G5>G1、G1>G2>G4>G3>G5>G6和G1>G2>G4>G3>G5>G6；各部位干物質(zhì)量占地上部分干物質(zhì)總量的比例依次為籽粒>莖>葉>穗軸?？梢?，控失尿素、控失尿素減氮10%、控失尿素減氮20%和控失尿素減氮30%處理玉米地上部干物質(zhì)量均大于普通尿素處理，以控失尿素減氮10%處理的效果最好。

表3 不同處理玉米地上部分的干物質(zhì)量

2.3 不同處理玉米養(yǎng)分的積累量

從表4看出，不同處理玉米各部位氮、磷、鉀積累量的變化。氮：各處理玉米籽粒、穗軸、莖和葉積累量分別為75.07～113.01 kg/hm2、7.54～16.33 kg/hm2、22.43～31.48 kg/hm2和15.64～21.95 kg/hm2，依次為G3>G4>G5>G6>G2>G1、G3>G4>G2>G6>G5>G1、G3>G4>G2>G5>G6>G1和G3>G4>G2>G5>G6>G1；各部位干物質(zhì)量依次為籽粒>莖>葉>穗軸。其中，籽粒G3顯著高于除G4外的其余處理，G1顯著低于其余處理，其余處理間差異顯著或不顯著；穗軸G3顯著高于其余處理，其余處理間差異不顯著；莖和葉G3顯著高于除G4外的其余處理，其余處理間差異顯著或不顯著。磷：各處理玉米籽粒、穗軸、莖和葉積累量分別為54.83～86.93 kg/hm2、4.57～10.44 kg/hm2、12.66～20.08 kg/hm2和8.83～14.00 kg/hm2，依次為G4>G3>G5>G2>G6>G1、G3>G4>G2>G5>G6>G1、G3>G4>G2>G6>G5>G1和G3>G4>G2>G5>G1>G6，各部位干物質(zhì)量依次為籽粒>莖>葉>穗軸。其中，籽粒G3與G4間差異不顯著，二者顯著高于其余處理，其余處理間差異顯著或不顯著；穗軸G3顯著高于其余處理，其余處理間差異顯著或不顯著；莖和葉G3顯著高于除G2和G4外的其余處理，其余處理間差異不顯著。鉀：各處理玉米籽粒、穗軸、莖和葉積累量分別為23.67～30.95 kg/hm2、10.90～22.22 kg/hm2、32.43～50.96 kg/hm2和22.61～35.54 kg/hm2，依次為G3>G4>G5>G6>G2>G1、G3>G4>G5>G6>G2>G1、G4>G3>G5>G2>G6>G1和G4>G3>G5>G2>G6>G1，各部位干物質(zhì)量依次為莖>葉>籽粒>穗軸。其中，籽粒G1與G2間差異不顯著，二者顯著低于其余處理，其余處理間差異不顯著；穗軸G1顯著低于其余處理，其余處理間差異不顯著；莖和葉G4顯著高于其余處理，G1顯著低于其余處理，其余處理間差異不顯著。

表4 不同處理玉米各部位的養(yǎng)分積累量

2.4 不同處理玉米氮素的吸收利用效果

從表5可知，除不施氮肥處理無氮素的吸收利用效果外，各施肥處理玉米的氮肥利用率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮素收獲指數(shù)、氮素吸收效率和氮肥農(nóng)學(xué)效率的變化。氮肥利用率為13.03%～23.10%，依次為G3>G4>G5>G6>G2，G2顯著低于其余處理，其余處理間差異不顯著。氮肥偏生產(chǎn)力為53.69～63.64 kg/kg，依次為G3>G4>G6>G5>G2，G3與G4差異不顯著，二者顯著高于其余處理，其余處理間差異不顯著。氮素收獲指數(shù)為56.78%～69.65%，依次為G3>G4>G5>G2>G6，G3與G4差異不顯著，二者顯著高于其余處理，G2與G6差異不顯著，二者顯著低于G5。氮素吸收效率為78.75%～90.72%，依次為G4>G3>G6>G5>G2，G2顯著低于除G5外的其余處理，其余處理間差異不顯著。氮肥農(nóng)學(xué)效率為5.00～14.95 kg/kg，依次為G3>G4>G6>G5>G2，G3與G4差異不顯著，二者顯著高于其余處理，其余處理間差異不顯著?？傮w看，除氮素吸收效率以控失尿素減氮10%最高外，氮肥利用率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮素收獲指數(shù)和氮肥農(nóng)學(xué)效率均以控失尿素最高；氮素收獲指數(shù)以控失尿素減氮30%最低，其余指標(biāo)均以普通尿素最低。

