不同脲甲醛肥料與尿素配施對(duì)夏玉米生長(zhǎng)及土壤氮素的影響

房娜娜 李敏 段文龍 盧宗云 丁芳 魏占波 王玲莉 石元亮

摘要?探究脲甲醛肥料與尿素配施對(duì)夏玉米生長(zhǎng)及土壤氮素的影響，為制備夏玉米一次性施用的緩釋氮肥提供理論依據(jù)。以夏玉米品種“隆平206”為供試材料，在微區(qū)試驗(yàn)條件下，設(shè)置3種不同工藝條件下合成的脲甲醛肥料（A、B、C）、常規(guī)施肥處理（U）、不施氮肥處理（PK）和不施肥處理（CK），研究不同脲甲醛肥料與尿素配施對(duì)夏玉米SPAD值、植株地上部吸氮量、產(chǎn)量、氮肥利用率、土壤無(wú)機(jī)氮含量的影響。結(jié)果表明，3種不同脲甲醛肥料均能有效提高玉米葉片SPAD值，脲甲醛肥料B效果最顯著。脲甲醛肥料較普通尿素顯著提高夏玉米產(chǎn)量和籽粒吸氮量，增產(chǎn)達(dá)5.7%～19.3%，籽粒吸氮量增加5.81%～20.15%，均以脲甲醛肥料B產(chǎn)量最高，脲甲醛肥料C次之，脲甲醛肥料A產(chǎn)量最低。脲甲醛肥料處理的氮肥利用率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)效率均高于常規(guī)尿素處理，分別增加2.98～9.62百分點(diǎn)、4.18～5.95?kg/kg和4.19～5.96?kg/kg，規(guī)律相似，以脲甲醛肥料B最高，脲甲醛肥料C次之，兩者無(wú)顯著差異。3種脲甲醛肥料配施尿素處理的土壤銨態(tài)氮在第30～50天顯著高于常規(guī)尿素處理，而土壤硝態(tài)氮在第10、30和50天顯著高于常規(guī)尿素處理。3種不同脲甲醛緩釋肥中，脲甲醛肥料B處理效果最好，可作為夏玉米專(zhuān)用緩釋肥。

關(guān)鍵詞?脲甲醛肥料;尿素;夏玉米;產(chǎn)量;氮肥利用率;氮肥偏生產(chǎn)力;氮肥農(nóng)學(xué)效率;土壤無(wú)機(jī)氮

中圖分類(lèi)號(hào)?S513文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?A文章編號(hào)?0517-6611（2020）07-0166-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.07.047

Effects?of?Combined?Application?of?Urea?and?Ureaformaldehyde?Fertilizers?on?Summer?Maize?Growth?and?Soil?Nitrogen

FANG?Nana1，2，?LI?Min3，?DUAN?Wenlong1?et?al

（1.Institute?of?Applied?Ecology，Chinese?Academy?of?Sciences，Shenyang，Liaoning?100016;2.Shenyang?Agricultural?University，?Shenyang，Liaoning?100016;3.Soil?and?Fertilizer?Research?Institute，Anhui?Academy?of?Agricultural?Sciences，Hefei，Anhui?230031）

