缓控释肥施用方式对夏玉米产量、肥料利用率及经济效益的影响

史桂芳，董浩，于淑慧，朱国梁，牟小翎，郑铮，任寒

（泰安市农业科学研究院，山东 泰安 271000）

施用化肥是保证粮食高产、稳产的一种重要措施。进入21世纪以来世界粮食单产的1／2、总产的1／3来自化肥的贡献。化肥对我国粮食产量的贡献率达40%～60%，但是养分当季利用率氮肥为30%～35%，磷肥仅为15%～20%，钾肥为35%～50%，低于发达国家15～20个百分点，而且呈逐渐降低的趋势［1］。化肥施用不合理、养分不均衡等问题，不仅造成养分利用率低、资源浪费、农业投入成本增加，而且引起土壤性质恶化、生态环境污染等问题［2－4］。

缓控释肥作为一种新型肥料，能够缓慢释放养分，基本能与作物养分吸收同步，从而提高肥料利用率和作物产量，有效减少肥料对环境的危害，提高肥料的经济、环境等方面效益，是全世界肥料领域研究的重点与前沿，被广泛认为是高效且环境友好型的肥料。缓控释肥能够实现作物稳产高产的主要原因是其在作物的全生育期特别是中后期的养分供应比普通尿素更为合理和高效［5］。目前缓控释肥在作物上的应用效果已取得了一定进展。本课题组一直致力于缓控释肥的应用效果研究，为此曾进行过多方面的试验，以期找到应用缓控释肥取得最大效益化的途径［6－9］。本试验在不同产量水平的土壤上，研究缓控释肥不同施用方式对夏玉米产量、肥料利用率及经济效益的影响，以期找出最佳施用方式，为缓控释肥在不同类型土壤上的推广应用提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试肥料：缓控释氮肥为释放期60天的包膜控释尿素（N：43%），普通氮肥为小颗粒尿素（N：46%），磷肥为重过磷酸钙（P2O5：46%），钾肥为氯化钾（K2O：60%）。供试玉米品种为郑单958。试验地土壤为棕壤和砂姜黑土，土壤耕层基础理化性状见表1。

表1 0～20 cm耕层土壤基础理化性状

1.2 试验设计

试验于2020年分别在山东省泰安市岱岳区大汶口镇和肥城市安驾庄镇同时进行。大汶口镇试验地为棕壤，安驾庄镇试验地为砂姜黑土。根据当地习惯设置施肥量，共设置7个处理，（1）CK：不施肥；（2）PK处理：不施氮肥，仅施磷钾肥，棕壤每公顷投入P2O575.0 kg、K2O 105.0 kg，砂姜黑土每公顷投入P2O567.5 kg、K2O 75.0 kg；（3）NK处理：不施磷肥，仅施氮钾肥，棕壤每公顷投入N 210.0 kg、K2O 105.0 kg，砂姜黑土每公顷投入N 180.0 kg、K2O 75.0 kg；（4）NP处理：不施钾肥，仅施氮磷肥，棕壤每公顷投入N 210.0 kg、P2O575.0 kg，砂姜黑土每公顷投入N 180.0 kg、P2O567.5 kg；（5）FP处理：当地习惯施肥，棕壤每公顷投入N 210.0 kg、P2O575.0 kg、K2O 105.0 kg，砂姜黑土每公顷投入N 180.0 kg、P2O567.5 kg、K2O 75.0 kg；（6）CRF处理：施用缓控释肥，氮肥用量较处理（5）减施10%，全层混施（撒施后旋耕），一次性基施，棕壤每公顷投入N 189.0 kg、P2O575.0 kg、K2O 105.0 kg，砂姜黑土每公顷投入N 162.0 kg、P2O567.5 kg、K2O 75.0 kg；（7）SF处理：施用缓控释肥，氮肥用量同处理（6），机械施肥，种肥同播，一次性基施，棕壤每公顷投入N 189.0 kg、P2O575.0 kg、K2O 105.0 kg，砂姜黑土每公顷投入N 162.0 kg、P2O567.5 kg、K2O 75.0 kg。处理（2）至处理（5），氮肥为普通尿素，其中1／3作基肥，2／3大喇叭口期追施；除处理1外，其他处理每公顷投入硫酸锌30.0 kg，全部基施。

