中低产田新型氮肥田间肥效研究

金 辉，韩伟宏，马慧敏，郭军玲

（1.山西省农业科学院农业资源与经济研究所，山西太原030006；2.山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原030031）

中低产田新型氮肥田间肥效研究

金 辉1，韩伟宏1，马慧敏1，郭军玲2

（1.山西省农业科学院农业资源与经济研究所，山西太原030006；2.山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原030031）

采用大田试验的方法，研究了心连心新型肥料（控失尿素、聚能网尿素、腐植酸尿素和含锌尿素）对春玉米生长性状、产量与构成因素和氮肥效率的影响。结果表明，在中低产田条件下，新型肥料可有效促进春玉米植株生长发育，主要表现在株高、茎粗和叶面积指数和干物质积累量上，与常规处理相比，均取得较好的效果，聚能网尿素效果最佳，控失尿素、含锌尿素和腐植酸尿素效果次之；从产量及其构成因素可以看出，各处理可通过提高春玉米穗长、穗粒数和百粒质量来实现增产，增幅达12.38%～20.65%，其中，聚能网尿素处理增产效果显著，穗长减少11.32%，穗粒数增加35.58%，增产1 019 kg/hm2；春玉米氮肥利用率也得到大幅提高，聚能网尿素、腐植酸尿素、控失尿素一次性施肥、控失尿素和含锌尿素的氮肥农学利用率分别提高5.82，4.00，3.94，3.59，3.53 kg/kg，氮肥利用率分别为33.01%，23.38%，20.55%，23.56%和27.83%。

中低产田；春玉米；新型氮肥；氮肥效率

化肥是粮食生产的物质基础，是国家粮食安全的重要保障[1]。目前，我国化肥不合理施用导致肥料利用率远低于发达国家60%～70%的水平[2-3]，这不但造成资源和能源浪费，而且带来一系列环境危害[4-5]。“十三五”国家农业部节肥减药行动方案中“节肥”目标的关键在于如何大幅提高肥料利用率，尤其是氮肥利用效率[6]。玉米作为山西省种植面积最大的粮食作物[7-8]，是施氮增产效果较为明显的作物，生产过程中常出现超量施用氮肥的问题[9]，相关研究表明，科学合理施肥是提高肥料利用效率的有效途径[10]。氮肥作为玉米高产的主要限制因子，在玉米生育期内施用量最大，因此，氮肥利用率的提高是“节肥”的首要目标。氮肥利用率提高的主要途径是改良土壤、平衡施肥、施专用配方肥等[11-13]，而并未从肥料本身的改良来解决肥料高效利用的问题。近年来，随着众多新型氮肥的开发和应用，肥料的高效利用问题正在逐步得到破解。最近研究表明，控失尿素、腐植酸尿素和聚能网尿素等新型有机高分子添加剂在尿素生产中的应用，可活化土壤养分并富集于根系周围，促进作物吸收，从而提高肥料利用率[14-16]。

本试验以晋北中低产田为研究对象，研究心连心新型氮肥在山西中低产田春玉米上的施用效果，包括控失尿素、腐植酸尿素、聚能网尿素和含锌尿素。探讨不同氮肥对春玉米生长发育、产量及其构成因素和氮肥效率的影响，旨在筛选出适宜于晋北中低产田春玉米施用的新型氮肥，为其在当地农业生产中的推广和合理施用提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

试验于2016年5月在山西怀仁县毛家皂镇中低产田进行。该地区属温带季风气候，四季分明，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥。年均气温7.3℃，平均无霜期150 d左右，年均日照时数2 800 h，年均降雨量315～459 mm，多集中于7，8月份。试验区土壤类型为沙壤土，基础理化性状列于表1。

表1 供试土壤表层理化性状

1.2 试验材料

供试玉米品种为大丰30。

1.3 试验设计

试验设8个处理：无氮处理（CK）、常规处理（T1）、控失尿素（T2）、聚能网尿素（T3）、腐植酸尿素（T4）、含锌尿素（T5）、控失尿素一次性施肥（T6）和常规尿素加等量锌（T7）。试验氮肥（N）施用量为255 kg/hm2（CK除外），氮肥品种有常规尿素（46.4%）、控失尿素（43.2%）、聚能网尿素（46%）、腐植酸尿素（46%）、含锌尿素（43.2%）等5个品种，除CK处理不施氮，T6处理为一次性施氮肥外，其他处理均为播种前施用基肥，大喇叭口期施用追肥，其中，基肥用量105 kg/hm2，追肥用量150 kg/hm2；本试验为等磷钾比较，磷肥（过磷酸钙P2O5，16%）、钾肥（氯化钾K2O，50%）施用量分别为105，60 kg/hm2，各处理以底肥方式等量施入；处理T7锌肥施用量与含锌尿素处理T5锌施用量相同。小区面积32 m2，每处理设3次重复，小区随机排列，除施肥不同外，各处理田间管理一致。玉米品种大丰30于5月初播种，10月初收获，播种密度6.75万株/hm2。

