控釋肥料在華北潮土小麥-玉米輪作體系中的施肥效應(yīng)①

梁 鋼，梁林洲，董曉英，沈仁芳*

(1 土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所)，南京 210008；2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

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控釋肥料在華北潮土小麥-玉米輪作體系中的施肥效應(yīng)①

梁 鋼1,2，梁林洲1，董曉英1，沈仁芳1*

(1 土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所)，南京 210008；2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

摘 要：通過(guò)大田試驗(yàn)，研究了華北潮土區(qū)控釋肥料對(duì)小麥-玉米輪作體系下作物產(chǎn)量、氮素平衡及土壤氮素殘留的影響。結(jié)果表明：相比常規(guī)施肥處理(CK)，減氮20% 并配施20% 控釋肥處理(CRF20%)在玉米季的產(chǎn)量和總生物量都無(wú)顯著下降，而在麥季時(shí)則有一定減產(chǎn)，但產(chǎn)量高于單一減氮20% 處理(-N20%)。由于無(wú)需追肥，CRF20%處理在玉米季的相對(duì)收益分別比CK和 -N20% 處理多581和1 896元/hm2，在麥季時(shí)則和CK處理基本持平。CRF20%處理能減少氮素的盈余量，維持氮素輸入和輸出的表觀平衡，特別是在玉米季中，氮素的盈余僅為4.6 kg/hm2。同時(shí)，玉米-小麥季后CRF20% 處理下的耕層土壤中可維持較高的氮素水平，減少氮素的損失。

關(guān)鍵詞：小麥-玉米輪作；控釋肥料；氮肥減施；經(jīng)濟(jì)收益；氮素平衡

華北平原是我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)基地，該區(qū)以夏玉米-冬小麥輪作為主。隨著化肥工業(yè)的發(fā)展及農(nóng)民對(duì)最大產(chǎn)量的追求，超量施肥的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。有調(diào)查發(fā)現(xiàn)該地區(qū)年度平均施氮量高達(dá)545 kg/hm2，不僅肥料的利用率低下，還嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境[1-2]，特別是氮素淋溶導(dǎo)致的地下水污染[3]，給農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了很大的威脅。另外，該地區(qū)生產(chǎn)上主要采用基肥和追肥分次施用的氮肥施用模式[5]，對(duì)目前農(nóng)村日益缺乏的勞動(dòng)力來(lái)說(shuō)是一種負(fù)擔(dān)。

近年來(lái)控釋肥料(controlled-release fertilizer，CRF)的良好效果被人們逐漸發(fā)掘出來(lái)，其能使養(yǎng)分釋放變慢，肥效穩(wěn)而持久，減少氮素?fù)]發(fā)、淋失及反硝化脫氮損失，提高肥料利用率，滿足作物生育期對(duì)養(yǎng)分的需求，減少施肥次數(shù)，節(jié)省勞動(dòng)力[6-7]。盡管?chē)?guó)內(nèi)外已在控釋肥料的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用上取得了較大的進(jìn)展，但目前控釋肥的生產(chǎn)應(yīng)用仍然有許多問(wèn)題有待解決。特別是在我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵階段，隨著我國(guó)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量提升與質(zhì)量保障的重視，以及對(duì)于環(huán)境友好型生產(chǎn)模式的要求，肥料的創(chuàng)新升級(jí)就顯得更為重要[8]。

目前控釋肥已經(jīng)在小麥、玉米生產(chǎn)上的應(yīng)用有了一定研究，通過(guò)控釋肥的施用能在一定程度上減少化肥的施用，提高作物的產(chǎn)量[9]。而如何讓控釋肥在華北小麥-玉米輪作體系中起到高效的作用更是亟需解決的問(wèn)題。本研究根據(jù)實(shí)地的調(diào)查，結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖┓是闆r，采取減氮同時(shí)配施一定比例控釋肥的方法，通過(guò)對(duì)比不同施肥模式下作物的經(jīng)濟(jì)效益、肥料效益和環(huán)境效益，探索控釋肥在華北潮土地區(qū)玉米-小麥輪作生產(chǎn)中一次性減氮施肥的效果。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料

