不同包膜控释氮肥对玉米氮素吸收和产量的影响

吕娇 李淑敏 潘明阳 刘昕昕

摘要：采用田间试验方法研究施用树脂包膜控释尿素（TSCU）和树脂加硫包膜控释尿素（PSCU）对玉米植株全氮含量、吸氮量、肥料氮素吸收效率、产量以及土壤耕层硝态氮含量的影响。结果表明，TSCU和PSCU处理吸氮量分别达到163.32 kg·hm-2和178.54 kg·hm-2，比施普通尿素（PU）处理增加26.62 kg·hm-2和41.84 kg·hm-2，差异达显著水平；玉米产量比PU处理分别提高21.27%和33.36%; TSCU 和PSCU处理的玉米氮素吸收效率比PU处理分别增加18.68%和27.47%；在玉米成熟后，控释肥处理耕层土壤硝态氮仍然高于普通尿素处理。在黑土生态条件下，与PU处理的玉米相比， TSCU和PSCU处理均有效提高了玉米的干物质量、吸氮量及产量，减少了环境污染，以PSCU处理控释效果最好。

关键词：控释氮肥；玉米；吸氮量；产量；氮素吸收效率

中图分类号：S513文献标识码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.01.011

Effect of Different Controlled-release N Fertilizers on Nitrogen Absorption and Yield of Maize

LV Jiao，LI Shu-min，PAN Ming-yang，LIU Xin-xin

（College of Resources and Environment, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China）

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Field experiment was conducted to investigate the effects of TSCU and PSCU on the total N content, N up-take, N absorption rate, yield of maize plants, as well as soil NO3--N content. The results showed that N up-take at mature maize in TSCU and PSCU treatments were 163.32 kg·hm-2 and 178.54 kg·hm-2 respectively, increased 26.62 kg·hm-2 and 41.84 kg·hm-2 respectively compared with PU treatment, a significant difference was observed between treatments. The yield of maize in TSCU and PSCU treatments increased 21.27% and 33.36% respectively compared with PU treatment. And N absorption rate increased 18.68% and 27.47% respectively. After the maize maturity, soil NO3--N content in controlled-release N fertilizers treatments was still higher than that of PU treatment. Compared with PU treatment of maize that these two kinds of controlled release N fertilizers under the black soil ecological conditions, dry matter weight, N up-take and yield of maize were increased by TSCU and PSCU treatments, the environmental pollution was also reduced. The best controlled-release N fertilizer was PSCU.

Key words: controlled-release N fertilizers; maize; N up-take; yield; N absorption rate；

施用氮肥是提高粮食产量的主要途径之一，然而，普通氮肥在农田中损失量很大，且引起环境污染。因此，人们提出许多氮素肥料改性措施，以提高氮素利用率，如生产大颗粒尿素、包膜肥料等[1]。包膜肥料是目前控释肥料的研究热点，具有一次施用能满足植物整个生长期的养分需求量，提高养分利用率，对土壤、水及大气环境的致害作用最小等优点[2-4]，且作为底肥一次性安全施入而不会出现烧苗现象，从而降低了农民的劳动强度和劳动成本，提高作物产量，改善作物品质[5]。不同包膜材料在不同生态环境下氮素释放速率不同。目前，国内控释肥在水稻上的应用研究较多[6-7]，而在玉米上的研究报道尚少。树脂包膜控释尿素和树脂加硫包膜控释尿素在北方黑土地区的研究更是鲜见报道，为探索这两种控释尿素在东北黑土地区田间生态条件下养分释放动态特点，研究其对提高氮素吸收效率及作物增产效果的影响等，2010年在东北农业大学香坊农场进行了田间试验，比较了树脂包膜尿素、树脂加硫包膜尿素和普通尿素对玉米氮素吸收效率、产量以及土壤耕层硝态氮含量变化的影响。

1材料和方法

1.1试验材料

试验于2010年在东北农业大学香坊农场进行，该试验田耕层（0～20 cm）土壤基础肥力为：有机质19.28 g·kg-1, 全氮1.49 g·kg-1，全磷0.58 g·kg-1，全钾30.25 g·kg-1，碱解氮131 mg·kg-1，速效磷45.14 mg·kg-1，速效钾153.75 mg·kg-1，pH6.53。供试作物：玉米，品种为“丰和10（X et Feng）”。试验用树脂包膜尿素（TSCU）和树脂加硫包膜尿素（PSCU）由山东金正大生态工程股份有限公司生产，含N量分别为42%和34%，粒径2～5 mm，按照控释肥料行业标准设计控释期3个月（25 ℃静水中），以普通尿素为对照（PU，总N量≥46.4%），磷肥为过磷酸钙（含P2O516%），各处理均施P2O5 75 kg·hm-2。

