控失尿素、常规尿素及配比对新疆滴灌玉米产量及氮肥效率的影响

李 源，张 炎,2，哈丽哈什·依巴提,2， 张梦婕，李青军,2*

(1.新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，新疆 乌鲁木齐 830091；2.农业部荒漠绿洲作物生理生态与耕作重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830091)

【研究意义】氮肥为作物生长提供了必要养分，我国传统氮肥如尿素利用率较低，仅为30 %～35 %，造成氮肥的大量流失，并对环境构成严重威胁[1]。近年来，氮肥行业相继出现了各种新型的尿素产品[2]，这些新产品对促进作物养分吸收、产量增加和肥效提高方面取得了良好效果。其中，控失尿素对土壤理化性质改良和促进作物生长方面效果显著[3]。控失尿素中富含生物活性的天然高分子物质，肥料的缓失性能较好[4-5]，能够将N固定在作物根系周围，从而更有利于作物对养分的吸收，提高氮的利用率，在旱地农业下优势显著[6]。【前人研究进展】目标产量一定情况下，控失尿素能够降低氮素施用量的50 %，同时可保证作物生育后期土壤速效氮供应[7]。Ogola认为，控失尿素能够增加玉米根系数量[8]，从而提高玉米对养分的吸收。结果表明，控失尿素全部基施可能造成作物生育前期生长缓慢、干物质积累低和高成本投入等问题[9]。近年来，有人在玉米上开展了控失尿素与常规尿素配施试验，表明配合施用能更有效满足玉米各生育期的养分需求，进而达到高产、提高氮肥效率的目标[10-11]。因此，针对控失尿素与常规尿素混合后对作物产量和氮肥利用率的影响受到许多学者的关注和思考。新疆地处我国干旱-半干旱生态农业区，玉米为播种面积和总产量第二位的作物[12]。目前，新疆玉米种植均已实现滴灌覆膜栽培，但农民实际生产中也存在将部分尿素基施情况。基施常规尿素利用效率低，并存在铵挥发、硝酸盐淋融等环境负面影响。如何提高氮肥利用效率、避免环境风险并增加玉米产量，应用新型控失尿素或可成为本区滴灌玉米种植的一种新尝试。【本研究切入点】本次研究旨在通过研究控失尿素、常规尿素及配比对滴灌玉米籽粒产量、干物质积累、养分吸收、氮肥效率及成熟期土壤铵态氮、硝态氮、含量的影响，力求寻找最佳的配施比例。【拟解决的关键问题】以期为本区玉米高产、高效提供科学理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017年在新疆昌吉市老龙河农场进行(E 82°17′30″，N 44°10′59″)，该区年降雨量280 mm，无霜期170 d，≥10 ℃积温3300 ℃。供试品种新玉48，采取膜下滴灌种植，滴灌带布设方式1管2行，滴灌带铺于膜下中间。宽窄行播种，行距70 cm(宽)+50 cm(窄)，株距20～22 cm，小区面积48 m2。4月30日播种，5月7日出苗。灌溉方式高压滴灌，全生育期灌溉10次，灌水量260 m3/hm2。试验地为灰漠土，播前土壤养分状况见表1。

1.2 试验设计

本试验共设8个施肥处理：①CK：不施氮肥；②UREA：常规尿素，施N 240 kg·hm-2；③LCU：等氮量控失尿素，施N 240 kg·hm-2；④LCU0.8：控失尿素减量20 %，施N 192 kg·hm-2；⑤LCU0.7：控失尿素减量30 %，施N 168 kg·hm-2；⑥LCU0.7Urea0.3：控失尿素与常规尿素7∶3配比，施N 240 kg·hm-2；⑦LCU0.5Urea0.5：控失尿素与常规尿素5∶5配比，施N 240 kg·hm-2；⑧LCU0.3Urea0.7：控失尿素与常规尿素3∶7配比，施N 240 kg·hm-2。磷、钾肥均为P2O5150 kg·hm-2、K2O 90 kg·hm-2。

施肥方案：常规尿素30 %基施，其余70 %分4次在大喇叭口期(6月12日，25 %)、孕穗期(6月27日，20 %)、吐丝期(7月16日，15 %)、灌浆期(7月31日，10 %)随水滴施；其余处理控失尿素全部基施，剩余常规尿素随水滴施同处理2。磷肥为三料磷肥(P2O546 %)、钾肥为氯化钾(K2O 60 %)，磷、钾肥全部基施。

1.3 测定方法

干物质和养分测定：于成熟期(9月28日)采集玉米样品，按茎、叶、籽粒分开，烘干、称重、粉碎，测定各器官N素含量。

产量测定：成熟期各小区调查2.4 m × 4 m = 9.6 m2的玉米株数，实收30株测定单株籽粒重，养分积累量、养分利用率和农学效率按下列公式计算：

养分积累量(kg/hm2)=株数(株/hm2)× 单株干物质重(kg)×养分浓度(%)