試驗(yàn)地位于河南省封丘縣城關(guān)鄉(xiāng)汪寨村(35.02°N，114.43°E)，該區(qū)為暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫14℃，年均濕度68%，年均降雨656.3 mm，年蒸發(fā)量1 748.4mm，6至9月降水量最多，占全年降水的70% 左右。試驗(yàn)區(qū)總面積0.63 hm2，土壤類(lèi)型為潮土。試驗(yàn)區(qū)土地利用類(lèi)型為多年小麥-玉米輪作，試驗(yàn)前土壤的基本理化性質(zhì)如表1所示。

供試的玉米品種為鄭單958，種植密度為6.5萬(wàn)株/hm2，小麥品種為矮抗58。試驗(yàn)時(shí)間玉米季為2013年6月至2013年9月，麥季為2013年10至2014年6月。

表1　試驗(yàn)點(diǎn)土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Basic properties of studied soils

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)施肥處理，分別為：常規(guī)施肥(CK)、減氮處理(-N20%)和控釋肥處理(CRF20%，即減氮20%，并用20% 控釋肥替代部分普通尿素)，其中CK和 -N20% 處理中施氮量的20%于作物拔節(jié)期作為追肥施用，CRF20% 處理的全部氮肥與磷鉀肥一次性基肥施用。根據(jù)土壤的基礎(chǔ)肥力，設(shè)置玉米季和麥季的施肥量見(jiàn)表2，兩季的施肥量相同，每個(gè)大區(qū)的面積約為0.2 hm2。試驗(yàn)中所選用的控釋肥由中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所研制，為控釋期90天的包膜尿素(其價(jià)格約為普通尿素的4倍，因此配施比例選取為20%)。其他肥料為復(fù)合肥(NPK含量比為15︰15︰15)、過(guò)磷酸鈣(P2O5含量607 g/kg)及普通尿素(N含量467 g/kg)。作物生產(chǎn)中的灌溉、除草、治蟲(chóng)等田間管理按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣進(jìn)行。

表2　試驗(yàn)所選用肥料及施肥量(kg/hm2)Table 2 Fertilizer used in the experiment and its consumption

玉米測(cè)產(chǎn)方法：將每個(gè)大區(qū)從南到北分為4個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)采集5行，每行20顆，共100顆玉米，脫粒烘干后進(jìn)行產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)；每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取10株玉米植株，粉碎烘干，進(jìn)行秸稈生物量統(tǒng)計(jì)。

小麥測(cè)產(chǎn)方法：將每個(gè)大區(qū)從南到北分為4個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取5個(gè)4 m2的樣方，共20個(gè)樣點(diǎn)，采集小麥完整植株，脫粒后烘干，分別對(duì)籽粒產(chǎn)量和秸稈生物量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

測(cè)產(chǎn)后分別從每個(gè)小區(qū)中取玉米、小麥的秸稈和籽粒樣品進(jìn)行全氮含量分析，具體方法為：秸稈和籽粒105℃殺青0.5 h后于70℃烘干至恒重，粉碎均勻，用H2SO4-H2O2進(jìn)行消煮，全自動(dòng)定氮儀測(cè)量其全氮值。

麥季結(jié)束后，將每個(gè)大區(qū)從南到北分為4個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)按S型取5點(diǎn)耕層(0～20 cm)土壤樣品，混合均勻作為一個(gè)待測(cè)樣品，進(jìn)行氮素水平分析，土壤堿解氮和硝態(tài)氮測(cè)定參照魯如坤的方法[10]：土樣風(fēng)干后，堿解氮的測(cè)定選用堿解擴(kuò)散法；硝態(tài)氮測(cè)定選用KCl浸提，元素分析儀自動(dòng)檢測(cè)。

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

氮素表觀平衡 = N投入量-N吸收量；總收益 = 產(chǎn)值-肥料成本；相對(duì)收益 = 總收益-追肥勞動(dòng)力成本。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Excel 2003軟件進(jìn)行處理，SPSS18.0進(jìn)行單因素方差分析和多重比較，Sigma Plot 12.5進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 三種施肥處理對(duì)小麥-玉米輪作體系產(chǎn)量的影響

