控失尿素对夏玉米产量、氮素利用率及土壤中硝态氮含量的影响

Effects of Loss-Control Urea on Summer Maize Yield, Nitrogen Use Efficiency and Nitrate Nitrogen Content in Soil

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2023.04.009

孙克刚 Kegang SUN , 杜君 Jun DU , 和爱玲 Ailing HE , 杨占平 Zhanping YANG , 杨焕焕 Huanhuan YANG , 张运红 Yunhong ZHANG

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

摘要：

为考察控失尿素对作物产量、氮素利用率、土壤中硝态氮含量的影响，以夏玉米为试验对象，开展了田间小区试验。结果表明：施氮处理的夏玉米产量高于不施氮处理的，处理间差异极显著；氮肥施用量和施肥方式相同时，控失尿素处理的夏玉米产量高于普通尿素处理的，处理间差异极显著；控失尿素施用量相同而施肥方式不同时，苗期开沟追施处理的夏玉米产量高于种肥同播处理的，处理间差异显著；控失尿素施用量比普通尿素减少20%的条件下，夏玉米产量无显著性差异；施用控失尿素的氮素利用率为35%左右，高于普通尿素处理的(23%左右)；与施用普通尿素的处理相比，施用控失尿素的处理均不同程度地降低了土壤中硝态氮的含量。施用控失尿素可以提高夏玉米的产量和氮素利用率，降低土壤中硝态氮的含量。

关键词：

控失尿素; 夏玉米; 产量; 氮素利用率; 硝态氮;

Abstract：

In order to investigate the effects of loss-control urea on crop yield, nitrogen use efficiency and nitrate nitrogen content in soil, a field plot experiment is carried out with summer maize as the experimental object. The results show that the yield of summer maize under nitrogen application treatment is higher than that without nitrogen application treatment, and the difference between treatments is extremely significant; when the amount of nitrogen fertilizer and fertilization method are the same, the yield of summer maize treated with loss-control urea is higher than that of common urea treatment, and the difference between treatments is extremely significant; when the amount of loss-control urea is the same but the fertilization methods are different, the yield of summer maize under the treatment of ditching and topdressing at seedling stage is higher than that under the treatment of simultaneous sowing of seed, and the difference between treatments is significant; under the condition that the amount of loss-control urea is reduced by 20% compared with that of common urea, there is no significant difference in the yield of summer maize; the nitrogen use efficiency of applying loss-control urea is about 35%, which is higher than that of common urea (about 23%); compared with the treatment applying common urea, the treatment applying loss-control urea reduces the content of nitrate nitrogen in soil to varying degrees. The application of loss-control urea can increase the yield of summer maize and nitrogen use efficiency, and reduce the content of nitrate nitrogen in soil.

Keyword：

loss-control urea; summer maize; yield; nitrogen use efficiency; nitrate nitrogen;

缓控释肥通常包括缓释肥和控释肥两大类型。按照生产工艺和养分释放机制的不同，缓控释肥主要分为树脂包膜控释肥、脲甲醛缓释肥、硫包衣尿素、稳定性肥料等四大类^[1-4]。

控失肥与控释肥的区别主要体现在定义、生产技术和肥效期的不同。控释肥广义上是指养分释放速率慢、释放期长，可满足作物生长期对养分需求的肥料；通过包膜方式将养分包裹在中间，使养分通过小孔缓慢释放；受水分、地温等条件的影响，温度越高(水分越多)，养分释放速率越快。控失肥指能够留住肥料养分、减少营养流失、减轻环境污染的肥料；采用高分子网捕技术，阻断养分流失途径，为作物持续提供养分，以达到保水抗旱、控失节能的目的；一般可完全满足作物在整个生育期对养分的需求^[5-7]。

控失尿素通过在尿素颗粒表面包裹一层材料，降低尿素养分释放速率，延长养分释放时间，可达到提高肥料利用率、保护环境和增加作物产量的目的。为探索控失尿素最佳施用地区、作物和施用方法，展示控失尿素的优越性，以及为产品的进一步改进提出建议，以夏玉米为试验对象，开展了控失尿素大田肥效试验。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

试验安排在长葛市农业科学研究所，供试土壤为褐土，土壤理化性状见表 1。供试玉米品种为郑单958，种植密度为5 000株/亩(1亩=667 m²)。

表 1

供试土壤理化性状

地点	pH	w(有机质)/(g·kg^-1)	w(全氮)/(g·kg^-1)	w(碱解氮)/(mg·kg^-1)	w(有效磷)/(mg·kg^-1)	w(速效钾)/(mg·kg^-1)	w(有效硫)/(mg·kg^-1)
长葛市	6.3	13.9	0.98	82.5	19.5	81.3	13.5

