趙京考 張鑫 吳德亮 仝利朋 李莎+梁元振

摘要：比較同等氮素用量156 kg/hm2條件下不同施氮方式對玉米產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，同等施氮用量條件下，以樹脂包膜尿素（CRF2）的玉米產(chǎn)量相對最高，其他處理玉米產(chǎn)量由高到低依次為50%尿素+50%包膜尿素（CRF3）>[JP]普通尿素2次施用（CCF2）>普通尿素1次性施用（CCF1）>硫包膜尿素1次性施用（CRF1）。以樹脂包膜尿素為最佳施氮方案，比較不同施氮方式的氮素釋放特征，結(jié)果表明，玉米苗期、拔節(jié)期、抽雄期、成熟期時0～30 cm土壤的銨態(tài)氮含量由高到低分別為CCF1>CRF3>CRF1>CCF2>CRF2、CCF2>CCF1>CRF2>CRF3>CRF1、CRF2>CRF3>CCF2>CRF1>CCF1、CRF2>CRF3>CRF1>CCF2>CCF1；0～30 cm土壤的硝態(tài)氮含量由高到低分別為CCF1>CRF3>CRF1>CCF2>CRF2、CCF2>CCF1>CRF2>CRF1>CRF3、CRF3>CCF2>CRF1≈CCF1>CRF2、CCF2>CRF1>CRF3>CCF1≈CRF2。

關(guān)鍵詞：玉米；產(chǎn)量；氮素；硝態(tài)氮；銨態(tài)氮；無機氮

中圖分類號： S147.35；S513.06文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）10-0052-04

玉米對氮素的吸收與氮素供給之間的關(guān)系是確定氮素施肥措施的主要依據(jù)[1-2]，而玉米高產(chǎn)、氮素低損失是氮肥施用追求的主要目標，因此，須改善玉米的生長環(huán)境，增強玉米對養(yǎng)分的吸收能力[3]。目前，在黑龍江省南部地區(qū)，玉米產(chǎn)量潛力在8～10 t/hm2，而常規(guī)的耕作措施是化學除草加“兩鏟一耥”的除草方式，加上基肥按40%氮肥總量、拔節(jié)期按60%氮肥總量、磷鉀肥隨基肥一次性施入的施肥模式[4-5]。在這種施肥模式下，氮素的當季利用率在5%～60%之間[6]，而氮在土壤中的釋放、作物吸收和損失仍存在諸多疑問[7]。

氨揮發(fā)與硝態(tài)氮的淋失是氮素損失的主要途徑[8-9]。在作物生長早期，施用尿素產(chǎn)生的銨態(tài)氮揮發(fā)量可高達總施氮量的27%[10]，而通過改變施肥方式、氮肥緩釋化處理可顯著降低銨態(tài)氮的揮發(fā)量[11]。有研究表明，氮肥撒施加翻耕施肥方式的氨揮發(fā)量小于條施，而包膜氮肥的氨揮發(fā)量僅為施氮量的4%，遠遠小于普通尿素的銨態(tài)氮損失量。銨態(tài)氮對作物與環(huán)境的影響還表現(xiàn)在銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，后者是作物氮素吸收的主要形式之一，同時也是潛在的環(huán)境污染物，硝態(tài)氮會從土壤中淋失到地下水中[9]。將氮肥顆粒包被1層具有一定強度的化學材料，可不同程度地改變氮素的釋放形式[12-13]。氮肥（尿素）顆粒包膜材料主要分為硫包膜和樹脂包膜2大類，具有一定的半透性。包膜尿素施入土壤，在化學梯度作用下，土壤中的水分通過半透膜被吸收到尿素顆粒內(nèi)形成尿素溶液，尿素分子從顆粒內(nèi)部向土壤中緩慢釋放。包膜尿素顆粒的釋放與環(huán)境溫度、濕度密切相關(guān)，隨環(huán)境溫度、濕度的增加而加快，這與作物的需氮形式近似[2]。

