控失尿素对夏玉米产量、氮素利用率及土壤中硝态氮含量的影响*

孙克刚, 杜 君, 和爱玲, 杨占平, 杨焕焕, 张运红

(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)

缓控释肥通常包括缓释肥和控释肥两大类型。按照生产工艺和养分释放机制的不同,缓控释肥主要分为树脂包膜控释肥、脲甲醛缓释肥、硫包衣尿素、稳定性肥料等四大类[1-4]。

控失肥与控释肥的区别主要体现在定义、生产技术和肥效期的不同。控释肥广义上是指养分释放速率慢、释放期长,可满足作物生长期对养分需求的肥料;通过包膜方式将养分包裹在中间,使养分通过小孔缓慢释放;受水分、地温等条件的影响,温度越高(水分越多),养分释放速率越快。控失肥指能够留住肥料养分、减少营养流失、减轻环境污染的肥料;采用高分子网捕技术,阻断养分流失途径,为作物持续提供养分,以达到保水抗旱、控失节能的目的;一般可完全满足作物在整个生育期对养分的需求[5-7]。

控失尿素通过在尿素颗粒表面包裹一层材料,降低尿素养分释放速率,延长养分释放时间,可达到提高肥料利用率、保护环境和增加作物产量的目的。为探索控失尿素最佳施用地区、作物和施用方法,展示控失尿素的优越性,以及为产品的进一步改进提出建议,以夏玉米为试验对象,开展了控失尿素大田肥效试验。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

试验安排在长葛市农业科学研究所,供试土壤为褐土,土壤理化性状见表1。供试玉米品种为郑单958,种植密度为5 000株/亩(1亩=667 m2)。

表1 供试土壤理化性状

大田肥效试验(习惯施尿素地区)共设置5个处理:T1,空白对照,不施氮肥;T2,常规施肥,普通尿素苗期开沟追施,35 kg/亩;T3,控失尿素苗期开沟追施,35 kg/亩;T4,控失尿素种肥同播,35 kg/亩;T5,控失尿素种肥同播,29.95 kg/亩(较处理2减纯氮20%)。各处理磷肥和钾肥分别采用过磷酸钙[w(P2O5)为10%]和氯化钾[w(K2O)为60%],施用量分别为40、10 kg/亩,均全部基施(播种时同时施肥或播种前施肥)。控失尿素的w(N)≥43%,普通尿素的w(N)≥46%,均由河南心连心化学工业集团股份有限公司提供。

1.2 试验方法

试验采取随机区组排列,每个处理3次重复。小区面积30 m2,小区间设畦埂,重复间设走道。

(1)收获时各小区单打单收,风干后再烘干计产,并考种。

(2)收获时,每个小区取玉米3株,风干后再烘干至恒质量;玉米植株籽粒和秸秆中的氮含量采用硫酸-过氧化氢消煮,滴定法测定;吸氮量=籽粒产量×籽粒含氮量(或植株秸秆产量×秸秆含氮量),地上部吸氮量=植株秸秆产量×秸秆含氮量+籽粒产量×籽粒含氮量,氮肥利用率=(施氮处理地上部吸氮量-不施氮处理地上部吸氮量)×100/施氮量[8]。

(3)夏玉米收获后,取深度分别为0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm的土壤样品,风干后采用氯化钙溶液浸提,流动分析仪法测定不同深度土壤中硝态氮的含量[8]。

(4)采用软件SPSS进行数据处理,并用多重比较法(LSD法)进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对夏玉米产量的影响

不同施肥处理的夏玉米产量及方差分析见表2和表3。

表2 不同施肥处理的夏玉米产量

表3 不同施肥处理的夏玉米产量方差分析

由表2可知:各处理的夏玉米产量平均值由高到低为T3>T4>T5>T2>T1,说明在试验条件下,施用氮肥对夏玉米有明显的增产效果,各施氮肥处理的夏玉米产量与T1处理的相比均达到差异极显著水平;夏玉米产量随氮肥用量的增加而提高,T4处理比T5处理增产43.53 kg/亩,增产率为8.20%,达到差异极显著水平;T5处理与T2处理相比,夏玉米增产5.45 kg/亩,增产率为1.04%,差异不显著,说明控失尿素纯氮施用量比普通尿素的减少20%的条件下,不会造成减产;在施氮量相同的条件下,T3处理的夏玉米产量比T4处理的提高19.05 kg/亩,增产率为3.32%,差异显著,说明T3处理的氮肥施用方式更理想。

2.2 不同施肥处理对氮素利用率的影响

不同施肥处理的氮素利用率见表4。

表4 不同施肥处理的氮素利用率

从表4可以看出:施用控失尿素的处理均能有效提高氮素利用率,分别比T2处理的提高12.80%、11.07%、12.70%;T3处理的氮素利用率比T4处理的提高1.73%,比T5处理的提高0.10%;T5处理的氮素利用率比T4处理的提高1.63%,表明在采取相同的种肥同播施肥措施时,氮肥施用量减少处理的氮素利用率更高。

2.3 不同施肥处理对夏玉米经济性状的影响

不同施肥处理的夏玉米经济性状调查见表5。

表5 不同施肥处理的夏玉米经济性状调查

从表5可知:不同施肥处理的夏玉米穗长、穗粗和株高等变化不大,但穗粒数差异较大,且与产量变化趋势一致,其中T3处理的穗粒数最多,分别比T1、T2、T4、T5处理的多123、42、31、38粒;百粒质量与产量的变化趋势一致,其中T3处理的百粒质量最大,T1处理的最小。

2.4 不同施肥处理对土壤中硝态氮含量的影响

夏玉米收获后,不同施肥处理的土壤中硝态氮含量见图1。

图1 不同施肥处理的土壤中硝态氮含量

由图1可知:长期不同施肥处理对土壤中硝态氮含量有不同程度的影响,同一处理的硝态氮主要集中在0～20 cm土层中,且随着土壤深度的增大,硝态氮含量逐渐降低;与T1处理相比,各施肥处理的0～20 cm土层中硝态氮含量均有不同程度的提高;与T2处理相比,不同控失尿素处理均不同程度地降低了土壤中硝态氮含量;不同控失尿素处理的土壤中硝态氮含量变化趋势基本一致。

3 结语

(1)施用控失尿素在常规施肥的基础上减施20%纯氮量,不会造成夏玉米产量的下降;施肥量及施肥措施相同时,控失尿素处理的夏玉米产量比习惯施肥增产68.03 kg/亩,增产率为12.95%,差异达到极显著水平;控失尿素施肥方式不同时,开沟追施比种肥同播增产19.05 kg/亩,增产率为3.3%,差异达到显著水平;夏玉米产量随控失尿素施用量的增加而提高,施肥方式为种肥同播时,夏玉米的产量较控失尿素减施纯氮20%处理的增产43.53 kg/亩,增产率为8.20%,差异达到极显著水平。

(2)施用控失尿素可以提高氮素利用率,分别比习惯施肥提高12.80%、11.07%和12.70%。

(3)长期不同施肥处理对土壤中硝态氮含量均有不同的影响。同一处理,硝态氮主要集中在0～20 cm土层中且随着土壤深度的增加,硝态氮含量逐渐降低;与无氮处理相比,在夏玉米收获后,不同施肥处理的0～20 cm土层中硝态氮含量均有不同程度的提高;与施用普通尿素处理相比,施用控失尿素的各处理均不同程度地降低了土壤中硝态氮的含量;不同控失尿素处理的土壤中硝态氮含量变化趋势基本一致。

(4)施用控失尿素的增产机制主要是提高百粒质量和增加穗粒数。