不同稳定性尿素用量对玉米产量和土壤养分的影响

Effects of Different Stable Urea Application Amount on Maize Yield and Soil Nutrients

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2023.05.006

宋建宇 Jianyu SONG , 张书红 Shuhong ZHANG , 马延东 Yandong MA , 刘锐杰 Ruijie LIU , 汪洋 Yang WANG

1 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 2 河南农业大学河南郑州 450000 Henan Agricultural University, Zhengzhou, Henan 450000, China

Author notes:

Correspondence to: 张书红(1981—)，女，硕士，农艺师，河南心连心化学工业集团股份有限公司农技研究处处长，主要从事农业新技术应用和作物营养需求研究；zhshhong00@163.com

摘要：

为探索不同稳定性尿素施用量对提高玉米产量和土壤养分含量的效果，以及减施氮肥的可行性，以施用普通大颗粒尿素为对照，开展了大田试验。结果表明：与对照处理相比，施用稳定性尿素能够促进玉米的长势，在同等施氮量下，玉米长势较好；在氮素减施6.67%的条件下，稳定性尿素处理仍呈现出明显的优势，增产效果显著，土壤中铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾的含量较高。

关键词：

稳定性尿素; 玉米; 土壤养分; 铵态氮; 硝态氮;

Abstract：

In order to explore the effect of different stable urea application amount on improving maize yield and soil nutrient content, as well as the feasibility of reducing nitrogen fertilizer application, a field experiment is carried out with ordinary large particle urea as a control. The results show that compared with the control treatment, the application of stable urea can promote the growth of maize, and under the same nitrogen application amount condition, the growth of maize is better. Under the condition of reducing nitrogen application by 6.67%, stable urea treatment still shows significant advantages, with remarkable yield increase effect and higher contents of ammonium nitrogen, nitrate nitrogen, available phosphorus, and available potassium in the soil.

Keyword：

stable urea; maize; soil nutrient; ammonium nitrogen; nitrate nitrogen;

玉米是世界三大粮食作物之一，其产量对保障我国粮食安全具有重要的意义^[1]。我国玉米种植面积占世界玉米种植总面积的22%，玉米产量占世界玉米总产量的20%，在确保国家粮食安全中具有举足轻重的地位^[2]。自化肥诞生以来，施肥是提高作物产量最主要的方法^[3-4]。氮肥作为一种大量元素肥料，是粮食作物增产的重要肥力因素，也影响玉米的氮肥利用率^[5-6]。适量增施氮肥可以提高玉米生产中后期群体和单叶的光合能力，延长中下部叶片的功能期，对产量提升具有重要意义^[7-9]。长期以来，我国普遍存在氮肥施用量过大、氮肥利用效率低、氮素淋失导致农田水土污染等问题。据2016年统计，我国农作物化肥施用量达到346.5 kg/hm²，远高于世界平均水平(120 kg/hm²)，但肥料利用率仅30%左右^[10]，玉米氮肥利用率为21.6%^[11]。氮肥的合理施用受到区域作物、土壤和气候的影响^[12-13]。稳定性尿素具备提高氮肥利用率的潜力^[14]，研究稳定性尿素的不同氮用量对玉米产量和土壤养分的影响，可为玉米的高效生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验时间和地点

试验于2021年5—10月在河南省开封市杞县、焦作市温县、商丘市宁陵县各选取1块试验田进行，试验地土质为壤土，前茬作物为小麦，实行玉米、小麦轮作制。

1.2 供试肥料

普通大颗粒尿素，w(N)为46%；稳定性尿素，w(N)为46%；磷酸一铵，w(N)为11%、w(P₂O₅)为44%；氯化钾，w(K₂O)为60%。上述肥料均由河南心连心化学工业集团股份有限公司提供。

1.3 试验设计

试验共设7个处理，每个处理设置3次重复，试验设计见表 1。区组内地形、土壤等条件基本一致，每个处理占地总面积为1亩(1亩=667 m²)。采用种肥同播的方式，施肥量40 kg/亩，玉米株距22 cm、行距60 cm。试验区四周设保护行，距离试验区2 m。采取大水漫灌方式浇水施肥，农事操作管理方法相同。

