新型氮肥對(duì)膜下滴灌玉米產(chǎn)量、氮素吸收及利用率的影響

李 源 , 張 炎,2 , 哈麗哈什·依巴提,2, 張夢(mèng)婕,李青軍,2

(1. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091；2. 農(nóng)業(yè)部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】化肥為作物生長(zhǎng)提供了必要的養(yǎng)分，而過量的施用化肥可能導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降并引起環(huán)境問題[1-4]。作為新疆重要的糧食作物之一，玉米總產(chǎn)量位居第二位[5]，在肥料的施用方面主要以普通尿素為主，長(zhǎng)期施用會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。比較不同新型尿素在膜下滴灌玉米上的肥效差異，對(duì)篩選最佳的新型尿素類型有重要意義。【前人研究進(jìn)展】前人研究表明，在小麥和玉米等作物上，應(yīng)用腐植酸尿素和控失尿素后，顯著提高了作物產(chǎn)量和肥料利用率[6-8]?？厥蛩啬軌蛴行У膶⒌鼐奂谥仓旮蹈浇?，更好的供作物吸收，尤其在干旱條件下表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)[9,10]。聚能網(wǎng)尿素在溶解時(shí)形成一種特有的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將營養(yǎng)元素固定在根系周圍[11]。含鋅尿素和腐植酸尿素在作物的增產(chǎn)方面起到較好的效果[12-15]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前已針對(duì)新型尿素對(duì)棉花的產(chǎn)量和肥效進(jìn)行了相關(guān)報(bào)道，但在玉米上的應(yīng)用缺乏研究。研究新型尿素對(duì)玉米產(chǎn)量和養(yǎng)分利用率的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】試驗(yàn)設(shè)置7個(gè)處理，各處理施用等量氮磷鉀，控失尿素全部基施，其他處理尿素30%作基肥，70%后期隨水滴施，磷鉀肥全部基施。在成熟期測(cè)定其生物量、產(chǎn)量和氮肥吸收利用率和土壤中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量。篩選效果最佳的新型尿素，為實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)高效提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2017年在昌吉市老龍河農(nóng)場(chǎng)，玉米供試品種為新玉48號(hào)，采取膜下滴灌種植，滴灌帶布設(shè)方式為一管2行，實(shí)行寬窄行，窄行50 cm，寬行70 cm，株距20～22 cm，小區(qū)面積48 m2。4月30日播種，5月7日出苗。采用滴灌方式，生育期共溉水10次，總灌水量為260 m3/hm2。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在相同磷鉀(P2O5120 kg/hm2、K2O 75 kg/hm2)的基礎(chǔ)上，設(shè)置7個(gè)處理。處理1：不施氮(CK)；處理2：施用常規(guī)尿素(Urea)；處理3：施用等氮量聚能網(wǎng)尿素(P-Urea)；處理4：施用等氮量腐殖酸尿素(H-Urea)；處理5：施用控失尿素(LC-Urea)；處理6：施用等氮量含鋅尿素(Zn-Urea)；處理7：施用等氮量常規(guī)尿素加鋅(Urea+Zn)，施鋅量與Zn-Urea處理相同。各處理重復(fù)3次，小區(qū)面積54 m2。

除CK處理外，其它處理施氮量都為225 kg/hm2，其中控失尿素作為底肥基施，其它施氮處理的尿素30%氮肥作基肥，70%氮肥分4次在玉米大喇叭口期(6月12日，25%)、孕穗期(6月27日，20%)、吐絲期(7月16日，15%)、灌漿期(7月31日，10%)隨水滴施；三料磷肥(P2O546%)、氯化鉀(K2O 60%)，全部基施。其中氮肥用河南心連心化肥有限公司提供的普通尿素(N46.4%)、聚能網(wǎng)尿素(N46.4%)、腐植酸尿素(N46%)、含鋅尿素(N 43.2% 一水硫酸鋅2%)、控失尿素(N43.2%)，三料磷肥(P2O546%)、硫酸鉀(K2O 50%)、硫酸鋅為實(shí)驗(yàn)室用化學(xué)試劑。各處理使用水表計(jì)量灌水量，每次灌水量相同。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)1.2.2.1 干物質(zhì)與養(yǎng)分

干物質(zhì)和養(yǎng)分測(cè)定：在成熟期(9月28日)采集玉米樣品，將植株按不同器官分開，烘干、稱重，測(cè)定不同部位養(yǎng)分。

1.2.2.2 產(chǎn)量

玉米成熟期各小區(qū)調(diào)查面積2.4×4=9.6 (m2)的玉米株數(shù)，并采收30株測(cè)玉米單株籽粒重，計(jì)算產(chǎn)量。