從表3可以發(fā)現(xiàn)，在玉米季，與常規(guī)施肥處理(CK)相比，-N20% 處理的籽粒、秸稈生物量和總生物量均顯著下降，分別下降了10.2%、8.3% 和9.0%；而CRF20% 處理在減氮20% 后產(chǎn)量卻沒(méi)有顯著的降低。CRF20% 處理與CK處理相比，其籽粒、秸稈和總生物量?jī)H分別下降了1.4%、1.8% 和1.7%，與-N20% 處理相比，其產(chǎn)量顯著增加。因此在玉米季用20% 控釋肥替代部分普通尿素能在減氮20% 時(shí)維持較高的產(chǎn)量水平，其原因可能是在2個(gè)氮素利用關(guān)鍵期(大喇叭口和抽雄)，控釋肥釋放的氮素能使土壤中硝態(tài)氮含量均高于同等施氮量下普通尿素處理[11]，促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收。孫克剛等[12]也在研究中發(fā)現(xiàn)控釋尿素比普通尿素用量減少1/3純氮量時(shí)，小麥、玉米作物產(chǎn)量并不下降。而李偉等[13]還發(fā)現(xiàn)施用控釋肥后，玉米的葉凈光合速率、葉綠素含量以及硝酸還原酶活性均較高，籽粒灌漿啟動(dòng)較快，灌漿活躍期延長(zhǎng)，充分說(shuō)明了控釋肥的良好效應(yīng)。

從表3中還可以看出，在麥季，-N20% 處理的籽粒、秸稈生物量和總生物量與CK處理相比也都顯著降低，分別下降10.0%、13.8% 和12.5%。而CRF20% 處理的籽粒產(chǎn)量與CK處理比下降不顯著，秸稈生物量和總生物量的下降顯著，三者較CK處理分別下降了6.3%、7.7% 和7.2%，大于玉米季的下降幅度。而CRF20% 處理下的麥季產(chǎn)量較 -N20% 處理沒(méi)有顯著提升。說(shuō)明本次試驗(yàn)中的CRF20% 處理在麥季的施肥效果沒(méi)有玉米季明顯，其原因可能是由于麥季的時(shí)間較玉米季長(zhǎng)，控釋肥的控釋期不能延續(xù)小麥的整個(gè)生育期，前期肥料的投入損失較多。但是與 -N20% 處理相比，CRF20% 處理在同量施氮量下，產(chǎn)量仍有一定的提升，且不需追肥，簡(jiǎn)化了作物生產(chǎn)過(guò)程，仍有較好的應(yīng)用價(jià)值。

2.2 三種施肥處理對(duì)小麥-玉米輪作體系氮素平衡的影響

表4為不同處理下玉米季和麥季的氮素利用情況和表觀平衡水平。表4顯示，在玉米季，不同施肥處理下的玉米籽粒和秸稈含氮量差異不大，均為 CK處理略大于兩個(gè)減氮20% 的處理；CK處理的氮吸收總量最高，為203 kg/hm2，CRF20% 處理的氮吸收總量為195 kg/hm2，比CK處理僅降低了3.7%，而 -N20% 處理的氮吸收總量降低顯著，其值僅為179 kg/hm2。由于不同處理氮素投入量不同，通過(guò)計(jì)算不同處理的氮素表觀平衡值可以在一定程度上掌握作物生產(chǎn)中的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。從表4的結(jié)果可以看出，玉米季，CK處理的氮素表觀平衡值為47.0 kg/hm2，在3個(gè)處理中最高，說(shuō)明在傳統(tǒng)施肥模式下會(huì)殘留較多氮素，對(duì)生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)較大；-N20% 處理由于減少了氮素的投入量，玉米收獲后氮素的表觀平衡值較普通施肥低，但該處理會(huì)使玉米的產(chǎn)量下降，效益降低，其可行性不大；而CRF20% 處理氮表觀平衡值僅為4.6 kg/hm2，基本上達(dá)到了氮素輸入和輸出的表觀平衡。司東霞等[14]在研究控釋肥在玉米上的應(yīng)用時(shí)也發(fā)現(xiàn)選用聚酯包膜尿素可使氮素表觀損失減少19 kg/hm2，顯示了控釋肥的優(yōu)越性。

表3　玉米和小麥的籽粒產(chǎn)量和生物量Table 3 The grain yield and biomass of maize and wheat

表4　玉米季和麥季氮素表觀平衡分析Table 4 Apparent equilibrium of nitrogen in maize season and wheat season