1.4 测定项目及方法

分别于玉米主要生育期进行调查取样，测定株高、茎粗、叶面积。烘箱105℃杀青后，65℃下烘干至恒质量、粉碎，称取干物质量并测定氮素含量。收获时对各小区进行测产，调查产量及其构成因素，计算总生物量及籽粒产量。

1.5 数据分析

数据采用Microsoft Excel和SPSS软件进行统计分析，并采用LSD法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对春玉米生长发育的影响

2.1.1 不同施肥处理对春玉米株高和茎粗的影响

由图1可知，苗期各处理间株高无明显差异，从拔节期开始氮肥处理对春玉米株高的影响开始显现，吐丝期株高差异最为明显，株高变化趋势为处理T3＞T2＞T5＞T4＞T6＞T7＞T1＞CK，其中，聚能网尿素处理（T3）处理的株高最大，达267.73 cm，其次是控失尿素处理（T2）、含锌尿素处理（T5）和腐植酸尿素处理（T4），株高分别达264.07，256.13，254.9 cm，均显著高于常规处理CK，较之分别增加15.94%，14.35%，10.91%和10.38%；控失尿素处理（T2）和控失尿素一次性施肥处理（T6）在株高上无显著差异，但二者均高于常规处理（T1）。与常规尿素加等量锌处理（T7）相比，含锌尿素处理（T5）可使植株增高，但未达到显著水平。说明在本试验条件下，控失尿素、聚能网尿素、腐植酸尿素与含锌尿素均可有效促进春玉米植株生长，较无氮处理和常规处理显著增加春玉米株高。

从图2可以看出，与无氮处理（CK）相比，试验各处理均可提高春玉米茎粗，以腐植酸尿素处理（T4）、聚能网尿素处理（T3）和控失尿素处理（T2）提高幅度最大，茎粗分别提高16.14%，11.29%和10.86%，控失尿素一次性施肥处理（T6）提高茎粗最低，为7.77%，结果说明新型尿素可通过提高玉米茎粗来增加玉米抗倒伏能力。

2.1.2 不同施肥处理对春玉米叶面积指数（LAI）的影响 图3结果显示，不同氮肥处理春玉米叶面积指数均呈现抛物线的变化趋势，随着植株的生长逐渐增大，至吐丝期达到最大；而后随着春玉米由营养生长转为生殖生长，经过乳熟期和蜡熟期，叶面积指数显著降低。不同氮肥处理叶面积指数均明显大于无氮处理（CK）。随着生育期推进，苗期至大喇叭口期叶面积指数呈不断增加的趋势，除无氮处理（CK）外，其他处理叶面积指数差异较小。吐丝期各处理叶面积指数达到最大值，吐丝期转入生殖生长后，处理间叶面积指数差异逐渐明显，以聚能网尿素处理（T3）、腐植酸尿素处理（T4）和控失尿素处理（T2）减少幅度最小，吐丝期后各处理与无氮处理存在显著差异，但各施氮处理间差异不显著。

2.1.3 不同施肥处理对春玉米干物质积累的影响

由图4可知，春玉米干物质积累量呈现“快—慢—快”的生长趋势，前期营养生长较为旺盛，干物质量迅速积累，吐丝期后生长过程转为生殖生长，干物质积累速度减缓，生殖生长后期（灌浆期—生理成熟期）籽粒产量开始形成，植株干物质量又呈现快速增加趋势。苗期处理间没有明显差异，拔节期处理间干物质积累量表现出肥效差异，至吐丝期春玉米干物质积累量达到营养生长期的最大值。而处理之间因施肥不同而产生较大差异，随着春玉米植株的生长发育，处理间差异越来越大，至生理成熟期植株干物质积累量达到最大值，而处理间生理成熟期干物质积累量均较无氮处理（CK）有显著提高，其中，以控失尿素处理（T2）对干物质积累量影响最大，提高32.63%；其次是腐植酸尿素处理（T4）、控失尿素一次性施肥处理（T6）和聚能网尿素处理（T3），分别较CK处理提高30.68%，30.65%和29.98%。与常规处理处理（T1）相比，处理间植株干物质积累量略有增加，但未达到显著水平。

2.2 不同施肥处理对春玉米产量及其构成因素的影响

表2 不同氮肥处理对春玉米产量及构成因素的影响

从表2可以看出，新型肥料以聚能网尿素处理（T3）春玉米产量最高，达到10 136.13 kg/hm2，其次是腐植酸尿素处理（T4）、控失尿素一次性施肥处理（T6）和控失尿素处理（T2），产量分别为9 672.89，9 647.94，9 567.79 kg/hm2，较无氮处理（CK）增产幅度分别达到41.13%，34.68%，34.33%和33.22%，含锌尿素（T5）处理较无氮处理（CK）增产幅度也达到32.86%，常规处理（T1）和常规尿素加等量锌处理（T7）较无氮处理（CK）增产幅度仅为20.48%和22.22%。各处理较无氮处理（CK）的增产效果均达到5%显著水平，聚能网尿素、腐植酸尿素和控失尿素等新型肥料处理较常规处理增产幅度较大，但并未达到显著水平。说明在本试验条件下，不同新型肥料较常规处理可促进春玉米增产10%以上。

