砂姜黑土区玉米小麦高效施肥技术研究

杨焕焕 ，孙克刚 ，和爱玲 ，杜 君 ，张 琨

（1.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；2.河南省农业科学院小麦研究所，河南郑州450002；3.河南农业大学农学院，河南郑州450002）

砂姜黑土区玉米小麦高效施肥技术研究

杨焕焕1，孙克刚1，和爱玲1，杜 君1，张 琨2，3

（1.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；2.河南省农业科学院小麦研究所，河南郑州450002；3.河南农业大学农学院，河南郑州450002）

在驻马店地力为中低水平的砂姜黑土上进行玉米小麦田间试验，研究砂姜黑土区高效施肥技术。结果表明，与只施用磷钾肥相比，施用氮肥显著提高了玉米产量，玉米增产幅度为19.4%～41.8%，小麦增产幅度为35.4%～50.1%；小麦玉米2个试验点控释肥一次性基施处理产量达到最高，玉米达到8 803.5，9 137.0 kg/hm2，与等氮量处理相比分别提高了 91.5，289.5 kg/hm2，小麦达到 7 736.0，7 816.5 kg/hm2，与等氮量处理相比提高了 50.0，53.0 kg/hm2，且控释肥处理提高了氮肥利用率，降低了土壤剖面硝态氮含量；在最佳施氮量的基础上减施20%的氮肥，玉米产量显著提高，说明与农民习惯施肥相比，可降低20%的施氮量，而小麦产量下降，说明与农民习惯施肥相比，减施氮肥存在减产风险。

玉米；小麦；高效施肥技术；控释肥；产量；氮肥利用率；土壤硝态氮

1 材料和方法

1.1 供试作物和地点

玉米小麦试验均安排在驻马店市砂姜黑土上，共设低肥力点（于营村）和中等肥力点（农场）2个试验点，小区面积低肥力点为48 m2，中等肥力点为30 m2，玉米品种均为郑单958，播种量每公顷为7.5万株，播种日期为2014年6月10日，小麦品种为新农979，播种量为165 kg/hm2，播种日期低肥力点为2014年10月9日，中等肥力点为2014年10月5日。种植前采取耕作层土壤（0～20 cm）进行基础土样分析，具体养分情况列于表1。

表1 供试土壤的理化性质

1.2 试验方法

试验设置5个处理，分别为PK处理（只施磷钾肥）、FP处理（农民习惯施肥）、OPT处理（优化施肥）、100%CRF处理（与处理OPT等氮量，氮素来自控释肥，一次性底施）和80%CRF处理（与处理OPT相比减少20%N用量，氮素来自控释肥，磷钾相同，所有肥料一次底施），其中，农民习惯施肥完全按调查的农民习惯用量配比和方式操作，优化施肥是根据当地测土配方及往年试验数据确定各养分投入量以及基追比，FP处理和OPT处理尿素按4∶6在苗期、拔节期2次施入，氮肥投入量依次为0，225，180，180，144 kg/hm2，磷肥来源为过磷酸钙（12%），投入量为90 kg/hm2，钾肥来源为氯化钾（60%），投入量为120 kg/hm2，控释尿素氮素含量为44%。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 产量测定 玉米成熟后，成熟期每个小区实收样品脱粒测产，产量以风干质量表示。小麦收获后，每个小区取5 m2样品脱粒测产，产量以风干质量表示，折算成公顷产量，用多重比较（LSD法）进行差异性分析。

1.3.2 土壤氮肥利用率测定 每试验地块随机取3组植物样，每组5株。对植株样品鲜质量称完后，置于烘箱中用105℃杀青30 min，60℃恒温烘干，烘干称质量后将其磨碎过筛，植株全氮含量用浓硫酸－双氧水联合消煮，用凯氏定氮法测定待测液中植株全氮量。并用多重比较（LSD法）进行差异显著性检验，并根据测定结果计算氮肥利用率。

1.3.3 土壤硝态氮含量的测定 作物收获后，分别在各小区内用土钻采集0～90 cm深度的土样，每小区3钻，每30 cm为一层，按层次混匀，用流动分析仪测定硝态氮含量。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对作物产量的影响

2.1.1 不同施肥处理对玉米产量的影响 不同施肥处理对玉米产量的影响结果列于表2。

表2 不同施肥处理对玉米产量的影响

由表2可知，与PK处理比较，不同施氮处理产量都有不同程度的提高，增产幅度为26.1%～41.8%（低肥力点）和19.4%～39.6%（中等肥力点），且差异达显著水平，说明施用氮素可以提高玉米籽粒产量。低肥力点产量最高的为100%CRF处理，达到8803.5kg/hm2，其次为 OPT处理，达到 8712.0kg/hm2；中等肥力点产量最高的仍为100%CRF处理，达到9137.0kg/hm2，其次为 OPT处理，达到 8847.5kg/hm2，均与FP处理间达到显著性差异，增产幅度为5.6%～16.9%，说明控释尿素全部基施和优化施肥处理效果在提高产量方面优于农民习惯施肥。与100%CRF处理相比，80%CRF处理在低肥力点减产了4.9%，中等肥力点年减产7.0%，且达到显著性差异，说明减氮20%时，玉米产量显著下降，但减氮20%处理与FP处理相比，增产了7.0%和8.7%，说明与农民习惯施肥相比，虽然氮肥用量减少了20%，但提高了玉米产量。

