包膜尿素配施有機(jī)肥對(duì)春玉米氮素吸收、產(chǎn)量及土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的影響

馬靜 韓四滿 程嵐

摘要：以登海605為試驗(yàn)材料，進(jìn)行3年（2020年、2021年、2022年）田間試驗(yàn)。設(shè)置無氮（CK）、普通尿素（CU）及以有機(jī)肥（F）替代包膜尿素（P）比例為0、25%、50%、75%、100%（分別記為P100F0、P75F25、P50F50、P25F75、P0F100），研究等氮條件下有機(jī)肥不同替代比例包膜氮肥對(duì)引黃灌區(qū)玉米氮素吸收、產(chǎn)量以及土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的影響，為春玉米土壤性能與農(nóng)藝效益的科學(xué)施肥實(shí)踐提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，包膜尿素配施有機(jī)肥顯著改善了土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，影響土壤有效氮的供應(yīng)特征，促進(jìn)玉米生長(zhǎng)、氮吸收，提高玉米氮素利用率（NUE）與產(chǎn)量。普通尿素處理提高了玉米生長(zhǎng)前期表層土壤NO-3-N及NH+4-N含量，使得該階段玉米長(zhǎng)勢(shì)較佳、傷流強(qiáng)度較高，此后土壤 NO-3-N、NH+4-N 含量迅速下降，因此NUE、產(chǎn)量較低。與CU相比，包膜尿素配施有機(jī)肥處理延長(zhǎng)了土壤氮素的供應(yīng)周期、改善了土壤團(tuán)聚體粒級(jí)組成，從而促進(jìn)玉米生育中后期長(zhǎng)勢(shì)，增強(qiáng)灌漿期根系氮代謝活性及傷流特征。3年的平均NUE與平均產(chǎn)量以P50F50最大；與CU相比，P50F50處理NUE顯著增加6.71百分點(diǎn)，產(chǎn)量顯著增加6.24%。綜上，采用50%有機(jī)肥替代包膜尿素，可提高表層土NO-3-N和NH+4-N含量，改善土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，顯著增強(qiáng)根系氮代謝，從而提升玉米產(chǎn)量和氮素利用率，是最佳的有機(jī)肥替代比例。

關(guān)鍵詞：包膜尿素；有機(jī)肥；傷流液；土壤團(tuán)聚體；氮素利用率；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S513.06? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）05-0094-08

玉米（Zea mays L. ）是世界范圍內(nèi)種植面積較大的谷類作物之一，優(yōu)化施肥是保證玉米產(chǎn)量與保護(hù)環(huán)境生態(tài)的主要可控性措施［1］。我國(guó)是最大的農(nóng)用化學(xué)品生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，其中化學(xué)氮肥占全球總氮肥使用量的50%以上［2］。尿素是玉米生產(chǎn)的主要氮肥種類，在玉米的田間生產(chǎn)中，為保證產(chǎn)量玉米尿素施用量往往較高［3］。在我國(guó)寧夏玉米種植區(qū)，春玉米生育周期單次灌溉往往浸透土壤，施用的化肥快速釋放導(dǎo)致氮素當(dāng)季利用率低，氮肥利用率僅為26%～30%，極易造成氮素隨水分流動(dòng)使得底物氮富集、表層氮貧瘠及氮面源污染，在高成本的同時(shí)造成氮素大量流失而威脅環(huán)境生態(tài)安全［4］。分次施氮是玉米生產(chǎn)的傳統(tǒng)性措施，即在拔節(jié)期—大喇叭口期于土表撒施1次尿素，從而滿足氮素供應(yīng)期與植株旺長(zhǎng)發(fā)育的需求，可提高氮肥利用效率及產(chǎn)量［5］。然而，隨著我國(guó)勞動(dòng)力人口老齡化和農(nóng)作物生產(chǎn)活動(dòng)的勞動(dòng)力短缺日益嚴(yán)重，玉米生產(chǎn)輕簡(jiǎn)化勢(shì)必成為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展方向之一［6］。

