含腐殖酸尿素在冬小麦上的应用初报

Preliminary Report on the Application of Urea Containing Humic Acid on Winter Wheat

孙克刚 Kegang SUN , 杜君 Jun DU , 杨焕焕 Huanhuan YANG , 岳艳军 Yanjun YUE , 杨占平 Zhanping YANG , 和爱铃 Ailing HE , 张运红 Yunhong ZHANG , 薛广原 Guangyuan XUE

1 河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所河南郑州 450002 Institute of Plant Nutrition, Agricultural Resources and Environmental Science, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou, Henan 450002, China 2 河南心连心化学工业集团股份有限公司河南新乡 453731 Henan Xinlianxin Chemicals Group Co., Ltd., Xinxiang, Henan 453731, China

摘要：

为探究尿素中添加不同量的腐殖酸对农作物产量和氮素利用率的影响，以冬小麦为试验对象，以施用普通尿素和不施氮肥处理为对照，与施含腐殖酸尿素的处理进行比对，开展了田间小区试验。结果表明：施氮肥处理的冬小麦增产效果较好，与不施氮肥处理的相比差异达极显著水平，但各施氮肥处理间无显著性差异；与施用普通尿素处理相比，施用含腐殖酸尿素的处理均降低了土壤中硝态氮的含量，且硝态氮含量变化趋势基本一致；与施用普通尿素处理相比，施用含腐殖酸尿素的处理对冬小麦的增产效果并不明显，可能是因为腐殖酸添加量过少、施用时间较短。

关键词：

含腐殖酸尿素; 冬小麦; 硝态氮; 氮肥利用率;

Abstract：

To investigate the effects of adding different amounts of humic acid to urea on crop yield and nitrogen use efficiency, a field plot trial is conducted with winter wheat as the test object, using the treatments with regular urea and no nitrogen fertilizer as controls, and comparing with the treatments with urea containing humic acid. The results show that the winter wheat yield is increased by the nitrogen fertilizer treatment, and the difference is highly significant compared with that without nitrogen fertilizer treatment, but there is no significant difference among the nitrogen fertilizer treatments. The nitrate nitrogen content in the soil is reduced in the treatment with urea containing humic acid compared with that with regular urea treatment, and the trend of nitrate nitrogen content is basically the same. The yield increase of winter wheat in the treatment with urea containing humic acid is not significant compared with that in the treatment with regular urea, probably because the amount of humic acid added is too small and the application time is short.

Keyword：

urea containing humic acid; winter wheat; nitrate nitrogen; nitrogen use efficiency;

0 前言

河南省是我国主要的粮食产区，2021年粮食产量达到65 Mt以上，占全国粮食产量的10%，占全国小麦产量的25%。目前河南省小麦播种收获面积约为8 500万亩(1亩=667 m²)，是全球最大的冬小麦产区^[1]。

腐殖酸是动植物的遗骸，主要是植物的遗骸，经过微生物的分解和转化以及地球的一系列化学过程形成并积累起来的一类有机物质，是由芳香族及其多种官能团构成的高分子有机酸，具有良好的生理活性和吸收、络合、交换等功能，广泛存在于土壤、湖泊、河流、海洋以及泥炭(又称草炭)、褐煤、风化煤中^[2-5]。腐殖酸已被广泛应用于农林牧渔、石油工业、化工建材、医药卫生、环保等领域，特别是在提倡生态农业建设、无公害绿色农业生产后，其受重视的程度更高。腐殖酸可用稀碱液或其他溶剂从土壤中提取，并能在pH为1或2的酸溶液中沉淀形成黑色物质。在自然界，腐殖酸可分为土壤腐殖酸、水体腐殖酸和煤炭腐殖酸等三类^[6]。

我国腐殖酸资源极其丰富，分布广、储量大、品位好。据统计，我国泥炭资源超过12 480 Mt(居世界第四位)，褐煤资源超过126 500 Mt，还有大量的风化煤。此外，通过利用生物工程进一步筛选优良菌种，加快开发定向菌种，就可以利用更多的资源来研制生化腐殖酸或生化黄腐酸类产品。我国对腐殖酸有组织的研究和综合利用始于20世纪50年代末^[5-9]，主要是从利用泥炭开始，虽然起步晚，但技术水平在世界上并不落后。

