摘要: 【目的】生產(chǎn)脲銨氮肥的目的是資源化利用聯(lián)合制堿工業(yè)副產(chǎn)品。在華北平原多地開展了田間試驗,探究適合冬小麥節(jié)肥增效的可行性和技術措施?!痉椒ā坑?021—2023 年,分別在北京順義、河北灤南、河北曲周、山東濟南和河南禹州5 個試驗點進行了兩年大田試驗。設置尿素(U)、尿素減施30% (70%U)、脲銨氮肥減施30% (70%AU)、脲銨氮肥減施30%+脲酶抑制劑 (N-丁基硫代磷酰三胺,NBPT) (70%AU+NBPT)、脲銨氮肥減施30%+硝化抑制劑 (3, 4-二甲基吡唑磷酸鹽,DMPP) (70%AU+DMPP)、尿素減施30%+優(yōu)化追肥時間(70%U+Opt) 6 個處理,測定了小麥產(chǎn)量及其構成因素、氮肥偏生產(chǎn)力、氮素吸收效率和土壤無機氮含量。【結果】與U 處理相比,2022 年減施氮肥處理(70%U、70%AU) 在5 個試驗點中出現(xiàn)減產(chǎn)的試驗點有1 個,2023 年有3 個;70%AU+NBPT 和70%AU+DMPP 處理2022 年出現(xiàn)減產(chǎn)的點有2 個,2023 年有2 個;70%U+Opt 兩年均未出現(xiàn)減產(chǎn)。與U 處理相比,在5 個試驗點兩年多數(shù)處理顯著提高了氮肥偏生產(chǎn)力和氮素吸收效率,2022、2023 年氮肥偏生產(chǎn)力分別提高了19%~77%、23%~67%,氮素吸收效率分別提高了25%~77%、21%~71%。與U 處理相比,2022 年70%AU+NBPT 和70%AU+DMPP 處理土壤NH4+-N 含量增加的試驗點有5 個,2023 年有4 個,2022、2023 年分別增加了19%~69%、30%~90%;70%AU+NBPT 和70%AU+DMPP 處理2022 年土壤NO3?-N 含量降低的試驗點有5 個,2023 年有4 個,2022、2023 年分別降低了19%~59%、34%~60%。【結論】與施用常規(guī)量尿素相比,減施氮投入量30% 條件下,以脲銨氮肥為氮源或配合NBPT/DMPP,一次追施可以保證不減少產(chǎn)量,同時提高氮肥利用率。
關鍵詞: 小麥; 脲銨氮肥; 脲酶抑制劑; 硝化抑制劑; 產(chǎn)量; 氮肥偏生產(chǎn)力; 氮素吸收效率; 土壤無機氮
小麥是我國三大糧食作物之一,占全國糧食總產(chǎn)量的20.1%[1]。華北平原是我國重要的小麥生產(chǎn)基地[2],在保障國家糧食安全方面至關重要。隨著我國人口增長和生活水平的不斷提高,對小麥產(chǎn)量的需求日漸增加,而小麥種植面積卻逐漸減少[3],因此,提高小麥單產(chǎn)刻不容緩。
肥料是糧食的“糧食”,可提高小麥的產(chǎn)量和品質[4]。其中,氮肥需求量最大,為作物生長提供所需的氮素,在全球范圍內,尿素占比最大,約為73.4%[5]。研究指出,華北小麥產(chǎn)區(qū)施氮量過高[6],適量減少氮肥施用可獲得較高的小麥產(chǎn)量和氮肥利用效率[7]。杜文婷等[8]綜合分析了全國近10 年來的文獻資料,結果表明氮肥減施30% 對小麥產(chǎn)量無顯著影響。此外,小麥追肥氮素管理面臨諸多問題,例如氨揮發(fā)[9]、氧化亞氮排放[10?11]、硝酸鹽淋洗[12?13]等氮損失較高,氮肥利用效率較低,追肥時間不合理降低小麥產(chǎn)量等[14]。
脲銨氮肥是一種高效氮肥,由尿素、氯化銨、硫酸銨和填充料經(jīng)過滾筒造粒而成,具有緩釋功能,可提高聯(lián)堿工業(yè)副產(chǎn)品的利用。相比于尿素,脲銨氮肥能滿足作物對多種氮素形態(tài)的需求[15],價格相對便宜。脲銨氮肥可減少農田氮素損失,提高氮肥利用效率[16?18],然而脲銨氮肥的田間應用效果在不同地區(qū)表現(xiàn)不一[16, 18]。一系列的研究表明,添加脲酶/硝化抑制劑的尿素降低特定形態(tài)的氮損失[19?22],提高作物產(chǎn)量和氮肥利用效率。張蕾等[23]研究表明,在等養(yǎng)分條件下,穩(wěn)定性肥料處理相對常規(guī)施肥處理可增加作物產(chǎn)量5%~16%,其中在華北增產(chǎn)效果最佳。由此可推斷,穩(wěn)定性脲銨氮肥有望提高小麥產(chǎn)量和氮肥利用效率,然而關于穩(wěn)定性脲銨氮肥的田間應用研究較少,亟需開展相關研究并驗證其替代尿素的可行性。
華北平原的土壤類型以棕壤或潮土為主,由于種植制度、氣候、土壤質地等存在區(qū)域差異,穩(wěn)定性脲銨氮肥對小麥產(chǎn)量的影響可能在不同地區(qū)存在差異。本研究于2021—2023 年在華北平原選擇5 個典型區(qū)域(北京順義、河北灤南、河北曲周、山東濟南和河南禹州),通過區(qū)域聯(lián)網(wǎng)試驗,探究減施條件下脲銨氮肥和穩(wěn)定性脲銨氮肥在冬小麥上的田間應用效果,為華北平原小麥追肥產(chǎn)品的設計提供理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐。
1 材料與方法
1.1 試驗地概況
本試驗于2021—2023 年在華北平原5 個典型地點開展了穩(wěn)定性脲銨氮肥的田間肥效研究,包括河北省唐山市灤南縣奔城鎮(zhèn)上坡子村(39.5°N,118.6°E),北京市順義區(qū)趙全營鎮(zhèn)去碑營村(39.9°N,116.3°E),河北省邯鄲市曲周縣第四疃鎮(zhèn)第四疃村(36.9°N,115.0°E),山東省濟南市濟陽區(qū)太平鎮(zhèn)(36.25°N,119.0°E),河南省禹州市順店鎮(zhèn)康城村(34.24°N,113.3°E)。試驗開始前表層(0—20 cm) 土壤基礎物理化學性質如表1 所示。根據(jù)《土壤農化分析》[24]和《中國土壤》[25]各指標分級標準,禹州土壤屬于高肥力水平,順義、灤南和曲周土壤屬于中上肥力水平,濟南土壤屬于中下肥力水平。