不同穩(wěn)定性尿素用量對玉米產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的影響

宋建宇, 張書紅, 馬延東, 劉銳杰, 汪 洋

(1.河南心連心化學工業(yè)集團股份有限公司 河南新鄉(xiāng) 453731;2.河南農(nóng)業(yè)大學 河南鄭州 450000)

玉米是世界三大糧食作物之一,其產(chǎn)量對保障我國糧食安全具有重要的意義[1]。我國玉米種植面積占世界玉米種植總面積的22%,玉米產(chǎn)量占世界玉米總產(chǎn)量的20%,在確保國家糧食安全中具有舉足輕重的地位[2]。自化肥誕生以來,施肥是提高作物產(chǎn)量最主要的方法[3-4]。氮肥作為一種大量元素肥料,是糧食作物增產(chǎn)的重要肥力因素,也影響玉米的氮肥利用率[5-6]。適量增施氮肥可以提高玉米生產(chǎn)中后期群體和單葉的光合能力,延長中下部葉片的功能期,對產(chǎn)量提升具有重要意義[7-9]。長期以來,我國普遍存在氮肥施用量過大、氮肥利用效率低、氮素淋失導致農(nóng)田水土污染等問題。據(jù)2016年統(tǒng)計,我國農(nóng)作物化肥施用量達到346.5 kg/hm2,遠高于世界平均水平(120 kg/hm2),但肥料利用率僅30%左右[10],玉米氮肥利用率為21.6%[11]。氮肥的合理施用受到區(qū)域作物、土壤和氣候的影響[12-13]。穩(wěn)定性尿素具備提高氮肥利用率的潛力[14],研究穩(wěn)定性尿素的不同氮用量對玉米產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的影響,可為玉米的高效生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗時間和地點

試驗于2021年5—10月在河南省開封市杞縣、焦作市溫縣、商丘市寧陵縣各選取1塊試驗田進行,試驗地土質(zhì)為壤土,前茬作物為小麥,實行玉米、小麥輪作制。

1.2 供試肥料

普通大顆粒尿素,w(N)為46%;穩(wěn)定性尿素,w(N)為46%;磷酸一銨,w(N)為11%、w(P2O5)為44%;氯化鉀,w(K2O)為60%。上述肥料均由河南心連心化學工業(yè)集團股份有限公司提供。

1.3 試驗設計

試驗共設7個處理,每個處理設置3次重復,試驗設計見表1。區(qū)組內(nèi)地形、土壤等條件基本一致,每個處理占地總面積為1畝(1畝=667 m2)。采用種肥同播的方式,施肥量40 kg/畝,玉米株距22 cm、行距60 cm。試驗區(qū)四周設保護行,距離試驗區(qū)2 m。采取大水漫灌方式澆水施肥,農(nóng)事操作管理方法相同。

表1 試驗設計

1.4 測定項目

每個處理隨機選取3個點,每個點選取長勢均勻的連續(xù)10株玉米,分別測定株高、莖粗、葉綠素相對含量(SPAD值)。SPAD值采用KONICA MINOLTA SPAD-502 Plus型手持葉綠素儀進行測定,測量玉米最高處完整葉或者穗位葉;株高、莖粗分別采用卷尺、游標卡尺進行測量。

土壤自然風干,研磨后過篩,土壤pH采用酸度計測定(土水體積比為1.0∶2.5),土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量采用靛酚藍比色法測定,土壤有效磷含量采用0.5 mol/L碳酸氫鈉溶液浸提-比色法測定,土壤速效鉀含量采用火焰光度法測定,土壤有機質(zhì)含量采用Superfloc127溶液法測定。

在玉米收獲期測定玉米產(chǎn)量性狀。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進行處理,采用SPSS Statistics 20統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)在0.05水平上進行處理間Duncan′s檢驗,采用GraphPad Prism 8軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對玉米生長指標的影響

不同施肥處理的杞縣、溫縣和寧陵縣玉米生長指標分別見圖1～3。

注:1)圖中不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05),下同

圖2 不同施肥處理的溫縣玉米生長指標

圖3 不同施肥處理的寧陵縣玉米生長指標

在杞縣,不同施肥處理的玉米生長指標呈現(xiàn)顯著性差異。在株高方面,T5處理的較好,比T1處理的增加21%;在莖粗方面,T1及T6處理表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢;在SPAD值方面,T3處理較好,比T1處理的提高6.3%。

在溫縣,T2、T6處理的SPAD值優(yōu)于其余處理的,株高和莖粗整體表現(xiàn)為T2、T6、T7處理優(yōu)于其余處理的。

在寧陵縣,T6處理的株高和莖粗均優(yōu)于其余處理的,T3、T4、T7處理的SPAD值優(yōu)于其余處理的。

從3個試驗點整體來看,雖然T2～T7處理的施氮量逐漸減少,但是作物對氮素的吸收量有限,此時尚未達到養(yǎng)分臨界值,加上穩(wěn)定性尿素中含有氮增效成分,使得施用穩(wěn)定性尿素處理的玉米生長指標在整體上優(yōu)于T1處理的。穩(wěn)定性尿素在促進作物長勢方面的效果更明顯,能顯著提高玉米幼苗生長水平,為玉米優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)創(chuàng)造了良好的前提條件[15-16]。

