脲甲醛缓释肥在冬小麦上的肥料效应研究

杨军芳，黄少辉，邢素丽，袁维翰，刘 枫，颜秀芳，贾良良，刘学彤

（河北省农林科学院农业资源环境研究所，河北 石家庄 050051）

氮素是小麦生长发育必需的大量元素之一，其是 氨基酸、蛋白质、核酸、叶绿素、酶及多种维生素的主要组分成分，直接影响小麦体内叶绿素、蛋白质和可溶性糖等的含量，进而影响产量与品质[1]。大量研究表明，在一定施氮量范围内，增施氮肥是提高小麦产量的重要措施之一[2～5]。当前小麦生产上氮肥种类以尿素为主，但是，尿素施入土壤后会很快溶解，在土壤脲酶的作用下短时间内即全部转化为NH4+-N和NO3--N，其中，NH4+-N易挥发损失，NO3--N易随降水或灌溉水淋失，从而导致氮肥利用率降低、土壤酸化以及地下水污染等[6～9]。因此，大力发展氮肥缓释技术已成为降低麦田氮肥损失、提高氮肥利用率的有效途径之一。

脲甲醛是尿素与甲醛在一定条件下经缩合反应生成的化学稳定性氮肥，微溶于水，难挥发，施入土壤后分解缓慢[10]，具有提高氮肥利用率、增加作物产量、改善作物品质、缓慢释放养分的特点[11，12]，应用前景非常广泛。

高产冬小麦对氮素的吸收规律呈“M”型，2个吸收高峰分别出现在分蘖期和拔节期[13]。单一施用脲甲醛肥料往往无法满足冬小麦生长前期对氮素的需求，难以获得高产。因此，合理、有效地利用脲甲醛的缓释性与尿素的速效性，以满足冬小麦不同生育期对氮素的需求，对于实现冬小麦高产、优质、高效生产具有重要意义。

在底施等量磷肥和钾肥的基础上，研究脲甲醛（缓释氮）与尿素（速效氮）不同配比的脲甲醛缓释肥对冬小麦生长发育及产量的影响，以期为合理施用脲甲醛缓释肥料提供理论依据。

1 材料与方法

参试冬小麦品种为石新828（河北嘉丰种业有限公司）；肥料种类有磷酸二氢钾（P2O5、K2O含量分别为51.5%和34.0%，江苏今朝化工有限公司）、氯化钾（K2O含量60.0%，中化化肥有限公司）、普通复合肥和脲甲醛缓释肥1～3（N、P2O5、K2O含量分别为20%、13%和13%，领先生物农业股份有限公司）。其中，普通复合肥氮源为尿素；脲甲醛缓释肥1～3的氮源为脲甲醛和尿素，有效养分占比分别为 3∶7、5∶5和 7∶3。

试验于2015年10月～2016年6月在河北省农林科学院农业资源环境研究所马庄试验站（石家庄市藁城区） 进行。试验区地处北纬37°55′37.71″、东经114°46′8.30″，年平均气温 12.5℃，年平均降水量495 mm，年平均太阳辐射总量546.5 kcal/cm2，年日照时数2 711.4 h、日照率61.2%，无霜期190 d；土壤质地为石灰性轻壤质褐土，基础养分含量为有机质19.35 g/kg、全氮1.18 g/kg、速效磷21.35 mg/kg和速效钾102.5 mg/kg，土壤pH值8.01。

试验设6个施肥处理（表1），其中，普通复合肥2处理是根据冬小麦生长发育规律分次施用。小区面积48 m2（20 m2为实际测产区，28 m2为样品采集区），3次重复。小麦2015年10月13日播种，行距15 cm，播种量187.5 kg/hm2；2016年6月12日收获；其他田间管理措施均按照当地农民习惯进行。

表1 不同处理的田间施肥量和施肥方式Table 1 Field fertilization amounts and methods in different treatments

小麦收获前，在采样区取样，测定有效穗数、穗粒数和千粒重；收获时，测产区小麦单打单收，自然风干后测产。

分别在冬小麦分蘖期、返青期、拔节期、抽穗期、开花期、灌浆期和成熟期，采集植株地上部分，每小区取样2行，0.5 m/行，置烘箱内先105℃杀青30min，而后80℃烘干至恒重，称量干重，计算单位面积的地上部生物产量。然后，将烘干后的样品粉碎（收获期的小麦植株将秸秆与籽粒分开粉碎），分别采用H2SO4-H2O2消煮-凯式定氮法、钒钼黄吸光光度法和火焰光度法，测定其氮、磷和钾的含量，计算各生育期小麦氮、磷和钾的养分积累量。在采集植株样品的同时，采集麦田表层0～25 cm的土壤样品，采用0.01 mol/L CaCl2浸提-流动分析仪法，测定NO3--N含量。

