控失尿素对氮素利用率、土壤硝态氮含量及冬小麦增产效果的影响*

孙克刚, 杜 君, 和爱玲, 杨占平, 刘高远, 王春兰, 岳艳军

(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.河南心连心化学工业集团股份有限公司 河南新乡 453731)

河南省是我国重要的农耕区,特别是粮食生产对全国的影响举足轻重。小麦是河南省农业生产的优势作物之一,常年小麦播种面积保持在8 000万亩(1亩=667 m2)以上,小麦产量占全国总产量的28%。通过发展农业产业化,河南省已成为全国最大的面粉及面制品加工基地,面粉、挂面产量居全国第一,速冻食品销量占国内总销量的60%,方便面年产量占全国总产量的30%左右。抓好小麦生产对保障国家粮食安全至关重要,而施肥是小麦生产的关键技术之一[1]。

控失尿素是通过特种设备将生物有机复合型材料加入尿素熔融液中,经充分混合反应后形成控失剂-尿素复合体。控失尿素施入土壤遇水后吸水膨胀,吸水层迅速组装成海绵状的网络结构,能够将遇水溶解的尿素养分耦合在网络内,达到控制养分挥发、流失,提高肥料利用率,保护环境和增加作物产量的目的[2-4]。为找出控失尿素在河南省最佳施用地区、适宜作物以及最佳施肥量、施用方法,充分展示控失尿素的优越性,同时发现控失尿素在施用中存在的问题,开展了大田试验,以期对保障粮食生产、控制农业面源污染、促进化肥产业发展发挥积极的作用。

1 试验材料与方法

试验地点设在河南省新乡市延津县平陵村,供试土壤为潮土,其基本理化性状见表1。

表1 供试土壤基本理化性状

供试冬小麦品种为郑麦366,播量为12 kg/亩。冬小麦于10月25日贴茬播种,次年5月25日收获。

供试肥料：普通尿素,w(N)≥46%;控失尿素,w(N)≥43%。供试肥料均由河南心连心化学工业集团股份有限公司提供。

试验共设6个处理：处理1,空白对照,不施肥;处理2,常规施肥,普通尿素底施30 kg/亩;处理3,控失尿素底施30 kg/亩;处理4,普通尿素底施15 kg/亩、返青前追施15 kg/亩;处理5,控失尿素底施15 kg/亩、返青前追施15 kg/亩;处理6,控失尿素底施25.6 kg/亩(较处理2减纯氮20%)。

试验采取随机区组排列,每个处理设置3次重复,小区面积30 m2。小区间设畦埂,重复间设走道。试验按小区单收,折算成亩产量,并采用多重比较法(LSD)进行差异显著性检验。

冬小麦植株的籽粒、秸秆中的氮含量采用硫酸-过氧化氢消煮,滴定法测定;冬小麦植株中的硝态氮含量采用氯化钙溶液浸提,流动分析仪法测定。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对冬小麦产量的影响

不同施肥处理的冬小麦产量见表2。

表2 不同施肥处理的冬小麦产量

由表2可知：不同施肥处理的冬小麦产量由高到低依次为处理5>处理3>处理4>处理6>处理2>处理1;在试验条件下,所有施氮肥处理均有明显的增产效果,与处理1相比差异均达极显著水平;冬小麦产量随氮肥施用量的增加而提高,处理3、处理5的冬小麦产量与处理6的差异达极显著水平。

采用相同的施肥量和施肥方式时,控失尿素处理的冬小麦产量明显高于普通尿素处理的,处理3比处理2增产54.29 kg/亩,增产率为10.85%,差异达到极显著水平;处理5比处理4增产18.40 kg/亩,增产率为3.36%,差异达到极显著水平。

采用相同的施肥量和肥料品种而施肥方式不同时,处理4比处理2增产47.73 kg/亩,增产率为9.53%,差异达到极显著水平;处理5比处理3增产11.84 kg/亩,增产率为2.13%,差异达显著水平。

采用不同的肥料品种和施肥量时,处理6比处理2增产7.12 kg/亩,增产率为1.42%,差异不显著,这说明采用控失尿素适当减少氮肥施用量时,可以维持冬小麦不减产。

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3。

表3 不同施肥处理的氮素利用率

从表3可以看出：施用控失尿素能有效提高氮素利用率,分别比处理2和处理4提高了12.23%、16.73%、15.23%和2.67%、7.17%、5.67%;处理4的氮素利用率比处理2的提高了9.56%,处理5的氮素利用率比处理3和处理6的分别提高4.50%和1.50%,说明二次施肥(底施+追施)的氮素利用率高于一次性底施的;处理6的氮素利用率比处理3的提高3.00%,表明增加施氮量反而会降低氮素的利用率。

2.3 不同施肥处理对冬小麦经济性状的影响

不同施肥处理的冬小麦经济性状见表4。

表4 不同施肥处理的冬小麦经济性状

从表4可以看出：无论是施用控失尿素还是普通尿素,采用二次施肥均能增加千粒质量和穗粒数;各施肥处理的穗粒数比处理1的增加2～3粒,千粒质量增加5.8～6.5 g。

2.4 不同施肥处理对土壤硝态氮含量的影响

不同施肥处理对土壤硝态氮含量的影响见图1。

图1 不同施肥处理的土壤硝态氮含量

由图1可知：对于同一处理,硝态氮含量主要集中在0～80 cm土层中,且随着土壤深度的增加,硝态氮含量逐渐降低;与处理1相比,冬小麦收获后,施肥处理的0～100 cm土层中的硝态氮含量均有不同程度的提高;与处理2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,且硝态氮含量的变化趋势基本一致[5]。

3 结语

(1)施用控失尿素可以在常规施肥量的基础上减施氮素20%,不会造成冬小麦产量的下降。

(2)施用控失尿素能提高氮素利用率,分别比普通尿素底施和普通尿素底施+追施提高了12.23%、16.73%、15.23%和2.67%、7.17%、5.67%。

(3)长期不同施肥处理对土壤中硝态氮含量有不同的影响。同一处理,硝态氮主要集中在0～80 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,施肥处理的0～80 cm土层中硝态氮含量在冬小麦收获后均有不同程度的提高。与普通尿素处理相比,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,且不同控失尿素施用量及施肥方式处理的土壤中硝态氮含量的变化趋势基本一致。

(4)施用控失尿素后冬小麦增产的原因主要是增加了千粒质量和穗粒数。