養(yǎng)分積累量(kg/hm2)=株數(shù)(株/hm2)×單株干物質(zhì)重(kg)×養(yǎng)分濃度(%)；

養(yǎng)分利用率(%)=(施肥區(qū)養(yǎng)分吸收量-缺肥區(qū)吸收量)×100 /施肥量；

農(nóng)學(xué)效率(kg/kg)=(施肥區(qū)玉米產(chǎn)量-缺肥區(qū)玉米產(chǎn)量)/施肥量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

表1 不同尿素處理的玉米產(chǎn)量
Table 1 Maize yield components of different treatments with different kinds of new-type urea

處理Treatment密度 Density(plants/hm2)單株籽粒重Grain weight per plant(g/plant)產(chǎn)量Yield(kg/hm2)比CK增產(chǎn)Increase productionthan CK (%)比常規(guī)尿素增產(chǎn)Increase production than urea (%)CK76 389a150.0e11 459e--Urea75 694a171.2d12 958d13.09 -P-Urea76 042a181.2bc13 777bc20.23 6.32 H-Urea76 042a185.2ab14 081a22.89 8.67 LC-Urea76 042a186.8a14 205a23.96 9.62 Zn-Urea75 694a184.8ab13 988ab22.07 7.95 Urea+Zn75 694a179.6c13 594c18.63 4.90

注：同列不同字母表示處理間差異達(dá)到顯著性水平(P< 0.05)下同

Notes: different lowercase lettters in the same column mean significant difference(P< 0. 05)， the same as below

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

研究表明,各處理玉米的株數(shù)沒有顯著差異。缺氮顯著降低了玉米的單株籽粒重，其中CK處理單株籽粒重最小，為150.0 g/株，顯著小于各施氮處理，而P-Urea、H-Urea、Zn-Urea、LC-Urea、Urea+Zn處理的單株籽粒重都顯著大于Urea處理，其中LC-Urea處理最大，為186.8 g/株，顯著高于P-Urea、Urea+Zn處理，與H-Urea、Zn-Urea處理沒有顯著差異，Zn-Urea處理顯著大于Urea+Zn處理。

施氮顯著增加了玉米產(chǎn)量，與Urea相比，P-Urea、H-Urea、Zn-Urea、LC-Urea都顯著增加了玉米產(chǎn)量，增產(chǎn)率6.32%～9.62%，其中LC-Urea增產(chǎn)效果最好；Zn-Urea處理顯著大于Urea+Zn處理，而Urea+Zn比常規(guī)尿素增產(chǎn)4.90%，差異顯著。表1

2.2 氮肥對(duì)玉米干物質(zhì)累積與分配的影響

研究表明,玉米各部位干物質(zhì)處理間差異顯著。LC-Urea處理的葉干物質(zhì)最大，為5 366 kg/hm2，顯著高于Urea處理，而P-Urea、H-Urea、Zn-Urea、Urea+Zn、Urea處理間都沒有顯著差異，但各施氮處理的葉干物質(zhì)均顯著高于CK。各施氮處理的莖干物質(zhì)均顯著高于CK，而LC-Urea處理的莖最大，為6 231 kg/hm2，顯著高于Urea、Urea+Zn處理，而與P-Urea、H-Urea、Zn-Urea處理之間差異不顯著，同時(shí)Zn-Urea與Urea+Zn處理也沒有達(dá)到顯著差異。各施氮處理的籽粒干物質(zhì)均顯著高于CK，其中LC-Urea處理最大，為14 332 kg/hm2，顯著大于Zn-Urea、Urea+Zn、Urea處理，而與P-Urea、H-Urea處理沒有顯著差異，同時(shí)Zn-Urea與Urea+Zn也沒有達(dá)到顯著差異。P-Urea、H-Urea、Zn-Urea、LC-Urea和Urea+Zn處理的玉米總干物質(zhì)均顯著大于Urea處理，增加率5.62%～13.43%，其中LC-Urea處理的玉米總干物質(zhì)最大，為25 930 kg/hm2，但與P-Urea、H-Urea、Zn-Urea和Urea+Zn處理沒有顯著差異，Zn-Urea與Urea+Zn處理也沒有達(dá)到顯著差異。表2

表2 不同尿素處理的玉米干物質(zhì)分配
Table 2 Maize dry matter distribution of each treatment with different kinds of new-type urea(kg/hm2)