试验采用大田小区设计，随机区组排列，重复3次。小区长10.0 m，宽6.6 m，面积66.0 m2。

1.3 测定项目及方法

于成熟期测定各小区产量并随机选取10株置于通风处自然风干，用于地上部生物量、穗粒数和千粒重等指标测定。将风干秸秆和籽粒粉碎后测定氮、磷、钾含量。全氮采用凯氏定氮法测定，全磷采用钒钼黄比色法测定，全钾采用火焰光度法测定。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2007进行数据处理；数据分析应用SPSS 17.0软件进行，采用LSD法进行差异显著性检验。

肥料利用率采用差值法计算，计算公式：

氮肥利用率（%）＝（施氮区吸氮量－不施氮区吸氮量）／施氮量×100；

磷肥利用率（%）＝（施磷区吸磷量－不施磷区吸磷量）／施磷量×100；

钾肥利用率（%）＝（施钾区吸钾量－不施钾区吸钾量）／施钾量×100。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对玉米产量及其构成因素的影响

由表2看出，棕壤区，SF处理玉米产量最高，为11 278.3 kg／hm2，与FP相比，CRF、SF处理分别增产0.63%和1.55%，但差异不显著。穗粒数以SF处理最高，与FP相比，CRF、SF处理分别增加0.04%和0.18%，各处理间差异不显著。千粒重以SF处理最高，与FP相比，CRF、SF处理分别增加0.56%和0.80%，各处理间差异不显著。

表2 不同施肥处理的玉米产量及其构成因素

砂姜黑土区亦以SF处理玉米产量最高，与FP相比，SF处理增产1.77%，CRF处理产量略减，降幅为0.36%，处理间差异不显著。穗粒数以SF处理最高，与FP相比，SF处理增加1.17%，CRF处理降低0.72%，处理间差异不显著。氮磷钾全量施肥处理中，千粒重以SF处理最高，FP处理最低，处理间差异不显著。以上表明，在氮肥减施10%条件下，施用缓控释肥且采用种肥同播方式在两种类型土壤上均能有效促进玉米的生殖生长，从而增加穗粒数和千粒重，最终获得高产。

2.2 不同处理对玉米养分吸收和肥料利用率的影响

2.2.1 对玉米氮素吸收和氮肥利用率的影响 由表3看出，棕壤区，氮肥利用率以SF处理最高，为43.53%，FP处理最低，为31.67%。与FP相比，CRF、SF处理氮肥利用率分别增加28.10%和37.45%。砂姜黑土区，氮肥利用率亦以SF处理最高，为39.71%，CRF略低，为39.54%。与FP相比，CRF、SF处理氮肥利用率分别增加28.54%和29.10%。这表明，在棕壤和砂姜黑土上施用缓控释肥均可大幅提高氮肥利用率，其中采用种肥同播方式效果更佳。

表3 不同施肥处理玉米氮素吸收量及氮肥利用率

2.2.2 对玉米磷素吸收和磷肥利用率的影响 由表4看出，棕壤区磷肥利用率以SF处理最高，为21.63%，FP处理最低，为15.93%。与FP相比，CRF、SF处理磷肥利用率分别提高18.77%和35.78%。砂姜黑土区，磷肥利用率亦以SF处理最高，为21.97%，与FP相比，SF处理磷肥利用率提高28.18%，CRF处理则略有下降，降幅为2.33%。以上表明，在棕壤和砂姜黑土上采用种肥同播方式施用缓控释肥均可大幅提高磷肥利用率。