Abstract?The?effect?of?combined?application?of?ureaformaldehyde?on?the?growth?of?summer?maize?and?soil?nitrogen?was?explored.?It?could?provide?theoretical?basis?for?the?preparation?of?slowreleased?nitrogen?fertilizer?for?summer?maize.?The?summer?maize?variety?“Longping?206”?was?used?as?study?object，?under?the?condition?of?the?micro?area?test.?Treatments?consisted?of?synthesis?of?ureaformaldehyde?（A，?B，?C）?and?conventional?fertilization?treatment?（U），?no?nitrogen?（PK）?and?no?fertilizer?treatment?（CK）.?SPAD，N?uptake，?yield，?N?use?efficiency，?N?partial?nutrient?productivity，?N?agronomic?efficiency?and?soil?inorganic?nitrogen?content?were?investigated?in?this?study.?Three?different?kinds?of?ureaformaldehyde?fertilizers?could?effectively?increase?the?SPAD?value?of?maize?leaves，?and?specially?the?effect?of?urea?formaldehyde?fertilizer?B?was?more?significant.?Ureaformaldehyde?fertilizer?significantly?increased?the?yield?of?summer?maize?by?5.7%-19.3%，?compared?to?urea?treatment.?The?maize?yields?with?ureaformaldehyde?treatments?from?high?to?low?were?as?the?following：?ureaformaldehyde?fertilizer?B?>?C?>?A.?The?N?uptake?of?summer?maize?grains?treated?with?urea?formaldehyde?fertilizer?was?significantly?higher?than?that?of?conventional?urea?treatment?with?an?increase?of?5.81%-20.15?%.?The?N?uptake?of?summer?maize?grains?with?ureaformaldehyde?treatments?from?high?to?low?were?as?the?following：?ureaformaldehyde?fertilizer?B>C>A.?The?N?use?efficiency，?N?partial?nutrient?productivity?and?N?agronomic?efficiency?of?ureaformaldehyde?fertilizer?were?all?higher?than?those?of?conventional?urea?treatment.?The?N?use?efficiency，?N?partial?nutrient?productivity?and?N?agronomic?efficiency?of?ureaformaldehyde?fertilizers?from?high?to?low?were?as?the?following：?ureaformaldehyde?fertilizer?B>C>A.?There?was?no?significant?difference?between?B?and?C?treatments.?The?N?use?efficiency，?N?partial?nutrient?productivity?and?N?agronomic?efficiency?of?ureaformaldehyde?fertilizer??increased?by?2.89-9.62?percentage?points，?4.18-5.95?kg/kg?and?4.19-5.96?kg/kg，?respectively，?compared?with?conventional?urea?treatment.?Ureaformaldehyde?fertilizer?had?a?certain?effect?on?soil?inorganic?nitrogen.?Especially?in?the?30th?to?50th?days，?the?soil?ammonium?nitrogen?with?combined?application?of?ureaformaldehyde?fertilizers?and?urea?treatments?was?significantly?higher?than?that?of?conventional?urea?treatment.?Soil?nitrate?nitrogen?with?combined?application?of?ureaformaldehyde?fertilizers?and?urea?treatments?was?significantly?higher?than?conventional?urea?treatment?on?days?10，?30?and?50.?Among?the?three?kinds?of?ureaformaldehyde?slowrelease?fertilizers，?the?ureaformaldehyde?fertilizer?B?treatment?has?obtained?relatively?the?best?results，?which?can?be?used?as?a?special?slowrelease?fertilizer?for?summer?maize.

Key?words?Ureaformaldehyde;Urea;Summer?maize;Yield;N?use?efficiency;N?partial?nutrient?productivity;N?agronomic?efficiencic;Soil?inorganic?nitrogen

基金項(xiàng)目?國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“新型穩(wěn)定性復(fù)混肥料研制與產(chǎn)業(yè)化”（2017YFD0200708）;中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（A類(lèi)）“鹽堿地穩(wěn)定性專(zhuān)用肥料的研制與應(yīng)用”（XDA13020601）。

作者簡(jiǎn)介?房娜娜（1982—），女，遼寧沈陽(yáng)人，助理研究員，在讀博士，從事新型肥料研制與推廣研究。通信作者，研究員，博士，博士生導(dǎo)師，從事新型肥料研制研究。

收稿日期?2019-10-10

肥料在糧食生產(chǎn)中貢獻(xiàn)率占50%[1]。玉米是我國(guó)主要糧食作物，也是重要的飼料和工業(yè)原料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要的地位，其播種范圍較廣，其中我國(guó)夏玉米種植區(qū)域（集中分布在黃淮海夏播玉米區(qū)）的播種面積和總產(chǎn)量分別占全國(guó)玉米生產(chǎn)比例的34.7%和36.8%[2]。研究表明，夏玉米生育期短，耗肥量大，施用氮肥是提高其單產(chǎn)水平的重要措施[3]。由于速效氮肥的肥效期短，氮肥利用率只有35%，易隨水淋失，在造成環(huán)境污染的同時(shí)也造成浪費(fèi)[4-6]。因此常規(guī)施肥通常采用氮肥基施+追施的模式。然而，近年來(lái)隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化速度的加快，尤其中部地區(qū)人多地少，大量農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移就業(yè)，玉米追肥模式不再適應(yīng)我國(guó)目前的農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀，需要施用緩控釋肥料以簡(jiǎn)化玉米施肥步驟。

