新型尿素對馬鈴薯氮素積累、產(chǎn)量及氮肥利用率的影響

摘"要：為篩選出適宜陜北地區(qū)馬鈴薯種植使用的新型尿素，共設(shè)置無氮對照、普通尿素、聚能網(wǎng)尿素、腐植酸尿素、含鋅尿素、控失尿素6個試驗(yàn)處理，研究新型尿素對馬鈴薯氮素積累量、產(chǎn)量和肥料利用率的影響。結(jié)果表明：施用腐植酸尿素、控失尿素和含鋅尿素均提高了馬鈴薯單株薯重和結(jié)薯數(shù)，產(chǎn)量較普通尿素分別增加了17.63%、8.21%、4.70%；新型尿素均有效提高植株各器官氮含量和植株總吸氮量，腐殖酸尿素效果較佳，經(jīng)濟(jì)效益較普通尿素增加5 502.11元/hm²；腐植酸尿素和控失尿素的氮肥利用率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥貢獻(xiàn)率較普通尿素分別提高0.97%～7.43%、5.48～15.39 kg/kg、5.48～15.39 kg/kg、3.77%～9.47%。因此在陜北地區(qū)，腐殖酸尿素和控失尿素在馬鈴薯種植生產(chǎn)中效果較好，可做推廣使用。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯；腐殖酸尿素；控失尿素；產(chǎn)量；氮肥利用率

中圖分類號：S532""文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A""文章編號：0488-5368（2024）12-0068-06

Effects of New Types of Urea on Nitrogen Accumulation， Yield and Nitrogen Use Efficiency in Potato Production

HAN Xiangdong1， LIU Yaojun1， FAN Chen²， SU Leping²， LIU Jing1

（1.Yan’an Soil and Fertilizer Workstation， Yan’an， Shaanxi 716000，China; 2.Yan'an Research Institute of Agricultural Sciences， Yan’an， Shaanxi 716000， China）

Abstract： To identify a new type of urea for potato cultivation in northern Shaanxi， a study was conducted using six treatments： no nitrogen （control）， normal urea， structured net urea， humic acid urea， zinc urea and controlled-release urea. The effects of these treatments on nitrogen accumulation， yield， and nitrogen use efficiency in potato were evaluated. The results showed that the application of humic acid urea， controlled-release urea and zinc urea increased the weight per plant and the number of tubers， with yield increases of 17.63%， 8.21%， and 4.70%， respectively， compared with normal urea. These new types of urea effectively improved nitrogen content in various plant organs and total nitrogen uptake， with humic acid urea showing superior performance. This treatment led to a statistically significant improvement over normal urea and increased economic returns by 5，502.11 yuan/hm². Compared to normal urea， humic acid urea and controlled-release urea improved nitrogen use efficiency indexes， including nitrogen utilization rate， nitrogen partial productivity， nitrogen agronomic efficiency， and nitrogen contribution rate， by 0.97～7.43%， 5.48～15.39 kg/kg， and 3.77～9.47%， respectively. This study suggests that humic acid urea and controlled-release urea are highly effective for potato production and merit broader adoption in agriculture.

Key words： Potato; Humic acid urea; Controlled-release urea; Yield; Nitrogen use efficiency

我國作為糧食生產(chǎn)大國，化肥在我國的糧食生產(chǎn)中扮演者重要的角色。據(jù)調(diào)查，20 世紀(jì) 80 年代，化肥的施用對我國糧食的增產(chǎn)貢獻(xiàn)率達(dá)到半數(shù)以上[1]。肥料的使用極大地促進(jìn)糧食的生產(chǎn)，但隨著化肥使用量的迅猛增加，我國的糧食的產(chǎn)量卻徘徊不前，肥料利用率愈來愈低[2]。有研究表明，我國當(dāng)季肥料利用率遠(yuǎn)低于歐美等發(fā)達(dá)國家，氮肥利用率僅為30%～35%[3]。氮肥有效成分的大量流失，不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還嚴(yán)重污染了環(huán)境，造成土壤板結(jié)變硬，地下水污染，水體富營養(yǎng)化等一系列問題，不僅破壞了生態(tài)環(huán)境，還危及我們自身的健康[4～6]。因此，尋找更高效、綠色肥料將是我國日后肥料發(fā)展的主要方向。加之自2010 年以后，中國化肥工業(yè)產(chǎn)能過剩，肥料企業(yè)競爭激烈，特別是 2015 年農(nóng)業(yè)部提出《化肥農(nóng)藥零增長行動方案》后，肥料科學(xué)研究的重點(diǎn)則轉(zhuǎn)為研發(fā)具有較高肥料利用率的新型肥料[7～8]。