處理Treatment葉Leaf莖Stem籽粒Grain總計(jì)Total總計(jì)比常規(guī)尿素增加 Total increase than Urea (%)CK3 971c4 526d11 639d 20 136d-Urea4 725b5 612c12 522c22 860c-P-Urea5 183ab6 154ab13 723ab 25 061ab 9.63 H-Urea5 263ab6 086ab14 101ab25 451ab 11.33 LC-Urea5 366a6 231a14 332a25 930a13.43 Zn-Urea5 211ab6 105ab13 431b24 747ab8.25 Urea+Zn4 998ab5 791bc13 356b24 145b 5.62

2.3 氮肥對(duì)玉米養(yǎng)分吸收與分配的影響

研究表明,各處理的玉米各部位N素吸收量差異顯著。各施氮處理的葉N素吸收量均顯著高于CK，其中H-Urea、Zn-Urea、LC-Urea處理顯著大于Urea處理，其中LC-Urea最大，為50.54 kg/hm2，但三者間沒有顯著差異，而P-Urea與Urea處理沒有顯著差異，Zn-Urea處理與Urea+Zn處理也沒有顯著差異。各施氮處理的莖N素吸收量均顯著高于CK，其中P-Urea、H-Urea、Zn-Urea、LC-Urea處理都顯著大于Urea處理，但四者間沒有顯著差異，而Zn-Urea處理顯著高于Urea+Zn處理，而Urea+Zn處理與Urea處理沒有顯著差異。各施氮處理的籽粒N素吸收量均顯著高于CK，其中H-Urea、Zn-Urea、LC-Urea、Urea+Zn處理的籽粒N素吸收量顯著大于Urea處理，但P-Urea處理與Urea處理沒有顯著差異，而Zn-Urea處理顯著高于Urea+Zn處理。

與CK相比，Urea、P-Urea、H-Urea、Zn-Urea、LC-Urea、Urea+Zn處理都顯著增加了玉米總N素吸收量，增加率為3.13%～7.95%，其中P-Urea、H-Urea、Zn-Urea、LC-Urea、Urea+Zn處理的總N素吸收量都顯著大于Urea處理，LC-Urea處理的玉米總N素吸收量最大，為269.96 kg/hm2，顯著高于P-Urea處理，與H-Urea、Zn-Urea處理沒有顯著差異，而Zn-Urea處理顯著大于Urea+Zn處理。表3

表3 不同尿素處理的玉米氮素吸收量
Table 3 Maize N uptake of each treatment with different kinds of new-type urea (kg/hm2)

處理Treatment葉Leaf莖Stem籽粒Grain總計(jì)Total總計(jì)比常規(guī)尿素增加Total increase than Urea (%)CK25.08d22.31c98.07c145.46e-Urea43.68c39.79b166.62b 250.09d-P-Urea46.21bc 46.60a168.24ab 261.04bc 4.38H-Urea48.96ab 45.12a171.47a265.56ab6.19LC-Urea50.54a47.26a172.15a269.96a7.95Zn-Urea47.77ab 45.96a172.19a265.93ab 6.33Urea+Zn45.79bc 40.43b171.69a257.91c3.13

2.4 玉米氮肥利用效率

研究表明,P-Urea、H-Urea、Zn-Urea、LC-Urea、Urea+Zn處理的農(nóng)學(xué)效率8.90～11.44 kg/kg，都大于Urea處理的6.25 kg/kg，其中LC-Urea處理最大，其次是H-Urea處理，而Zn-Urea處理也大于Urea+Zn處理。P-Urea、H-Urea、Zn-Urea、LC-Urea和Urea+Zn較Urea都提高了玉米的氮肥利用率，增加了3.26～8.28個(gè)百分點(diǎn)，其中LC-Urea氮肥利用率最高，比Urea增加了8.28個(gè)百分點(diǎn)，而Zn-Urea處理也比Urea+Zn處理提高了氮肥利用率。表4

表4 不同氮肥處理的氮肥利用效率
Table 4 Nitrogen Utilization efficiency of each treatment with different kinds of new-type urea

處理Treatment農(nóng)學(xué)效率Agronomy efficiency (kg/kg)N利用率N utilization (%)比常規(guī)尿素增加Utilization increase than urea (%)Urea6.25 43.60-P-Urea9.66 48.164.56H-Urea10.93 50.046.45LC-Urea11.44 51.888.28Zn-Urea10.54 50.206.60Urea+Zn8.90 46.863.26

2.5 土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮?dú)埩?/h3>

研究表明,在0～20 cm土層中，LC-Urea處理后土壤銨態(tài)氮累積量最高，為16.9 mg/kg，其次是Zn-Urea處理，CK處理最低；在20～40 cm土層中，LC-Urea處理銨態(tài)氮累積量最高，為15.7 mg/kg。0～20 cm土層中LC-Urea處理硝態(tài)氮累積量最高，為31.2 mg/kg，其次是Zn-Urea處理；在20～40 cm土層中，LC-Urea處理的土壤硝態(tài)氮累積量最高，為29.8 mg/kg。表5