包膜尿素是一類在速效肥外衣采用物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方法進(jìn)行相應(yīng)改性而成的新緩/控釋肥［7］。包膜尿素養(yǎng)分釋放期可控、釋放速率緩慢，可基本滿足作物整個(gè)生育期對(duì)氮素的需求特點(diǎn)，具有減少施肥量、人工成本及降低N2O排放、硝酸鹽淋溶風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)［8］，現(xiàn)今已逐漸應(yīng)用于糧食作物、油料作物、纖維作物、水果類及蔬菜類作物等。目前用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主導(dǎo)包膜控釋尿素產(chǎn)品主要分為硫包衣尿素（SCU）、聚合物包膜尿素（PCU）［9］。SCU即包衣有硫元素的尿素，價(jià)格較低廉且包衣無公害，是目前纖維作物種植的主要控釋肥，但SCU釋放往往呈爆發(fā)式而使得持續(xù)周期短。PCU則是采用醇酸樹脂、聚氨酯、環(huán)氧樹脂等材料作為包膜，且內(nèi)部可添加納米材料、活性物質(zhì)和/或其他小分子功能性物質(zhì)的新型控釋肥，現(xiàn)已成為農(nóng)業(yè)種植尤其是糧食作物種植用肥的熱點(diǎn)［10］。

有機(jī)肥是一類采用動(dòng)、植物殘?bào)w等生物質(zhì)加工，富含有機(jī)酸、肽類及大量養(yǎng)分的肥料制品。大量研究表明，施用有機(jī)肥可改善土壤結(jié)構(gòu)、培肥地力、增加土壤緩沖性能、提高肥料利用率、改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、減少作物病害及降低溫室氣體排放等［11］。采用有機(jī)肥部分替代氮肥，或可均衡利用總養(yǎng)分和速效養(yǎng)分，從而促進(jìn)土壤的生物活性和理化特性［12］。近年來，包膜尿素已廣泛應(yīng)用于玉米的田間生產(chǎn)，與普通尿素相比，包膜尿素氮素釋放速率更慢，可促進(jìn)玉米氮素積累，提高氮素利用效率，減少氮素淋失［7-8，13］。然而，目前研究主要集中于包膜尿素的篩選、包膜尿素與普通尿素的配施比例及包膜尿素中功能性物質(zhì)的添加比例等，關(guān)于包膜尿素與有機(jī)肥配施對(duì)玉米種植影響的研究較少。本研究探索了包膜尿素和成品有機(jī)肥對(duì)玉米種植土壤有效分布、玉米產(chǎn)量的影響，以期為春玉米生產(chǎn)兼顧環(huán)境效益和農(nóng)藝效益的科學(xué)施肥實(shí)踐提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020—2022年3—7月在寧夏回族自治區(qū)鹽池縣馮記溝鄉(xiāng)三墩子村（106°51′17″E，37°40′23″N）進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)屬中溫帶干旱半干旱氣候區(qū)，海拔 1 301 m，年均日照2 800 h，降水量280 mm，年均溫度22.6 ℃。3年試驗(yàn)均為同一地塊，土壤為黃綿土，0～30 cm土壤理化性質(zhì)：pH值7.41，有機(jī)質(zhì)、全氮含量分別為16.46、0.69 g/kg，堿解氮、速效磷及速效鉀含量分別為42.63、17.55、91.12 mg/kg。