新型尿素是指對普通尿素進(jìn)行包膜、添加抑制劑或一些微量元素等，進(jìn)而改型改性，減緩或控制肥料的釋放，達(dá)到延長肥料有效期、促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)提質(zhì)目的[9～10]，是目前農(nóng)業(yè)部重點(diǎn)推廣肥料之一，也是新型肥料的研究熱點(diǎn)。有研究表明，新型尿素可有效促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收，提高肥料利用率，實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)與農(nóng)田污染減排等作用[11～15]。目前，關(guān)于新型尿素的研究，大多學(xué)者都集中在玉米、水稻、小麥等作物上，因此，本試驗(yàn)以控失尿素、腐殖酸尿素、聚能網(wǎng)尿素、含鋅尿素為供驗(yàn)肥料，探究其在馬鈴薯氮素吸收、氮肥利用率及產(chǎn)量等方面的應(yīng)用效果，從而篩選出適宜陜北地區(qū)馬鈴薯種植使用的新型尿素，為化肥減量增效提供理論依據(jù)。

1"材料與方法

1.1"試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2023年在子長市欒家坪街道辦南家灣村進(jìn)行，該地區(qū)屬中溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候；試驗(yàn)地前茬為玉米，土質(zhì)為黃綿土，基礎(chǔ)養(yǎng)分為全氮0.57 g/kg、有效磷25.55 mg/kg、速效鉀150.0 mg/kg、緩效鉀801 mg/kg、有機(jī)質(zhì)9.9 g/kg、pH8.4。

1.2"試驗(yàn)材料

供試馬鈴薯品種為冀張薯12號；

供試肥料為普通尿素（N 46.4%）、聚能網(wǎng)尿素（N 46.4%）、腐植酸尿素（N 46%）、含鋅尿素（N 43.2%）、控失尿素（N 43.2%），均由河南心連心化肥有限公司提供；重過磷酸鈣（總P₂O5 46.4%，有效磷P₂O5 44.0%），硫酸鉀（K₂O 51.0%，所有供試肥料均在當(dāng)?shù)剞r(nóng)資店購買。

1.3"試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)共設(shè)6個處理，采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積為38.28 m²（5.8 m×6.6 m，12行/區(qū)），行距55 cm，株距30 cm，密度60 600株/hm²。試驗(yàn)統(tǒng)一施用純N 315.0 kg/hm²，重過磷酸鈣420.0 kg/hm²、硫酸鉀600.0 kg/hm²。其中氮肥底施∶追施比為43.0%∶57.0%，底施氮于播種時一次施入，追氮于馬鈴薯塊莖增長初期1次性隨灌水打孔追施（表1）。其它田間管理措施與一般大田相同。

1.4"樣品的采集與測定

播種前按“棋盤式”方法取0～20 cm土樣6個（每個土樣需由3個取樣點(diǎn)取樣混合而成），用于測定播種前土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量。有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測定；堿解氮采用擴(kuò)散法測定；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 NH₄OAc 浸提－火焰光度法測定。

在馬鈴薯成熟期取其樣，每小區(qū)3株，按莖、葉、根、塊莖四部分測定鮮重；然后從混勻后的各器官中取100 g鮮樣在105 ℃殺青30 min，于80 ℃下烘干至恒重，測定其干重及氮素含量。植株全氮采用濃H₂SO₄-

H₂O₂消解-蒸餾定氮法測定。馬鈴薯收獲時，選擇各小區(qū)具有代表性的一膜，進(jìn)行馬鈴薯測產(chǎn)并折合為公頃產(chǎn)量，其中， 商品薯產(chǎn)量以大于150 g的塊莖為準(zhǔn)。

1.5"相關(guān)參數(shù)計算

吸氮量（kg/hm²）=株數(shù)（株/hm²）×單株干重（kg/株）×氮素含量（g/kg）；

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）/施氮量×100；

氮肥偏生產(chǎn)力（PEPN，kg/kg）=施氮后產(chǎn)量/施氮量；

氮肥農(nóng)學(xué)效率（AEv，kg/kg）=（施氮處理產(chǎn)量-不施氮處理產(chǎn)量）/施氮量；

氮肥貢獻(xiàn)率（%） = （施氮處理產(chǎn)量-不施氮處理產(chǎn)量）/施氮處理產(chǎn)量 ×100%

1.6"數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Excel 2010軟件進(jìn)行計算整理，用IBM SPSS Statistics 25.0 、Origin.2018軟件進(jìn)行作圖和統(tǒng)計分析。