麥季的氮素平衡結(jié)果與玉米季相似，不同處理對(duì)小麥籽粒和秸稈氮含量影響都不大。氮素的吸收總量也是CK處理最大，達(dá)到了197 kg/hm2，分別比-N20% 和CRF20% 處理高16.8% 和9.4%，且達(dá)到了P＜0.05顯著性水平；而CRF20% 處理下的氮吸收總量比 -N20% 處理高14 kg/hm2，說(shuō)明在等量氮素的施用下，添加一定比例的控釋肥，能增加小麥的氮素吸收量。從麥季的氮素表觀平衡結(jié)果來(lái)看，3個(gè)施肥處理麥季的氮表觀平衡值從大到小分別為CK、-N20% 和CRF20%，其絕對(duì)值都高于玉米季，特別是CRF20% 處理的麥季氮素表觀平衡值為21.6 kg/hm2，雖低于其他兩個(gè)處理，但較玉米季明顯增高。其主要原因可能是麥季時(shí)間長(zhǎng)，小麥冬季生長(zhǎng)緩慢，在生長(zhǎng)前期氮素的吸收量較少，有較多的氮素?fù)p失。

2.3 三種施肥處理對(duì)小麥-玉米輪作體系耕層土壤氮含量的影響

三種處理下小麥?zhǔn)斋@期耕層土壤中的堿解氮和硝態(tài)氮含量如圖1所示。CK處理的耕層土壤堿解氮含量最高，為57.2 mg/kg，因?yàn)樵撎幚硐碌实耐度肓孔畲?，?dǎo)致殘留多。-N20% 處理的耕層土壤堿解氮含量為39.7 mg/kg，其值比其他2個(gè)處理要顯著降低，說(shuō)明單獨(dú)減少氮肥投入會(huì)導(dǎo)致土壤肥力水平的下降，影響后季作物的正常生產(chǎn)。而CRF20% 處理下，經(jīng)過(guò)一個(gè)年度的耕作，耕層土壤中的堿解氮含量為51.8 mg/kg，維持在CK處理水平。雖然其氮肥的施用量減少了20%，但是用20% 的控釋肥代替部分普通尿素能很好地維持土壤中堿解氮水平，確保作物的正常生產(chǎn)條件。

圖1　麥季后耕層土壤氮含量Fig.1 Nitrogen content in topsoil after wheat harvested

表5　玉米季和麥季經(jīng)濟(jì)效益分析Table 5 Economic benefits in maize season and wheat season

在兩季作物耕作后，耕層土壤中的硝態(tài)氮含量沒(méi)有出現(xiàn)顯著性變化，從絕對(duì)值來(lái)看，CK處理下的耕層土壤中硝態(tài)氮含量最高，-N20% 處理下最低?？蒯尫誓軌蚴狗柿铣尸F(xiàn)S型釋放，在作物的生長(zhǎng)期中更好地被作物吸收，減少肥料的損失，在減氮施肥下還能同時(shí)較好地維持耕層土壤中的氮素水平，減少氮素向下層土壤淋溶的風(fēng)險(xiǎn)，不僅可保證作物的正常生產(chǎn)，還降低施肥對(duì)生態(tài)壞境的影響。

2.4 三種施肥處理對(duì)小麥-玉米輪作體系經(jīng)濟(jì)效益的影響

從表5可以看出，試驗(yàn)中CK、-N20% 和CRF20%處理的肥料成本分別為4 092、3 918和4 301元。由于控釋肥的價(jià)格較高，CRF20% 處理的肥料成本最高，這也是制約控釋肥施用比例的一個(gè)重要因素。從總收益上來(lái)看，玉米季中CK處理最高，為10 445元/hm2，比CRF20% 處理高419元/hm2，比-N20% 處理高1 315元/hm2。在麥季的總收益中同樣是CK處理最高，為8 969元/hm2，而 -N20% 和CRF20% 處理下的總收益都比CK處理少1 000元/hm2左右。

由于CRF20% 處理的施肥模式省去了追肥的步驟，因此降低了勞力成本。所以在對(duì)比不同處理收益時(shí)需要考慮追肥的勞動(dòng)力成本。根據(jù)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及勞動(dòng)力的平均成本，本研究擬定的追肥勞動(dòng)力成本為1 000元/hm2，從而計(jì)算得到除去追肥勞力之后的相對(duì)收益。從表5中可以看出，玉米季中CRF20% 處理的相對(duì)效益最佳，為10 026元/hm2，比CK和 -N20% 處理分別多581和1 896元/hm2。而在麥季的相對(duì)收益中CRF20% 處理和CK處理差異不大，都比 -N20% 處理大1 100元/hm2左右，說(shuō)明CRF20% 處理下不會(huì)使得實(shí)際生產(chǎn)中的收益減少。

