周麗平，楊俐蘋，白由路，盧艷麗，王 磊，倪 露

（中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所, 農(nóng)業(yè)部植物營養(yǎng)與肥料重點實驗室，北京 100081）

不同氮肥緩釋化處理對夏玉米田間氨揮發(fā)和氮素利用的影響

周麗平，楊俐蘋*，白由路，盧艷麗，王 磊，倪 露

（中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所, 農(nóng)業(yè)部植物營養(yǎng)與肥料重點實驗室，北京 100081）

【目的】氨揮發(fā)是農(nóng)田氮素損失的重要途徑之一，氮肥類型或尿素氮肥緩釋處理方式直接或間接影響作物吸收及土壤理化性質(zhì)，進而影響氨揮發(fā)和氮素利用效率。通過不同緩釋處理技術減低氨揮發(fā)和氮素降解釋放速率來提高作物氮素吸收，對于提高作物氮素利用率具有重要意義。 【方法】通過兩年田間原位監(jiān)測試驗，以不施氮肥為對照 (CK)，設硝酸鈣 (CN)、常規(guī)尿素 (CU)、樹脂包膜尿素 (CRF)、控失尿素 (LCU)、凝膠尿素(CLP)、脲甲醛 (UF) 7 個處理，研究不同氮肥緩釋化處理對夏玉米土壤氨揮發(fā)損失量、玉米產(chǎn)量和氮素利用的影響。 【結果】1) 氨揮發(fā)主要集中于施肥后一周以內(nèi)，常規(guī)尿素氨揮發(fā)累積量占整個生育期氨揮發(fā)累計總量平均為 81.6%，凝膠尿素、控失尿素、樹脂包膜尿素、脲甲醛氨揮發(fā)累積量占整個生育期氨揮發(fā)累計總量的比例介于 62.2%～82.2% 之間。2) 2014 年夏玉米田間氨揮發(fā)監(jiān)測期內(nèi)，常規(guī)尿素的氨揮發(fā)累計總量為 N 14.9 kg/hm2，凝膠尿素、控失尿素、樹脂包膜尿素、脲甲醛處理與常規(guī)尿素相比下降幅度介于 21.7%～64.6%。2015 年，常規(guī)尿素的氨揮發(fā)累計總量為 N 17.3 kg/hm2，凝膠尿素、控失尿素、樹脂包膜尿素、脲甲醛處理與常規(guī)尿素相比下降幅度介于 17.3%～57.2%。3) 化肥氮在常規(guī)尿素、樹脂包膜尿素以及控失尿素處理中的貢獻率較高，兩年均達 60% 以上，其中常規(guī)尿素中化肥氮的貢獻率平均高達 76.0%。而化肥氮在脲甲醛中的貢獻率較低，平均僅為37.6%。4) 與常規(guī)尿素相比，脲甲醛、凝膠尿素、控失尿素以及樹脂包膜尿素的產(chǎn)量也有顯著增加，兩年平均產(chǎn)量增幅為 6.3%～18.8%。5) 不同氮肥的夏玉米氮肥利用率也有顯著差異，其中脲甲醛為最高，平均高達57.9%，其次為凝膠尿素、控失尿素、樹脂包膜尿素、硝酸鈣和常規(guī)尿素，分別為 42.4%、38.3%、38.3%、23.5% 和 20.8%。 【結論】氮肥中的氨揮發(fā)主要集中于施肥后一周以內(nèi)。與常規(guī)尿素相比，脲甲醛、控失尿素、樹脂包膜尿素、凝膠尿素均能明顯減少氨揮發(fā)損失、提高產(chǎn)量和氮肥利用率，以脲甲醛和凝膠尿素效果更顯著，是高產(chǎn)、高效、低損失的肥料類型。