表 1

试验设计

处理	底肥	氮素用量/(kg·亩^-1)	配制的复合肥用量/(kg·亩^-1)
T1	30-5-5(普通大颗粒尿素供氮)	12.0	40
T2	30-5-5(稳定性尿素供氮)	12.0	40
T3	28-5-5(稳定性尿素供氮)	11.2	40
T4	26-5-5(稳定性尿素供氮)	10.4	40
T5	24-5-5(稳定性尿素供氮)	9.6	40
T6	22-5-5(稳定性尿素供氮)	8.8	40
T7	20-5-5(稳定性尿素供氮)	8.0	40

1.4 测定项目

每个处理随机选取3个点，每个点选取长势均匀的连续10株玉米，分别测定株高、茎粗、叶绿素相对含量(SPAD值)。SPAD值采用KONICA MINOLTA SPAD-502 Plus型手持叶绿素仪进行测定，测量玉米最高处完整叶或者穗位叶；株高、茎粗分别采用卷尺、游标卡尺进行测量。

土壤自然风干，研磨后过筛，土壤pH采用酸度计测定(土水体积比为1.0 ∶2.5)，土壤铵态氮和硝态氮含量采用靛酚蓝比色法测定，土壤有效磷含量采用0.5 mol/L碳酸氢钠溶液浸提－比色法测定，土壤速效钾含量采用火焰光度法测定，土壤有机质含量采用Superfloc127溶液法测定。

在玉米收获期测定玉米产量性状。

1.5 数据处理

采用Excel 2010软件对数据进行处理，采用SPSS Statistics 20统计分析软件对数据在0.05水平上进行处理间Duncan′s检验，采用GraphPad Prism 8软件制图。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对玉米生长指标的影响

不同施肥处理的杞县、温县和宁陵县玉米生长指标分别见图 1~3。

图 1

不同施肥处理的杞县玉米生长指标

图 2

不同施肥处理的温县玉米生长指标

图 3

不同施肥处理的宁陵县玉米生长指标

在杞县，不同施肥处理的玉米生长指标呈现显著性差异。在株高方面，T5处理的较好，比T1处理的增加21%；在茎粗方面，T1及T6处理表现出明显优势；在SPAD值方面，T3处理较好，比T1处理的提高6.3%。

在温县，T2、T6处理的SPAD值优于其余处理的，株高和茎粗整体表现为T2、T6、T7处理优于其余处理的。

在宁陵县，T6处理的株高和茎粗均优于其余处理的，T3、T4、T7处理的SPAD值优于其余处理的。

从3个试验点整体来看，虽然T2~T7处理的施氮量逐渐减少，但是作物对氮素的吸收量有限，此时尚未达到养分临界值，加上稳定性尿素中含有氮增效成分，使得施用稳定性尿素处理的玉米生长指标在整体上优于T1处理的。稳定性尿素在促进作物长势方面的效果更明显，能显著提高玉米幼苗生长水平，为玉米优质高产创造了良好的前提条件^[15-16]。

2.2 不同施肥处理对成熟期玉米产量指标的影响

由表 2可知：在杞县，T3处理的穗长、穗行数、产量均优于其他处理的；T2处理的穗粗优于其他处理的；T1处理的百粒质量优于其他处理的；T4处理的行粒数优于其他处理的。从总体来看，T3处理的效果较好。

表 2

不同施肥处理的杞县成熟期玉米产量指标

处理	穗长/cm	穗粗/cm	穗行数/行	行粒数/粒	百粒质量/g	亩产量/kg
T1	18.00 c	4.38 a	15.3 a	28.80 c	31.08	617.9
T2	19.43 ab	4.45 a	15.2 a	34.40 a	29.11	684.9
T3	19.97 a	4.05 b	15.7 a	32.53 ab	30.34	695.9
T4	18.28 bc	4.35 a	15.2 a	34.53 a	26.46	624.9
T5	18.23 bc	4.18 ab	15.6 a	33.43 ab	25.06	588.1
T6	18.27 bc	4.35 a	15.2 a	31.00 bc	27.42	581.6
T7	16.91 c	3.96 b	15.2 a	32.20 ab	28.49	607.4
注：1)同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P＜0.05)，下同