研究小麦的施肥技术对保障河南省小麦生产、维持小麦产量能够起到保驾护航的作用。因此，笔者与河南心连心化肥有限公司联合开展研究不同含腐殖酸尿素对小麦产量、品质的影响，以期为小麦增产增收提供科技支撑。

1 试验材料与方法

试验地点：河南省驻马店市驿城区顺河办事处李庄村。

供试土壤：黄褐土，质地中壤，土壤肥力中等。

土壤基础养分：有机质、碱解氮、有效磷(P₂O₅)、速效钾(K₂O)质量分数分别为9.4 g/kg、52.3 mg/kg、29.6 mg/kg、103.7 mg/kg，pH为6.9。

供试冬小麦品种：西农979，播种量为11 kg/亩；前茬作物为玉米，亩产量550 kg。

供试肥料：尿素，w(N)=46%，河南心连心化学工业集团股份有限公司；重过磷酸钙，w(P₅O₂)= 45%，河南省农业科学院；氯化钾，w(K₂O)=60%，河南省农业科学院。供试含腐殖酸尿素中腐殖酸含量见表 1。

表 1

供试含腐殖酸尿素中腐殖酸含量

处理	肥料类型	w(腐殖酸)/%
1	无氮处理
2	普通尿素
3	Ⅰ型含腐殖酸尿素	0.1
4	Ⅱ型含腐殖酸尿素	0.2
5	Ⅲ型含腐殖酸尿素	0.3
6	Ⅳ型含腐殖酸尿素	0.4
7	Ⅴ型含腐殖酸尿素	0.5
8	Ⅵ型含腐殖酸尿素	0.6

试验设计：试验共设8个处理，除处理1不施氮肥外，其余各处理在亩底施P₂O₅ 8 kg、K₂O 6 kg、含腐殖酸尿素19.6 kg(折N 9 kg)的基础上，拔节期亩追施含腐殖酸尿素13.0 kg(折N 6 kg)。

小区长9.0 m、宽4.0 m，面积36 m²。各处理随机排列，每个处理重复3次，重复间走道宽0.8 m，小区间距0.5 m，试验四周设保护行。

冬小麦生育期间按高产田标准管理，各处理管理水平一致；调查、取样按照方案进行，收获时各小区实收30 m²计产并考种。

试验按小区单收，折算成公顷产量，并用多重比较(LSD)法进行差异显著性检验。

冬小麦植株籽粒、秸秆中氮含量采用硫酸-过氧化氢消煮，滴定法测定；分别采集深度为0~30、30~60、60~90 cm土层样品，采用氯化钙溶液浸提，流动分析仪测定土壤中硝态氮含量。

2 结果与分析

2.1 施用不同剂型含腐殖酸尿素处理对冬小麦产量的影响

施用不同剂型含腐殖酸尿素处理的冬小麦产量及统计分析见表 2，方差分析见表 3。

表 2

施用不同剂型含腐殖酸尿素处理的冬小麦产量及统计分析

处理	小区产量/kg				折亩产/ kg	增产量/ kg	增产率/ %	差异显著性
处理	测定值1	测定值2	测定值3	平均值	折亩产/ kg	增产量/ kg	增产率/ %	α=0.05	α=0.01
1	15.4	14.4	14.9	14.90	331.3			b	B
2	21.2	19.4	20.2	20.27	450.7	119.4	36.1	a	A
3	21.1	19.9	20.1	20.37	452.9	121.6	36.7	a	A
4	19.7	20.7	20.3	20.23	449.8	118.5	35.8	a	A
5	21.0	21.8	20.6	21.13	469.8	138.5	41.8	a	A
6	20.0	21.4	20.5	20.63	458.7	127.4	38.5	a	A
7	20.9	19.8	20.2	20.30	451.3	120.0	36.2	a	A
8	22.0	21.0	20.6	21.20	471.3	140.0	42.3	a	A

表 3

方差分析表

变异来源	平方和	自由度	均方	F值	P值
处理间	88.106 3	7	12.586 6	29.300 0	0.000 1
处理内	6.873 3	16	0.429 6
总变异	94.979 6	23

由表 2可看出：施氮处理与不施氮处理相比，产量差异达极显著水平；施氮处理间产量差异不显著，说明施用含腐殖酸尿素对冬小麦的增产效果不显著；处理8、处理5的增产效果较好^[10-13]。