夏玉米；緩釋氮肥；氨揮發(fā)；產(chǎn)量；氮素利用

氮素損失已成為我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中非點源污染的重要途徑之一，也是我國氮肥利用率較低的重要原因[1]。研究表明，施入土壤中的氮素，有三種歸宿：35% 被作物吸收；約 13% 在土壤剖面中以無機氮 (Nmin) 形態(tài)或有機結合形態(tài)殘留；52% 以各種形式發(fā)生損失，其中氨揮發(fā)損失的氮素占總損失量的21%[2–3]。氨揮發(fā)勢必會降低農(nóng)田氮素利用效率，不利于農(nóng)作物高產(chǎn)[4,8]，同時，氨也是大氣中重要的微量氣體之一，影響大氣中 PM2.5 的酸度，造成環(huán)境污染[9]。目前，全球每年大約有 9.3 × 106mol NH3進入大氣層[10]，并呈不斷增加的趨勢，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)引起的NH3排放是大氣 NH3的主要來源之一[11]。在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，導致氨揮發(fā)增加的原因之一是肥料的養(yǎng)分釋放時間和強度與作物需求之間不吻合。通過改良肥料性質(zhì)或加入肥料增效劑，控制養(yǎng)分釋放，使養(yǎng)分釋放時間和強度符合作物養(yǎng)分吸收規(guī)律，在一定程度上能夠協(xié)調(diào)土壤養(yǎng)分供給和作物養(yǎng)分需求之間的關系，從而減少肥料損失以提高肥料利用率[12]。

氮肥類型主要有銨態(tài)氮肥、硝態(tài)氮肥以及酰胺態(tài)氮肥，其中，酰胺態(tài)氮肥尿素因具有含氮量高、物理性狀較好和無副成分等優(yōu)點，是我國主要的農(nóng)用氮肥[13]。但是，它也具有易吸濕結塊、易水解、釋放快以及易發(fā)生田間損失等缺點[13]，因此，包膜尿素、控失尿素、脲甲醛、凝膠尿素等改良品種被廣泛應用于生產(chǎn)。樹脂包膜尿素是用有機高分子材料作為包膜材料，樹脂具有“膜”的作用，可溶性物質(zhì)必須通過該膜向周圍環(huán)境擴散，另外，它能減少養(yǎng)分與土壤間的相互接觸，從而能減少周圍土壤的生物、化學和物理作用對養(yǎng)分的固定，因此，樹脂可用于控制肥料養(yǎng)分的釋放[14]?？厥蛩厥峭ㄟ^復合材料對尿素進行改性，將其中的養(yǎng)分固定在植物根際土壤中，形成分子網(wǎng)格吸附和固定營養(yǎng)元素，以滿足植物整個生長發(fā)育過程中對養(yǎng)分的需求，減少污染、控制肥料流失[15–16]。脲甲醛是在尿素中加入一定比例不同鏈長的甲基脲聚合物，施入農(nóng)田后快速融化為膠體被土壤緊密吸附融合，從而降低養(yǎng)分流失。脲甲醛緩釋氮肥含有少量游離尿素、冷水不溶氮和熱水不溶氮，具有速效和緩釋相濟的功能，可實現(xiàn)氮素速效和長效的完美結合，從而達到控釋養(yǎng)分釋放的目的[17,20]。凝膠尿素是通過在尿素中添加一種交鏈丙烯酰胺-丙烯酸鉀交聚物緩控載體制得，此材料親水不溶于水，遇水膨脹成凝膠，通過化學吸附控釋 NH4+，從而減少氨揮發(fā)，提高氮利用率[21]。研究表明包膜類肥料能顯著提高玉米產(chǎn)量，有效降低土壤氨揮發(fā)速率和氨揮發(fā)累積量，包膜類肥料的氮肥利用率和農(nóng)學效率也均顯著高于常規(guī)尿素處理[22,25]。凝膠尿素因添加緩控載體，也可以減緩尿素的水解、銨化和硝化過程，進而控制養(yǎng)分釋放，提高氮素利用效率[26–27]。在尿素中添加脲酶抑制劑可以減少氨揮發(fā)，且脲酶抑制劑與硝化抑制劑配合施用可更有效地提高氮肥的回收率[28]。但這些研究均集中于同類控釋氮肥、化能緩釋類氮肥或者傳統(tǒng)氮肥的比較，對于各大類緩釋化處理氮肥對華北地區(qū)夏玉米田間氨揮發(fā)和氮素利用狀況影響的系統(tǒng)研究與評估較少。