养分利用率(%) =(施肥区养分吸收量-缺肥区吸收量)×100/施肥量

农学效率(kg/kg) =(施肥区玉米产量-缺肥区玉米产量)/施肥量

数据采用Excel、SPSS18.0进行统计分析。

表1 0～20 cm 土壤基本农化性状

表2 不同施肥处理玉米收获期籽粒产量

2 结果与分析

2.1 氮肥对玉米产量的影响

从表2可以看出，各处理玉米的株数没有显著差异。LCU0.7Urea0.3处理的单株籽粒重最大，且显著大于LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7和UREA，与LCU无显著差异；而LCU0.5Urea0.5显著大于LCU0.3Urea0.7和UREA处理；UREA、LCU0.8、LCU0.7处理的单株籽粒重都显著大于CK处理，其中UREA、LCU0.8处理无显著差异，但显著高于于LCU0.7。

施用氮肥显著增加了玉米产量，比CK增产8.83 %～26.40 %，与UREA相比，LCU、LCU0.7Urea0.3、LCU0.5Urea0.5配比处理都显著增加了玉米产量，增产率6.55 %～11.77 %，其中LCU0.7Urea0.3配比增产效果最好，显著好于LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7和UREA处理，而LCU0.3Urea0.7与UREA处理效果无显著差异；LCU0.8与UREA处理的产量差异不显著，而LCU0.7处理显著低于UREA处理，产量降低了3.76 %。

2.2 氮肥对玉米干物质累积与分配的影响

由表3可看出，玉米各部位干物质处理间差异显著。玉米的叶干物质以LCU0.7Urea0.3处理最大，为5686 kg/hm2，显著大于LCU0.5Urea0.5、UREA和LCU0.3Urea0.7处理；而LCU0.5Urea0.5处理显著大于UREA处理，与LCU0.3Urea0.7处理没有显著差异。玉米的茎干物质以LCU0.7Urea0.3处理最大，为6307 kg/hm2，显著大于UREA、LCU0.3Urea0.7处理；而UREA、LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7处理间没有显著差异。LCU0.7Urea0.3处理的籽粒干物质最大，为14 627 kg/hm2，显著大于UREA、LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7处理，但与LCU处理没有显著差异；LCU0.5Urea0.5处理显著大于UREA处理，但与LCU0.3Urea0.7处理没有显著差异。

玉米的总干物质以LCU0.7Urea0.3处理最大，为26 620 kg/hm2，显著大于LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7和Urea处理，与LCU处理没有显著差异；而LCU0.5Urea0.5处理也显著大于Urea处理，但LCU0.3Urea0.7与Urea处理没有显著差异；Urea、LCUrea0.8、LCU0.7处理的总干物质没有显著差异，但都显著大于CK处理。

2.3 氮肥对玉米养分吸收与分配的影响

由表4可看出，玉米各部位N素吸收量处理间差异显著。玉米的叶N素吸收量以LCU0.7Urea0.3处理最大，为52.87 kg/hm2，显著大于UREA、LCU0.3Urea0.7处理，与LCU、LCU0.5Urea0.5处理没有显著差异；玉米的茎N素吸收量以LCU0.7Urea0.3处理最大，为49.61 kg/hm2，显著大于UREA和LCU0.3Urea0.7处理，与LCUrea、LCU0.5Urea0.5处理没有显著差异。LCU0.7Urea0.3处理的籽粒N素吸收量为176.64 kg/hm2，显著大于其它处理，而LCU0.5Urea0.5处理显著大于UREA处理。

表3 不同尿素处理的玉米干物质分配

表4 不同处理的玉米氮素吸收

LCU0.7Urea0.3、LCU、LCU0.5Urea0.5和LCU0.3Urea0.7处理的总N素吸收量都显著大于UREA处理，其中LCU0.7Urea0.3处理最大，为279.12 kg/hm2，显著大于其它处理；而LCU与LCU0.5Urea0.5处理没有显著差异，但都显著大于LCU0.3Urea0.7处理；UREA处理与LCU0.8处理的总N素吸收量没有显著差异，但都显著大于LCU0.7、CK处理。

2.4 玉米氮肥利用效率

由表5可看出，LCU0.7Urea0.3、LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7和LCU处理的农学效率介于7.38～12.60 kg/kg之间，都大于UREA处理的6.25 kg/kg，其中LCU0.7Urea0.3处理最大，其次是LCU处理，为11.44 kg/kg，而LCU0.3Urea0.7处理略大于UREA处理；LCU0.8处理的农学效率大于UREA处理，而LCU0.7处理小于UREA处理。LCU0.7Urea0.3、LCU、LCU0.5Urea0.5处理都比UREA处理提高了棉花的氮肥利用率，增加了7.96 %～12.09 %。其中等施氮量下LCU0.7Urea0.3处理的氮肥利用率最高，比UREA分别增加了12.09 %，而LCU0.3Urea0.7处理的氮肥利用率比UREA处理增加了3.52 %。