表4 不同施肥处理玉米磷素吸收量及磷肥利用率

2.2.3 对玉米钾素吸收和钾肥利用率的影响 由表5看出，棕壤区，钾肥利用率以SF处理最高，为48.90%，CRF处理略低，为47.26%。与FP相比，CRF、SF处理钾肥利用率分别提高22.09%和26.32%。砂姜黑土区，钾肥利用率亦以SF处理最高，为55.08%，与FP相比，SF处理钾肥利用率提高26.91%，CRF处理则略有下降，降幅为0.71%。以上表明，在棕壤和砂姜黑土上采用种肥同播方式施用缓控释肥均可大幅提高钾肥利用率。

表5 不同施肥处理玉米钾素吸收量及钾肥利用率

2.3 不同施肥处理经济效益分析

由表6看出，棕壤区，全量施肥处理中SF处理相对净收入最高，与FP相比，CRF和SF处理分别增加65.63元／hm2和312.11元／hm2。砂姜黑土区，全量施肥处理中SF处理相对净收入最高，与FP相比增加416.45元／hm2，CRF处理则比FP处理略低，减少138.39元／hm2。这表明，在氮肥减施10%的条件下，在棕壤和砂姜黑土上采用种肥同播方式施用缓控释肥能取得较高的经济效益。

3 讨论与结论

缓控释肥因具有肥效长、养分利用率高、环境污染小、使用方便快捷等特点备受关注［10］，而合理施用缓控释肥是实现肥效最大化的重要措施。对于缓控释肥施肥方式，有研究认为缓控释肥施用1次就可明显提高籽粒产量和生物产量［5］；也有研究认为施肥1次效果不突出，采取基肥加1次追肥的施肥方式更能满足作物的养分需求，对作物的增产效果更为显著［11，12］。从本试验可以看出，在氮肥减施10%条件下控释肥采用种肥同播方式基施，在棕壤和砂姜黑土上玉米均可获得较高产量，与习惯施肥相比，分别增产1.55%和1.77%，真正达到了减肥增效的效果。

肥料利用率是作物所能吸收肥料养分的比率，用以反映肥料的利用程度。一般而言，肥料利用率越高，技术经济效果就越好，其经济效益也就越高。大量研究表明，缓控释氮肥能有效提高氮肥利用率［13－22］，它通过减缓氮素的释放速率来维持较长时间的养分供应［23］，从而可以满足玉米整个生育期特别是中后期对氮素的需求，进而加速氮磷钾向籽粒转移，最终达到稳定和提高产量，同时可以有效减少氨挥发和氮素向土壤深层淋失，提高肥料利用率。本研究结果表明，在氮肥减施10%条件下，与习惯施肥相比，两种缓控释肥施用方式均可大幅提高氮肥利用率，由习惯施肥的30.76%～31.67%增至39.71%～43.53%，增幅为28.10%～37.45%。而氮肥利用率的提高也促进了作物对磷钾的吸收，除砂姜黑土全层混施处理略有降低外，其他施控释肥处理的磷钾肥利用率均有所提高，从而为最终获得高产奠定了基础。

成本高于普通氮肥一直是制约缓控释肥在大田生产中大规模推广应用的一个重要因素，但随着生产工艺的改进，缓控释肥与常规肥料的价格差距缩小，再通过减少肥料用量、减少追肥人工成本投入、提高产量等，足以弥补肥料成本劣势［24］。本研究结果表明，在氮肥减施10%条件下，与习惯施肥相比，棕壤区两种缓控释肥施肥方式均能取得较高收益，其中种肥同播施肥方式收益较高，增收312.11元／hm2；砂姜黑土上，种肥同播施肥方式增收416.45元／hm2，全层混施处理略低，减少138.39元／hm2。可见，在不同类型土壤上采用种肥同播方式施用缓控释肥均能提高夏玉米产量，大幅提高肥料利用率，最终获得较好的经济效益，是化肥减施增效的一种有效途径。