因此，本研究深入分析比較了五大類常見改性氮肥對華北地區(qū)夏玉米田間氨揮發(fā)及氮肥利用狀況的影響，為推薦施肥提供科學依據(jù)和技術手段。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于 2014 年和 2015 年設在河北省廊坊市廣陽區(qū)萬莊鎮(zhèn)北中國農(nóng)業(yè)科學院國際農(nóng)業(yè)高新技術示范園內(nèi) (N39°35′47.03″、E116°35′16.24″) 進行，該地區(qū)屬于暖溫帶大陸性季風氣候，年平均日照時數(shù)在2660 h，年平均氣溫 11.9℃，無霜期平均 183 d，年平均降水量 554.9 mm。種植制度為玉米與小麥輪作。供試土壤的土壤類型為潮土，土壤質(zhì)地為砂壤。0—20 cm 土層土壤有機質(zhì)含量 7.4 g/kg、銨態(tài)氮3.8 mg/kg、硝態(tài)氮 19.5 mg/kg、土壤全氮 0.23 g/kg、速效磷 21.0 mg/kg、速效鉀 65.7 mg/kg、pH 值 8.2。

圖1 監(jiān)測期間試驗地的降水量Fig. 1 Precipitation in the experimental field during the monitoring period

1.2 供試材料

供試肥料：供試氮肥包括常規(guī)尿素 (含 N 46%)、硝酸鈣 (含 N 15.5%)、樹脂包膜尿素 (含 N 43%)、脲甲醛 (含 N 41%)，由中國農(nóng)業(yè)科學院國家測土配方施肥重點實驗室提供)，控失尿素 (含N 44%，在常規(guī)尿素中添加控失因子制得，由心連心肥料有限公司提供)、凝膠尿素 (含 N 46%，以水∶常規(guī)尿素∶丙烯酰胺–丙烯酸鉀交聚物 = 100∶75∶2 制得，為凝膠狀態(tài)，其中丙烯酰胺–丙烯酸鉀交聚物為一種保水劑材料[29–30]，由北京漢力淼新技術有限公司提供)，磷肥為過磷酸鈣 (含 P2O512%)，鉀肥為硫酸鉀 (含 K2O 51%)。

供試作物：夏玉米，品種為鄭單 958，行距 60 cm，株距 21 cm。試驗分別于 2014 年 6 月 24 日到 10 月14 日以及 2015 年 6 月 19 日到 10 月 19 日進行。

1.3 試驗設計

采用單因素設計，設 7 個處理：1) 不施氮對照(CK)；2) 硝酸鈣 (CN)；3) 常規(guī)尿素 (CU)；4) 樹脂包膜尿素 (CRF)；5) 控失尿素 (LCU)；6) 凝膠尿素(CLP)；7) 脲甲醛 (UF)。每個處理 3 次重復，小區(qū)面積 24 m2( 3 m × 8 m)，共 21 個小區(qū)，隨機區(qū)組排列。氮肥、磷肥、鉀肥用量分別為 180 kg/hm2、90 kg/hm2、90 kg/hm2，均為一次性條施，施肥深度為 10～12 cm，其他田間管理按照常規(guī)方式進行。

1.4 樣品采集與分析

1.4.1 氨氣的捕獲方法 氨揮發(fā)測定方法為通氣法[31–32]，該裝置由聚氯乙烯硬質(zhì)塑料管制成，內(nèi)徑為 15 cm，高為 10 cm (圖 2)，測定過程中分別將兩塊厚度均為2 cm，直徑為 16 cm 的海綿均勻浸以 15 mL 的磷酸甘油溶液 (50 mL 磷酸 + 40 mL 丙三醇，定容至 1000 mL)后，置于硬質(zhì)塑料管中，下層的海綿距管底 5 cm，其中下層 1 cm 塑料管埋入土壤中，上層海綿與管頂部相平。為防止降雨對測定裝置的影響，在各裝置頂部30 cm 處支起一半徑大于收集裝置半徑的頂蓋。

圖2 氨揮發(fā)收集裝置Fig. 2 Apparatus for ammonia collection

土壤揮發(fā)氨的捕獲在施肥后的當天開始，于各小區(qū)的不同位置，分別放置 3 個通氣法氨捕獲裝置，第二天早晨 7:00 取樣。取樣時，將通氣裝置下層海綿取出，迅速編號后分別裝入自封袋中，密封，同時換上另一塊剛剛浸過磷酸甘油的海綿。變動擺放位置以后，將裝置重新放好，以備下一次田間吸收。上層的海綿視其干濕情況 3～7 d 更換 1 次。把取下的下層海綿帶回試驗室后，分別裝入 500 mL的塑料瓶中，加 300 mL 1.0 mol/L 的 KCl 溶液，使海綿完全浸于其中，振蕩 1 h 后，采用連續(xù)流動分析儀 (Seal AA3) 測定浸取液中的銨態(tài)氮。開始的 1周，每天取樣 1 次；第 2～3 周，根據(jù)測到的揮發(fā)氨數(shù)量多少，每 1～3 d 取樣 1 次，以后取樣間隔可延長到 7 d，直至監(jiān)測不到氨揮發(fā)。