供試玉米品種為登海605。供試磷、鉀肥為磷酸二氫鉀（P2O5 52%，K2O 17%）和硫酸鉀（K2O 63%），均購自寧夏魯西化工化肥有限公司。供試有機(jī)肥屬于腐殖酸型有機(jī)肥，購自吳忠綠色能源開發(fā)有限公司，有機(jī)質(zhì)含量＞45%，總養(yǎng)分含量3.5%，其中氮、磷、鉀含量分別為1.60%、0.96%、0.58%。供試氮肥：普通尿素（N含量46%），購自寧夏魯西化工化肥有限公司；包膜尿素（N含量46.3%），購自山東金正大生態(tài)工程有限公司，由乙基纖維素涂層，內(nèi)部除尿素主體外含有聚天冬氨酸和海藻提取物，在25 ℃靜水環(huán)境的釋放周期為 67 d，制備工藝見Yang等所述方法［14］。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置7個(gè)處理，即不施氮肥（CK）、普通尿素以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)氮用量240 kg/hm2（CU）及以有機(jī)肥（F）替代包膜尿素（P）比例為0、25%、50%、75%、100%（分別記為P100F0、P75F25、P50F50、P25F75、P0F100）。重復(fù)3次，共21個(gè)小區(qū)。小區(qū)為長(zhǎng)方形（6 m×5 m），隨機(jī)區(qū)組排列。磷、鉀肥用量：P2O5 150 kg/hm2，m（P2O5） ∶m（K2O）=6 ∶5。玉米種植期間N、P2O5、K2O施用總量分別為240、150、125 kg/hm2，以總氮量為折算標(biāo)準(zhǔn)，代替等量的化肥氮素量以計(jì)算有機(jī)肥用量，同時(shí)算出有機(jī)肥所提供的磷、鉀含量，不足量由化學(xué)磷、鉀肥補(bǔ)足。相應(yīng)化學(xué)氮、磷、鉀肥及有機(jī)肥按相應(yīng)處理施用量一次性施入，采用玉米播種前機(jī)械撒施，然后結(jié)合旋耕施入土壤。采用2BMYFQ精量播種機(jī)（山東大華機(jī)械有限公司）播種、鋪滴管帶及覆土，玉米播種密度為5.55萬株/hm2。采用寬窄行種植（70 cm、30 cm），株距22 cm。滴灌帶鋪設(shè)于窄行之間，灌水定額 2 775 m3/hm2。其他病蟲草害防治及管理措施同當(dāng)?shù)赜衩滋镩g生產(chǎn)規(guī)程。

1.3 測(cè)定指標(biāo)

1.3.1 玉米生長(zhǎng)參數(shù)、傷流強(qiáng)度及氮濃度測(cè)定

2022年分別于玉米拔節(jié)期、喇叭口期、抽雄期、灌漿期、乳熟期及完熟期采用手持葉面積儀（YMJ-D，浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司）測(cè)定葉面積。同時(shí)采用手持葉綠素計(jì)（TYS-1520，浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司）測(cè)定功能葉相對(duì)葉綠素含量（SPAD值）。SPAD值測(cè)定完畢后收獲植株置于烘箱 105 ℃ 殺青30 min，65 ℃烘干，記錄干物重。氮含量采用全自動(dòng)連續(xù)流動(dòng)分析儀（HGCF-100，上海水爾分析儀器有限公司）測(cè)定。群體絕對(duì)生長(zhǎng)率（AGR）的計(jì)算參照宋桂云等所述方法［15］。

根系傷流強(qiáng)度采用質(zhì)量差法進(jìn)行測(cè)定，即在取樣前準(zhǔn)備脫脂棉、PE保鮮袋，二者總干重記為m0；在距玉米主根系根部3 cm處橫向切割，將準(zhǔn)備好的脫脂棉和PE保鮮袋包裹在切割后的裸露植株橫切面上，自封好后開始記錄時(shí)間t，包裹約5 h，取下脫脂棉稱量記錄，記為m1；根系傷流強(qiáng)度=（m1-m0）/t。傷流液中的氮含量采用全自動(dòng)連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定。

1.3.2 玉米根系氮代謝酶、游離氨基酸含量及產(chǎn)量測(cè)定

于2022年玉米灌漿期選取玉米幼嫩根系。根系游離氨基酸含量參照GB/T 30987—2020《植物中游離氨基酸的測(cè)定》采用茚三酮比色法測(cè)定。氮代謝酶包括硝酸還原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶 （GS）、谷氨酸合酶 （GOGAT），上述NR、GS、GOGAT活性均采用上海瑞番生物科技有限公司生產(chǎn)的Elisa試劑盒測(cè)定，試劑盒型號(hào)分別為psy02210、psy02262、psy02263。