3 討論與結(jié)論

3.1 控釋肥在減氮下的穩(wěn)產(chǎn)作用以及經(jīng)濟(jì)效益

控釋肥作為新型肥料，因其獨(dú)特的釋放特性，已有越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始研究其在小麥和玉米生產(chǎn)中的應(yīng)用效果。如汪強(qiáng)等[15]發(fā)現(xiàn)在潮土區(qū)的小麥生產(chǎn)中，無(wú)機(jī)包膜緩/控釋肥料與尿素基施相比能增產(chǎn)10.03%～11.17%；李丙奇等[16]在潮土區(qū)進(jìn)行田間試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)控釋肥與其他肥料相比顯著增加了玉米的產(chǎn)量，利潤(rùn)也是最高，同時(shí)減少了氮肥的施用量。而本次研究中得到CRF20% 處理能夠在減氮20% 下在玉米季中能維持常規(guī)產(chǎn)量，而在麥季中使得產(chǎn)量較CK處理有所下降，但相比同等氮肥施用量的 -20%N處理，CRF20% 處理的增產(chǎn)效應(yīng)還是比較明顯的。在經(jīng)濟(jì)效益方面，控釋肥配施下的一次施肥省去了追肥環(huán)節(jié)，在玉米季的相對(duì)效益大于常規(guī)施肥處理，在麥季也能夠與常規(guī)施肥處理相持平。

在控釋肥配比方面，李偉等[17]發(fā)現(xiàn)在小麥生產(chǎn)中控釋肥配比在50% 時(shí)效果最佳，夏偉光等[18]也同樣發(fā)現(xiàn)冬小麥投入控釋尿素和普通尿素1︰1配比時(shí)產(chǎn)量和氮素利用最佳。而本次試驗(yàn)中考慮到了肥料成本，選用了20% 的控釋肥配施量，比較符合未來(lái)實(shí)際大田生產(chǎn)時(shí)的投入量，此配施量可能導(dǎo)致了麥季控釋肥的穩(wěn)產(chǎn)效果不理想。同時(shí)本次試驗(yàn)選取的控釋肥的控釋期為90天，符合整個(gè)玉米季的生長(zhǎng)期，而小麥生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，且麥季時(shí)土壤溫度較低，也會(huì)在一定程度上影響控釋肥的養(yǎng)分釋放效率，可能導(dǎo)致了其在麥季上的增產(chǎn)效應(yīng)不如玉米季明顯[19]。由于在麥季CRF20% 處理的穩(wěn)產(chǎn)效果不是十分理想，在實(shí)際的生產(chǎn)中，可以改變氮肥的減施量及配施比，并通過(guò)選取控釋期更長(zhǎng)，釋放更穩(wěn)定的控釋肥，以最終達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)、提高經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。

3.2 控釋肥提高氮素的利用效率，減少環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

廖松等[20]通過(guò)采用電導(dǎo)法和好氣培養(yǎng)連續(xù)取樣法研究發(fā)現(xiàn)尿素包膜后顯著抑制了其水解的速度，從而起到保肥的效果。在生產(chǎn)中使用控釋肥，不僅僅能增加作物的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)因?yàn)槠浞市Х€(wěn)定而持久，能減少氮素?fù)]發(fā)、淋失及反硝化脫氮損失，從而提高肥料利用率[21]。有研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)控釋肥的配施在水稻生產(chǎn)中可以減少氮肥的施用，提高氮肥利用率以及氮收獲指數(shù)[22-23]。本研究發(fā)現(xiàn)在減氮20% 時(shí)，通過(guò)配施20% 控釋肥，小麥-玉米輪作體系可獲得氮素輸入與輸出更好的表觀平衡水平，減少氮肥的損失，特別是在玉米季中使得氮素的盈余量?jī)H為4.6 kg/hm2(表4)，使得輸入土壤中的氮素更好地以植物吸收的方式輸出，確保土壤的氮素循環(huán)處于一個(gè)相對(duì)平衡穩(wěn)定的水平。

