施用含鋅尿素對夏玉米產(chǎn)量、氮素吸收及氮肥利用率的影響

劉紅恩+李金峰+劉世亮+馮夢喜+趙建中+孫廣梅+聶兆君+王文亮

摘要：2014年6—9月，在河南省商丘市民權(quán)縣布置田間小區(qū)試驗，研究了施用含鋅尿素對夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成要素、氮素累積量、氮肥利用率、籽粒鋅含量及累積量的影響。結(jié)果表明，與施用普通尿素處理相比，施用含鋅尿素能夠增加夏玉米籽粒產(chǎn)量和氮素的吸收量，提高籽粒鋅含量，并提高夏玉米的氮肥利用率，其籽粒產(chǎn)量、氮累積量、氮肥利用率、籽粒鋅含量、籽粒鋅累積量分別增加4.25%、21.17%、475%、18.82%、24.00%。施用含鋅尿素并減氮20%條件下，籽粒產(chǎn)量、氮累積量、氮肥利用率、籽粒鋅含量、籽粒鋅累積量較施用普通尿素處理分別增加了2.15%、18.78%、551.68%、9.03%、11.37%。說明施用含鋅尿素可以明顯提高夏玉米產(chǎn)量，增加籽粒鋅含量，促進(jìn)夏玉米植株對氮素的吸收，提高夏玉米的氮肥利用率，對作物生長、人體健康以及提高肥料利用效率等方面具有積極作用。

關(guān)鍵詞：夏玉米；含鋅尿素；產(chǎn)量；氮肥利用率；籽粒鋅含量

中圖分類號： S513.01 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）09-0094-03

鋅是維持機(jī)體正常生命活動所不可缺少的必需微量元素，與人體的生長發(fā)育、組織的修復(fù)有密切的關(guān)系[1-2]。人體缺鋅可引起生長、發(fā)育遲緩，智力障礙，免疫力低下及生殖功能下降，甚至不孕等一系列疾病[3]。糧食作物作為植物性食物的主體，是人體營養(yǎng)元素鋅的重要來源。然而，膳食結(jié)構(gòu)中主要消耗含鋅量低和鋅生物有效性不高的谷類食品的人群普遍存在缺鋅問題[4-5]。研究表明，全世界幾乎一半人口受到缺鋅的困擾[6]。在許多以谷物為主的發(fā)展中國家居民中，人體缺鋅現(xiàn)象尤其嚴(yán)重，主要是因為谷物籽粒中的鋅含量偏低，不能滿足人體的需要[7]。我國大部分耕地土壤鋅含量并不高，為了獲得作物高產(chǎn)，在大量施用氮、磷、鉀肥的同時，并未及時補(bǔ)充微量元素肥料，使得土壤鋅含量銳減。尤其是在北方石灰性土壤上，有效鋅含量較低的狀況更加嚴(yán)重[8]。土壤缺鋅不僅導(dǎo)致糧食作物鋅含量不高，并嚴(yán)重影響作物生長發(fā)育[9]。

玉米作為一種重要的谷物類糧食作物，提高玉米籽粒中的鋅含量，促進(jìn)人體對鋅的攝入，對于改善和解決敏感人群鋅缺乏的健康問題具有重要意義。研究表明，通過外源添加的方式施用鋅肥是在短期內(nèi)能有效提高作物籽粒鋅含量和有效性的重要措施[6，10-11]。而在實際的糧食生產(chǎn)中，施用氮肥也是提高作物產(chǎn)量最主要的途徑之一[12]。有關(guān)氮肥和鋅肥之間的關(guān)系已經(jīng)越來越受到人們的重視。有報道指出，氮肥和鋅肥配施存在協(xié)同效應(yīng)，氮鋅配施能夠提高作物產(chǎn)量，增加作物籽粒對氮和鋅的吸收，合理施氮能夠促進(jìn)作物籽粒鋅含量的提高，施用鋅肥也能夠提高作物對氮素的利用效率[13-18]。