包膜尿素在提高作物產(chǎn)量、降低氮素損失上的表現(xiàn)差異較大，對玉米的增產(chǎn)效應并不明顯[7]。黑土質(zhì)地黏重，具有較好的保肥能力，而玉米在整個生育期面臨著較為明顯的氮素損失風險[5]。研究黑土區(qū)包膜尿素對玉米的增產(chǎn)效應和氮素釋放規(guī)律，不僅可以優(yōu)化包膜尿素的施用方法，改進施肥效果，而且還可以找出現(xiàn)有氮肥施肥方法的不足，改進現(xiàn)有的施肥方法。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地位于黑龍江省哈爾濱市阿城區(qū)東北農(nóng)業(yè)大學試驗基地，地理位置1 272′3.1″ E、4 531′11.6″ N，海拔144 m，是黑龍江省玉米主產(chǎn)區(qū)。試驗地屬寒溫帶，冬季漫長、春秋季短，3月份開始化凍，年活動積溫在2 200～2 800 ℃，年均降水量為 520 mm（圖1），雨熱同季；土壤為典型黑土，耕層土壤有機質(zhì)、全氮含量分別為29.8、1.47 g/kg，堿解氮、有效磷、有效鉀含量分別為125.0、29.1、122.5 mg/kg，pH值為6.11，土壤容重為1.23 g/cm3。玉米播種期一般為4月下旬到5月10日前，生長期為5—9月。

1.2試驗設(shè)計

根據(jù)施肥用量和方式不同，試驗共設(shè)6個處理（表1），除CCF2處理40%氮肥總量作基肥、60%氮肥總量在玉米拔節(jié)時作追肥外，其他處理氮肥均與磷鉀肥作為基肥一次性施入，P2O5、K2O用量均分別為72、60 kg/hm2。每試驗小區(qū)面積為40 m2，完全隨機區(qū)組排列，重復4次。處理CRF3中，樹脂包膜尿素、普通尿素各占總施氮量的50%。供試玉米品種為巴玉11，于2014年5月8日采用機械播種，人工開溝施肥。每小區(qū)等行距種植4壟，壟寬66.7 cm、長15 m。基肥施在壟的兩側(cè)以避免燒苗，中耕、除草、病蟲害防治等田間管理措施同常規(guī)大田。

1.3采樣時間與測定內(nèi)容

于玉米苗期（6月13日）、拔節(jié)期（7月6日）、抽雄期（7月24）、成熟期（10月9日）分別采集深度為0～30、30～60、60～90 cm的新鮮土壤，室內(nèi)測定其含水量；用2 mol/L KCl溶液浸提，用A33型流動注射分析儀測定新鮮土壤中硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量，并通過含水量換算成風干土中的硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量。2014年10月16日收獲，并考種測產(chǎn)。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 17.0、Excel 2007軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同施氮方式對玉米產(chǎn)量的影響

由表2可見，不同施氮處理的玉米產(chǎn)量由高到低依次為單純施用樹脂包膜尿素（CRF2）>50%尿素+50%包膜尿素（CRF3）>普通尿素2次施用（CCF2）>普通尿素一次性施用（CCF1）>硫包膜尿素一次性施用（CRF1）>不施肥（CK），其中處理CRF2的玉米產(chǎn)量相對最高，為12.398 t/hm2，與CRF3處理差異不顯著，與其他處理差異極顯著；處理CRF3與處理CCF2、處理CCF2與處理CCF1、處理CCF1與處理CRF1之間差異不顯著；對照（不施肥）的玉米產(chǎn)量相對最低，為8.475 t/hm2，極顯著低于其他處理的玉米產(chǎn)量。這說明氮素是玉米增產(chǎn)的關(guān)鍵因素，在單位面積施氮量相同的情況下，處理CRF2的玉米產(chǎn)量相對最高，這在一定程度上說明玉米對氮素的吸收量相對最高、失量相對最小，為最佳施肥方案。由表3可見，不同施氮處理對玉米產(chǎn)量具有極顯著的影響。

