等氮條件下雙氰胺添加量對江西紅壤芝麻產(chǎn)量和硝態(tài)氮的影響

柳開樓，胡惠文，周利軍，葉會財，徐小林，王賽蓮

(江西紅壤研究所，國家紅壤改良工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)部江西耕地保育科學(xué)觀測實驗站，江西南昌330046)

等氮條件下雙氰胺添加量對江西紅壤芝麻產(chǎn)量和硝態(tài)氮的影響

柳開樓，胡惠文，周利軍，葉會財，徐小林，王賽蓮

(江西紅壤研究所，國家紅壤改良工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)部江西耕地保育科學(xué)觀測實驗站，江西南昌330046)

雙氰胺與氮肥配施可以顯著提高氮肥利用率，但是不同土壤上雙氰胺的適宜施用量存在較大差異。為探討旱作紅壤適宜的雙氰胺用量對芝麻的產(chǎn)量和土壤硝態(tài)氮含量變化影響，研究設(shè)置了等氮(90 kg N·hm-2)條件下7個雙氰胺用量，即0%、3%、5%、7%、10%、15%和20%。試驗結(jié)果表明:與不施雙氰胺相比，雙氰胺配施比例為5%的芝麻產(chǎn)量、收獲指數(shù)和凈利潤分別增加了126%、29.0%、183%，而當(dāng)雙氰胺的添加量超過5%時，芝麻產(chǎn)量、收獲指數(shù)和凈利潤呈現(xiàn)出隨比例增加而逐漸降低的趨勢。在阻控土壤硝化方面，芝麻成熟期各處理的土壤硝態(tài)氮含量表現(xiàn)出隨雙氰胺添加量的增加而逐漸降低的趨勢。與對照相比，各處理的土壤硝態(tài)氮降低了11.6%～22.3%。因此，90 kg N·hm-2氮肥施用條件下，5%的雙氰胺添加量是較適宜的用量，能夠顯著提高芝麻產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，并可降低紅壤旱地中土壤硝態(tài)氮累積。表3，圖3，參20。

雙氰胺;紅壤旱地;芝麻;硝態(tài)氮

0 引言

在我國南方紅壤旱地上，芝麻等旱作物普遍存在產(chǎn)量不高、氮肥利用率較低的問題［1-2］。大量肥料定位試驗表明，長期不合理施用氮肥是導(dǎo)致該地區(qū)作物減產(chǎn)和氮肥利用率下降的主要原因［3-4］。一般情況下，當(dāng)尿素等氮肥施入土壤后，銨態(tài)氮的硝化作用及產(chǎn)生的硝態(tài)氮淋失會加速氮肥損失和土壤酸化，并導(dǎo)致氮肥利用率降低，從而影響作物產(chǎn)量的穩(wěn)定和提高［5-7］。一些研究表明，雙氰胺可以有效抑制銨態(tài)氮肥在土壤中的硝化作用，可以在減緩氮肥損失的同時提升作物的吸氮能力，進而顯著提高作物的氮肥利用率和產(chǎn)量水平［8-10］。但是，目前的研究重點主要集中在雙氰胺減緩氮肥損失的機理中，其田間應(yīng)用技術(shù)和增產(chǎn)效果則鮮有報道［11-13］。因此，研究擬通過比較等氮條件下不同雙氰胺添加量對紅壤旱地芝麻產(chǎn)量、經(jīng)濟效益的影響及土壤硝態(tài)氮的變化規(guī)律，以期提出紅壤旱地合理的雙氰胺施配比例，從而為實現(xiàn)紅壤旱地的作物高產(chǎn)和氮肥減施潛力提供理論依據(jù)。

1 材料方法

1.1 試驗地概況

田間試驗設(shè)在江西省南昌市進賢縣張公鎮(zhèn)江西省紅壤研究所的試驗農(nóng)場(中心位置為:116°20＇24″E，28°15＇30″N)，該地區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降雨量1 537 mm，年蒸發(fā)量1 100 mm。年均氣溫18.5℃，最冷月(1月)平均氣溫為4.6℃，最熱月(7月)平均氣溫為29.8℃。典型丘崗地形，海拔高度25 m～30 m，坡度5°。土壤類型為第四紀紅粘土，試驗前土壤性質(zhì)見表1。

表1 試驗前紅壤旱地的土壤性質(zhì)Tab.1The soil property in red soil before experiment

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置7個不同的雙氰胺添加量，見表2。各處理氮、磷、鉀肥施用量均分別為90 kg·hm-2、60 kg·hm-2和105 kg·hm-2。每個處理3次重復(fù)，各田間試驗小區(qū)按區(qū)組隨機排列，每個小區(qū)面積是12 m2，芝麻品種為贛芝8號。