處理Treatment銨態(tài)氮 NH+4-N硝態(tài)氮 NO-3-N0～20 cm20～40 cm0～20 cm20～40 cmCK10.28.518.715.6Urea13.812.126.524.4P-Urea14.39.230.127.4H-Urea13.97.829.621.8LC-Urea16.915.731.229.8Zn-Urea15.58.529.422.6Urea+Zn14.614.928.524.5

3 討 論

研究可以看出，LC-Urea、H-Urea、P-Urea、Zn-Urea、Urea+Zn處理與Urea處理相比，顯著提高了玉米產(chǎn)量和肥料利用率。其中，LC-Urea、H-Urea、Zn-Urea 3個(gè)處理之間差異不顯著；其中LC-Urea增產(chǎn)效果最為明顯，其次為H-Urea。LC-Urea、H-Urea、Zn-Urea處理有利于0～40 cm土層深度范圍內(nèi)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的累積，其中LC-Urea效果最好。

在提高產(chǎn)量和肥料利用率方面，LC-Urea、H-Urea和Zn-Urea與Urea相比表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。其中，LC-Urea可增加玉米生育期內(nèi)地上部分生物量，提高玉米生育后期氮素吸收能力[16]，其氮素釋放能夠與作物養(yǎng)分吸收同步[17]。同時(shí)，LC-Urea的施用對(duì)于降低氨的揮發(fā)效果顯著[18]，更有利于玉米對(duì)養(yǎng)分的吸收。前人研究認(rèn)為，一次性施入氮肥不能滿足不同生育期植株對(duì)氮素的需求，造成大量氮肥隨水流失，造成生育后期養(yǎng)分供給不足的狀況[19]，研究結(jié)果有所不同，主要新疆地區(qū)干旱的氣候條件密切相關(guān)。新疆地區(qū)干旱少雨，滴灌的灌溉方式并不會(huì)使作為基肥的LC-Urea大量隨降雨流失，而在南方地區(qū)由于降水較多，需要分期施用LC-Urea，減少LC-Urea隨水流失。P-Urea在固氮和增效緩釋方面不如LC-Urea和H-Urea[20]；與Urea相比，H-Urea能增加土壤中硝態(tài)氮含量，保證作物出苗率，能有效的提高肥料利用率、增高產(chǎn)量，可以使玉米籽粒產(chǎn)量提高6.3%～17.3%[21]，但效果不如LC-Urea；袁海麗[22]研究表明，施用P-Urea能促進(jìn)玉米莖粗的增加，從而能夠達(dá)到較好的增產(chǎn)效果；楊威等[23]研究表明，Zn-Urea比Urea+Zn增產(chǎn)9.13%。研究Zn-Urea處理的玉米產(chǎn)量和肥料利用率顯著高于Urea處理，這是由于土壤中鋅元素處于虧缺狀態(tài)，僅為0.80 mg/kg，施用的Zn-Urea補(bǔ)充了土壤中的鋅元素，對(duì)玉米的長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量有較好的促進(jìn)效果[24]；而Zn-Urea處理的玉米產(chǎn)量和肥料利用率顯著高于Urea+Zn處理，可能是因?yàn)殇\元素在2種肥料中的賦存狀態(tài)和施用方法等因素影響到鋅在2種肥料中有效性和玉米對(duì)鋅的吸收利用差異。

從不同新型氮肥對(duì)玉米產(chǎn)量的影響來看，LC-Urea>H-Urea>Zn-Urea>P-Urea>Urea+Zn>Urea；從不同新型肥料對(duì)玉米肥料利用率方面來看，LC-Urea>Zn-Urea>H-Urea>P-Urea>Urea+Zn>Urea；選擇LC-Urea是提高新疆干旱區(qū)膜下滴灌玉米產(chǎn)量、氮肥利用率的最佳途徑。

4 結(jié) 論

4.1 與常規(guī)尿素相比,等氮量聚能網(wǎng)尿素、等氮量腐殖酸尿素、等氮量含鋅尿素、控失尿素處理顯著提高產(chǎn)量，其中控失尿素增產(chǎn)效果最好。

4.2 等氮量含鋅尿素處理的產(chǎn)量顯著大于等氮量常規(guī)尿素加鋅處理。

4.3 等氮量聚能網(wǎng)尿素、等氮量腐殖酸尿素、等氮量含鋅尿素、控失尿素處理較常規(guī)尿素相比，顯著提高氮肥利用率，其中控失尿素處理氮肥利用率最高。