脲醛肥料（UF）是一種化學(xué)合成的緩釋肥，脲甲醛是尿素與甲醛在一定條件下，經(jīng)過(guò)羥基化加成反應(yīng)和亞甲基化縮合反應(yīng)2步反應(yīng)制得[7]，又稱(chēng)脲甲醛樹(shù)脂（UF），是最早商品化生產(chǎn)的緩釋氮肥。根據(jù)尿素與甲醛的摩爾比不同，可以制成不同縮合度（釋放期）的脲醛肥料。與普通氮肥相比，由于脲甲醛肥料含有少量游離尿素、冷水不溶氮和熱水不溶氮，具有速效和緩釋相濟(jì)的功能，可滿足作物不同時(shí)期的生長(zhǎng)需求[8]，對(duì)環(huán)境污染少。脲甲醛肥料由于肥料利用率高，可增加作物產(chǎn)量，節(jié)約人力等成本，做到一次性施肥或者減少1～2次追肥，簡(jiǎn)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)程序，農(nóng)民增收。?目前，世界緩釋肥料的消耗總量約為65萬(wàn)t/a，其中脲甲醛肥料為?22.5?萬(wàn)t/a，約占其消費(fèi)總量的35%。美國(guó)是脲甲醛肥料的最大消費(fèi)國(guó)，其次是日本和歐洲。國(guó)外關(guān)于脲甲醛肥料的應(yīng)用主要是蔬菜和樹(shù)木，尤其是早期蔬菜的應(yīng)用較多[9]。脲醛肥料在我國(guó)的應(yīng)用較少，由于生產(chǎn)成本高、產(chǎn)量低、生產(chǎn)工藝不成熟等原因，限制了其在我國(guó)的大規(guī)模推廣。筆者根據(jù)脲醛緩釋肥的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，探究在大田作物尤其玉米上如何與常規(guī)氮肥配合施用，做到一次性施肥，提高利用率，簡(jiǎn)化施肥程序，進(jìn)而使作物增產(chǎn)、農(nóng)民增收、減少面源污染，以期為脲甲醛肥料在我國(guó)大范圍推廣應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年6—9月在安徽省舒城縣國(guó)家農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新與集成示范基地（31.47°E、116.93°N）進(jìn)行。該地屬亞熱帶溫潤(rùn)性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫15.6?℃，年平均降雨量約1?100?mm。供試土壤類(lèi)型為水稻土，全氮1.21?g/kg，有機(jī)質(zhì)18.60?g/kg，堿解氮92.36?mg/kg，有效磷8.85?mg/kg，速效鉀185.25?mg/kg，pH?5.89。

1.2?試驗(yàn)設(shè)計(jì)?前茬作物為油菜。供試玉米品種為“隆平206”，密度70?050?株/hm2。

供試肥料為常規(guī)尿素（N?46%）、過(guò)磷酸鈣（P2O5?12%）、氯化鉀（K2O?60%）、脲甲醛肥料A（含N?38.05%）、脲甲醛肥料B（含N?42.30%）、脲甲醛肥料C（含N?43.80%），其中脲甲醛肥料A、B和C由沈陽(yáng)中科新型肥料有限公司提供。

試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理：①不施肥CK;②不施氮肥PK;③常規(guī)尿素U;④脲甲醛肥料A;⑤脲甲醛肥料?B;⑥脲甲醛肥料?C。小區(qū)面積2?m×3?m=6?m2，3次重復(fù)，隨機(jī)排列。施肥量?N?240?kg/hm2，P2O5?90?kg/hm2，K2O?120?kg/hm2。處理③常規(guī)尿素按基肥∶大喇叭口追肥6∶4的比例分次施用，處理④～⑥脲甲醛肥料與常規(guī)尿素（純氮）配施比例為1∶1，一次性基肥施用。磷鉀各處理等量一次性基肥施用。玉米于6月19日施基肥點(diǎn)播，7月30日追施尿素，9月28日收獲采收（表1）。

1.3?樣品采集與分析方法

各小區(qū)分別于玉米種植的第0、5、10、30、50、70、90天S形布點(diǎn)采集0～20?cm?土壤5點(diǎn)，混為一個(gè)樣品，測(cè)定土壤中的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，土壤銨態(tài)氮采用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定，土壤硝態(tài)氮采用紫外分光光度法測(cè)定。在玉米關(guān)鍵生育期中（拔節(jié)期、大喇叭口期和抽穗期）測(cè)定玉米SPAD值，使用手持葉綠素儀（SPAD-502）測(cè)定玉米最上部全展開(kāi)葉（抽穗后為穗位葉）的SPAD值，每小區(qū)測(cè)定10片葉，測(cè)定部位為葉片中部無(wú)葉脈處，收獲期各小區(qū)單打單收，測(cè)定玉米實(shí)產(chǎn)。各小區(qū)采集玉米3株進(jìn)行室內(nèi)考種，測(cè)定植株氮素吸收量，并根據(jù)公式（1）～（3）計(jì)算氮肥利用率、氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥偏生產(chǎn)力。

氮肥利用率（nitrogen?use?efficiency）=（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）/施氮肥量×100%（1）