2.2 施用不同剂型含腐殖酸尿素处理对冬小麦地上部分氮素利用的影响

施用不同剂型含腐殖酸尿素处理对冬小麦地上部分氮素利用的影响见表 4。

表 4

施用不同剂型含腐殖酸尿素处理对冬小麦地上部分氮素利用的影响

处理	施氮量/ (kg ·亩^-1)	籽粒		秸秆		地上部分氮素累积量/(kg·亩^-1)
处理	施氮量/ (kg ·亩^-1)	产量/ (kg·亩^-1)	w(N)/ %	产量/ (kg·亩^-1)	w(N)/ %	地上部分氮素累积量/(kg·亩^-1)
1	0	331.3	2.04 b	367.6	0.67 b	9.22 b
2	15	450.7	2.25 a	501.7	0.76 a	13.95 a
3	15	452.9	2.21 a	512.8	0.75 a	13.86 a
4	15	449.8	2.24 a	494.3	0.78 a	13.93 a
5	15	469.8	2.31 a	524.7	0.77 a	14.89 a
6	15	458.7	2.18 a	506.9	0.76 a	13.85 a
7	15	451.3	2.25 a	505.4	0.75 a	13.94 a
8	15	471.3	2.28 a	521.0	0.80 a	14.91 a
注：1)同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著(P＜0.05)

由表 4可以看出：施氮处理的冬小麦地上部分氮素累积量均高于处理1的，且达到显著性差异，提高幅度为50.2%~61.7%；施氮处理间的地上部分氮素累积量差异不显著；处理8和处理5对提高冬小麦地上部分氮素累积量的效果较好^[13-15]。

2.3 施用不同剂型含腐殖酸尿素处理对土壤中硝态氮含量的影响

施用不同剂型含腐殖酸尿素处理对土壤中硝态氮含量的影响见图 1。

图 1

施用不同剂型含腐殖酸尿素处理对土壤中硝态氮含量的影响

由图 1可知：对于同一处理，硝态氮主要集中在0~60 cm土层中，且随着土壤深度的增加，硝态氮含量逐渐降低；与处理1相比，冬小麦收获后，施肥处理的0~90 cm土层硝态氮含量均有不同程度的提高；与处理2相比，不同剂型含腐殖酸尿素处理均不同程度降低了土壤中硝态氮含量，且不同剂型含腐殖酸尿素处理的土壤中硝态氮含量的变化趋势基本一致^{[8, 13, 15]}。

2.4 施用不同剂型含腐殖酸尿素处理对冬小麦生育期的影响

施用不同剂型含腐殖酸尿素处理对冬小麦生育期的影响见表 5。

表 5

冬小麦生育期调查表

处理	播种期	出苗期	返青期	拔节期	抽穗期	扬花期	成熟期
1	10月31日	11月12日	2月25日	3月10日	4月23日	5月2日	5月28日
2	10月31日	11月12日	2月25日	3月10日	4月21日	4月30日	5月30日
3	10月31日	11月12日	2月25日	3月10日	4月21日	4月30日	5月30日
4	10月31日	11月12日	2月25日	3月10日	4月21日	4月30日	5月30日
5	10月31日	11月12日	2月25日	3月10日	4月21日	4月30日	5月30日
6	10月31日	11月12日	2月25日	3月10日	4月21日	4月30日	5月30日
7	10月31日	11月12日	2月25日	3月10日	4月21日	4月30日	5月30日
8	10月31日	11月12日	2月25日	3月10日	4月21日	4月30日	5月30日