经济性状分析结果显示，施氮处理间百粒质量、穗粒数、秃尖差异不显著，而穗长差异较大。聚能网尿素处理（T3）、腐植酸尿素处理（T4）较无氮处理（CK）的穗长分别增加11.32%，9.65%，穗粒数分别提高35.58%，28.41%，其中，聚能网尿素和腐植酸尿素处理的穗长较无氮处理（CK）达到0.05的显著水平。控失尿素处理（T2）较高的穗粒数是获得高产的重要因素。综合分析，本试验条件下产量构成因素中，较高的穗长和穗粒数是新型肥料较常规处理增产的直接因素。

2.3 不同施肥处理对氮肥利用效率的影响

从表3可以看出，在氮吸收效率、氮肥偏生产力、氮肥农学利用率和氮肥利用率等4项指标中，以聚能网尿素处理（T3）表现最佳，分别达到1.03，39.71，11.59 kg/kg和33.01%，而常规处理（T1）处理和常规尿素加等量锌处理（T7）在各项指标中较低。4种新型肥料中的氮效率指标中以聚能网尿素处理（T3）最高，而控失尿素和腐植酸尿素与常规处理相比，仍表现出不错的氮肥利用效率。与控失尿素处理（T2）相比，控失尿素一次性施肥处理（T6）的氮肥偏生产力和氮肥农学利用率更高，但氮肥利用率却低了3.01百分点。含锌尿素（T5）处理在4项指标中均明显优于常规尿素加等量锌处理（T7），氮肥利用率也高出10.23百分点。

表3 不同氮肥处理对春玉米氮效率的影响

3 结论

等施氮量下，不同新型氮肥均可促进植株生长发育，主要表现在株高、茎粗、叶面积指数和干物质积累量上，以聚能网尿素效果最佳，控失尿素、含锌尿素和腐植酸尿素也表现出比常规处理好的效果。

等施氮量下，与常规处理相比，不同新型氮肥均可促进春玉米增产，产量增加889.2～1 019.0 kg/hm2，增幅达12.38%～20.65%，增产效果显著。在产量构成因素上，新型尿素以提高春玉米穗长、穗粒数和百粒质量来实现增产的目的，其中，聚能网尿素可提高穗长11.32%、穗粒数35.58%、百粒质量3.5%，从而达到增产1 019 kg/hm2。

施用不同新型氮肥，可提高春玉米氮效率。聚能网尿素、腐植酸尿素、控失尿素一次性施肥、控失尿素和含锌尿素的氮肥利用率分别为33.01%，23.38%，20.55%，23.56%和27.83%。与常规处理相比，其氮肥农学利用率分别提高5.82，4.00，3.94，3.59，3.53 kg/kg。

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Study on Field Fertilizer Efficiency of Innovative Nitrogen Fertilizer in Medium-low Yielded Farmland

JINHui1，HANWeihong1，MAHuimin1，GUOJunling2

（1.Institute ofAgriculturalResources&Economy，ShanxiAcademy ofAgriculturalSciences，Taiyuan 030006，China；2.Institute ofAgriculturalEnvironment&Resources，ShanxiAcademy ofAgriculturalSciences，Taiyuan 030031，China）

Field experiments were conducted to investigate effects of urea with different fertilizer additives（loss-control urea, ju-neng-wang urea,urea humate and zinc-containing urea）on spring maize growth character,yield,yield components and efficiency of nitrogen fertilizer.The results showed that the new type of fertilizers was able to improve growth of spring maize efficiently,and plant height,stem diameter,leafarea index,dry matteraccumulation was promoted especially.Allthe newtype offertilizers were showed better effect than conventional treatment,and ju-neng-wang urea was the best.As a result,yield improved about 889.2-1 019.0 kg/hm2obviously by the increase of100-seed quality,grain number per spike of maize,ear length,the range of improvementwas nearly about 12.38%-20.65%.Ju-neng-wang urea was the best effect had improved grain number per spike of maize,ear length and yield about 11.32%,35.58%and 1 019 kg/hm2.Agronomic nitrogen efficiency underthe treatments ofju-neng-wang urea,urea humate,loss-control urea by single fertilized,loss-controlurea and zinc-containing urea were allincreased substantially by 5.82,4.00,3.94,3.59,3.53 kg/kg, respectively.Nitrogen use efficiency arrived at33.01%,23.38%,20.55%,23.56%and 27.83%,respectively.

medium-lowyielded farmland;spring maize;newtype fertilizer;nitrogen fertilizer efficiency

S143.1

：A

：1002-2481（2017）09-1499-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.09.25

2017-04-20

农业部植物营养与肥料学科群开放基金项目（APF2015018）

金 辉（1985-），男，河南范县人，助理研究员，主要从事农业资源高效利用研究工作。郭军玲为通信作者。