2.5 收获后土壤铵态、硝态氮积累

为了明确各施氮处理对土壤硝态氮和铵态氮含量的影响，在收获期测定了0～20，20～40 cm土层的土壤硝态氮和铵态氮含量(表6)。与CK相比， 玉米收获后各处理的土壤硝态氮和铵态氮含量均有不同程度的增加。在0～20 cm土层中，LCU0.7Urea0.3处理后土壤铵态氮累积量最高，为10.50 mg/kg，其次是LCU0.5Urea0.5处理，CK处理最低；在20～40 cm土层中，LCU0.7Urea0.3处理铵态氮累积量最高，为9.46 mg/kg。0～20 cm土层中LCU0.7Urea0.3处理硝态氮累积量最高，为22.60 mg/kg，其次是LCU处理；在20～40 cm土层中，LCU0.7Urea0.3处理的土壤硝态氮累积量最高，为21.21 mg/kg。

表5 不同处理的氮肥利用效率

表6 土壤中0～40 cm各土层中各个施肥处理的铵态氮和硝态氮累积量

3 讨 论

控失尿素在作物生育前期释放缓慢，不能满足作物生长的需要，与常规尿素以合适的比例混和后施用，既可满足作物前期对氮素的需求，又可利用控失尿素的缓失性来满足作物中后期对氮素的需要[16]。本试验研究结果表明：与常规尿素相比，在施氮量相同的前提下，控失尿素掺混常规尿素后玉米产量显著增加。其中，LCU0.7Urea0.3、LCU0.5Urea0.52个处理的增产效果最好，分别比Urea处理增产11.77 %和6.55 %；LCU0.8与Urea差异不显著；但LCU0.7处理玉米产量显著低于Urea处理。各处理间在干物质量和氮素吸收量方面得出了与产量相同的结论。因此，施控失尿素减少氮肥用量时(LCU0.8)，并没有造成玉米的减产；在施用等氮量控失尿素与常规尿素混合后，增产效果显著，其中LCU0.7Urea0.3处理效果最好。

以上结果与王寅等[17]的研究结果基本一致，总施氮量稍有不同。控失尿素能提升玉米氮素吸收量从而为籽粒提供充足的营养，通过增加干物质积累和千粒重实现玉米的增产[18]。在控失尿素的最佳用量上，朱晓柯[19]认为控失尿素施用量在常规施肥减量25 %时能取得最佳效果，曹兵等认为用量为常规施肥用量的2/3时效果最佳[16]。近年来的研究表明，控失尿素和常规尿素配施最佳配比与土壤肥力、气候等条件密切相关[20-21]。从研究区土壤农化性状可知(表1)，研究区属中-低地力水平，LCU0.7Urea0.3处理中一次性基施70 %的控失尿素和部分常规尿素足以保证玉米生育前期对氮素养分的需求。在拔节期，随着玉米对氮营养元素需求量的增加，此时70 %的控失尿素和后期追施的常规尿素同时发挥作用，控失尿素不断释放的氮素为玉米提供充足的养分，为玉米高产奠定基础。研究表明，施氮量对土壤中铵态氮和硝态氮含量有显著影响，并随施氮量的增加而增加[22]。本试验中施肥后土壤铵态氮和硝态氮含量明显高于CK处理。其中，LCU0.7Urea0.3处理土壤铵态氮和硝态氮含量最高，使土壤中的养分得到了能较好保存，为后期种植提供养分，同时也降低了土壤中养分的流失。

因此，结合本次试验的研究结果，选择LCU0.7Urea0.3是提高新疆干旱区膜下滴灌玉米产量、氮肥利用率的最佳途径，同时对环境保护和农业的可持续发展具有重要意义。

4 结 论

(1)与常规尿素相比，LCU0.7Urea0.3、LCU0.5Urea0.5、LCU处理能显著增加玉米干物质量，N素吸收量、产量及氮肥利用率，其中LCU0.7Urea0.3处理效果最好。

(2)LCU0.8处理与Urea处理的玉米干物质、产量、N素吸收量大体相同，但大幅度提高了氮肥利用率；LCU0.7处理显著低于Urea处理，产量降低了3.76 %。

(3)控失尿素与常规尿素配比处理在0～40 cm土层深度的硝态氮和铵态氮含量高于Urea处理，且LCU0.7Urea0.3处理的土壤硝态氮和铵态氮累积量最高。