1.2试验方法

1.2.1试验设计试验设置3个处理，3次重复。分别为：（1）施用树脂包膜尿素(TSCU)，施N150 kg·hm-2；（2）施用树脂加硫包膜尿素(PSCU)，施N150 kg·hm-2；（3）施用普通尿素(PU)，施N150 kg·hm-2。控释尿素处理氮肥在玉米播种前做基肥一次性施入，施入后用铁齿耙覆上10～15 cm深度的土，普通尿素处理氮肥分两次施入：基施90kg·hm-2，拔节期追施60 kg·hm-2，共施肥150 kg·hm-2。试验于5月13日播种，10月9日收获。试验田的管理措施与农民大田的常规管理措施相同。

试验采取完全随机区组设计，每个小区长度为5.60 m，宽度为5.40 m，小区面积约为30 m2，各小区间间隔0.60 m，其中玉米行距0.70 m，株距为0.30 m，播种密度约47 600株·hm-2。玉米生育期内三铲三趟，不使用任何药剂，大田四周均留有保护行。

1.2.2测定项目试验所用植物样和土样分别在苗期、拔节期、灌浆期、成熟期、收获后期采集。前4个时期植株样随机连续取样，每小区取玉米2株，收获后期对玉米进行测产。植株全氮含量测定采用半微量凯氏定氮法，干物质量采用烘干法测定，硝态氮测定采用0.1 mol·L-1氯化钾溶液浸提后，用全自动流动分析仪测定。

1.2.3测定方法土壤与植株样品分析均采用常规分析法。植株总吸氮量（kg·hm-2）=植株干物质量×植株氮素含量+籽粒干物质量×籽粒氮素含量[8]，氮素吸收效率（kg·kg-1）=植株氮素累积量/施氮量[9]。

1.2.4试验数据处理数据计算处理采用Excel 2003软件进行，方差分析采用The SAS System 8.1软件进行。

2结果与分析

2.1不同控释尿素对玉米植株含氮量和吸氮量的影响

从表1可以看出，玉米植株的全氮含量随着生育期的进程呈逐渐降低的趋势。苗期3种施肥处理差异不显著，拔节期和灌浆期TSCU与PSCU处理均显著高于PU处理，成熟期PSCU处理差异表现明显，TSCU处理介于二者之间，到成熟期植株全氮含量TSCU处理比PU处理高0.47 g·kg-1，PSCU处理比PU处理高0.82 g·kg-1；从整个生育期来看，植株全氮含量从高到低的顺序表现为PSCU处理>TSCU处理>PU处理，说明PSCU处理控释效果较好，能提高植株的全氮含量。

玉米植株的吸氮量随生育期的延长而增加。玉米苗期普通尿素处理植株吸氮量略高于两种控释尿素处理，差异不显著；拔节期和灌浆期PSCU处理高于PU处理且差异显著，TSCU处理介于二者之间，差异不显著；成熟期TSCU和PSCU处理植株吸氮量均高于普通尿素处理， PSCU处理吸氮量最高，TSCU处理比PU处理高26.62 kg·hm-2，PSCU处理比PU处理高41.84 kg·hm-2，差异均显著。产生这种现象的原因是，不同生育期玉米地上部植株的吸氮量可以反映出尿素和控释肥之间的供氮差异，玉米生育后期由尿素肥料供给玉米地上部植株吸收的N所剩无几，而这时玉米需要大量的氮肥，控释肥在玉米生育后期为玉米提供良好的N素营养条件，表现出控释肥N素释放与玉米植株生长需氮量一致这一特性。

2.2不同控释对玉米耕层土壤硝态氮含量的影响

在旱作土壤中，硝态氮是作物吸收的主要氮素形态，硝态氮的数量标志着土壤氮素的供应强度[10]。从图1中可以看出不同施肥处理土壤耕层硝态氮含量的变化：施肥后，耕层土壤硝态氮含量会有先上升后下降的趋势，但是3种施肥处理的土壤硝态氮含量出现高峰值的时间不同，在玉米苗期和拔节期，PU处理的土壤硝态氮含量达到11.34 mg·kg-1和14.03 mg·kg-1，显著高于两种控释肥处理，这可能是由于普通尿素养分释放速率比控释尿素释放的快的缘故，而两种控释肥之间的差异不显著，两种控释肥处理的土壤硝态氮高峰则出现在灌浆期，可能是由于从拔节期开始玉米需肥量增大，而这时控释肥的释放速率开始加快，到灌浆期达到顶峰，耕层土壤硝态氮含量明显升高。而从灌浆期到成熟期，施用控释尿素处理的土壤硝态氮含量高于普通尿素处理，3种处理之间差异显著。因此，通过图1看出，控释尿素可以很好的控制养分释放速度，能够提供充足的养分供玉米各时期生长需要，PSCU处理的玉米成熟期硝态氮含量仍高于其它两种处理。