由表 3可知：在温县，T1处理的穗长优于其余处理的；除T2、T5处理的穗粗小于T1处理的，T7处理的穗粗与T1处理的持平外，其余处理的穗粗均优于T1处理的，但差异不显著；各处理的穗行数未表现出明显差异；T4处理的行粒数优于其他处理的；T1处理的百粒质量最大，T2、T3处理的百粒质量较其他处理的表现出相对优势；T3处理的产量优势明显。

表 3

不同施肥处理的温县成熟期玉米产量指标

处理	穗长/cm	穗粗/cm	穗行数/行	行粒数/粒	百粒质量/g	亩产量/kg
T1	20.95 a	4.63 ab	15.47 a	34.23 bc	31.37 a	607.6
T2	18.20 c	4.60 ab	15.93 a	32.40 cd	31.27 a	609.7
T3	18.35 c	4.90 a	15.73 a	34.60 bc	30.43 a	625.7
T4	19.95 abc	4.87 a	15.40 a	37.93 a	28.40 bc	606.7
T5	18.66 bc	4.53 b	15.47 a	35.57 ab	26.33 d	547.4
T6	20.03 abc	4.70 ab	15.53 a	35.93 ab	27.43 cd	578.2
T7	18.45 c	4.63 ab	15.47 a	31.50 d	30.06 ab	553.4

由表 4可知：整体来看，在宁陵县除了行粒数外，T3处理的穗粗、穗长、穗行数、百粒质量、产量均优于其余处理的，说明T3处理的效果较理想。

表 4

不同施肥处理的宁陵县成熟期玉米产量指标

处理	穗长/cm	穗粗/cm	穗行数/行	行粒数/粒	百粒质量/g	亩产量/kg
T1	45.33 ab	4.59 a	14.47 ab	32.80 bc	33.87 bc	573.4
T2	45.33 ab	4.49 ab	15.00 a	35.33 a	34.11 abc	588.7
T3	46.00 a	4.65 a	15.13 a	32.53 bc	36.24 a	590.1
T4	44.33 b	4.18 bc	14.93 ab	30.40 c	35.48 ab	537.2
T5	44.67 b	3.96 c	14.67 ab	32.50 bc	33.10 cd	526.1
T6	44.33 b	4.26 abc	14.47 ab	34.20 ab	31.53 d	520.3
T7	45.33 ab	4.21 abc	14.20 b	33.83 ab	34.89 abc	559.0

综合以上3个试验点的试验结果可知，T2处理的整体效果优于T1处理的，说明同等施氮量下施用稳定性尿素更有利于促进作物的生长。与普通大颗粒尿素相比，稳定性尿素在玉米生育后期能够维持较高的氮素供应水平，养分释放时间长，有效提高了氮肥利用率^[14]。

在氮肥减施方面，由稳定性尿素配制的28-5-5复合肥在氮素施用量为11.2 kg/亩时，具有一定的增产效果，说明适量减施稳定性尿素能够维持并增加玉米产量，显著提高氮肥利用率^[17]。其原因可能是T2处理的氮肥用量略偏高，影响玉米出苗及后期群体和单叶的光合能力，所以适当减施反而有利于出苗，进而实现产量的提升^[18]。继续减施氮肥，玉米产量均低于T1处理的，说明适当减施稳定性尿素是可行的，过量减施则会降低氮素供应水平^[19]。

因此，适当减施氮肥用量能有效改善农作物农艺性状，提高肥料利用率^[20-21]，满足玉米在生长时期对养分的需求，对玉米苗期蹲苗促壮、成熟期提高百粒质量和产量都具有十分重要的作用^[22-23]。