2.1.2 不同施肥处理对冬小麦产量的影响 由表3可知，不论是在低肥力点还是在中等肥力点上，与不施氮肥处理相比，增施氮肥显著提高冬小麦产量，增产幅度为35.4%～48.6%（低肥力点）和36.6%～50.1%（中等肥力点）。低肥力点产量最高的为100%CRF处理，达到7 336.0 kg/hm2，其次为OPT处理，达到7 286.0 kg/hm2；中等肥力点产量最高的仍为100%CRF处理，达到7 816.5 kg/hm2，其次为OPT处理，达到7 763.5 kg/hm2，均与FP处理达到显著性差异，说明控释尿素全部基施和优化施肥处理效果在提高产量方面优于农民习惯施肥。与FP处理相比，等氮量的100%CRF处理和OPT处理之间虽未达到显著性差异，但100%CRF处理的产量在2个试验点均高于OPT处理，分别提高50，53 kg/hm2，且减少了施肥次数。与获得最高产量100%CRF处理相比，当减施20%氮肥时，小麦产量比FP处理下降了2.7%和3.7%，说明与农民习惯施肥相比，氮肥用量减少20%，存在减产风险。

表3 不同施肥处理对小麦产量的影响

2.2 不同施肥处理对土壤氮肥利用率的影响

2.2.1 不同施肥处理对玉米土壤氮肥利用率的影响 由表4可知，低肥力点氮肥利用率最高的为80%CRF处理，为47.4%，其次是100%CRF处理，为44.4%，利用率最低的为FP处理，为26.4%；与FP处理相比，OPT处理提高了15.4百分点，100%CRF处理提高了18.0百分点，80%CRF处理提高了21.0百分点。中等肥力点，氮肥利用率最高的为80%CRF处理，为48.0%，其次是100%CRF处理，为46.2%，最低的为FP处理，为27.4%；与FP处理相比，OPT处理提高了12.6百分点，100%CRF处理提高了18.8百分点，80%CRF处理提高了20.6百分点。2个试验点其他各施氮处理与农民习惯施肥相比，均达到显著性差异，说明优化施肥和施用控释氮肥处理在提高氮肥当季利用率方面均优于农民习惯施肥；OPT处理与100%CRF处理相比，100%CRF处理比OPT处理提高了2.6百分点（低肥力点）和6.2百分点（中等肥力点），说明等氮量时，施用控释肥对氮肥的利用率效果较好；与100%CRF处理相比，当氮肥用量减少20%时，80%CRF处理在低肥力点降低了3.0百分点，中等肥力点提高1.8百分点。

表4 不同施肥处理对玉米氮素利用率的影响

2.2.2 不同施肥处理对冬小麦氮肥利用率的影响

由表5可知，与FP处理相比，低肥力点氮肥利用率提高了8.6～11.8百分点，中等肥力点提高了8.6～12.2百分点。在低肥力点，氮肥利用率最高的为100%CRF处理，达到44.2%，其余依次为80%CRF处理、OPT处理和FP处理；中等肥力点，氮肥利用率最高的为100%CRF处理，达到47.2%，其余依次为80%CRF处理、OPT处理和FP处理，最佳施氮量处理之间相比，控释肥对氮肥利用的效果较好。与100%CRF处理相比，减施20%氮肥处理，低肥力点和中等肥力点氮肥利用率分别降低了2.1，2.4百分点，这可能与当年该处理产量下降有关。

表5 不同施肥处理对小麦氮素利用率的影响

2.3 不同施肥处理对土壤硝态氮含量的影响

从图1可以看出，不同施氮处理土壤剖面硝态氮含量均高于不施氮处理，各处理硝态氮含量在0～30 cm土层中最高，在60～90 cm土层趋于一致，含量变化主要集中在0～60 cm土层，且随着土层深度的加深硝态氮含量降低，不同施氮处理下硝态氮含量有所差异，且施氮量越高，硝态氮含量越高，说明施氮处理提高了土壤硝态氮含量。0～90 cm土壤剖面中，与FP处理相比，玉米土壤硝态氮含量低肥力点和中等肥力点OPT处理分别降低了9.5%和3.8%，100%CRF处理分别降低了15.0%和5.8%；小麦土壤硝态氮含量低肥力点和中等肥力点OPT处理分别降低了6.3%和10.5%，100%CRF处理分别降低了9.9%和13.6%。等氮量处理，OPT处理与100%CRF处理相比，后者比前者在玉米上低肥力点和中等肥力点分别降低了6.1%和2.1%，在小麦上低肥力点和中等肥力点分别降低了3.8%和3.4%，说明控释肥处理能够保持土壤剖面较低的硝态氮含量，降低了硝态氮随降雨而导致的淋失风险，这也与控释肥较多被作物吸收有关。