含量進行比較。

由圖2-A可見，在玉米苗期，0～30 cm土壤的銨態(tài)氮含量由高到低依次為CCF1>CRF3>CRF1>CCF2>CRF2>CK，其中普通尿素一次性施入時銨態(tài)氮的釋放相對最快，土壤中的銨態(tài)氮含量相對最高；50%樹脂包膜尿素+50%普通尿素（CRF3）處理的土壤銨態(tài)氮含量略低于CCF1處理；硫包膜尿素處理（CRF1）的土壤銨態(tài)氮含量低于處理CRF3，而稍高于處理CCF2；除CK外，樹脂包膜尿素處理（CRF2）的銨態(tài)氮含量相對較低。這說明改變苗期施肥方式，可有效降低耕層土壤的銨離子含量。玉米拔節(jié)期是對氮素的吸收高峰期，適當提高銨離子含量會對玉米的生長有利。由圖2-B可見，在玉米拔節(jié)期，0～30 cm土壤的銨態(tài)氮含量由高到低依次為CCF2>CCF1>CRF2>CRF3>CRF1>CK，其中尿素分2次施肥處理（CCF2）的銨態(tài)氮含量相對最高，追肥可能是造成銨離子含量急劇增加的主要因素；處理CCF1也使土壤的銨離子含量較高。由圖2-C可見，在玉米抽雄期，0～30 cm土壤的銨態(tài)氮含量由高到低依次為CRF2>CRF3>CCF2>CRF1>CCF1>CK，說明此時樹脂包膜尿素處理（CRF2）的銨離子供給能力相對最強，其次是50%尿素+50%樹脂包膜尿素處理（CRF3），尿素分2次施入處理（CCF2）仍具有較高的銨離子供給能力。由圖2-D可見，在玉米成熟期，與玉米其他3個時期相比，各個施氮處理的銨態(tài)氮含量基本降到最低，0～30 cm土壤銨態(tài)氮含量由高到低依次為CRF2>CRF3>CRF1>CCF2>CK>CCF1，其中樹脂包膜尿素處理的銨態(tài)氮含量相對最高，其次是50%尿素+50%樹脂包膜尿素處理（CRF3）[14]，硫包膜尿素處理次之。

[HTK]2.3不同施氮處理對玉米不同時期不同深度土壤硝態(tài)氮含量的影響[HT]

由圖3可見，玉米苗期各處理0～30 cm土層土壤的硝態(tài)氮含量相對最高；抽雄期30～60、60～90 cm土層土壤的硝態(tài)氮含量大多高于拔節(jié)期，說明從拔節(jié)期到抽雄期，土壤中的硝態(tài)氮隨水體向下淋洗；玉米成熟期與抽雄期相比，各個土層土

壤的硝態(tài)氮含量大多有不同程度的下降，說明土壤中一部分硝態(tài)氮被植物吸收利用，一部分被淋洗損失；不同處理0～30 cm 土層土壤的硝態(tài)氮含量大致順序為苗期>拔節(jié)期>抽雄期>成熟期，且施氮處理明顯高于對照，這說明施入氮肥后，有相當數(shù)量的氮素從尿素轉(zhuǎn)變?yōu)殇@態(tài)氮，并又轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。