土壤氨揮發(fā)速率的計算公式為：

其中， M 為通氣法單個裝置平均每次測得的氨量(NH3-N，mg)；A 為捕獲裝置的橫截面積 (m2)；D 為每次連續(xù)捕獲的時間 (d)。

1.4.2 產(chǎn)量的測定及植株樣品的采集 在玉米成熟期，全部收獲，進行實打?qū)嵤沼嫯a(chǎn)。 每個小區(qū)選擇3 株有代表性的玉米植株，裝入網(wǎng)袋帶回實驗室，分為秸稈和籽粒，烘干后全部粉碎，采用 H2SO4–H2O2消煮提取，用連續(xù)流動分析儀 (Seal AA3) 測定全氮含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

每日氨揮發(fā)通量計算公式：

其中, M 為通氣法單個裝置平均每日測得的氨量(NH3-N，mg)；A 為捕獲裝置的橫截面積 (m2)。

氨揮發(fā)累積量 = 測定時期內(nèi)每日氨揮發(fā)通量之和

氨揮發(fā)累積量中化肥的貢獻率 = (施肥處理氨揮發(fā)量 – 不施肥對照氨揮發(fā)量)/施肥處理氨揮發(fā)量 × 100%

氨揮發(fā)累積量占施肥量的比例 = (施肥處理氨揮發(fā)量?不施肥對照氨揮發(fā)量)/施氮量 × 100%

吸氮量 (g/hm2) = 氮含量 × 干重

氮收獲指數(shù) (NHI) = 籽粒吸氮量/植株吸氮量 × 100%

氮肥農(nóng)學利用效率 (NAE, kg/kg) = (施氮區(qū)產(chǎn)量－不施氮區(qū)產(chǎn)量)/施氮量

氮肥利用率 (NFUE) = (施氮區(qū)地上部分吸氮量 –不施氮區(qū)地上部分吸氮量)/施氮量 × 100%

試驗數(shù)據(jù)采用 Excel 2003 軟件對數(shù)據(jù)進行處理和作圖，采用 SAS9.1 統(tǒng)計軟件 Duncan 方法進行方差分析。

2 結果與討論

2.1 不同氮肥的田間氨揮發(fā)監(jiān)測

2.1.1 不同氮肥的田間氨揮發(fā)速率動態(tài)特征 2014 年及 2015 年氨揮發(fā)監(jiān)測期間，在施基肥后整體上各處理的氨揮發(fā)速率表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢，凝膠尿素、控失尿素、樹脂包膜尿素、常規(guī)尿素均在施肥后第 2～3 天達到峰值 (圖 3)。常規(guī)尿素氨揮發(fā)速率峰值在兩年內(nèi)均為最大，分別為 N 4.3 和 4.6 kg/(hm2·d)。2014 年凝膠尿素、控失尿素、樹脂包膜尿素氨揮發(fā)速率峰值分別為 N 3.3、3.1、2.3 kg/(hm2·d)；2015 年凝膠尿素、控失尿素、樹脂包膜尿素氨揮發(fā)速率峰值分別為 N 3.5、2.9、2.5 kg/(hm2·d)，常規(guī)尿素與其他 3 個處理之間差異性顯著。出現(xiàn)峰值以后，常規(guī)尿素、凝膠尿素、控失尿素、樹脂包膜尿素的氨揮發(fā)速率開始降低，2014 年因降水影響，在施肥后第5 天，4 個處理的氨揮發(fā)速率又有一定幅度升高之后，氨揮發(fā)速率處于緩慢降低的狀態(tài)。脲甲醛在施肥后第 6、7 天達到氨揮發(fā)速率峰值，但僅為 N 0.9和 1.0 kg/(hm2·d)。硝酸鈣作為非銨態(tài)類肥料，氨揮發(fā)速率一直較低，與空白對照無差異。

