新型含锌尿素对玉米产量、籽粒含锌量、氮素吸收及氮肥利用率的影响

杨爽 朱青 张钦 张爱华 陈正刚 吴兴洪

摘要：本試验以不施氮肥和施用普通尿素做对比，研究施用新型含锌尿素及新型含锌尿素减氮15%对玉米产量及构成因素、籽粒中锌的含量及积累量、氮肥利用率的影响。结果表明：与施用普通尿素相比，施用含锌尿素能够促进玉米植株对氮素的吸收，促进茎叶中的氮素向籽粒中转移。提高了玉米籽粒产量、氮素积累量、籽粒中锌含量及累积量、玉米氮肥利用率;玉米籽粒产量、氮肥利用率、氮累积量分别增加了4.25%、55.2%、23.1%籽粒中锌的累积量及含量增加了17.37%、21.68%。土壤中有效锌含量较种植前增加了23.52%，施用含锌尿素减氮15%，其籽粒含锌量及锌累积量比施用普通尿素增加13.89%、17.57%，籽粒产量、氮肥利用率、氮积累量则增加了2.15%、47.6%、22.56%，土壤有效锌比种植前高出11.76%，这说明新型含锌尿素是一种高效的尿素，为了减少化肥的施用及节约农业的投入成本，新型含锌尿素可以减氮15%种植玉米。

关键词：含锌尿素;氮肥利用率;玉米产量;籽粒含锌量

Effect of New Zinc-containing Carbamideon Corn Yield， Grain Zinc Content， Nitrogen Absorption and Nitrogen Utilization Rate

YANG Shuang1，ZHU Qing2*，ZHANG Qin2，ZHANG Ai hua2，CHEN Zheng gang2，WU Xing hong1

（1. College of Agriculture，Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025，China; 2. Guizhou Institute of Soil and Fertilizer， Guiyang， Guizhou 550006，China）

Abstract：This experiment aims to study the effect of new zinc-containing carbamide on corn yield， grain zinc content， nitrogen absorption and nitrogen utilization rate. This was achieved by the application of new zinc-containing carbamideand the application of 15% of nitrogen reduced new zinc-containing carbamide on the local corn crops.The results were compared with two reference corn groups with the application of no nitrogenous fertilizer and common carbamide， respectively. The outcome revealed that the new zinc-containing carbamidecould promote the corn plants to absorb nitrogen more effectively and promote the efficient transfer of nitrogen from the stems and leaves to the grains. All the five indexes， i.e. the yield of grains， the accumulation of nitrogen， the nitrogen utilization ratio， the content and accumulation of zinc in grains， were increased. Compared with the reference group with the application of common carbamide， the increase of corn with the application of new zinc-containing carbamide was 4.25% for the yield of grains， 23.1% for the accumulation of nitrogen， 55.2% for the nitrogen utilization ratio， 21.68% for the content of zinc in grains and 17.37% for the accumulation of zinc in grains. Meanwhile， the available zinc in soil was also increased by 23.52% from the benchmark before planting. For corns with the application of the 15% nitrogen reduced new zinc-containing carbamide， the significant increase for the five indexes was 2.15%， 22.56%， 47.6%， 13.89% and 17.57%， respectively. The available zinc in soil increased by 11.76% from the benchmark. It is concluded that the new zinc-containing carbamide is a highly-efficient fertilizer. In order to reduce the use of common chemical fertilizers and save the cost of agricultural cultivation， it is recommended that the 15% nitrogen reduced new zinc-containing carbamide could be  used for corn production.

Key words：zinc-containing carbamide; nitrogen fertilizer utilization rate; corn yield; zinc content of grains

氮肥是玉米生长发育过程中需求量较大的肥料，氮肥的施用极大的促进了玉米产业的发展。但氮肥极易通过硝化-反硝化、淋洗、氨挥发等途径损失。据相关研究报道[12]，我国作物当季对氮的表观利用率仅为30%～35%，而损失率则高达30%～50%。氮肥的不合理施用不仅造成了肥料资源的浪费还引起了环境污染，限制了农业的可持续发展[3]。针对这些问题，高肥效、高利用率的新型氮肥，颇受当下农业市场的青睐。有关研究表明，氮肥和锌肥配施能够提高作物的产量，促进作物籽粒对氮和锌的吸收，能够提高作物氮素的利用率[4-7]。