表2 雙氰胺配比試驗的肥料用量Tab.2The rate of dicyandiamide in different treatments

1.3 測定項目

①產(chǎn)量:每個小區(qū)進行實際測產(chǎn)。計算籽粒產(chǎn)量和秸稈重量。

②收獲指數(shù)=籽粒產(chǎn)量/(籽粒產(chǎn)量+秸稈產(chǎn)量)

所有數(shù)據(jù)均采用Excel 2003進行數(shù)據(jù)分析，采用SPSS 16.0進行方差分析，圖件采用Origin 7.5軟件進行制作。

2 結(jié)果分析

2.1 雙氰胺添加比例對芝麻產(chǎn)量的影響

等氮條件下不同雙氰胺添加量的芝麻產(chǎn)量存在顯著差異，見圖1。各處理的芝麻產(chǎn)量表現(xiàn)為D5＞D7＞D10＞D15＞D20和D3＞D0，其中雙氰胺占純氮量為5%的產(chǎn)量最高(883.3 kg·hm-2)。與不施雙氰胺相比，添加雙氰胺可以顯著提高芝麻產(chǎn)量，D3、D5、D7、D10、D15和D20處理的芝麻產(chǎn)量分別比D0處理增加42%、126%、109%、89%、72%和40%，且D5處理的增幅最高。

2.2 雙氰胺添加比例對芝麻收獲指數(shù)的影響

等氮下添加雙氰胺可以顯著影響紅壤旱地上芝麻的收獲指數(shù)，見圖2。D0、D3、D5、D7、D10、D15和D20的收獲指數(shù)分別為0.223、0.248、0.288、0.270、0.281、0.276和0.250。當(dāng)雙氰胺添加量在0～5%之間時，收獲指數(shù)隨著用量的增加而增加，但是，當(dāng)雙氰胺添加量大于5%時，芝麻的收獲指數(shù)則呈逐漸下降趨勢。與D0相比，D3、D5、D7、D10、D15和D20的收獲指數(shù)分別增加了11.2%、29.0%、20.9%、25.9%、23.5%和12.1%，其中以D5的收獲指數(shù)(0.288)和增幅(29.0%)最高，這與產(chǎn)量的規(guī)律基本一致。

圖1 雙氰胺添加比例下芝麻產(chǎn)量變化Fig.1The change of sesame yield in different dicyandiamide rates

圖2 雙氰胺添加比例下芝麻收獲指數(shù)變化Fig.2The change of sesame harvest index in different dicyandiamide rates

2.3 雙氰胺添加比例對芝麻經(jīng)濟效益的影響

配施雙氰胺雖然增加了生產(chǎn)資料投入(118.8元·hm-2～792.0元·hm-2)，但是，D3、D5、D7、D10、D15和D20處理的芝麻產(chǎn)值分別比D0增加了41.8%、126%、109%、88.7%、72.3%和39.7%，其相應(yīng)的凈利潤也顯著增加(增幅分別為59.3%、183%、155%、121%、90.1%和34.5%)，且表現(xiàn)出D5的經(jīng)濟效益最高，見表3。

表3 不同雙氰胺添加量下芝麻的經(jīng)濟效益Tab.3The change of economic benefit in different dicyandiamide rates

2.4 雙氰胺添加比例對土壤硝態(tài)氮含量的影響

雙氰胺與氮肥配施可以有效減少土壤中硝態(tài)氮含量，見圖3。與D0處理相比，在芝麻收獲后，D3、D5、D7、D10、D15和D20處理的土壤硝態(tài)氮含量分別降低了11.6%、11.6%、13.2%、15.0%、19.9%和22.3%，其中以D20最低。在0～20%比例中，土壤硝態(tài)氮含量隨雙氰胺添加量的增加而逐漸降低，但是，在3%～7%添加量之間土壤硝態(tài)氮含量不存在顯著差異。

圖3 不同雙氰胺添加量下土壤硝態(tài)氮的含量變化Fig.3The change of soil nitrate nitrogen in different dicyandiamide rates