圖3 不同氮肥的氨揮發(fā)速率Fig. 3 Ammonia volatilization of different nitrogen fertilizers

2.1.2 不同氮肥的田間氨揮發(fā)累積量 在監(jiān)測期間，各施肥處理的氨揮發(fā)累積量與氨揮發(fā)速率變化趨勢一致 (圖 4)。兩年數(shù)據(jù)表明，監(jiān)測開始一周內(nèi)，常規(guī)尿素氨揮發(fā)累積量分別占整個生育期氨揮發(fā)累計總量的 82.9% 和 80.2%，凝膠尿素、控失尿素、樹脂包膜尿素、脲甲醛氨揮發(fā)累積量占整個生育期氨揮發(fā)累計總量的比例介于 62.2%～82.2% 之間。2014 年夏玉米田間氨揮發(fā)監(jiān)測期內(nèi)，常規(guī)尿素的氨揮發(fā)累計總量為 N 14.9 kg/hm2，凝膠尿素、控失尿素、樹脂包膜尿素、脲甲醛處理與常規(guī)尿素相比分別降低了40.0%、22.6%、21.7% 和 64.6%。2015 年，常規(guī)尿素的氨揮發(fā)累計總量為 N 17.3 kg/hm2，凝膠尿素、控失尿素、樹脂包膜尿素、脲甲醛處理與常規(guī)尿素相比分別降低了 35.3%、17.3%、19.1% 和 57.2% (表 1)。2014 年，在各處理中，常規(guī)尿素氨揮發(fā)的化肥貢獻率為最高，為 74.5%，脲甲醛為最低僅為 27.9%，樹脂包膜尿素以及控失尿素氨揮發(fā)的化肥貢獻率介于常規(guī)尿素和凝膠尿素之間，且樹脂包膜尿素和控失尿素之間差異性不顯著，但與凝膠尿素之間差異性顯著。

圖4 不同氮肥的氨揮發(fā)累積量Fig. 4 Cumulative NH3volatilization of different nitrogen fertilizers

2.2 不同氮肥對夏玉米產(chǎn)量和氮素利用的影響

從表 2 可以看出，不同氮肥處理對夏玉米產(chǎn)量影響各異。與不施肥處理相比，脲甲醛、凝膠尿素、控失尿素、樹脂包膜尿素以及常規(guī)尿素的產(chǎn)量均有顯著增加，平均產(chǎn)量增幅為 10.3%～31.0%。與常規(guī)尿素相比，脲甲醛、凝膠尿素、控失尿素以及樹脂包膜尿素的產(chǎn)量也有顯著增加，平均產(chǎn)量增幅為 6.3%～18.8%。且在各處理中，脲甲醛的增產(chǎn)幅度最大，后依次為凝膠尿素、控失尿素和樹脂包膜尿素。不同氮肥品種對夏玉米收獲指數(shù)的影響相對較小，收獲指數(shù)介于 58.2%～62.0% 之間，脲甲醛的平均收獲指數(shù)在各處理中最大。

表1 不同氮肥氨揮發(fā)累積量及其所占施氮量的比例Table 1 Cumulative ammonia volatilization from fertilizers and ratio in applied N

表2 不同氮肥處理夏玉米的產(chǎn)量、氮收獲指數(shù)及增產(chǎn)率Table 2 Yield, harvest index and yield increase rate of summer maize under different nitrogen treatments

不同氮肥處理下，夏玉米的生物量、籽粒吸氮量各異 (表 3)，其中，脲甲醛的生物量為最高，兩年平均為 22.9 t/hm2，并與其他處理之間呈顯著性差異，其次為控失尿素、樹脂包膜尿素、凝膠尿素、硝酸鈣、常規(guī)尿素。脲甲醛的籽粒吸氮量平均高達151.2 kg/hm2，在各處理中最高，其次為凝膠尿素、樹脂包膜尿素、控失尿素、硝酸鈣、常規(guī)尿素，分別為 138.1、131.1、125.9、116.5、111.0 kg/hm2。