锌与人体的生长发育密不可分，是维持正常生命活动不可或缺的微量元素[8]。相关研究表明全世界几乎一半人口受到缺锌的困扰[9]，部分人因为缺锌而导致生长发育迟缓、智力障碍、免疫力及生育能力下降等诸多疾病[10]。我国大部分土地锌含量不高，尤其是贵州，只注重作物的产量通常只施用氮磷钾肥，而微量元素肥料往往忽略施用。

玉米作为一种重要的谷物类粮食若能够提高籽粒中锌的含量，这对那些因缺锌而引起系列疾病的人来讲意义重大。有关报道表明，外源添加锌肥能够在短期内提高作物籽粒中锌的含量[11-12]。基于锌肥与氮肥之间存在的协同效应意义非凡。本试验将采用河南心连心公司提供的新型含锌尿素，探究其对玉米产量、籽粒中锌的含量、氮素的吸收及利用率的影响。将新型含锌尿素引入玉米栽培体系，以期为新型含锌尿素的应用做一些推广，同时提供一些参考依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

本试验于2017年4月～9月在贵州省贵安新区马场镇进行。该区海拔为1250 m，N26°19′34″，E为100°23′34″，供试土壤基本理化性质见表1。

1.2供试材料

试验供试肥料为普通尿素（含N 46%）、氯化钾（含K2O 60%）、过磷酸钙（含P2O5 16%）、玉米品种为郑单958。以上试验材料均购买于当地农资市场。含锌尿素（含N 43.2%、含Zn 1.61%）由河南心连心化肥有限公司提供。

1.3试验设计与处理

本试验共设4个处理，即CK（不施氮肥，只施用磷钾肥）;T1（施用普通尿素）;T2（施用含锌尿素减量15%）;T3（施用全量含锌尿素）。每个处理3个重复。T1、T2、T3所施用的磷钾肥与CK施用量一致。所施肥料按当地土质配方试验最佳的施肥水平施用，即N∶P2O5∶K2O=180∶120∶180 kg/hm2。磷钾肥做基肥一次性施用，氮肥按1∶1进行基肥和追肥分施。追肥期为玉米的抽雄期。试验小区面积为3.5 m×8 m=28 m2，每个处理随机区组排列。玉米窝行距为40 cm×75 cm，每窝两株，基苗约为6.67万株/hm2。

同一试验各小区行、株距保持一致，同时设置保护行和观察道。所有处理的田间管理措施均按照当地高产春玉米生产技术规程进行，各项措施由专人在同一个工作日内完成。

1.4测定指标及方法

土洗净后风干。风干后按玉米的茎、叶、籽粒、颖壳进行分装，放置烘箱中设置温度为105℃杀青30 min，65℃烘干至恒质量。记录相关数据，然后粉碎，过筛，分析各部分氮的含量及籽粒中锌的含量。剩下的15株用以考种，测定玉米的穗长、穗粗、穗粒数、百粒重等产量构成指标。相关测定方法如下：

玉米产量测定：成熟期实收各小区玉米，称玉米果穗鲜质量，单独风干、脱粒，称干质量，计算单位面积产量;

氮素积累量（kg/hm2） = 地上部分植株干质量×地上部分植株氮含量+籽粒干质量×籽粒氮含量[15];

氮肥农学效率（ kg/kg）[16]=（ 施氮肥产量-不施氮肥产量）/施氮肥量;

氮肥贡献率[17] = （施氮肥产量-不施氮肥产量） /施氮肥产量×100% ;

氮肥偏生产力（ kg/kg） = 施氮肥产量/施氮肥量[18] ;

氮肥表观利用率[18] = （施氮肥植株地上部氮素积累量-不施氮肥植株地上部氮素积累量） /施氮量×100% 。

1.5数据处理与分析

试验数据采用EXCEL 2016和SPSS 20.0軟件进行单因素方差分析和多重比较（Duncan），统计显著性假设为P<0.05。

2结果与分析

2.1新型含锌尿素对玉米产量及构成因子的影响

由表2可知，与CK处理相比，其他各施肥处理的玉米在穗长、穗粗、穗粒数及籽粒产量等指标均显著高于CK，这表明施用氮肥能够显著改善玉米的产量及构成要素指标。T3与T2处理的玉米各项产量构成因子与T1处理相比差异不显著，但籽粒产量差异显著，分别比T1处理高4.25%和2.15%。T2与T3相比各项产量及产量构成指标差异不显著。这表明锌与氮之间存在协同作用，能够提高玉米的产量，施用含锌尿素可以适量减少氮肥的施用量（减氮15%），玉米的产量依旧能够达到甚至高于当地常规施肥所获得的玉米产量。