氮肥偏生產(chǎn)力（N?partial?nutrient?productivity，kg/kg）=施氮肥區(qū)產(chǎn)量/施純氮肥量（2）

氮肥農(nóng)學(xué)效率（N?agronomic?efficiency，kg/kg）=（施氮肥區(qū)產(chǎn)量-不施氮肥區(qū)產(chǎn)量）/施純氮肥量（3）

1.4?統(tǒng)計(jì)方法?采用Microsoft?Excel?2007和SPSS?16.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，Origin?8.5?作圖。

2?結(jié)果與分析

2.1?不同脲甲醛肥料處理對(duì)夏玉米SPAD值的影響

SPAD值能夠反映作物葉片氮素含量。不同脲甲醛肥料處理的夏玉米關(guān)鍵生育期SPAD值存在很大差異，施氮能顯著提高玉米葉片SPAD值（表2）。拔節(jié)期各施氮處理以脲甲醛肥料B最高，但各處理間無(wú)顯著差異。隨著夏玉米生育進(jìn)程的延長(zhǎng)，大喇叭口期玉米葉片SPAD值以脲甲醛肥料B最高，脲甲醛肥料C次之，兩者顯著高于其他施氮處理。脲甲醛肥料A略高于普通氮肥，但無(wú)顯著差異。抽穗期以脲甲醛肥料B最高，顯著高于其他施氮處理。以上結(jié)果說(shuō)明脲甲醛肥料B更能有效提高玉米生育中后期功能葉片SPAD值，促進(jìn)氮素吸收。

2.2?不同脲甲醛肥料處理對(duì)夏玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

施肥和施氮顯著提高玉米產(chǎn)量，各施肥處理存在顯著差異（表3）。脲甲醛肥料較普通尿素顯著提高玉米產(chǎn)量，增產(chǎn)達(dá)5.7%～19.3%，以脲甲醛肥料B產(chǎn)量最高，脲甲醛肥料C次之，脲甲醛肥料A產(chǎn)量最低。株高PK處理最高，施氮處理均一定程度降低玉米株高，脲甲醛肥料C降幅最大。穗長(zhǎng)、穗行數(shù)和穗周長(zhǎng)以脲甲醛肥料B最高，行粒數(shù)以脲甲醛肥料C最高，但各施氮處理無(wú)顯著差異。施氮能夠降低玉米禿尖長(zhǎng)度，禿尖長(zhǎng)以脲甲醛肥料C最低。施氮能夠增加玉米百粒重，脲甲醛肥料均高于普通氮肥，以脲甲醛肥料B最高，顯著高于普通尿素。說(shuō)明脲甲醛肥料施用能顯著提高夏玉米產(chǎn)量，以脲甲醛肥料B施用效果最佳，增產(chǎn)原因可能在于顯著提高玉米百粒重。研究證明，與對(duì)照相比，施用脲醛型緩釋肥玉米產(chǎn)量提高9.75%，收益增加13.20%;不設(shè)追肥且底肥用量減少16.67%的情況下，施用高分子型緩釋肥仍能保障玉米的正常產(chǎn)量，平均增產(chǎn)4.08%，收益增加6.72%。另外，施用緩釋肥料還提高了玉米的穗長(zhǎng)、穗粗、穗粒數(shù)及百粒重[10]。脲甲醛緩釋肥作玉米一次性專(zhuān)用肥增產(chǎn)效果顯著，UFA、UFB、UFC肥料處理較常規(guī)施肥（CF）2年平均增產(chǎn)6.53%、7.63%和?4.98%[11]。