產(chǎn)量測(cè)定包含2020年、2021年、2022年共3年數(shù)據(jù)，產(chǎn)量測(cè)定時(shí)收獲每個(gè)小區(qū)玉米棒，采用室內(nèi)風(fēng)干考種，公頃產(chǎn)量由小區(qū)產(chǎn)量進(jìn)行換算。

1.3.3 土壤團(tuán)粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)及土壤硝態(tài)氮（NO-3-N）、銨態(tài)氮（NH+4-N）含量測(cè)定

于2022年玉米不同生育期測(cè)定土壤的硝態(tài)氮（NO-3-N）及銨態(tài)氮（NH+4-N）含量。每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取3株植株，距離植株主根系10 cm處采用5點(diǎn)取樣法獲取表層（0～20 cm）土壤。土壤樣品采用2 mol/L KCl浸提后，分別采用鹽酸-乙二胺四乙酸鈉緩沖液、苯酚鈉-乙二胺四乙酸鈉作為緩沖液，采用全自動(dòng)連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定土壤NO-3-N、NH+4-N含量［16］。

土壤團(tuán)聚體組成于2022年玉米灌漿期采用濕篩法［16］進(jìn)行測(cè)定。稱取50.0 g土樣，將其置于5級(jí)套篩（2.000、1.000、0.500、0.250、0.053 mm）最上層，采用恒溫土壤團(tuán)粒分析儀［WS1020，點(diǎn)將（上海）科技股份有限公司］以30次/min的頻率振蕩篩分10 min，收集各級(jí)篩層團(tuán)聚體并烘干稱量分析以得到團(tuán)聚體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。平均重量直徑（MWD）、＞0.25 mm 團(tuán)聚體百分比（R0.25）的計(jì)算參照隋鵬祥等所述方法［17］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

葉面積指數(shù)（LAI）、氮素利用率相關(guān)指標(biāo)參照以下公式計(jì)算：

植株氮素總含量（kg/hm2）=∑（器官干物質(zhì)量×器官氮濃度）；

氮素利用率（NUE）=（施氮處理氮總累積量－不施氮處理氮總累積量）/施氮量×100%；

葉面積指數(shù)=（單位葉面積×單位種植密度）/單位面積。

采用SPSS 23.0軟件進(jìn)行方差分析，采用鄧肯氏新復(fù)極差法進(jìn)行多重檢驗(yàn)；所有圖形皆采用Origin 2021軟件繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)春玉米生長(zhǎng)相關(guān)指標(biāo)的影響

由圖1-A可知，春玉米干物質(zhì)含量中，包膜尿素配施有機(jī)肥3年后（2022年）對(duì)抽雄期與完熟期中各處理均產(chǎn)生了一定影響。就抽雄期而言，各處理干物質(zhì)含量表現(xiàn)為CK＜P0F100＜P25F75＜P75F25＜P100F0＜P50F50＜CU，且除P50F50處理外，其他處理均顯著小于CU處理；完熟期中各處理呈CK＜CU＜P100F0＜P50F50＜P0F100＜P25F75＜P75F25，與CK處理相比，其他處理顯著提高41.66%～55.03%。由圖1-B可知，各處理葉綠素相關(guān)含量（SPAD值）中，無論是抽雄期還是完熟期，均以CK處理SPAD值最低，其他施肥處理均顯著大于CK；在施肥處理中，整體以高有機(jī)肥比例處理（P50F50、P25F75、P0F100）具有較大的SPAD值。葉面積指數(shù)中，2022年的LAI在6個(gè)關(guān)鍵生育期中均表現(xiàn)為隨著生育期推進(jìn)呈先升后降的趨勢(shì)。從拔節(jié)期開始，LAI開始增加，此后急劇上升，在抽雄期時(shí)達(dá)到最高，在拔節(jié)期至抽雄期，整體以單一尿素處理（CU、P100F0）的LAI較大，此后從抽雄期至完熟期逐漸平緩下降，且整體以含有機(jī)肥處理（P100F0、P75F25、P50F50、P25F75、P0F100）大于CU處理，此時(shí)LAI最大值整體出現(xiàn)在P50F50、P0F100處理（圖1-C）。而在群體絕對(duì)生長(zhǎng)率中，AGR隨著生育期推進(jìn)亦呈先升后降的趨勢(shì)，各處理于抽雄期存在峰值，抽雄期后AGR開始急劇降低，尤其表現(xiàn)在CU、P100F0處理；在完熟期時(shí)各處理差距較小（圖1-D）。