2"結(jié)果與分析

2.1"新型尿素對馬鈴薯氮素吸收積累量的影響

由表2可知，各施肥處理馬鈴薯各器官和單株吸氮量較CK均顯著增加。在相同施氮量下，各處理的植株總吸氮量較U均有增加，其中處理H-U吸氮量最高，達(dá)258.20 kg/hm²，且與U差異達(dá)顯著水平（Plt;0.05），具體表現(xiàn)為H-Ugt;Zn-Ugt;P-Ugt;C-Ugt;U，分別較U提高16.73%、11.77%、6.16%、6.11%；不同器官吸氮量不同，馬鈴薯莖稈吸氮量為Zn-Ugt;H-Ugt;Ugt;C-Ugt;P-U，其中處理Zn-U、H-U較U分別增加了8.34%、4.95%，處理C-U、P-U較U降低，但各處理與U均無顯著差異；葉吸氮量為Zn-Ugt;P-Ugt;C-Ugt;H-Ugt;U，Zn-U較U和H-U差異顯著且分別提高40.69%、35.33%，P-U、C-U、H-U較U差異不顯著；各處理根部吸氮量較U均降低，其中C-U較U差異顯著；塊莖吸氮量為H-Ugt;P-Ugt;C-Ugt;Zn-Ugt;U，較U分別提高了26.65%、8.68%、7.82%、7.18%，其中H-U與U差異顯著。

2.2"新型尿素對馬鈴薯各器官氮含量的影響

由圖1可知，不同類型尿素對馬鈴薯各器官氮含量均有增加。與CK相比，各處理莖稈氮含量均顯著大于CK，分別較CK增加了53.56%、69.70%、77.74%、48.28%，69.01%；葉片氮含量為P-Ugt;C-Ugt;Zn-U≈H-U≈Ugt;CK，其中處理P-U、C-U與CK差異顯著，較CK分別增加了31.00%、29.97%；各處理根氮含量較CK均有不同程度增加，但差異不顯著；塊莖氮含量為H-Ugt;P-Ugt;C-Ugt;Zn-Ugt;Ugt;CK，各處理均顯著大于CK，較CK分別增加了了53.04%、40.16%、38.72%、28.32%、25.44%。與U相比，處理P-U、H-U、C-U的莖稈氮含量較U分別增加了16.14%、24.18%，15.45%，處理Zn-U較U降低了5.28%，但各處理與U均未達(dá)顯著

差異（Plt;0.05）；葉片氮含量以P-U、C-U較高，較U增加了13.31%、12.42%，差異不顯著；根部氮含量以P-U、H-U較高，較U增加了5.22%、9.48%，差異不顯著；塊莖氮含量以H-U、P-U、C-U較高，Zn-U最低，分別較U增加了22.00%、13.65%、10.59%、2.30%，其中H-U與U差異顯著。

2.3"新型尿素對馬鈴薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表3可知，各施肥處理的產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)、單株薯重較CK均增加，除處理U、P-U單株結(jié)薯數(shù)與CK差異不顯著，其余處理均與CK達(dá)顯著差異（Plt;0.05）；商品薯率較CK增加，但差異不顯著。相同施氮量下，單株結(jié)薯數(shù)除處理P-U外，其余處理均大于U，其中H-U、C-U較U顯著增加了14.25%、12.85%；單株薯重以H-U最大，與處理P-U、Zn-U、C-U和U均呈顯著差異，且較U增加了16.36%；商品薯率以H-U、Zn-U較高，但各施肥處理間無顯著性差異；產(chǎn)量以H-U最大、C-U次之、P-U最小，分別較U增加了17.63%、8.21%、3.00%，其中H-U與U差異顯著，同時與P-U、Zn-U、C-U也呈顯著差異。

2.4"新型尿素對氮肥利用率的影響

氮肥的吸收利用效果在一定程度上反映出了肥料的好壞，同時也反映出作物對肥料的吸收情況。肥料利用率的提高，不僅促進(jìn)作物的生長發(fā)育，還能有效節(jié)約資源，減少農(nóng)田污染。由表4可知，在氮的吸收利用上，處理P-U、H-U、Zn-U、C-U的氮肥利用率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥貢獻(xiàn)率均高于對照處理U，以處理H-U最高，較U分別提高了37.15%、17.63%、82.74%、54.69%，且差異顯著。此外，處理Zn-U的氮肥利用率較U顯著高26.11%，處理C-U的氮肥農(nóng)學(xué)效率較U顯著高38.54%。