大田肥效试验(习惯施尿素地区)共设置5个处理：T1，空白对照，不施氮肥；T2，常规施肥，普通尿素苗期开沟追施，35 kg/亩；T3，控失尿素苗期开沟追施，35 kg/亩；T4，控失尿素种肥同播，35 kg/亩；T5，控失尿素种肥同播，29.95 kg/亩(较处理2减纯氮20%)。各处理磷肥和钾肥分别采用过磷酸钙[w(P₂O₅)为10%]和氯化钾[w(K₂O)为60%]，施用量分别为40、10 kg/亩，均全部基施(播种时同时施肥或播种前施肥)。控失尿素的w(N)≥43%，普通尿素的w(N)≥46%，均由河南心连心化学工业集团股份有限公司提供。

1.2 试验方法

试验采取随机区组排列，每个处理3次重复。小区面积30 m²，小区间设畦埂，重复间设走道。

(1) 收获时各小区单打单收，风干后再烘干计产，并考种。

(2) 收获时，每个小区取玉米3株，风干后再烘干至恒质量；玉米植株籽粒和秸秆中的氮含量采用硫酸-过氧化氢消煮，滴定法测定；吸氮量=籽粒产量×籽粒含氮量(或植株秸秆产量×秸秆含氮量)，地上部吸氮量=植株秸秆产量×秸秆含氮量+籽粒产量×籽粒含氮量，氮肥利用率=(施氮处理地上部吸氮量-不施氮处理地上部吸氮量)×100/施氮量^[8]。

(3) 夏玉米收获后，取深度分别为0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm的土壤样品，风干后采用氯化钙溶液浸提，流动分析仪法测定不同深度土壤中硝态氮的含量^[8]。

(4) 采用软件SPSS进行数据处理，并用多重比较法(LSD法)进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对夏玉米产量的影响

不同施肥处理的夏玉米产量及方差分析见表 2和表 3。

表 2

不同施肥处理的夏玉米产量

处理	产量/(kg·亩^-1)				与T1处理相比		与T2处理相比		显著性
	测定值			平均值	增产量/(kg·亩^-1)	增产率/%	增产量/(kg·亩^-1)	增产率/%	5%	1%
	1	2	3	平均值	增产量/(kg·亩^-1)	增产率/%	增产量/(kg·亩^-1)	增产率/%	5%	1%
T1	432.32	439.56	426.68	432.85					d	C
T2	532.68	526.51	516.59	525.26	92.41	21.35			c	B
T3	605.59	584.25	590.03	593.29	160.44	37.07	68.03	12.95	a	A
T4	585.31	574.72	562.69	574.24	141.39	32.66	48.98	9.32	b	A
T5	518.04	532.54	541.55	530.71	97.86	22.61	5.45	1.04	c	B

表 3

不同施肥处理的夏玉米产量方差分析

变异来源	平方和	自由度	均方	F值	F_0.05	F_0.01
处理间	46 245.53	4	11 561.38	116.036	29.359 8	37.265 3
重复	996.362 1	10	99.636 2
总变异	47 241.89	14

由表 2可知：各处理的夏玉米产量平均值由高到低为T3＞T4＞T5＞T2＞T1，说明在试验条件下，施用氮肥对夏玉米有明显的增产效果，各施氮肥处理的夏玉米产量与T1处理的相比均达到差异极显著水平；夏玉米产量随氮肥用量的增加而提高，T4处理比T5处理增产43.53 kg/亩，增产率为8.20%，达到差异极显著水平；T5处理与T2处理相比，夏玉米增产5.45 kg/亩，增产率为1.04%，差异不显著，说明控失尿素纯氮施用量比普通尿素的减少20%的条件下，不会造成减产；在施氮量相同的条件下，T3处理的夏玉米产量比T4处理的提高19.05 kg/亩，增产率为3.32%，差异显著，说明T3处理的氮肥施用方式更理想。

2.2 不同施肥处理对氮素利用率的影响

不同施肥处理的氮素利用率见表 4。

表 4

不同施肥处理的氮素利用率

处理	施氮量/(kg·亩^-1)	籽粒			秸秆			地上部吸氮总量/(kg·亩^-1)	氮素利用率/%
处理	施氮量/(kg·亩^-1)	产量/(kg·亩^-1)	w(氮)/%	吸氮量/(kg·亩^-1)	产量/(kg·亩^-1)	w(氮)/%	吸氮量/(kg·亩^-1)	地上部吸氮总量/(kg·亩^-1)	氮素利用率/%
T1	0	432.85	1.01	4.37	480.47	0.53	2.55	6.92
T2	16.10	525.26	1.31	6.88	583.04	0.63	3.67	10.55	22.55
T3	15.05	593.29	1.33	7.89	658.55	0.66	4.35	12.24	35.35
T4	15.05	574.24	1.32	7.58	637.41	0.69	4.40	11.98	33.62
T5	12.88	530.71	1.36	7.22	589.09	0.72	4.24	11.46	35.25