2.3不同控释尿素对玉米干物质量的影响

干物质积累是形成产量的先决条件[11]。由图2可知苗期玉米干物质积累较慢，拔节期则加快，到成熟期干物质积累强度达最大值。苗期普通尿素处理玉米干物质积累量与控释尿素处理干物质积累量无差异，拔节期PSCU处理干物质积累量高于TSCU处理和PU处理，且与PU处理差异显著，TSCU处理与PU处理之间差异不显著；灌浆期至成熟期TSCU和PSCU处理玉米干物质积累量高于PU处理，三者之间的差异达到显著水平。到成熟期干物质量高低顺序依次为PSCU处理> TSCU处理> PU处理。控释尿素能增加拔节期后玉米干物质量，其原因是拔节期以后，PU处理供玉米吸收利用的氮减少，致使干物质量增加较缓慢，而控释尿素能释放大量氮素供玉米吸收，以满足玉米干物质量不断增加对氮素的需求，因此从拔节期之后控释尿素处理的干物质量高于普通尿素处理。

2.4不同控释尿素对玉米产量和氮素吸收效率的影响

氮素调控对玉米产量有不同程度的影响[12]。由表2可以看出，TSCU和PSCU处理玉米产量显著高于PU处理，控释尿素具有明显的增产效果，3种处理间差异达显著水平，PSCU处理效果最佳； TSCU和PSCU处理产量分别比PU处理增加21.27%和33.36%，说明控释尿素在玉米需肥高峰期能提供充足的氮素营养，供玉米生长需要，进而大幅度提高玉米产量，尤其是PSCU处理增产幅度更为明显。氮素吸收效率是作物积累量与施氮量的比值。玉米收获时植株氮素吸收效率累积达最大值，TSCU和PSCU处理氮素吸收效率都高于PU处理，分别增加18.68%和27.47%，其原因是控释尿素可以缓慢释放氮素，减少尿素的N损失，提高N素吸收效率。

3结论与讨论

不同氮肥种类和用量对作物的氮素吸收影响显著[13-14]，而氮素的积累量反应了玉米整个生育期对氮营养的吸收情况[9]。本试验结果表明，施氮量相同时，包膜控释尿素处理的玉米吸氮量均高于普通尿素处理，这与Shoji等[15]研究结果一致，易镇邪等[14]研究发现，同等施氮量下，包膜尿素氮素累积量高于普通尿素。本试验结果与其一致。玉米一次性施用树脂包膜控释尿素和树脂加硫包膜控释尿素能较好的协调整个生育期氮素的养分供应，在整个生育期能促进玉米对氮素的吸收利用，有利于籽粒灌浆，提高了产量，能保持较高的干物质积累，显著提高氮素吸收效率。PSCU处理表现明显，比PU处理增产33.36%，吸氮量比PU处理高41.84 kg·hm-2，氮素吸收效率比PU处理增加27.47%，差异达显著水平；PSCU控释效果好于TSCU，这可能是由于PSCU中硫本身即为包膜材料又是营养元素, 而TSCU包衣薄厚不均匀，导致两种控释尿素的释放速率有所差异。N03--N是植物可利用的氮素形态，在无淋失情况下，土壤中N03--N含量可表明土壤中硝化作用强弱，但土壤中N03-含量过高，会导致土壤中氮素的大量损失，因此，在控释氮素肥料的研究过程中，通常把施用肥料后土壤中N03--N的数量作为养分转化特点的指标加以评价[16]。本试验研究结果表明，由于施入普通尿素后，转化的硝态氮渗入土壤，玉米吸收利用的较少，造成大量的淋溶损失，而控释尿素是缓慢释放，逐步转化成硝态氮，随着玉米吸收量的增加，控释尿素的释放也随之增加，所以生育中后期控释尿素处理耕层土壤硝态氮含量要高于普通尿素。施用这两种控释尿素都减少了铵态氮转化为硝态氮后所产生的大量淋溶损失，对提高肥效，促进玉米健壮生长具有重要作用。

本试验中，为了更好的研究黑土生态条件下相同用量不同肥料对玉米的影响，种植均按照当地农民传统习惯进行。两种控释尿素均有效增加了玉米产量，提高玉米的氮素吸收效率等，在黑土地区的施用效果较好，综合试验结果表明，PSCU处理的效果要好于TSCU处理。本试验为这两种肥料在黑土地区的推广和应用提供理论基础，也为这两种控释肥在其他作物上的应用提供参考依据。

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收稿日期：2011-11-01；修订日期：2012-01-29

基金项目：国家自然科学基金（31071867）；第二批中国博士后科学基金（200902367）和黑龙江省博士后科研启动资助金（LBH-Q10146）

作者简介：吕娇（1986-），女，黑龙江铁力人，在读硕士生，主要从事作物施肥与养分方面研究。

通讯作者简介：李淑敏（1971-），女，黑龙江牡丹江人，副教授，博士，主要从事作物施肥与养分方面研究。