控釋摻混肥對小麥–玉米輪作體系產(chǎn)量、氮肥利用效率及氨揮發(fā)的影響

摘要： 【目的】針對華北平原冬小麥?夏玉米輪作體系氮肥施用量大、氮肥利用率低、氮素?fù)p失嚴(yán)重等問題，探討不同配比的控釋摻混肥減氮和一次性施肥對周年作物產(chǎn)量、氨揮發(fā)損失和施肥經(jīng)濟效益的影響，確立麥玉輪作體系輕簡高效和環(huán)境友好的施肥技術(shù)。【方法】于2022—2023 年，在山東省德州市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技園區(qū)開展田間試驗。冬小麥和夏玉米均設(shè)不施氮對照（CK）、農(nóng)戶習(xí)慣施氮（FFP）、優(yōu)化施氮（OPT）、CRBF1 （包膜尿素與普通尿素在冬小麥和夏玉米上的摻混比例分別為5∶5 和3∶7） 和CRBF2 （包膜尿素與普通尿素在冬小麥和夏玉米上的摻混比例分別為7∶3 和5∶5），共5 個處理?；┖妥肥┓屎?，監(jiān)測了氨揮發(fā)量、強度和損失率。分析了作物干物質(zhì)積累和產(chǎn)量、氮素吸收量和氮肥利用效率，并計算了施肥經(jīng)濟效益?！窘Y(jié)果】與FFP 處理相比，CRBF1 和CRBF2 處理的夏玉米、冬小麥和周年產(chǎn)量差異不顯著；CRBF1 和CRBF2 處理夏玉米氮肥偏生產(chǎn)力提高了8.87～9.86 kg/kg，CRBF2 處理玉米氮肥回收率提高了48.4% （Plt;0.05）；CRBF1 和CRBF2 處理冬小麥季氮肥回收率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率和氮肥偏生產(chǎn)力分別提高了30.3%～37.2%、5.22～5.77 kg/kg 和6.52～7.06 kg/kg（Plt;0.05）。與FFP 和OPT 處理相比，CRBF1 和CRBF2 處理的肥料+施肥人工投入減少381～960 元/hm2，周年凈收入增加1208 ～2654 元/hm2。CRBF1 和CRBF2 處理的周年氨揮發(fā)損失量、損失強度和損失率較FFP 處理分別降低了69.7%～71.9%、72.0%～74.5% 和90.0%～94.1% （Plt;0.05）?！窘Y(jié)論】包膜尿素與普通尿素在冬小麥、夏玉米季按照5∶5、3∶7，或者按照7∶3、5∶5 的比例摻混一次性基施，均可在減少氮肥用量和施肥勞力投入的條件下，確保周年作物產(chǎn)量穩(wěn)定，提高生產(chǎn)效益，并顯著降低氨揮發(fā)損失，是華北平原冬小麥?夏玉米輪作系統(tǒng)高產(chǎn)高效、輕簡施肥的有效氮肥施用技術(shù)。

關(guān)鍵詞： 冬小麥?夏玉米輪作； 控釋摻混肥； 一次性基施； 氨揮發(fā)； 產(chǎn)量； 氮肥利用效率； 經(jīng)濟效益

氨揮發(fā)是農(nóng)田氮素?fù)p失的主要途徑之一，全球農(nóng)田氨揮發(fā)損失占總施氮量的平均比例為18%，最高可達64%[1]。我國農(nóng)田氨揮發(fā)損失則占農(nóng)業(yè)源的30%～57%[2]，Liu 等[3]采用DNDC 模型模擬表明，中國北方地區(qū)氨揮發(fā)損失高達N 43 kg/hm2 （約占氮輸出的21%）。較高的施氮量、不合理的施肥方法和偏低的氮肥利用率是導(dǎo)致農(nóng)田氨揮發(fā)損失較高的主要原因[4]。氨作為PM2.5 的重要前驅(qū)物，對大氣質(zhì)量和人類健康會產(chǎn)生不利影響[5]，NH3 還可以通過大氣沉降返回到陸地和水中，破壞陸地生態(tài)系統(tǒng)的功能[6]。因此采用科學(xué)的氮肥管理措施，在實現(xiàn)作物高產(chǎn)的同時減少氨揮發(fā)對環(huán)境和人類健康的危害，是保障糧食安全和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要舉措，其中緩控釋肥在減少農(nóng)田氨揮發(fā)損失中效果突出[4]。

緩控釋肥是采用物理或化學(xué)方法對速效性化肥改性，使肥料養(yǎng)分緩釋或控釋的新型肥料，與速效性化肥相比，緩控釋肥能很好地解決養(yǎng)分供應(yīng)與作物吸收不匹配的矛盾[7]，具有節(jié)肥、增產(chǎn)增收、提高氮肥利用率、減少氮素?fù)p失等優(yōu)點[8?12]。Su 等[13]通過連續(xù)10 年的定位研究表明，在雙季稻上施用控釋肥，早晚稻產(chǎn)量分別顯著提高了7.4% 和11.7%，氮素利用效率分別由23.0% 和24.6% 提高到33.0% 和37.5%，氨揮發(fā)損失分別降低28.9% 和30.2%。在大田糧食作物生產(chǎn)中，普遍采用速效性化肥和緩控釋肥摻混并進行一次性施肥的模式[14]。韓銳鋒等[15]對控釋摻混肥在冬小麥上的肥效研究表明，在不同摻混比例中，70% 包膜尿素?fù)交?0% 普通尿素能顯著提高籽粒產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，包膜尿素?fù)交毂壤陀?0% 會減產(chǎn)，高于70% 則會降低產(chǎn)量和經(jīng)濟收益。Zou 等[16]通過Meta 分析表明，在糧食作物上一次性施用控釋摻混肥（包膜尿素和普通尿素按比例摻混） 的作物產(chǎn)量平均增加9.8%。曹兵等[17]研究表明，在水稻上一次性施用控釋摻混肥，在減氮20% 的情況下，水稻產(chǎn)量增加29.8%，因田面水銨態(tài)氮含量和土壤脲酶活性降低，氨揮發(fā)損失減少22.7%。Yao等[18]采用生命周期評價方法研究發(fā)現(xiàn)，在玉米上一次性基施控釋摻混肥較常規(guī)施肥的氨揮發(fā)損失降低了18%，同時顯著提高了氮肥利用率和經(jīng)濟效益。