从表 4可以看出：施用控失尿素的处理均能有效提高氮素利用率，分别比T2处理的提高12.80%、11.07%、12.70%；T3处理的氮素利用率比T4处理的提高1.73%，比T5处理的提高0.10%；T5处理的氮素利用率比T4处理的提高1.63%，表明在采取相同的种肥同播施肥措施时，氮肥施用量减少处理的氮素利用率更高。

2.3 不同施肥处理对夏玉米经济性状的影响

不同施肥处理的夏玉米经济性状调查见表 5。

表 5

不同施肥处理的夏玉米经济性状调查

处理	穗长/cm	穗粗/cm	株高/cm	穗粒数/粒	百粒质量/g
T1	15.6	4.4	236	407	26.1
T2	16.4	4.5	241	488	26.6
T3	16.5	4.7	242	530	28.7
T4	16.6	4.6	242	499	27.8
T5	16.3	4.8	244	492	26.4

从表 5可知：不同施肥处理的夏玉米穗长、穗粗和株高等变化不大，但穗粒数差异较大，且与产量变化趋势一致，其中T3处理的穗粒数最多，分别比T1、T2、T4、T5处理的多123、42、31、38粒；百粒质量与产量的变化趋势一致，其中T3处理的百粒质量最大，T1处理的最小。

2.4 不同施肥处理对土壤中硝态氮含量的影响

夏玉米收获后，不同施肥处理的土壤中硝态氮含量见图 1。

图 1

不同施肥处理的土壤中硝态氮含量

由图 1可知：长期不同施肥处理对土壤中硝态氮含量有不同程度的影响，同一处理的硝态氮主要集中在0~20 cm土层中，且随着土壤深度的增大，硝态氮含量逐渐降低；与T1处理相比，各施肥处理的0~20 cm土层中硝态氮含量均有不同程度的提高；与T2处理相比，不同控失尿素处理均不同程度地降低了土壤中硝态氮含量；不同控失尿素处理的土壤中硝态氮含量变化趋势基本一致。

3 结语

(1) 施用控失尿素在常规施肥的基础上减施20%纯氮量，不会造成夏玉米产量的下降；施肥量及施肥措施相同时，控失尿素处理的夏玉米产量比习惯施肥增产68.03 kg/亩，增产率为12.95%，差异达到极显著水平；控失尿素施肥方式不同时，开沟追施比种肥同播增产19.05 kg/亩，增产率为3.3%，差异达到显著水平；夏玉米产量随控失尿素施用量的增加而提高，施肥方式为种肥同播时，夏玉米的产量较控失尿素减施纯氮20%处理的增产43.53 kg/亩，增产率为8.20%，差异达到极显著水平。

(2) 施用控失尿素可以提高氮素利用率，分别比习惯施肥提高12.80%、11.07%和12.70%。

(3) 长期不同施肥处理对土壤中硝态氮含量均有不同的影响。同一处理，硝态氮主要集中在0~20 cm土层中且随着土壤深度的增加，硝态氮含量逐渐降低；与无氮处理相比，在夏玉米收获后，不同施肥处理的0~20 cm土层中硝态氮含量均有不同程度的提高；与施用普通尿素处理相比，施用控失尿素的各处理均不同程度地降低了土壤中硝态氮的含量；不同控失尿素处理的土壤中硝态氮含量变化趋势基本一致。

(4) 施用控失尿素的增产机制主要是提高百粒质量和增加穗粒数。

ckwx 参考文献

SHOJI S. Meister: controlled release fertilizers-properties and utilization[M]. Sendai: Konno Printing Co., Ltd., 1999: 59-104.

TRENKEL M E. Controlled-release and stabilized fertilizers in agriculture[M]. Paris: International Fertilizer Industry Association, 1997.

郑圣先, 刘德林, 聂军, 等. 控释氮肥在淹水稻田土壤上的去向及利用率[J]. 植物营养与肥料学报, 2004, 10(2): 137-142.

张民, 史衍玺, 杨守祥, 等. 控释和缓释肥的研究现状与进展[J]. 化肥工业, 2001, 28(5): 27-30.

孙克刚, 李丙奇, 乔文学. 金正大包膜尿素与普通尿素不同掺混比例对玉米肥效试验的研究初报[J]. 磷肥与复肥, 2008, 23(4): 72-73.

翟军海, 高亚军, 周建斌. 控释/缓释肥料研究概述[J]. 干旱地区农业研究, 2002, 20(1): 45-48.

朱红英, 董树亭, 胡昌浩. 不同控释肥料对玉米产量及产量性状影响的研究[J]. 玉米科学, 2003, 11(4): 86-89.

中国土壤学会农业化学专业委员会. 土壤农业化学常规分析方法[M]. 北京: 科学出版社, 1984.