2.2 不同施肥處理對成熟期玉米產(chǎn)量指標的影響

由表2可知:在杞縣,T3處理的穗長、穗行數(shù)、產(chǎn)量均優(yōu)于其他處理的;T2處理的穗粗優(yōu)于其他處理的;T1處理的百粒質(zhì)量優(yōu)于其他處理的;T4處理的行粒數(shù)優(yōu)于其他處理的。從總體來看,T3處理的效果較好。

表2 不同施肥處理的杞縣成熟期玉米產(chǎn)量指標

由表3可知:在溫縣,T1處理的穗長優(yōu)于其余處理的;除T2、T5處理的穗粗小于T1處理的,T7處理的穗粗與T1處理的持平外,其余處理的穗粗均優(yōu)于T1處理的,但差異不顯著;各處理的穗行數(shù)未表現(xiàn)出明顯差異;T4處理的行粒數(shù)優(yōu)于其他處理的;T1處理的百粒質(zhì)量最大,T2、T3處理的百粒質(zhì)量較其他處理的表現(xiàn)出相對優(yōu)勢;T3處理的產(chǎn)量優(yōu)勢明顯。

表3 不同施肥處理的溫縣成熟期玉米產(chǎn)量指標

由表4可知:整體來看,在寧陵縣除了行粒數(shù)外,T3處理的穗粗、穗長、穗行數(shù)、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量均優(yōu)于其余處理的,說明T3處理的效果較理想。

表4 不同施肥處理的寧陵縣成熟期玉米產(chǎn)量指標

綜合以上3個試驗點的試驗結果可知,T2處理的整體效果優(yōu)于T1處理的,說明同等施氮量下施用穩(wěn)定性尿素更有利于促進作物的生長。與普通大顆粒尿素相比,穩(wěn)定性尿素在玉米生育后期能夠維持較高的氮素供應水平,養(yǎng)分釋放時間長,有效提高了氮肥利用率[14]。

在氮肥減施方面,由穩(wěn)定性尿素配制的28-5-5復合肥在氮素施用量為11.2 kg/畝時,具有一定的增產(chǎn)效果,說明適量減施穩(wěn)定性尿素能夠維持并增加玉米產(chǎn)量,顯著提高氮肥利用率[17]。其原因可能是T2處理的氮肥用量略偏高,影響玉米出苗及后期群體和單葉的光合能力,所以適當減施反而有利于出苗,進而實現(xiàn)產(chǎn)量的提升[18]。繼續(xù)減施氮肥,玉米產(chǎn)量均低于T1處理的,說明適當減施穩(wěn)定性尿素是可行的,過量減施則會降低氮素供應水平[19]。

因此,適當減施氮肥用量能有效改善農(nóng)作物農(nóng)藝性狀,提高肥料利用率[20-21],滿足玉米在生長時期對養(yǎng)分的需求,對玉米苗期蹲苗促壯、成熟期提高百粒質(zhì)量和產(chǎn)量都具有十分重要的作用[22-23]。

2.3 不同施肥處理對土壤理化性狀的影響

如表5～7所示,3個試驗點各處理的土壤pH、有機質(zhì)含量均無顯著性差異。從整體上看,T3處理的土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量均高于其余處理的。與施用普通尿素和其他用量穩(wěn)定性尿素的處理相比,T3處理可顯著減少氮素的揮發(fā)和淋失,并在一定程度上可抑制磷、鉀的淋失,從而提高土壤中速效養(yǎng)分的含量[20],為作物提供更為充足的養(yǎng)分,促進其生長[21]。

表5 不同施肥處理的杞縣土壤理化性狀

表6 不同施肥處理的溫縣土壤理化性狀

表7 不同施肥處理的寧陵縣土壤理化性狀

3 結語

與普通大顆粒尿素相比,同等施氮量下施用穩(wěn)定性尿素能夠有效提高氮肥利用率,促進玉米增產(chǎn);在氮素減施0.8 kg/畝的情況下,即畝施氮素11.2 kg穩(wěn)定性尿素呈現(xiàn)出優(yōu)勢,對玉米生長的促進作用更為明顯,特別是生育后期的產(chǎn)量指標。

與其余處理相比,由穩(wěn)定性尿素配制的28-5-5復合肥顯著提升了土壤中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀的含量,可為作物提供更為充足的養(yǎng)分。因此,在玉米種植過程中施用由穩(wěn)定性尿素配制的28-5-5復合肥能達到較理想的效果。