利用Microsoft Excel和SPSS 16.0软件对数据进行分析，采用LSD法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 施用脲甲醛缓释肥对冬小麦地上部生物产量的影响

分蘖期和返青期，所有处理的冬小麦地上部生物产量差异均不显著（图1）。与供试土壤肥力中等偏高，冬小麦前期生长量小，基础土壤养分能够满足小麦正常生长需求有关。

返青期之后，随着冬小麦的快速生长，其地上部生物量迅速积累，各施氮处理的冬小麦地上部生物产量除拔节期脲甲醛缓释肥2和脲甲醛缓释肥3处理与无氮对照（CK1）差异不显著外，其他处理均显著增加。拔节至抽穗期，脲甲醛缓释肥1和普通复合肥1处理的地上部生物产量较高，可能与二者初始速效氮含量较高，氮素释放快，供应强度高有关。开花至成熟期，普通复合肥1和脲甲醛缓释肥1处理由于氮素供应强度下降，导致二者地上部生物产量相应较低；普通复合肥2处理根据冬小麦生长发育规律分次施肥，能够满足冬小麦各生育期的氮素需求，因此，冬小麦的地上部生物产量一直保持较高水平；脲甲醛缓释肥2和脲甲醛缓释肥3处理具有良好的缓释效应，后期氮素供应能力较强，地上部生物产量均较高，与普通复合肥2处理差异均不显著，其中，脲甲醛缓释肥2处理的地上部生物产量略高于脲甲醛缓释肥3处理。

综上分析可以看出，脲甲醛缓释肥2和脲甲醛缓释肥3的氮肥释放规律与冬小麦生长基本吻合，一次性底施即能满足小麦全生育期的养分需求，其中，脲甲醛缓释肥2的肥料效应优于脲甲醛缓释肥3。

图1 施用脲甲醛缓释肥对冬小麦生物产量的影响Fig.1 Effect of urea formaldehyde release-fertilizer on winter wheat biomass

2.2 施用脲甲醛缓释肥对冬小麦氮磷钾养分吸收量的影响

分蘖至抽穗期，脲甲醛缓释肥1和普通复合肥1处理的冬小麦氮、磷和钾养分吸收量均较高；之后，随着花后干物质的快速积累，脲甲醛缓释肥2、脲甲醛缓释肥3和普通复合肥2处理的冬小麦氮、磷和钾养分吸收量均较高（图2～4），这与冬小麦的干物质积累规律基本一致。

分蘖期，所有处理的冬小麦吸氮量差异均不显著。返青期，脲甲醛缓释肥1和普通复合肥1处理的冬小麦吸氮量显著＞CK1，但各施氮处理间差异均不显著。拔节至开花期，随着冬小麦的快速生长，其需氮量加大，各施氮处理的吸氮量均显著＞CK1，但不同施氮处理间差异均不显著。灌浆期和成熟期，普通复合肥2处理的冬小麦吸氮量最大，其次是脲甲醛缓释肥2和脲甲醛缓释肥3处理，三者差异不显著，其中，脲甲醛缓释肥2处理的吸氮量略高于脲甲醛缓释肥3处理，2个时期普通复合肥2和脲甲醛缓释肥2处理与CK1和普通复合肥1处理差异均达到了显著水平。

冬小麦对磷素的吸收量远低于氮素和钾素。分蘖至抽穗期，所有处理的冬小麦吸磷量差异均不显著。开花期，普通复合肥2处理的冬小麦吸磷量显著＞CK1，而其他施氮处理与CK1差异均不显著，且各施氮处理的吸磷量差异也均不显著。灌浆期，各施氮处理的冬小麦吸磷量差异均不显著，但均显著＞CK1。成熟期，各施氮处理的吸磷量均＞CK1，且除普通复合肥1处理外其他处理与CK1差异均达到了显著水平，其中，普通复合肥2处理的吸磷量最大，其次是脲甲醛缓释肥2和脲甲醛缓释肥3处理，三者差异不显著，但是，脲甲醛缓释肥2处理的吸磷量略高于脲甲醛缓释肥3处理。