夏玉米氮肥農(nóng)學效率是單位施肥量對作物籽粒產(chǎn)量增加的反映，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的經(jīng)濟指標之一。脲甲醛的氮肥農(nóng)學利用效率為最高，平均高達 14.7 kg/kg。常規(guī)尿素作為普通肥料對照，其氮素農(nóng)學利用效率為最低，僅為 4.8 kg/kg (如表 4)。凝膠尿素、樹脂包膜尿素、控失尿素的氮素農(nóng)學利用效率差異性不顯著，這說明夏玉米對脲甲醛的利用效果最好。與常規(guī)尿素相比，脲甲醛、凝膠尿素、控失尿素和樹脂包膜尿素氮肥利用率的也有顯著提高，僅有非銨態(tài)類肥料硝酸鈣與常規(guī)尿素之間無差異。在各處理中，脲甲醛的氮肥利用率為最高，高達 54.9%，其次是凝膠尿素，為 42.4%。

表3 不同氮肥處理夏玉米生物量和籽粒吸氮量Table 3 Biomass and grain N uptake of summer maize under different nitrogen treatment

3 討論與結論

3.1 不同氮肥對氨揮發(fā)的影響

氨揮發(fā)是氮肥施入土壤后造成氮素氣態(tài)損失的重要途徑，主要受土壤條件、環(huán)境因子及施肥狀況等因素的影響。在本試驗中，施肥量和田間條件是一致的，因而氨揮發(fā)主要受肥料類型的影響。在本研究中，土壤氨揮發(fā)峰值多出現(xiàn)在灌溉施肥后 1～3天，之后迅速下降進入低揮發(fā)階段，這與董文旭等[33]的研究結果一致。另外，兩年結果顯示表明，各處理的氨揮發(fā)累積量平均表現(xiàn)為常規(guī)尿素 ＞ 樹脂包膜尿素 ＞ 控失尿素 ＞ 凝膠尿素 ＞ 脲甲醛 ＞ 對照 ＞ 硝酸鈣。且脲甲醛、控失尿素、樹脂包膜尿素、凝膠尿素與常規(guī)尿素相比，均能顯著減少氨揮發(fā)，尤其是脲甲醛，降低氨揮發(fā)的幅度最大，這是因為脲甲醛緩釋肥料是不同鏈長的甲基脲聚合物，具有不同的水溶性氮含量，施入土壤后，靠土壤微生物分解釋放氮素，可便于作物在不同時期的吸收利用，另外，緩溶性物質(zhì)阻隔肥料與土壤脲酶的直接接觸及減少尿素態(tài)氮的溶出，從而達到降低和延緩土壤氨揮發(fā)的效果。樹脂包膜尿素，是在肥料顆粒表面包裹一層控釋膜，利用膜層將高濃度速效養(yǎng)分與土壤分割開來，膜層具有的空隙結構可以控制養(yǎng)分按一定的速率釋放，與此同時，也可以阻隔尿素態(tài)氮與土壤中酶的直接接觸，從而減少土壤氨揮發(fā)。凝膠尿素和控失尿素中添加的材料為網(wǎng)狀結構，可以減緩尿素氨化，這是其氨揮發(fā)較低的重要原因[34,39]，由此可以推測，脲甲醛、樹脂包膜尿素減少氨揮發(fā)是因為緩釋材料阻隔了尿素態(tài)氮與土壤脲酶的直接接觸，而土壤脲酶是氨揮發(fā)的重要影響因素，所以可以減少氨揮發(fā)。凝膠尿素和控失尿素中添加的網(wǎng)狀材料，可以減緩尿素在土壤中的轉(zhuǎn)化過程，進而使養(yǎng)分更多的供給作物吸收利用，在延緩尿素氨化、水解等過程的同時，減少氨揮發(fā)。

表4 不同氮肥處理下夏玉米的氮素農(nóng)學利用效率及氮肥利用率Table 4 N Agronomy efficiency and N fertilizer use efficiency of summer maize under different nitrogen treatment