2.2 不同處理對(duì)春玉米根系傷流強(qiáng)度及傷流液氮濃度的影響

由圖2-A可知，抽雄期的根系傷流強(qiáng)度中，各處理呈CK＜P100F0＜P0F100＜CU＜P25F75＜P50F50＜P75F25，與CK處理相比，相關(guān)施肥處理（CU、P100F0、P75F25、P50F50、P25F75、P0F100）提高8.91%～40.50%，其中CK與P100F0處理差異不顯著，但顯著低于其他處理。灌漿期的傷流強(qiáng)度中，與CK處理相比，施肥處理顯著提高203.50%～352.62%，其中施肥處理中以P75F25處理傷流強(qiáng)度最高，P25F75、P0F100較P75F25分別顯著降低24.03%、16.28%。由圖2-B可知，抽雄期的傷流液氮濃度中，各處理呈CK＜CU＜P25F75＜P50F50＜P0F100＜P75F25＜P100F0，但處理間波動(dòng)較小，各處理間均差異不顯著。灌漿期的傷流液氮濃度中，以CK處理最低，相關(guān)施肥處理較其提高7.37%～53.92%，其中CK與CU、P100F0處理差異不顯著，但該三者皆顯著小于其他有機(jī)肥處理（P75F25、P50F50、P25F75、P0F100）；各有機(jī)肥處理呈P100F0＜P0F100＜P75F25＜P25F75＜ P50F50， 與P50F50處理相比，P100F0、P0F100、P75F25處理分別顯著降低30.24%、9.58%、8.23%。

2.3 不同處理對(duì)灌漿期春玉米根系氮代謝特征的影響

由圖3-A可知，硝酸還原酶中，與CK處理相比，相關(guān)施肥處理顯著提高203.51%～352.63%，其中施肥處理中以P50F50處理NR活性最高，CU、P100F0、P75F25、P25F75處理較P50F50分別顯著降低32.95%、16.28%、24.03%、14.34%。由圖3-B可知，在谷氨酰胺合成酶活性中，各處理表現(xiàn)為 CK＜CU＜P100F0＜P75F25＜P50F50＜P25F75＜P0F100，與CK處理相比，施肥處理顯著提高39.31%～69.01%，且CU、P100F0均顯著小于P25F75、P0F100處理。各處理谷氨酸合酶活性與GS活性規(guī)律基本一致（圖3-C）。由圖3-D可知，各處理游離氨基酸含量高低順序表現(xiàn)為CK＜CU＜P0F100＜P75F25＜P50F50＜P100F0＜P25F75，與CK處理相比，CU提高9.26%，但二者間差異不顯著，而有機(jī)肥處理較CK顯著提高16.67%～35.19%。