分蘖至返青期，所有处理的冬小麦吸钾量均无显著差异。拔节至灌浆期，随着冬小麦的快速生长，各施氮处理的吸钾量均较CK1明显增加，但不同施氮处理间差异均不显著。成熟期，各施氮处理的冬小麦吸钾量均＞CK1，其中，普通复合肥2处理的吸钾量最大，其次是脲甲醛缓释肥2和脲甲醛缓释肥3处理，三者差异不显著，但是，脲甲醛缓释肥2处理的吸钾量略高于脲甲醛缓释肥3处理，该阶段各处理对钾素的吸收规律与同期磷素的吸收规律相一致。

图2 施用脲甲醛缓释肥对冬小麦氮素吸收量的影响Fig.2 Effect of urea formaldehyde release-fertilizer on nitrogen uptake of winter wheat

图3 施用脲甲醛缓释肥对冬小麦磷素吸收量的影响Fig.3 Effect of urea formaldehyde release-fertilizer on phosphorus uptake of winter wheat

图4 施用脲甲醛缓释肥对冬小麦钾素吸收量的影响Fig.4 Effect of urea formaldehyde release-fertilizer on potassium uptake of winter wheat

综上分析可以看出，脲甲醛缓释肥2和脲甲醛缓释肥3的养分利用率较高，一次性底施的冬小麦养分吸收量与普通复合肥分3次施用的效果相当，其中，脲甲醛缓释肥2的肥料效应优于脲甲醛缓释肥3。

2.3 施用脲甲醛缓释肥对麦田土壤含量的影响

图5 施用脲甲醛缓释肥对麦田土壤-N含量的影响Fig.5 Effect of urea formaldehyde release-fertilizer on soil N content of wheat field

综上分析可以看出，脲甲醛缓释肥2处理冬小麦生长前期氮素释放适中、后期具有较高的氮素供应强度，土壤-N含量变化趋势与普通复合肥2处理基本一致。表明脲甲醛缓释肥2的氮源配比合理，肥效迟速兼备，供氮规律与小麦氮肥需求规律基本同步。

2.4 施用脲甲醛缓释肥对冬小麦产量的影响

无氮处理的小麦氮素需求仅由基础土壤供应，致使小麦有效穗数、穗粒数和千粒重均为最低，产量显著＜施氮处理（表2）。施氮处理中，普通复合肥2处理产量最高，其次是脲甲醛缓释肥2处理，二者差异不显著，但均显著＞除脲甲醛缓释肥3之外的其他处理。

综上分析可以看出，在冬小麦生产中，施用脲甲醛缓释肥2效果较好，一次性底施即可达到复合肥分次施用的产量水平，具有省时、省工的优点。

3 结论与讨论

随着人口的增加和耕地面积的减少，肥料在农业生产中的作用越来越重要，但是，养分利用率低，尤其是氮损失严重，不仅造成了资源浪费，还对生态环境构成了严重威胁[15]。脲甲醛缓释肥是一种新型缓释肥料，具有氮肥释放缓慢、肥效期长、环境友好等特点，在小白菜、水稻、玉米和棉花等作物上施用均具有很好的增产效果[9，11，16，17]。

表2 施用脲甲醛缓释肥对冬小麦产量及其构成因子的影响Table 2 Effect of urea formaldehyde release-fertilizer on yield and yield component factors of winter wheat

针对冬小麦生育期长、氮肥吸收规律呈“M”型的特征，研究了不同氮源配比（缓释氮与速效氮配比为 3∶7、5∶5、7∶3） 的 3 种脲甲醛缓释肥的施用效果。结果显示，脲甲醛缓释肥2的缓释氮与速效氮配比合理，前期速效氮的快速释放能保障冬小麦群体的构建，后期缓释氮持续释放增强了土壤NO3--N的供应强度，有利于冬小麦穗粒数和千粒重的提高。一次性底施脲甲醛缓释肥2，小麦灌浆期和成熟期的地上部生物产量、氮素吸收量和籽粒产量均显著高于普通复合肥一次性底施，且与普通复合肥分3次施用处理差异均不显著。由此可见，施用氮源配比合理的脲甲醛缓释肥能够较好地解决普通复合肥一次性施用氮素释放过快、与冬小麦养分需求不同步的矛盾，满足冬小麦中后期对氮素的需要，提高小麦产量，且脲甲醛缓释肥具有一次性施肥、省时省工的优点，在冬小麦生产实践中具有较好的应用前景。

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