3.2 不同氮肥對產(chǎn)量和氮素利用的影響

脲甲醛、控失尿素、樹脂包膜尿素、凝膠尿素與常規(guī)尿素相比均能提高產(chǎn)量，且差異性顯著。其中脲甲醛的增產(chǎn)效果最為明顯，比常規(guī)尿素平均增產(chǎn) 18.8%，其次為凝膠尿素、控失尿素、樹脂包膜尿素，分別比常規(guī)尿素平均增產(chǎn) 16.7%、13.5% 和 13.5%，且脲甲醛的氮肥利用率也較高，高達 54.9%，而我國的氮肥利用率平均為 30%～35%，其顯著高于我國氮肥利用率的平均水平[40-41]。這與脲甲醛和凝膠尿素的控釋機理有關，脲甲醛肥料施入土地后，快速融化為膠體被土壤緊密吸附融合，從而保證養(yǎng)分不流失。脲甲醛的生物有效性取決于土壤微生物作用，在土壤微生物的作用下逐步分解并釋放氮。在整個生長季節(jié)脲甲醛可以為土壤微生物提供碳源和氮源，持續(xù)平穩(wěn)地向土壤釋放氮營養(yǎng)[37,39]。另外，本研究采用的凝膠尿素添加了一種交鏈丙烯酰胺–丙烯酸鉀交聚物緩控載體，該緩控載體不是肥，它屬陰離子型，所以能控制陽離子釋放。從農(nóng)業(yè)經(jīng)濟角度，它能吸附尿素，因為是非電解質(zhì)肥，可通過 CLP 網(wǎng)狀結構減緩尿素的水解、銨化和硝化過程提高夏玉米產(chǎn)量和氮肥利用率[18–19]?？梢姡寮兹┖湍z尿素在減少氨揮發(fā)、提高氮肥利用方面較其他處理效果更好。

參 考 文 獻：

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Comparison of several slow-released nitrogen fertilizers in ammonia volatilization and nitrogen utilization in summer maize field

ZHOU Li-ping, YANG Li-ping*, BAI You-lu, LU Yan-li, WANG Lei, NI Lu
( Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China )

【Objectives】Slow-release processing technologies have been used in urea production to reduce ammonia volatilization and de-nitrification of nitrate in soil, so to improve crop N uptake and eventually improve nitrogen utilization. Here the ammonia volatilization characteristics of different control-released urea were compared to provide references for their practical application. 【Methods】A in-situ field experiment was conducted in a sandy soil in two years in North China plain. The treatments included no nitrogen fertilizationcontrol (CK), calcium nitrate (CN), common urea (CU), polymer-coated urea (CRF), release-controlled urea (LCU), polymer gel urea (CLP) and urea formaldehyde (UF). The ammonia volatilization loss, maize yield and nitrogen utilization were determined during the summer maize growing seasons. 【Results】1) The ammonia volatilization mainly occurred in the first week after applied into soil, the cumulative ammonia volatilization accounted for 81.6% of the whole growing period for CU, and 62.2%–82.2% for CLP, LCU, CRF and UF. 2) In 2014, the cumulative ammonia volatilization in CU was N 14.9 kg/hm2; those were significantly decreased by 21.7%–64.6% from CLP, LCU, CRF and UF. In 2015, that of the CU was N 17.3 kg/hm2, the decreases were by 17.3%–57.2%. 3) The ammonia volatilization loss ratios of the CU, CRF and LCU were higher than 60.0% in the two monitoring years, and that of CU reached to 76.0% in average, while the ratio of the UF was 37.6%. 4) The yearly average yields of the UF, CLP, LCU and CRF were increased significantly by 6.3%–18.8%, compared with the CU. 5)The nitrogen use efficiency with UF was up to 57.9%, and those with CLP, LCU, CRF, CN and CU were 42.4%, 38.3%, 38.3%, 23.5% and 20.8%, respectively. 【Conclusions】The urea formaldehyde, polymer gel urea, lost-controlled urea and polymer-coated urea can significantly reduce the ammonia volatilization loss, improve the maize yield and nitrogen use efficiency. Among the tested controlreleased nitrogen fertilizers, urea formaldehyde and polymer gel urea perform better for the high-yield, highefficiency and less N loss.

summer maize; slow-release nitrogen fertilizer; ammonia volatilization; yield; nitrogen utilization

S143.1+5

A

1008–505X(2016)06–1449–09

2016–01–25 接受日期：2016–03–08

國家科技支撐計劃（2014bac31b01）；中國工程院咨詢項目（201306zd001）資助。

周麗平（1991—），女，山東濟寧人，碩士研究生，主要從事養(yǎng)分高效利用研究。E-mail：pinganjia619@126.com

* 通信作者 E-mail：yangliping@caas.cn