2.4 不同處理對(duì)春玉米土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量的影響

由圖4可知，在包膜尿素配施有機(jī)肥第3年（2022年）的田間試驗(yàn)中，不施肥處理（CK）、普通尿素處理（CU）、有機(jī)肥處理（P100F00、P75F25、P50F50、P25F75、P0F100）對(duì)不同生育期0～20 cm表層土壤的硝態(tài)氮（NO-3-N）及銨態(tài)氮（NH+4-N）含量均具有一定影響。就NO-3-N含量而言，隨著生育期推進(jìn)，所有處理均整體呈降低的趨勢(shì)，但不同處理在不同生育期階段的降幅存在較大差異；就單一尿素處理（CU、P100F0）而言，其NO-3-N含量從拔節(jié)期至抽雄期階段迅速下降，而后降幅相對(duì)放緩；與單一尿素處理相比，其他有機(jī)肥替代處理（P75F25、P50F50、P25F75、P0F100）在全生育期降幅均較為穩(wěn)定；且在抽雄期前，與單一尿素處理相比而言，其NO-3-N含量較低，而在抽雄期至成熟期階段則較高（圖4-A）。就NH+4-N含量而言，CK處理在全生育期處于降低趨勢(shì)，但降幅較小，CU處理隨生育期推進(jìn)呈迅速下降趨勢(shì)，尤其表現(xiàn)在拔節(jié)期至抽雄期階段；有機(jī)肥處理隨著生育期推進(jìn)亦呈下降趨勢(shì)。在拔節(jié)期和喇叭期，各施肥處理呈 CK＜有機(jī)肥處理＜CU，而抽雄期之后，以有機(jī)肥處理的NH+4-N含量高于CU，尤其表現(xiàn)在P50F50處理（圖4-B）。

2.5 不同處理對(duì)春玉米土壤團(tuán)聚體組成及其穩(wěn)定性的影響

由圖5-A可知，各處理的5級(jí)（＞2.000、>1.000～2.000、>0.250～1.000、>0.053～0.250、≤0.053 mm）中以＞2.000 mm為優(yōu)勢(shì)團(tuán)聚體，>0.250～1.000 mm其次，而>1.000～2.000、>0.053～0.250 mm團(tuán)聚體組分比例較低。其中，＞2.000 mm團(tuán)聚體中，以P0F100處理最高，其他處理顯著降低20.06%～38.78%；>1.000～2.000 mm團(tuán)聚體中，以P25F75處理比例最高，除P75F25外，其他處理均顯著小于P25F7；>0.250～1.000 mm團(tuán)聚體中，以CK、CU、P100F0、P50F50處理較高，該4者處理均顯著大于P75F25、P25F75、P0F100處理；>0.053～0.250 mm團(tuán)聚體中，以P0F100處理最低，其他處理顯著提高39.86%～93.88%；≤0.053 mm團(tuán)聚體中，各處理表現(xiàn)為P25F75＜P0F100＜P50F50、P100F0＜P75F25＜CU＜CK，與CK相比，施肥處理顯著降低17.57%～29.40%。不同處理亦能明顯影響土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性。＞0.25 mm團(tuán)聚體（R0.25）、平均重量直徑（MWD）及幾何平均直徑（GMD）皆以高比例有機(jī)肥處理（P50F50、P25F75、P0F100）較高（圖5-B、圖5-C、圖5-D），表明施用較高比例的有機(jī)肥更有利于提高水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性。

2.6 不同處理對(duì)春玉米氮素利用率及產(chǎn)量的影響

由表1可知，2020年、2021年、2022年共3年中各處理的玉米總氮含量均以CK處理最低，CU處理均顯著大于CK處理；就施用有機(jī)肥處理而言，隨著有機(jī)肥施用比例的增加，玉米總氮含量呈先升高后降低趨勢(shì)，整體以P50F50處理存在較大值。3年平均氮素利用率中，各處理表現(xiàn)為CU＜P0F100＜P25F75＜P100F0＜P75F25＜P50F50，其中與P50F50處理相比，CU、P0F100、P25F75、P100F0、P75F25處理分別減少6.71、4.49、4.25、3.03、1.57百分點(diǎn)。3年的玉米產(chǎn)量中，P50F50處理整體存在較大值；3年的平均產(chǎn)量表現(xiàn)為CK＜CU＜P100F0＜P75F25＜P25F75＜P0F100＜P50F50，其中與CU處理相比，P100F0、P75F25、P50F50、P25F75、P0F100處理產(chǎn)量分別提高2.08%、2.77%、6.24%、3.70%、5.08%。