3 讨论与结论

将缓控释肥应用到大田作物是当前解决肥料利用率低的重要途径之一[17-19]，欧美等国家早已将其应用于花卉等经济作物及水稻、马铃薯等大田作物上[20-21]，但在我国缓控释肥应用时间较短，目前仍是研究的热点。本研究在优化施肥的基础上确定了最佳施氮量，从而确定了控释肥的最佳施用量，在2个肥力点上不仅提高了氮肥利用率，还达到了最高产量，玉米产量分别达到了8803.5，9137.0kg/hm2，与等氮量处理相比分别提高了91.5，289.5 kg/hm2，小麦产量达到了7 336.0，7 816.5 kg/hm2，与最佳配比处理相比，分别提高了50.0，53.0 kg/hm2，说明按最佳施氮量的控施尿素全部一次性基施的效果较好，不仅提高了冬小麦产量和氮肥利用率，还减少了施肥次数，降低了农民的劳动强度；减少20%的施氮量在玉米上并没有降低产量，小麦上存在减产风险，且与控释尿素一次性全部基施处理相比有所下降，这可能与当年该处理产量下降有关。

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Study on High Efficient Fertilization Technology of Winter Wheat and Summer Maize in Lime Concretion Black Soil Region

YANG Huanhuan1，SUN Kegang1，HE Ailing1，DUJun1，ZHANG Kun2，3
（1.Institute of Plant Nutrition，Agricultural Resources and Environmental Science，Henan Academy of Agricultural Sciences，Zhengzhou 450002，China；2.Institute of Wheat，Henan Academy of Agricultural Sciences，Zhengzhou 450002，China；3.College of Agronomy，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China）

The field experiment of maize and wheat were carried out on lime concretion black soil region in Zhumadian to study the efficient fertilization technique.The results showed that the yield of maize increased from 19.4%to 41.8%,and the yield of wheat was 35.4%-50.1%.The yield of the two test points was the highest,the yield of maize reached 8 803.5,9 137.0 kg/hm2,respectively,and 91.5 kg/hm2and 289.5 kg/hm2increased compared with the treatment with nitrogen,the wheat reached 7 736.0,7 816.5 kg/hm2,respectively,increased by 50.0 kg/hm2and 53.0 kg/hm2,while the controlled-release fertilizer treatment increased the nitrogen use efficiency and reduced the nitrate content of soil profile.Compared with optimum nitrogen application,the maize yield increased significantly when the nitrogen input reduced by 20%,while the decline in wheat production,which indicated that there was a risk of production compared with the one of farmer conventional fertilization.

maize;wheat;efficiency techniques for fertilizer;controlled-release fertilizer;yield;nitrogen use efficiency;soil nitrate nitrogen

S157.4＋1

A

1002-2481（2017）10-1646-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.18

氮肥的施用在提高作物单产的贡献率达到40%以上时，损失率高达14%～45%，利用率却只有20%～40%[1-5]。增施氮肥在玉米小麦上增产效果明显[6]，但大量施用除了导致氮肥利用率偏低外，还会造成严重的环境污染，以前农民施肥习惯只重视基肥，后来研究侧重于根据作物需肥规律施肥，已取得了许多重要的研究成果[7-10]，在河南省驻马店中低产田的砂姜黑土上，农民习惯上在玉米小麦的生产上采取尿素基施与追施相结合的方法，但就目前来看，存在着劳动力成本增加[11-12]、农村劳动力转移、种植业机械化程度的提高等与施肥方式不配套问题，迫切需要研究简化配施技术。控释氮肥因其具有养分释放与作物吸收同步的特点，可以提高氮肥利用率，降低农业面源污染面积，成为近年来研究的热点[13-16]。

本研究在河南省驻马店市砂姜黑土上开展玉米小麦控释肥试验，旨在验证通过控释肥料的一次性施用，来解决劳动强度问题。

2017-05-24

农业部行业专项（201303103）；河南科技厅攻关项目（152102110142）；河南省财政预算项目；华北平原小麦—玉米轮作区高效施肥技术研究与示范（2015BAD23B02）

杨焕焕（1988-），女，河南南阳人，硕士，主要从事植物营养与施肥和精准农业养分管理与施肥方向研究工作。