含鋅尿素作為一種新型肥料品種，在滿足作物氮素需求的同時，也有效地解決了作物對鋅營養(yǎng)的需求。本研究通過在河南省民權(quán)縣壤質(zhì)潮土區(qū)布置田間小區(qū)試驗，研究了施用含鋅尿素對夏玉米產(chǎn)量及構(gòu)成要素、氮素累積量、氮肥利用率及籽粒鋅含量的影響，為含鋅尿素在玉米施肥中的推廣應(yīng)用提供了重要的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2014年6—9月在河南省商丘市民權(quán)縣龍?zhí)伶?zhèn)吳堂村進(jìn)行。供試土壤為壤質(zhì)潮土。土壤基本理化性狀如下：pH值8.01（1 ∶5水提），有機(jī)質(zhì)20.35 g/kg，堿解氮45.50 mg/kg，速效磷5.66 mg/kg，速效鉀91.00 mg/kg，DTPA浸提有效鋅0.15 mg/kg。

1.2 供試材料

供試玉米品種為滑玉12，由民權(quán)縣農(nóng)業(yè)局統(tǒng)一提供。試驗用肥料品種為普通尿素（含N 46%）、含鋅尿素（含Zn 2%，含N 42%）、過磷酸鈣（含P2O5 16%）、氯化鉀（含K2O 60%），由河南心連心化肥有限公司提供。

1.3 試驗處理

試驗共設(shè)置4個處理，分別為：T1：空白處理（不施氮肥，只施磷、鉀肥，其中，16%過磷酸鈣187.5 kg/hm2、60%氯化鉀51 kg/hm2，肥料在玉米5葉期開溝追施，以下各處理的磷肥和鉀肥純養(yǎng)分量與T1一致）；T2：普通尿素BB肥（總養(yǎng)分含量30-5-5，玉米5葉期開溝追施，600 kg/hm2）；T3：含鋅尿素BB肥（總養(yǎng)分含量30-5-5，玉米5葉期開溝追施，600 kg/hm2）；T4：含鋅尿素BB肥，減氮20%（總養(yǎng)分含量30-5-5，玉米5葉期開溝追施510 kg/hm2，較T2減少純N 20%）。

試驗采取隨機(jī)區(qū)組排列，每個處理設(shè)置3次重復(fù)，小區(qū)面積為4 m×7.5 m，種植密度為67 500 株/hm2。同一試驗各小區(qū)行、株距保持嚴(yán)格一致，同時設(shè)置保護(hù)行和觀察道。所有處理的田間管理措施均按照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)夏玉米生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行，各項措施由專人在同一個工作日內(nèi)完成。

1.4 測試項目和方法

待玉米完全成熟后，每個小區(qū)隨機(jī)取整株玉米2 株，裝入尼龍網(wǎng)袋，風(fēng)干后按照莖葉、籽粒、穎殼等部位分開，65 ℃烘干至恒質(zhì)量，記錄各部位的干物質(zhì)質(zhì)量，粉碎、過篩后分析植株各部位氮含量及籽粒鋅含量。采用濃H2SO4-H2O2消煮-蒸餾定氮法測定植株全氮，采用干灰化-AAS法[19]測定籽粒鋅含量。每個小區(qū)另取 15 穗玉米進(jìn)行考種，調(diào)查穗長、穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量和籽粒產(chǎn)量等。

以下參數(shù)計算公式參考彭少兵等[20]及鄒娟等[21]的方法，用以表征肥料的利用效率：氮素積累量（kg/hm2）=非收獲物干質(zhì)量×非收獲物氮含量+收獲物干質(zhì)量×收獲物氮含量；

氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施氮肥區(qū)產(chǎn)量/施氮肥量；

氮肥農(nóng)學(xué)效率（kg/kg）=（施氮肥區(qū)產(chǎn)量-不施氮肥區(qū)產(chǎn)量）/施氮肥量；

氮肥表觀利用率=（施氮肥區(qū)植株地上部氮素積累量-不施氮肥區(qū)植株地上部氮素積累量）/施氮量×100%；

氮肥貢獻(xiàn)率=（施氮肥區(qū)產(chǎn)量-不施氮肥區(qū)產(chǎn)量）/施氮肥區(qū)產(chǎn)量×100%。

1.5 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS 10.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析，各處理平均值的多重比較采用LSD法（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用含鋅尿素對夏玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1可知，與T1處理（不施氮肥）相比，其他各處理玉米在穗長、穗粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量各項指標(biāo)均顯著高于T1處理，說明施用氮肥可以顯著增加玉米穗長、穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量。施用含鋅尿素后（T3處理），穗長、穗粒數(shù)、籽粒產(chǎn)量等在所有處理中均最高，其穗長、穗粒數(shù)和籽粒產(chǎn)量與T2處理相比分別增加了2.98%、2.22%和4.25%，且穗長和籽粒產(chǎn)量達(dá)到顯著差異水平。說明氮、鋅之間存在協(xié)同作用，在同樣的氮水平條件下，施用含鋅尿素能夠明顯增加玉米穗粒數(shù)，顯著提高籽粒產(chǎn)量。但是，與普通尿素處理（T2）相比，施用含鋅尿素（T3）卻有降低玉米百粒質(zhì)量的趨勢，但未達(dá)到顯著差異。

與T4處理（施用含鋅尿素減氮20%）相比，T3處理雖然各項指標(biāo)均高于T4處理，但未達(dá)到顯著差異。與T2處理相比，T4處理的玉米產(chǎn)量則增產(chǎn)2.15%。說明，與施用普通尿素相比，玉米施用含鋅尿素后，即便是在減氮20%的條件下，仍能獲得一定的增產(chǎn)效應(yīng)。

2.2 施用含鋅尿素對夏玉米植株氮累積量的影響

由表2可知，與T1處理（不施氮肥）相比，各處理的籽粒氮累積量、總吸氮量均高于T1處理。說明施用氮肥可以增加玉米籽粒氮累積量和植株總吸氮量。與T2處理（施普通尿素）相比，T3處理的籽粒吸氮量、莖葉吸氮量、穎殼吸氮量和總吸氮量均高于T2處理，其中T3處理的植株總吸氮量較T2處理增加21.17%。另外，T3處理的籽粒氮積累量、莖葉氮積累量分別占植株總吸氮量的67.47%和24.73%，而T2處理的籽粒氮積累量、莖葉氮累積量則分別占植株總吸氮量的66.37%和29.82%。說明，與施用普通尿素相比，施用含鋅尿素能夠促進(jìn)植株對氮素的吸收利用，并促進(jìn)玉米莖葉中的氮素向籽粒分配和轉(zhuǎn)運。

與T2處理相比，T4處理的籽粒吸氮量、莖葉吸氮量、穎殼吸氮量和總吸氮量均明顯增加，且T4處理的籽粒氮積累量、莖葉氮積累量分別占植株總吸氮量的68.48%和22.63%，T2處理籽粒氮積累量、莖葉氮累積量則分別占植株總吸氮的66.37%和29.82%。說明，與施用普通尿素相比，施用含鋅尿素，在減氮20%條件下，依然能促進(jìn)玉米植株氮素的吸收，并促進(jìn)莖葉中的素氮向籽粒轉(zhuǎn)運。與T3處理相比，T4處理籽粒吸氮量、莖葉吸氮量、穎殼吸氮量和總吸氮量均沒有明顯減少，且籽粒氮素累積量占植株總氮素吸收量的比例由67.47%增加至68.48%。說明，在施用一定鋅肥的條件下，減少20%施氮量并未明顯降低植株對氮素的吸收量，并促進(jìn)了氮素從植株向籽粒的轉(zhuǎn)移。

2.3 施用含鋅尿素對夏玉米氮肥利用效率的影響

由表3可知，施用含鋅尿素處理（T3、T4）在氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥表觀利用率、氮肥貢獻(xiàn)率方面均高于T2處理。其中，處理T3（施用含鋅尿素）的氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥表觀利用率、氮肥貢獻(xiàn)率較T2處理分別增加38.84%、4.75 倍、36.67%；T4處理（施用含鋅尿素減氮20%）的氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥表觀利用率、氮肥貢獻(xiàn)率較T2處理分別增加27.67%、49.57%、5.52倍、20.02%。其中氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)效益指標(biāo)均達(dá)到顯著差異水平。說明，與普通尿素相比，施用含鋅尿素能夠大大提高玉米的氮肥利用率。與T3處理相比，T4處理在氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥表觀利用率指標(biāo)上分別增加了22.47%、7.72%、13.14%。說明，在相同的鋅肥施用條件下，適當(dāng)減少氮肥的用量（減氮20%）可以增加氮肥的偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥表觀利用效率。