2.5"新型尿素對馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表5可知，施氮處理的總產(chǎn)值均顯著高于CK，與CK相比，馬鈴薯產(chǎn)值增加6 330.99 ～12 260.90元/hm²，增幅達(dá)29.49%～57.12%；純收益較CK分別增加1 618.03元/hm²、2 258.79元/hm²、7 120.14元/hm²、3 529.72元/hm²、3 289.47元/hm²，增幅達(dá)8.76%～38.56%，其中處理H-U與CK達(dá)顯著差異（Plt;0.05）。相同施氮量下，馬鈴薯產(chǎn)值以H-U最大，P-U最小，較U分別增加了5 929.91元/hm²、715.6元/hm²，且均無顯著差異；純收益較U分別增加了640.52元/hm²、5 502.11元/hm²、1 911.69元/hm²、1 671.44元/hm²，增幅達(dá)3.19%～27.40%，其中處理H-U與U達(dá)顯著差異（Plt;0.05）。

3"討論及結(jié)論

氮素作為馬鈴薯生長所必需的營養(yǎng)元素之一，往往影響著植株整個生育時期的生長和產(chǎn)量的形成，其形態(tài)、供應(yīng)水平和在植株體內(nèi)的分配都嚴(yán)格影響著塊莖產(chǎn)量的形成[11，16]。選用合適的氮肥是作物增產(chǎn)和提高肥料利用率的必要手段，而新型肥料的施用有效減少農(nóng)民生產(chǎn)成本的投入，增加作物產(chǎn)量，同時也降低農(nóng)業(yè)環(huán)境的污染。李源[17]等研究表明，施用新型尿素均不同程度增加了棉花產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度在3.78%～10.36%，以控失尿素增產(chǎn)效果最為明顯，其次為腐植酸尿素；李亞莉[18]等研究表明，聚能網(wǎng)尿素、腐殖酸尿素、控失尿素都顯著增加了哈密瓜干物質(zhì)和產(chǎn)量，產(chǎn)量增加7.36%～10. 07%，其中腐殖酸尿素增產(chǎn)效果最好；

張愛華[19]等研究表明，各新型尿素顯著增加玉米地上部生物量和產(chǎn)量，對植株養(yǎng)分積累和氮肥利用率的提高效果顯著。在本試驗(yàn)中，相對于普通尿素，除聚能網(wǎng)尿素略有降低馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)外，腐殖酸尿素、含鋅尿素、控失尿素等幾類新型尿素均提高馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)和單株薯重，從而增加產(chǎn)量，其中以腐植酸尿素效果最好，較對照增產(chǎn)17.63%且差異顯著，控失尿素次之，增產(chǎn)8.21%。這與前述研究結(jié)果相近。在商品薯率方面，本試驗(yàn)中以大于150 g的塊莖為商品薯，故各施肥處理間商品薯率差異不顯著，以H-U、Zn-U表現(xiàn)較好，較U增加了6.85%、5.48%，這與李春琴[20]、趙欣楠[7]等研究結(jié)果一致。

從各肥料的氮素吸收效果來看，幾種新型尿素均提高了馬鈴薯各器官內(nèi)的氮含量，其中腐植酸尿素在增加莖稈和塊莖中氮含量效果明顯，大于其它新型尿素和普通尿素，且較普通尿素增加顯著；聚能網(wǎng)尿素和控失尿素能有效促進(jìn)馬鈴薯葉片中氮含量的增加，較對照差異顯著。同時，幾種新型尿素也相應(yīng)提高了馬鈴薯氮肥利用率，以腐殖酸尿素效果最好，含鋅尿素次之，而氮肥農(nóng)學(xué)效率以腐殖酸尿素和控失尿素效果較好。

郭曉彥等[21]人在水稻上的研究表明控失尿素、含鋅尿素有相對較高的氮肥利用率。另有研究表明腐植酸尿素和含鋅尿素能促進(jìn)氮素在水稻體內(nèi)的吸收和積累，從而提高了水稻氮肥的利用率，其中腐殖酸尿素的氮素表觀利用率高達(dá)59.2%[22]。大量研究表明，腐殖酸尿素延緩了氮素在土壤中的釋放，有效提高土壤脲酶活性和銨態(tài)氮含量，增加作物產(chǎn)量和氮素吸收量，從而提高肥料利用率[20，22～23]。有學(xué)者對玉米的研究表明，聚能網(wǎng)尿素增產(chǎn)效果最好，較其他尿素，有效增加了玉米百粒重、穗粒數(shù)等，在氮素吸收和肥料利用率上表現(xiàn)突出[24]，與本試驗(yàn)結(jié)論不一致。這可能是因?yàn)樽魑锓N類不同，其養(yǎng)分需求規(guī)律，植物各器官分配比例不同造成的，也可能與土壤養(yǎng)分和田間管理等因素有關(guān)。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，肥料的選擇和施用應(yīng)結(jié)合作物自身需肥規(guī)律、土壤養(yǎng)分和管理措施等綜合因素。綜合本試驗(yàn)中馬鈴薯產(chǎn)量和肥料利用率來看，在陜北地區(qū)以腐殖酸尿素和控失尿素效果最優(yōu)。

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