由圖3-A可見，在玉米苗期，0～30 cm土壤的硝態(tài)氮含量由高到低依次為CCF1>CRF3>CRF1>CCF2>CRF2>CK，其中普通尿素一次性施肥處理（CCF1）的土壤硝態(tài)氮含量相對最高，其次是50%尿素+50%樹脂包膜尿素一次性施肥（CRF3）；傳統(tǒng)的施氮方式即處理CCF2，其硝態(tài)氮含量僅略高于樹脂包膜尿素一次性施氮（CRF2）；硝態(tài)氮含量最低的為對照，即不施氮肥，此硝態(tài)氮可能來自于前茬土壤的殘余氮。由圖3-B可見，在玉米拔節(jié)期，0～30 cm土壤的硝態(tài)氮含量由高到低依次為CCF2>CCF1>CRF2>CRF1>CRF3>CK，處理CCF2土壤的硝態(tài)氮含量相對最高，這可能是拔節(jié)期追施60%氮肥的緣故；處理CRF2土壤的硝態(tài)氮含量次于處理CCF2、CCF1，說明處理CRF2可以供給作物較多的氮素。由圖3-C可見，在玉米抽雄期，0～30 cm土壤的硝態(tài)氮含量由高到低依次為CRF3>CCF2>CRF1≈CCF1>CRF2>CK，其中，處理CRF3土壤的硝態(tài)氮含量相對最高，其次是處理CCF2；處理CRF1、CCF1土壤的硝態(tài)氮含量基本相當，處理CRF2土壤的硝態(tài)氮含量低于處理CRF1、CCF1而高于不施肥處理，說明樹脂包膜尿素一次性施肥在抽雄期釋放的硝態(tài)氮水平較低。由圖3-D可見，在玉米成熟期，0～30 cm土壤的硝態(tài)氮含量由高到低依次為CCF2>CRF1>CRF3>CCF1≈CRF2≈CK，其中處理CRF2土壤的硝態(tài)氮含量相對較低，說明樹脂包膜尿素處理（CRF2）能在玉米生長后期降低表層土壤中硝態(tài)氮含量；處理CCF1 0～30 cm土壤的硝態(tài)氮含量相對較低，而30～60 cm土壤的硝態(tài)氮含量相對較高，這可能是大量硝態(tài)氮淋洗到深層土壤的緣故。

[HTK]2.4玉米不同生育時期、土層深度和處理對土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮影響的方差分析[HT]

在土壤中，尿素中的酰胺態(tài)氮會在脲酶的作用下轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮，進一步在細菌的作用下轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。銨態(tài)氮和硝態(tài)氮是作物吸收氮素的主要形式，而硝態(tài)氮還是造成環(huán)境污染的主要物質(zhì)，二者在土壤中的變化反映了土壤氮素的供給狀態(tài)。由表4可見，玉米生育時期、土層深度、施氮方式對銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的影響均達到極顯著水平；玉米生育時期對銨態(tài)氮的影響遠高于硝態(tài)氮；土層深度對2種氮素的影響較大，對硝態(tài)氮的影響略低于銨態(tài)氮；玉米生育時期與土層深度、生育時期與施氮方式互作對土壤銨態(tài)氮的影響達到極顯著水平。

3結(jié)論與討論

在不同施氮方式下，玉米產(chǎn)量差異明顯，樹脂包膜尿素、與樹脂包膜尿素處理相關(guān)的施氮方式均對玉米有較好的增產(chǎn)趨勢。然而，樹脂包膜尿素處理與傳統(tǒng)的分次施氮相比，增產(chǎn)沒有顯著性差異。玉米高產(chǎn)的氮釋放特點是在生長前期即苗期與拔節(jié)期，土壤銨態(tài)氮處于較低水平；隨生育期的推進，銨態(tài)氮釋放強度增強，處于相對較高水平。因此，前期控制氮素的釋放是增加后期氮供給的重要調(diào)控手段，而具備這一調(diào)控特征的施氮處理主要有3個，即樹脂包膜尿素播種時期一次性施入處理、50%尿素+50%樹脂包膜尿素播種時一次性施入處理、40%尿素播種時施入+60%尿素拔節(jié)期追肥處理?？梢?，樹脂包膜尿素與傳統(tǒng)的施氮方式相比，優(yōu)勢并不明顯。對硝態(tài)氮來說，其變化規(guī)律與銨態(tài)氮基本相似，在玉米生育前期，土壤硝態(tài)氮含量相對較低，隨生育期的推進，硝態(tài)氮含量略有增加，在成熟期突降，各處理的硝態(tài)氮含量多處于較低水平，這反映樹脂包膜尿素在增加后期土壤銨態(tài)氮含量的同時，土壤硝態(tài)氮水平并沒有增加，使土壤硝態(tài)氮含量保持在環(huán)境友好水平。

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