2.2新型含锌尿素对玉米籽粒中锌的含量、积累及土壤中锌含量的影响

由表3可知，T2与T3处理玉米籽粒的含锌量、锌的累积量与土壤中锌的含量均显著高于T1处理，分别增加了13.89%、17.57%和17.37%、21.68%。土壤中锌含量的变化较种植前而言，T2与T3分别增加了11.76%、23.52%，而CK、T1则出现了锌元素的亏缺，分别为-17.64%、-17.64%。T2与T3相比其玉米籽粒的含锌量、锌的累积量与土壤中锌的含量均未达到显著差异水平。这说明施用含锌尿素能够增加玉米籽粒的含锌量、锌的累积量与土壤中锌的含量，防止土壤中锌的亏缺。在相同的施肥量及管理条件下，施用含锌尿素可以减氮15%而不影响玉米种植的效果。

2.3施用含锌尿素对玉米氮累积的影响

由表4可知，各施肥处理其玉米籽粒氮的积累量，总氮的吸收量均高于对照CK（不施氮肥）。这表明施用氮肥可以提高玉米植株总吸氮量及增加玉米籽粒中氮素的积累量。T2、T3处理，其玉米植株总吸氮量较T1分别增加了18.8%、21.1%。T2处理其籽粒氮积累量及茎叶氮积累量分别占植株总吸氮量的68.4%、25.2%，T3则为67.4%、22.1%，T1为66.3%，29.8% 。这表明相比普通尿素，含锌尿素更能促进植株对氮素的吸收与利用，能够促进玉米茎叶中的氮素向玉米籽粒中转移。T2处理（减氮15%）与T1处理相比，其植株总吸氮量、籽粒中氮的累积量均显著高于T1。T2与T3相比，其植株总吸氮量、籽粒中氮的累积量则为T3>T2，但差異不显著。这表明，施用含锌尿素减氮15%，并未对玉米植株氮素的吸收量及玉米籽粒中氮素的累积量造成显著降低的影响。

2.4施用含锌尿素对玉米氮肥利用效率的影响

由表5可知处理T2和T3其氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥表观利用率及氮肥的贡献率均显著高于T1。T2处理其氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥表观利用率及氮肥的贡献率较T1分别增加了4.3%、39.1%、5.69倍、19.6%。T3较T1则分别增加了27.5%、49.2%、6.45倍、36.4%。T3与T2比较，氮肥偏生产力差异显著T3>T2，而氮肥农学效率、氮肥表观利用率及氮肥的贡献率则差异不显著。这表明，在相同的施肥及管理下，适量减施含锌尿素（减氮15%），同样可以提高氮肥偏生产力、氮肥农学效率、氮肥表观利用率及氮肥的贡献率。

3结论与讨论

本试验研究结果表明，施用含锌尿素种植玉米可以显著提高玉米的产量及其产量构成指标。相比普通尿素而言，其种植效果更加优越。这与王锐、康利允等[19-20]研究结果一致。

刘红恩等[21]研究表明，施用含锌尿素更能促进玉米植株对肥料氮素的吸收和利用，同时还能促进茎叶之中氮素向玉米籽粒中转移，促进玉米籽粒中氮素的累积。施用含锌尿素与普通尿素相比大大的提高了玉米的氮肥利用率，增加了籽粒中锌的含量和籽粒中锌的积累量。在相同施肥量和管理条件下，施用含锌尿素减氮15%，仍然能够促进玉米植株对肥料氮素的吸收，提高肥料的利用率，增加玉米籽粒的产量。这与何忠俊，洪常青等[22]研究结果一致。施用含锌尿素与施用含锌尿素减氮15%对比，玉米的产量构成指标、籽粒产量、肥效利用率、籽粒锌累积量等指标差异不显著，但施用全量含锌尿素的处理，其玉米的各项指标要高于施用含锌尿素减氮15%处理的玉米的各项指标。这表明氮和锌之间存在协同作用，氮素含量越高锌与氮的协同作用效果越好。这与韩金玲等[23]研究结果一致。长期施用普通尿素会造成土壤锌元素的亏缺，施用含锌尿素或施用含锌尿素减氮15%均能提升土壤中锌的含量，防止土壤中锌的亏缺。在以后的试验中可以针对含锌尿素的减氮量进行试验，研究出最佳的锌、氮配施的比例。为合理的施肥、增加玉米籽粒的含锌量、提高玉米的产量等方面提供更多的理论依据和数据支撑。