3 討論

大量研究表明，合理施肥可以顯著提高紅壤旱地上芝麻等旱作物的產(chǎn)量水平［8-10］，通過添加雙氰胺等硝化抑制劑是提高作物氮肥利用率的重要途徑之一［11-12］。在南方丘陵區(qū)，紅壤旱地的氮素含量普遍偏低，而雙氰胺本身含有一定量的氮素，因此，當(dāng)雙氰胺與氮肥配施時，可以在一定程度上增加紅壤旱地的氮素供應(yīng)量，從而有效緩解土壤中氮素匱乏狀況。同時，由于雙氰胺可以顯著抑制銨態(tài)氮的硝化作用，進而延長了銨態(tài)氮在土壤中停留時間，從而保證了芝麻生長過程對氮素養(yǎng)分的需求。因此，在氮肥中添加雙氰胺可以顯著提高芝麻產(chǎn)量，在此研究中，與對照相比，在90 kg N·hm-2條件下，雙氰胺的添加比例在3%～20%之間均可以顯著使芝麻產(chǎn)量提升40%～126%，收獲指數(shù)增加11.2%～29.0%，凈利潤增加34.5%～183%，且產(chǎn)量和經(jīng)濟效益均表現(xiàn)出5%的配施比例效果最好。這與雙氰胺在蔬菜、小麥上的應(yīng)用結(jié)果相似［13-15］。

作為一種有效的硝化抑制劑，雙氰胺可以通過有效抑制氨氧化古菌或氨氧化細菌的數(shù)量來減少硝化作用負面效應(yīng)［16-17］。在紅壤旱地的試驗結(jié)果表明，雙氰胺配施氮肥下土壤硝態(tài)氮含量的降幅為11.6%～22.3%，且表現(xiàn)出隨雙氰胺添加量的增加而逐漸降低的趨勢，這說明雙氰胺可以顯著抑制紅壤旱地的硝化微生物活性，從而有效減少硝酸鹽的淋溶及N2O的排放。雙氰胺在不同土壤類型上的表現(xiàn)效果存在較大差異，原因可能與土壤含水量、有機質(zhì)含量、土壤pH和土壤類型等多種理化因素的影響有關(guān)，也可能與不同氨氧化微生物對雙氰胺的抗性和耐性不同有關(guān)［18-20］，但具體原因還有待進一步研究。

4 結(jié)論

紅壤旱地上，在氮肥中添加雙氰胺可以實現(xiàn)芝麻種植的增產(chǎn)增收，且表現(xiàn)出雙氰胺添加比例為5%時的效果最好，其產(chǎn)量和凈利潤分別比對照提高了126%和183%。

添加雙氰胺可以有效降低紅壤旱地的硝態(tài)氮累積，隨著雙氰胺添加量的增加，紅壤旱地的硝態(tài)氮含量呈逐漸降低的趨勢。與對照相比，添加雙氰胺可以使土壤硝態(tài)氮含量降低11.6%～22.3%。

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Effects of Different Dicyandiamide Rates on Sesame Yield and Nitrate Nitrogen under the Equivalent Nitrogen Condition in Red Soil，Jiangxi Province

LIU Kai-lou，HU Hui-wen，ZHOU Li-jun，YE Hui-cai，XU Xiao-lin，WANG Sai-lian
(Jiangxi Institute of Red Soil，National Engineering and Technology Research Center for Red Soil Improvement/Scientific Observational and Experimental Station of Arable Land Conservation in Jiangxi，Ministry of Agriculture，Nanchang 330046，China)

Dicyandiamide and nitrogen combination can improve nitrogen use efficiency，but the optimal rate of dicyandiamide varies in different soils.The objective of this study was to explore the effect of optimal rate of dicyandiamide on sesame yield and nitrate nitrogen under the equivalent nitrogen condition in red soil.Seven dicyandiamide rates were implemented with 0%，3%，5%，7%，10%，15%and 20%in field，respectively.The result showed that dicyandiamide with nitrogen fertilizer could improve sesame yield，harvest index and economic benefits.The 5%dicyandiamide rate treatment was the best in all treatments.Compared with control treatment，5% dicyandiamide rate increased sesame yield，harvest index and economic benefits by 126%，29.0%and 183%，respectively;sesame yield，harvest index and economic benefits decreased with the increase in dicyandiamide rate.However，soil nitrate nitrogen content decreased with the increase in dicyandiamide rate，and the nitrate nitrogen content in all dicyandiamide application treatments decreased by 11.6%～22.3%compared to control treatment.Therefore，5%dicyandiamide was the optimal rate for sesame under 90 kg N·hm-2application，which not only significantly increased the sesame yield and economic benefits，but also decreased soil nitrate nitrogen accumulation in red soil.

dicyandiamide;red soil;sesame;nitrate nitrogen

S156.6

A

10.11689/j.issn.2095-2961.2015.04.002

2095-2961(2015)04-0151-05

2015-06-09;

2015-08-10.

江西省科技支撐計劃資助(20141BBF60050);公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項經(jīng)費資助(201203030);江西省自然科學(xué)基金(2015BAB214008).

柳開樓(1984-)，男，河南滑縣人，碩士，助理研究員，主要從事土壤肥料方面的研究.

胡惠文(1962-)，男，江西進賢人，學(xué)士，高級農(nóng)藝師，主要從事土壤肥料方面的研究.