从表 5可以看出：不施肥处理的冬小麦抽穗期、扬花期推迟2 d，成熟期提前2 d；其他处理的冬小麦出苗期、返青期、拔节期、抽穗期、扬花期、成熟期均一致。

2.5 施用不同剂型含腐殖酸尿素处理对冬小麦群体结构和经济性状的影响

施用不同剂型含腐殖酸尿素处理对冬小麦群体结构和经济性状的影响见表 6。

表 6

施用不同剂型含腐殖酸尿素处理对冬小麦群体结构和经济性状的影响

处理	株高/ cm	基本苗/ (万株·亩^-1)	冬前群体/ (万株·亩^-1)	冬后群体/ (万株·亩^-1)	单株分蘖数/个	穗数/ (万穗·亩^-1)	粒数/ (粒·穗^-1)	千粒质量/g
1	72.9	18.0	34.2	43.9	2.44	34.2	22.8	29.6
2	75.8	18.0	52.9	62.5	3.47	42.9	32.1	35.7
3	75.2	18.0	53.2	62.9	3.49	43.4	32.6	36.3
4	75.4	18.0	52.7	62.1	3.45	42.3	32.3	36.0
5	75.1	18.0	54.2	63.7	3.54	44.1	32.9	36.4
6	75.6	18.0	53.9	63.5	3.53	43.7	32.5	36.3
7	75.7	18.0	54.0	62.4	3.47	42.6	32.5	36.0
8	75.3	18.0	54.1	63.8	3.54	44.3	32.7	36.6

由表 6可看出：施肥处理各项指标优于不施肥处理的；处理8、处理5、处理6、处理3的各项指标优于处理2，处理4、处理7与处理2的各项指标基本持平；处理8的冬小麦群体结构和经济性状最好，与处理2相比，单株分蘖数增加0.07个，穗数增加1.4万穗/亩，粒数增加0.6粒/穗，千粒质量提高0.9 g；与处理2相比，处理8、处理5、处理6、处理3能够提高冬小麦的单株分蘖数、亩穗数、穗粒数和千粒质量，优化了冬小麦群体结构和经济性状。

3 讨论

(1) 施用含腐殖酸尿素对冬小麦生育期无影响。

(2) 冬小麦施用Ⅵ型、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅰ型含腐殖酸尿素，单株分蘖数、亩穗数、穗粒数、千粒质量略有增加。冬小麦施用Ⅵ型、Ⅲ型含腐殖酸尿素的增产效果较好，与施用普通尿素相比，分别增产4.6%、4.2%；其他剂型含腐殖酸尿素对冬小麦的增产效果不显著。

(3)Ⅲ型和Ⅵ型含腐殖酸尿素能较好地提高冬小麦地上部分氮素累积量^{[7-9, 13-15]}。施用腐殖酸肥料后，可以促进小麦的生长发育, 有效改善小麦部分农学指标, 增强作物对氮素的积累, 从而提高了小麦的产量和氮素利用率^[16]

(4) 施用不同剂型含腐殖酸尿素均不同程度地降低了土壤中硝态氮的含量，且不同剂型含腐殖酸尿素处理的土壤中硝态氮含量的变化趋势基本一致。根据腐殖酸的化学特性，腐殖酸能提高化肥利用率，既减少化肥养分损失，又促进作物养分吸收，从而使土壤中总氮含量下降，实现土壤中硝态氮含量的下降^[8-9]。

(5) 含腐殖酸尿素处理与普通尿素处理相比有增产作用，但效果不显著，主要原因：①含腐殖酸尿素中添加的腐殖酸量少，在土壤中未形成一定数量；②含腐殖酸尿素需长期使用才能起到作用。土壤中腐殖酸含量达到一定程度，才能发挥效果，因此含腐殖酸尿素试验需坚持定位试验和长期施用。含腐殖酸尿素是在生产尿素过程中添加腐殖酸，不是简单地将腐殖酸与尿素掺混，当含腐殖酸尿素中氮素质量分数达到46%后，很难再增加腐殖酸含量。而含腐殖酸氮肥可以不受氮素含量限制，可根据施氮量任意调节其中腐殖酸的含量。

4 结语

腐殖酸具有巨大的吸收代换和缓冲能力，对土壤的物理化学性质有明显的影响，可显著提高土壤的保肥、保水能力，这就是有机质含量高的土壤蓄水量大、保肥力强的原因，因此增加土壤中腐殖酸的含量是提高土壤肥力的重要措施。腐殖酸除了对肥料具有增效作用外，还能改善土壤团粒结构、增强有益微生物活性，也能对土壤盐渍化、重金属及有机物污染等起到逐步治理作用。

目前，腐殖酸在高品质肥料中的应用越来越广泛，如各种含腐殖酸复合肥、含腐殖酸水溶肥、含腐殖酸有机肥、有机无机肥等。本试验结果表明施用含腐殖酸尿素对冬小麦增产的效果并不理想，其原因是施入土壤中的腐殖酸量过少，施入土壤中的腐殖酸达到一定量才能充分发挥作用。

ckwx 参考文献

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