于淑芳等[24]在研究包膜控釋尿素對(duì)小麥-玉米輪作的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)施用控釋尿素能增加土壤耕層(0～20 cm)的氮素積累，減少氮素向土壤深層移動(dòng)的數(shù)量。衣文平等[25]的研究也發(fā)現(xiàn)，施用控釋肥不僅可促進(jìn)作物增產(chǎn)、氮肥利用率提高，還可使土壤中的硝態(tài)氮總累積量有一定提高。本研究則發(fā)現(xiàn)在減氮20% 的情況下，20% 控釋肥配施處理(CRF20%)的耕層土壤堿解氮含量顯著高于單一減氮20% 處理(-N20%)，且與CK處理相比差異較小。由于CRF20%處理可在耕層中維持較好的氮素水平，說(shuō)明控釋肥的施用使得氮素向下層土壤的遷移量減少，降低了淺層地下水氮素污染的風(fēng)險(xiǎn)。此外也有研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)控釋肥的配施還可以減少作物生長(zhǎng)期N2O排放[26]。

3.3 研究結(jié)論和展望

本研究發(fā)現(xiàn)，在華北潮土區(qū)小麥-玉米輪作生產(chǎn)體系中，通過(guò)減氮20% 并配施20% 的控釋肥，可在玉米季維持正常的產(chǎn)量水平，而在麥季中略有減量。減氮并配施控釋肥的一次性施肥不僅減少了氮素投入量，還可使潮土區(qū)小麥-玉米輪作體系的氮素輸入和輸出更趨于表觀平衡，同時(shí)較好地維持土壤耕層中的氮素水平，減少氮素向土壤下層的遷移，具有較好的環(huán)境效益，在大田生產(chǎn)中具有較好的應(yīng)用前景，且符合我國(guó)肥料的發(fā)展方向[27]。同時(shí)，控釋肥配施下的一次施肥省去了追肥環(huán)節(jié)，減少了追肥的勞力投入，能獲得較佳的經(jīng)濟(jì)效益。

本研究中的控釋肥處理在麥季應(yīng)用效果整體上不如在玉米季的突出，由此在選用控釋肥時(shí)要注意其本身的性質(zhì)，不能為了盲目追求氮素的效益而大量減少氮素的投入，導(dǎo)致作物的減產(chǎn)。在控釋肥的生產(chǎn)上要提高制作的工藝，減少生產(chǎn)的成本，研制出控釋期更長(zhǎng)更穩(wěn)定，適合不同作物和不同土壤類(lèi)型的控釋肥[28-29]?？傊?，控釋肥的一次性配施不僅能更好地滿足作物對(duì)養(yǎng)分的需求，更重要的是其能降低肥料損失，維持土壤氮素平衡，提高肥料利用率，降低施肥的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，值得在華北潮土區(qū)玉米-小麥輪作體系中推廣應(yīng)用。

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Effects of Controlled-release Fertilizer on Wheat-maize Rotation System in Fluvo-aquic Soil in North China

LIANG Gang1,2,LIANG Linzhou1,DONG Xiaoying1,SHEN Renfang1*
(1 State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture(Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences),Nanjing 210008,China; 2 University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China)

Abstract:A field experiment was conducted to study the effects of controlled-release fertilizer on crop yield,nitrogen balance and soil nitrogen residual of wheat-maize rotation system in Fluvo-aquic soil in North China.The results showed that the treatment with adding 20% controlled-release fertilizer / reducing 20% nitrogen fertilizer(CRF20%)could maintain maize yield and biomass compared to the conventional fertilization treatment(CK),decreased wheat yield and biomass,however,it was higher than the treatment of nitrogen reducing 20%(-N20%).Due to the elimination of top-dressing,and the CRF20% treatment got 581 and 1 896 Yuan RMB/hm2relative income higher than the CK and -N20% treatment in maize season,while in the wheat season the relative income of the CRF20% treatment and CK were nearly the same.The CRF20% treatment can reduce nitrogen surplus and maintain the apparent equilibrium between nitrogen input and output,especially in the maize season with a nitrogen surplus of only 4.6 kg/hm2,thus it can maintain nitrogen in topsoil to reduce nitrogen loss into the environment.

Key words:Wheat-maize rotation; Controlled-release fertilizer; Reducing nitrogen fertilizer; Economic benefits; Nitrogen equilibrium

作者簡(jiǎn)介：梁鋼(1989—)，男，浙江寧波人，碩士研究生，主要從事土壤與植物營(yíng)養(yǎng)研究。E-mail:liangg08@163.com

* 通訊作者(rfshen@issas.ac.cn)

基金項(xiàng)目：①國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2013CB127401)和中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重大項(xiàng)目(KSCX2-EW-N-08)資助。

DOI:10.13758/j.cnki.tr.2016.01.008

中圖分類(lèi)號(hào)：S143.1