2.3?不同脲甲醛肥料處理對(duì)夏玉米吸氮量、氮肥利用率的影響

由圖1和表4可知，施氮顯著提高玉米籽粒、秸稈和總吸氮量，脲甲醛肥料處理不同程度地高于普通氮肥。脲甲醛肥料處理的夏玉米籽粒吸氮量顯著高于常規(guī)尿素，以脲甲醛肥料B最高，脲甲醛肥料C次之，脲甲醛肥料A最低，較常規(guī)尿素增加5.81%～20.15%。脲甲醛肥料處理的秸稈吸氮量高于常規(guī)尿素，以脲甲醛肥料C最高，脲甲醛肥料B次之，脲甲醛肥料A最低，施氮處理間無(wú)顯著差異，脲甲醛肥料較常規(guī)尿素吸氮量增加4.87%～10.15%。脲甲醛肥料處理的地上部總吸氮量顯著高于常規(guī)尿素，以脲甲醛肥料B最高，脲甲醛肥料C次之，脲甲醛肥料A最低，脲甲醛肥料較常規(guī)尿素增加4.61%～14.96%。脲甲醛肥料處理的氮肥利用率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)效率均高于常規(guī)尿素處理，規(guī)律相似，以脲甲醛肥料B最高，脲甲醛肥料C次之，兩者無(wú)顯著差異，氮肥利用率、氮肥偏生產(chǎn)力和氮肥農(nóng)學(xué)效率脲甲醛肥料B較常規(guī)尿素增加9.62百分點(diǎn)、5.95和5.96?kg/kg，脲甲醛肥料C較常規(guī)尿素增加6.85百分點(diǎn)、1.75和1.75?kg/kg;常規(guī)尿素略低于脲甲醛肥料A，脲甲醛肥料A較常規(guī)尿素增加2.98百分點(diǎn)、4.18和4.19?kg/kg，兩者無(wú)顯著差異。該試驗(yàn)結(jié)果表明，玉米種植上施用脲甲醛肥料B配施常規(guī)尿素提高氮肥利用率效果最佳，原因可能在于脲甲醛肥料B在玉米生育中后期能保持土壤較高的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量，為玉米生長(zhǎng)提供氮素營(yíng)養(yǎng)。研究證明，不同組分脲醛緩釋肥與常規(guī)施肥相比，苗期耕層土壤無(wú)機(jī)氮含量較高，穗粒數(shù)增加顯著，地上部氮素積累量增加，玉米產(chǎn)量和氮素利用率分別增加?4.98%～7.63%、0.91%～14.72%，氮農(nóng)學(xué)效率增加?2.27?～4.82?kg/kg[12]。

2.4?不同脲甲醛肥料處理對(duì)土壤無(wú)機(jī)氮含量的影響

夏玉米種植后不同施肥處理土壤無(wú)機(jī)氮含量變化見(jiàn)圖2。由圖2可知，各處理間土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量存在顯著差異。在0?d（施肥當(dāng)天）各處理間土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量無(wú)差異。玉米種植5?d施氮處理土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量較不施氮和不施肥處理迅速增加，各施氮處理間差異不顯著。施肥10?d各施氮處理間變化較大，脲甲醛肥料處理的土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量均高于常規(guī)尿素處理，脲甲醛肥料處理間的土壤銨態(tài)氮含量無(wú)顯著變化，而脲甲醛肥料處理的土壤硝態(tài)氮含量以B肥料含量最高。施肥30?d脲甲醛肥料處理的土壤無(wú)機(jī)氮含量均有峰值出現(xiàn)，以脲甲醛肥料B處理最高，其次為脲甲醛肥料C，脲甲醛肥料A最次。常規(guī)尿素處理的土壤無(wú)機(jī)氮較脲甲醛肥料下降。50?d常規(guī)尿素土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量有一定程度的上升，但仍低于脲甲醛肥料，脲甲醛肥料處理的土壤銨態(tài)氮含量表現(xiàn)為C>B>A，土壤硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為B>C>A。70?d土壤銨態(tài)氮含量表現(xiàn)為B>C≈A≈U，土壤硝態(tài)氮含量表現(xiàn)為B>C>A≈U。90?d各施氮處理間的土壤銨態(tài)氮和土壤硝態(tài)氮基本無(wú)差異。這是由于脲甲醛肥料是尿素與甲醛的一系列縮合物，由6種尿素與甲醛直鏈的縮合物混合物，較低的分子聚合物都是無(wú)分支鏈的分子，如MDU、DMTU等[13]。而這些短鏈的甲基尿素能被甲基尿素降解酶（MDUase）水解成銨態(tài)氮、尿素、甲醛和二氧化碳[14]，因此脲甲醛肥料施入土壤中能夠顯著提高土壤中的銨態(tài)氮，進(jìn)而產(chǎn)生更多的硝態(tài)氮。

3?結(jié)論

玉米產(chǎn)量、吸氮量、氮肥利用率、氮肥偏生產(chǎn)力、氮肥農(nóng)學(xué)效率的各項(xiàng)指標(biāo)顯示，脲甲醛肥料與尿素搭配一次性施肥均優(yōu)于普通尿素基施加一次追肥的模式。

脲甲醛肥料配施尿素一次性施肥對(duì)土壤無(wú)機(jī)氮有一定的提高作用，可以滿足玉米生長(zhǎng)季對(duì)土壤無(wú)機(jī)氮的需求。

夏玉米上脲甲醛肥料配施尿素增效明顯，可以做到一次性施肥，節(jié)能省工。該試驗(yàn)條件下，施用效果為脲甲醛肥料B>脲甲醛肥料C>脲甲醛肥料A>普通尿素。

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