施用含锌尿素或者施用含锌尿素减氮15%，均可以显著增加玉米籽粒的产量，增产率达到2.15%-4.15%。锌、氮之间在种植玉米上存在交互作用，施用含锌尿素能够促进玉米对肥料氮素的吸收，促进茎叶之中氮素向玉米籽粒中转移，增加玉米籽粒中锌的含量及锌的累积量。同时提高土壤中锌的含量，防止土壤中出现锌元素的亏缺。相比普通尿素，施用含锌尿素或施用含锌尿素减氮15%种植玉米，其氮肥利用率、氮肥偏生产力、氮肥农学效率及氮肥贡献率均高于普通尿素的种植效果。

参考文献：

[1]张福锁，王激清，张卫峰，等.中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J].土壤学报，2008，45（5）： 915-924.

[2]朱兆良.中国土壤氮素研究[J].土壤学报，2008，45（5）：778-783.

[3]Gu B J，Ju X T，Chang J，et al.Integrated reactive nitrogen budgets and future trends in China [J].Proceedings of the National Academy of Sciences，2015，112（28）： 8792-8797.

[4]何忠俊，华珞，洪常青.氮锌交互作用对黄棕壤锌形态的影响[J].农业环境科学学报，2004，23（2）：209-212.

[5]张永清，吴俊兰.石灰性褐土小白菜优质高产与氮、锌、锰肥配施[J].植物营养与肥料学报，2003，9（3）：348-352.

[6]唐新莲，顾明华，潘丽梅，等.氮、磷、钾、锌配施对小白菜产量和品质的效应[J].中国土壤与肥料，2007（3）：47-51.

[7]何忠俊，华珞. 氮锌交互作用对白三叶草叶片活性氧代谢和叶绿体超微结构的影响[J].农业环境科学学报，2005，24（6）：1048-1053.

[8]朱会霞.人体内锌的生物学功能[J].生物学教学，2009，34（5）：45.

[9]Cakmak I. Enrichment of cereal grains with zinc： agronomic or genetic biofortification[J].Plant and Soil，2008，302：117.

[10]曹继琼，何长华.锌缺乏对人体健康的影响[J].现代医药卫生，2014，（7）：1016-1019.

[11]Cakmak I，Kalayci M，Kaya Y，et al. Biofortification and localization of zinc in wheat grain [J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2010，58（16）：9092-9102.

[12]Alloway B J. Zinc in soils and crop nutrition[R].Brussels： Interna-tional Zinc Association，2004.

[13]杨璐，曹卫东，白金顺，等.种植翻压二月兰配施化肥对春玉米养分吸收利用的影响[J].植物营养与肥料学报 2013，19（4）：799-807.

[14]鲍士旦.土壤农化分析[M].3 版.北京： 中国农业出版社，2000.

[15]祁通，刘易，冯耀祖，等.氮肥施用方式对耐盐冬小麦干物质积累和氮素吸收利用的影响[J].植物营养与肥料学报，2014，20（5）：1288-1293.

[16]马星竹，郝小雨，高中超，等.氮肥用量对土壤养分含量、春玉米产量及农学效率的影响[J].玉米科学，2016（6）：131-135.

[17]吴永成，马霓，黄晓明，等.施氮量对中双11号油菜农艺性状、产量品质及氮肥利用率的影响[J].四川农业大学学报，2014，32（3）：260-264.

[18]邹娟，鲁剑巍，陈防，等.长江流域油菜氮磷钾肥料利用率现状研究[J].作物学报，2011，37（4）：729-734

[19]王锐.玉米配方施肥中锌的增产作用[J].湖北植保，2010，（4）：25.

[20]康利允，马政华，李红英，等.氮锌配施对玉米干物质积累及产量效应的研究[J].中国土壤与肥料，2011（1）：34-38.

[21]刘红恩，李金峰，刘世亮，等.施用含锌尿素对夏玉米产量、氮素吸收及氮肥利用率的影响[J]. 江苏农业科学，2016，44（9）：94-97.

[22]何忠俊，洪常青，梁社往，等.氮锌复合作用对黑麦草生长和生理生化特性影响的研究[J].土壤通报，2005，36（5）：726-730.

[23]韩金玲，李雁鸣，马春英，等.施锌对小麦开花后氮、磷、钾、锌积累和运转的影响[J].植物营养与肥料学报，2006，12（3）：313-320.