2.3 不同施肥处理对土壤理化性状的影响

如表 5~7所示，3个试验点各处理的土壤pH、有机质含量均无显著性差异。从整体上看，T3处理的土壤铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾含量均高于其余处理的。与施用普通尿素和其他用量稳定性尿素的处理相比，T3处理可显著减少氮素的挥发和淋失，并在一定程度上可抑制磷、钾的淋失，从而提高土壤中速效养分的含量^[20]，为作物提供更为充足的养分，促进其生长^[21]。

表 5

不同施肥处理的杞县土壤理化性状

处理	pH	w(有机质)/%	ρ(有效磷)/(mg·L^-1)	ρ(速效钾)/(mg·L^-1)	ρ(硝态氮)/(mg·L^-1)	ρ(铵态氮)/(mg·L^-1)
T1	8.21 a	1.06 a	27.3 b	35.3 b	28.8 b	172.0 b
T2	8.23 a	1.01 a	29.8 a	38.1 a	29.2 b	176.0 b
T3	8.23 a	0.97 a	30.4 a	38.8 a	31.8 a	184.8 a
T4	8.29 a	0.99 a	22.2 c	32.5 c	28.6 b	175.3 b
T5	8.25 a	1.02 a	22.8 c	30.0 d	28.2 b	150.1 c
T6	8.28 a	0.94 a	24.1 c	28.9 d	27.8 b	169.1 b
T7	8.13 a	0.96 a	26.2 b	33.3 c	18.4 c	96.7 d

表 6

不同施肥处理的温县土壤理化性状

处理	pH	w(有机质)/%	ρ(有效磷)/(mg·L^-1)	ρ(速效钾)/(mg·L^-1)	ρ(硝态氮)/(mg·L^-1)	ρ(铵态氮)/(mg·L^-1)
T1	8.07 a	0.69 a	28.3 b	40.2 b	20.5 b	237.2 b
T2	8.21 a	1.15 a	32.1 a	46.2 a	25.5 a	264.5 a
T3	8.20 a	1.10 a	34.9 a	47.1 a	26.6 a	276.3 a
T4	8.08 a	0.54 a	24.5 c	38.2 b	13.6 c	209.4 c
T5	7.98 a	0.47 a	30.4 b	38.9 b	23.3 b	164.2 d
T6	8.03 a	0.92 a	26.7 c	36.5 c	22.2 b	183.1 d
T7	8.06 a	0.65 a	24.5 c	39.8 b	23.9 b	172.3 d

表 7

不同施肥处理的宁陵县土壤理化性状

处理	pH	w(有机质)/%	ρ(有效磷)/(mg·L^-1)	ρ(速效钾)/(mg·L^-1)	ρ(硝态氮)/(mg·L^-1)	ρ(铵态氮)/(mg·L^-1)
T1	8.10 a	0.72 a	29.4 b	36.8 b	19.8 bc	92.8 b
T2	8.08 a	0.90 a	27.2 bc	37.1 b	18.7 c	113.7 a
T3	8.06 a	0.91 a	36.0 a	43.6 a	23.9 a	114.8 a
T4	8.03 a	0.64 a	28.3 bc	34.0 b	21.0 b	88.9 c
T5	8.13 a	0.76 a	26.2 c	26.3 c	18.4 c	96.7 b
T6	7.83 a	0.52 a	26.7 c	26.5 c	20.2 b	82.1 c
T7	7.56 a	0.65 a	24.5 c	29.8 c	18.9 c	72.6 d

3 结语

与普通大颗粒尿素相比，同等施氮量下施用稳定性尿素能够有效提高氮肥利用率，促进玉米增产；在氮素减施0.8 kg/亩的情况下，即亩施氮素11.2 kg稳定性尿素呈现出优势，对玉米生长的促进作用更为明显，特别是生育后期的产量指标。

与其余处理相比，由稳定性尿素配制的28-5-5复合肥显著提升了土壤中铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾的含量，可为作物提供更为充足的养分。因此，在玉米种植过程中施用由稳定性尿素配制的28-5-5复合肥能达到较理想的效果。

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