2.4 施用含鋅尿素對夏玉米籽粒鋅含量和鋅累積量的影響

由圖1可知，與T1處理相比，各處理玉米籽粒鋅含量、鋅累積量均高于T1處理，其中含鋅尿素處理（T3、T4）的差異均達(dá)到顯著水平。T2處理與T1處理相比，籽粒鋅含量、鋅累積量分別增加9.62%、23.11%。并且，籽粒鋅累積量達(dá)到顯著差異水平。說明氮鋅之間存在交互作用，在玉米上使用氮肥可以增加玉米籽粒鋅含量及鋅累積量。與T2處理相比，T3、T4處理籽粒鋅含量分別增加18.82%、9.03%；籽粒鋅累積量分別增加24.00%、11.37%。并且，T3的籽粒鋅含量、鋅累積量與T2處理的差異均達(dá)到顯著水平。說明，在玉米上施用含鋅尿素與普通尿素相比，能增加籽粒鋅含量及鋅累積量。T4與T2處理比較結(jié)果進(jìn)一步說明施用含鋅尿素能增加籽粒鋅含量及鋅累積量，施用含鋅尿素在減氮20%的條件下，籽粒鋅含量、鋅累積量依然高于施普通尿素處理。與T4相比，T3處理的玉米籽粒鋅含量、鋅累積量分別增加8.98%、11.33%，而且籽粒鋅累積量差異達(dá)到顯著水平。說明，氮鋅之間存在協(xié)同交互作用，在施鋅量一致的條件下，氮肥用量越多，籽粒鋅含量、鋅累積量增加效果越明顯。

3 討論

試驗結(jié)果表明，玉米上施用含鋅尿素的效果大大優(yōu)于普通尿素，施用含鋅尿素能提高玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素，這與康利允等的研究結(jié)果[22-23]相一致。同時，含鋅尿素的施用不僅可以促進(jìn)植株對氮的吸收和利用，也能促進(jìn)莖葉中的氮向籽粒中轉(zhuǎn)移。施用含鋅尿素也可以大大提高玉米的氮肥利用率，這與楊利花等的研究結(jié)果[24-25]相一致。本試驗結(jié)果還表明，施用含鋅尿素還能顯著提高籽粒鋅含量及籽粒鋅累積量。施用含鋅尿素減氮20%與施用普通尿素不減氮處理結(jié)果表明：施用含鋅尿素減氮20%條件下依然能增加籽粒產(chǎn)量，促進(jìn)植株對氮的吸收，提高氮肥利用率。這一結(jié)果與何忠俊的研究結(jié)果[26]相一致。

在施用含鋅尿素條件下減氮20%與不減氮處理相比，施用含鋅尿素不減氮處理的玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成要素、氮累積量、氮肥利用率、籽粒鋅含量、籽粒鋅累積量均高于減氮20%處理。說明氮鋅之間存在協(xié)同作用，并且在同樣的鋅肥條件下，氮用量越多，二者之間的協(xié)同效果越好。這一結(jié)論與楊利花等的研究結(jié)果[25，27]相一致。在本試驗中，施用含鋅尿素減氮20%與不減氮處理的各個指標(biāo)相比，雖然不減氮處理的各項指標(biāo)占優(yōu)勢，然而這種優(yōu)勢并沒有達(dá)到顯著水平。在接下來的試驗中，可以針對含鋅尿素的減氮量進(jìn)行試驗，找到含鋅尿素最佳的氮鋅配比，為合理施肥、增加籽粒鋅含量、提高氮肥利用效率提供理論支持。

4 結(jié)論

綜上所述，氮鋅之間在玉米上存在交互協(xié)同作用，施用含鋅尿素可以顯著增加玉米產(chǎn)量，增產(chǎn)率可達(dá)4.25%。同時，施用含鋅尿素不僅促進(jìn)植株對氮元素的吸收和積累，還能促進(jìn)莖葉中的氮元素向籽粒中轉(zhuǎn)移，進(jìn)而提高玉米籽粒氮累積量。針對我國北方石灰性土壤有效鋅含量較低的狀況，施用含鋅尿素不僅可以顯著提高玉米籽粒鋅含量，而且還可以顯著增加籽粒鋅累積量。這是解決敏感人群鋅缺乏健康問題最直接、最有效的辦法。施用含鋅尿素還能大大提高氮肥的利用效率，這對節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、增加效益具有重要的意義。

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