3 討論與結(jié)論

施用尿素是農(nóng)業(yè)過程中氮素補(bǔ)給的常規(guī)措施，由于尿素水解產(chǎn)物不穩(wěn)定，緩控釋尿素逐漸廣泛運(yùn)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)［7，18］，然而關(guān)于包膜尿素配施有機(jī)肥對(duì)玉米種植影響的研究較少。本研究中，3年的田間試驗(yàn)表明，包膜尿素與有機(jī)肥配施第3年時(shí)，拔節(jié)期至抽雄期階段，單一尿素處理（CU、P100F0）的葉面積指數(shù)與群體絕對(duì)生長(zhǎng)率均整體高于其他有機(jī)肥處理（P75F25、P50F50、P25F75、P0F100），而在抽雄期至完熟期則以施用有機(jī)肥處理相對(duì)較高。SPAD值與干物質(zhì)含量進(jìn)一步表明，抽雄期時(shí)單一尿素處理的干物質(zhì)含量較高，而在完熟期時(shí)則以施用有機(jī)肥處理較高；而無論是抽雄期還是灌漿期，相應(yīng)有機(jī)肥處理的SPAD值均高于單一尿素處理。LAI、SPAD值、AGR及干物質(zhì)含量與玉米灌漿效率、最終產(chǎn)量之間關(guān)系密切。葉片的蒸騰作用受葉片大小和光合作用強(qiáng)度的影響，也是影響根系吸收氮素能力的重要因素［19］；在灌漿期，包膜尿素配施有機(jī)肥處理具有較高的LAI、SPAD值，表明蒸騰代謝速率較高；此外，旗葉SPAD值增加可促進(jìn)光合速率和能量轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)光合產(chǎn)物累積［20］。以上結(jié)果說明包膜尿素配施有機(jī)肥可提高葉片光合效率、促進(jìn)植株的最終形態(tài)建成。

根系木質(zhì)部的傷流液是從根部到地上部的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，傷流強(qiáng)度及傷流液物質(zhì)濃度可以準(zhǔn)確地反映根系的生理活動(dòng)和地上生長(zhǎng)的旺盛程度［21］。本研究中，相同氮素施用量條件下，P75F25、P50F50、P25F75處理在抽雄期、灌漿期整體具有較大的傷流強(qiáng)度及傷流液氮濃度，這表明適宜的包膜尿素配施有機(jī)肥處理可有效促進(jìn)灌漿效率。本研究中，灌漿期階段，玉米根系硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶活性及游離氨基酸含量整體以高比例的有機(jī)肥處理（P50F50、P25F75、P0F100）較高。前人研究表明，當(dāng)土壤中有效氮含量充足時(shí)，銨、硝轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可被激活，銨鹽在GS和GOGAT的催化下形成谷氨酸（Glu），從而進(jìn)入根尖分生組織，促進(jìn)根細(xì)胞分裂與增強(qiáng)養(yǎng)分吸收能力［19］。游離氨基酸是氮在源庫之間分配、轉(zhuǎn)運(yùn)和再分配的形式，也是谷物蛋白質(zhì)合成的主要底物［22］。這表明較高的有機(jī)肥比例有利于提高氮素吸收、促進(jìn)根系氮代謝與同化。