表5 不同處理玉米對氮素的吸收利用效果

3 討論

控失尿素可將遇水溶解的尿素養(yǎng)分耦合在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，達(dá)到控制養(yǎng)分揮發(fā)、流失并提高肥料利用率的目的，可滿足作物生長所需的養(yǎng)分，促進(jìn)作物生長，提高作物氮肥利用率。研究結(jié)果表明，玉米產(chǎn)量以控失尿素和控失尿素減氮10%相對較高，分別為11.46 t/hm2和11.35 t/hm2，二者差異不顯著，但均顯著高于其余處理，控失尿素、控失尿素減氮10%、控失尿素減氮20%和控失尿素減氮30%較普通尿素分別增產(chǎn)18.63%、17.49%、2.69%和3.42%。與許海濤等[19-23]的研究結(jié)果一致。許海濤等[19]研究表明，減氮10%、減氮20%和減氮30%處理，玉米產(chǎn)量隨減氮量增大呈下降趨勢，且差異顯著；陳治嘉等[21]研究表明：減氮10%處理玉米產(chǎn)量顯著高于減氮30%和減氮40%，與減氮20%不顯著。朱從樺等[22]研究表明，玉米產(chǎn)量減氮10%、減氮20%和減氮40%玉米產(chǎn)量隨減氮量增大呈下降趨勢。秦文等[23]研究表明，腐殖酸與普通尿素配施后減氮20%和減氮40%時，減氮20%處理產(chǎn)量與100%處理相近。尹彩俠等[20]研究表明，減氮25%和減氮40%產(chǎn)量差異不顯著。

研究結(jié)果表明，玉米地上部干物質(zhì)量，控失尿素、控失尿素減氮10%、控失尿素減氮20%和控失尿素減氮30%處理玉米地上部干物質(zhì)量均大于普通尿素處理，以控失尿素減氮10%的效果最好，控失尿素減氮10%處理地上部分生物量為385.13 g/株，顯著高于減氮20%和減氮30%處理，減氮20%與減氮30%處理間差異不顯著，與朱從樺等[22,24]的研究結(jié)果一致。研究結(jié)果表明，各處理玉米籽粒、穗軸、莖和葉的氮積累量分別為75.07～113.01 kg/hm2、7.54～16.33 kg/hm2、22.43～31.48 kg/hm2和15.64～21.95 kg/hm2，依次為控失尿素>控失尿素減氮10%>控失尿素減氮20%>控失尿素減氮30%>普通尿素>不施氮肥、控失尿素>控失尿素減氮10%>普通尿素>控失尿素減氮30%>控失尿素減氮20%>不施氮肥、控失尿素>控失尿素減氮10%>普通尿素>控失尿素減氮20%>控失尿素減氮30%>不施氮肥和控失尿素>控失尿素減氮10%>普通尿素>控失尿素減氮20%>控失尿素減氮30%>不施氮肥，與朱從樺等[22]的研究結(jié)果一致。各施肥處理玉米的氮肥利用率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮素收獲指數(shù)、氮素吸收效率和氮肥農(nóng)學(xué)效率分別為13.03%～23.10%、53.69～63.64 kg/kg、56.78%～69.65%、78.75%～90.72%和5.00～14.95 kg/kg?？傮w看，除氮素吸收效率以控失尿素減氮10%最高外，氮肥利用率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮素收獲指數(shù)和氮肥農(nóng)學(xué)效率均以控失尿素最高；氮素收獲指數(shù)以控失尿素減氮30%最低，其余指標(biāo)均以普通尿素最低。

4 結(jié)論

控失尿素、控失尿素減氮10%、控失尿素減氮20%和控失尿素減氮30%處理玉米產(chǎn)量及地上部干物質(zhì)量均高于普通尿素處理，以控失尿素和控失尿素減氮10%的效果最好，較較普通尿素處理分別提高18.63%、17.49%和9.50%、11.59%；控失尿素處理氮累積量最高，較普通尿素處理提高34.81%；控失尿素減氮10%處理磷積累量最高，較普通尿素處理提高21.44%；控失尿素、控失尿素減氮20%鉀積累量顯著高于普通尿素處理，分別提高10.37%和14.14%。