土壤團(tuán)聚體的構(gòu)成比例及穩(wěn)定性是反映土壤結(jié)構(gòu)的重要體現(xiàn)，穩(wěn)定的團(tuán)聚體可降低土壤可侵蝕性和提高土壤肥力［23］。本研究中，不同施肥處理下機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體和水穩(wěn)性團(tuán)聚體組成以 ＞2.000 mm 的團(tuán)聚體占比最高，為土壤優(yōu)勢(shì)團(tuán)聚體，且大團(tuán)聚體（＞2.000 mm）對(duì)R0.25的影響更大（圖5-B）。幾何平均直徑和平均重量直徑是表征水穩(wěn)定性土壤團(tuán)聚體的重要表征。本研究中，高比例的有機(jī)肥處理（P50F50、P25F75、P0F100）具有較高的GMD、MWD值。這與邵慧蕓等的研究結(jié)果基本一致：有機(jī)肥施用量越高，大顆粒團(tuán)聚體比例、GMD及MWD越高［24］。其原因是在玉米一次性施肥后，土壤擾動(dòng)少，且有機(jī)肥富含一定量的纖維和殘?jiān)袡C(jī)物質(zhì)，可以降低雨水對(duì)土壤的沖刷，且這些有機(jī)殘留物可以在分解過程中激活微生物群落，從而促進(jìn)真菌和細(xì)菌增殖，它們產(chǎn)生的根系分泌物和酶可以增強(qiáng)土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性［25］。

尿素通過脲酶和糠醛轉(zhuǎn)化為碳酸銨，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮（NO-3-N）和銨態(tài)氮（NH+4-N），二者是植物吸收的主要氮源形態(tài)［19］；在肥沃的土壤中，常規(guī)尿素通常在4 d內(nèi)完全水解，但大約只有25%的氮被植物吸收利用，約20%被土壤膠體吸附，其余部分則隨水分移動(dòng)或氣體揮發(fā)產(chǎn)生流失［19，26］。土壤中無機(jī)氮含量可體現(xiàn)土壤中可利用氮水平的高低，可直接反映其對(duì)作物的養(yǎng)分供給能力，是評(píng)價(jià)外源氮投入是否適宜的重要判斷依據(jù)之一［27］。本研究中，在拔節(jié)期時(shí)單一尿素處理（CU、P100F0）下表層土壤的NO-3-N、NH+4-N含量均較高，這表明尿素發(fā)生迅速水解；在玉米植株亟需氮素的拔節(jié)期至灌漿期階段，包膜尿素配施有機(jī)肥處理的 NO-3-N、NH+4-N含量均明顯高于單一尿素處理。這表明包膜尿素配施有機(jī)肥可為玉米生長(zhǎng)提供穩(wěn)定的氮素供應(yīng)，且與氮素需求較吻合，這可能是玉米干物質(zhì)在發(fā)育后期含量較高的原因。

肥料的功能作用受立地土壤條件、作物類型及肥料物質(zhì)組成等多因素的綜合影響，最終的產(chǎn)量收獲、養(yǎng)分利用效率是評(píng)價(jià)施肥適宜性的主要參考依據(jù)［28］。本研究中，3年平均氮素利用率、產(chǎn)量整體以CU最低，P50F50最高，與CU處理相比，P50F50處理的NUE顯著增加6.71百分點(diǎn)。即50%有機(jī)肥替代控釋尿素處理最佳，這與于文勇等的研究結(jié)果［29］趨于一致。這可能是因?yàn)榭蒯屝湍蛩氐尼尫牌趦H為60 d左右，而有機(jī)肥可長(zhǎng)期、緩慢地提高養(yǎng)分，因此包膜尿素配施尿素可有效滿足玉米全生育期的養(yǎng)分需求［30］。綜上，包膜尿素與有機(jī)肥長(zhǎng)期施用可有效改善土壤團(tuán)聚體粒級(jí)組成及土壤水穩(wěn)團(tuán)聚體、提高玉米生長(zhǎng)、促進(jìn)根系氮代謝、延長(zhǎng)氮素的供應(yīng)周期；從提高產(chǎn)量與氮素利用率來看，50%有機(jī)肥替代包膜尿素處理（P50F50）可顯著提升玉米產(chǎn)量和氮素利用率，是最佳的有機(jī)肥替代比例。

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