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    控失尿素、常規(guī)尿素及配比對(duì)新疆滴灌玉米產(chǎn)量及氮肥效率的影響

    2020-06-22 02:37:22哈麗哈什依巴提張夢(mèng)婕李青軍
    關(guān)鍵詞:吸收量銨態(tài)氮硝態(tài)

    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,新疆 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,新疆 烏魯木齊 830091)

    【研究意義】氮肥為作物生長(zhǎng)提供了必要養(yǎng)分,我國(guó)傳統(tǒng)氮肥如尿素利用率較低,僅為30 %~35 %,造成氮肥的大量流失,并對(duì)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1]。近年來(lái),氮肥行業(yè)相繼出現(xiàn)了各種新型的尿素產(chǎn)品[2],這些新產(chǎn)品對(duì)促進(jìn)作物養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量增加和肥效提高方面取得了良好效果。其中,控失尿素對(duì)土壤理化性質(zhì)改良和促進(jìn)作物生長(zhǎng)方面效果顯著[3]??厥蛩刂懈缓锘钚缘奶烊桓叻肿游镔|(zhì),肥料的緩失性能較好[4-5],能夠?qū)固定在作物根系周?chē)?,從而更有利于作物?duì)養(yǎng)分的吸收,提高氮的利用率,在旱地農(nóng)業(yè)下優(yōu)勢(shì)顯著[6]?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】目標(biāo)產(chǎn)量一定情況下,控失尿素能夠降低氮素施用量的50 %,同時(shí)可保證作物生育后期土壤速效氮供應(yīng)[7]。Ogola認(rèn)為,控失尿素能夠增加玉米根系數(shù)量[8],從而提高玉米對(duì)養(yǎng)分的吸收。結(jié)果表明,控失尿素全部基施可能造成作物生育前期生長(zhǎng)緩慢、干物質(zhì)積累低和高成本投入等問(wèn)題[9]。近年來(lái),有人在玉米上開(kāi)展了控失尿素與常規(guī)尿素配施試驗(yàn),表明配合施用能更有效滿足玉米各生育期的養(yǎng)分需求,進(jìn)而達(dá)到高產(chǎn)、提高氮肥效率的目標(biāo)[10-11]。因此,針對(duì)控失尿素與常規(guī)尿素混合后對(duì)作物產(chǎn)量和氮肥利用率的影響受到許多學(xué)者的關(guān)注和思考。新疆地處我國(guó)干旱-半干旱生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū),玉米為播種面積和總產(chǎn)量第二位的作物[12]。目前,新疆玉米種植均已實(shí)現(xiàn)滴灌覆膜栽培,但農(nóng)民實(shí)際生產(chǎn)中也存在將部分尿素基施情況?;┏R?guī)尿素利用效率低,并存在銨揮發(fā)、硝酸鹽淋融等環(huán)境負(fù)面影響。如何提高氮肥利用效率、避免環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)并增加玉米產(chǎn)量,應(yīng)用新型控失尿素或可成為本區(qū)滴灌玉米種植的一種新嘗試?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本次研究旨在通過(guò)研究控失尿素、常規(guī)尿素及配比對(duì)滴灌玉米籽粒產(chǎn)量、干物質(zhì)積累、養(yǎng)分吸收、氮肥效率及成熟期土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、含量的影響,力求尋找最佳的配施比例?!緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以期為本區(qū)玉米高產(chǎn)、高效提供科學(xué)理論依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 試驗(yàn)地概況

    試驗(yàn)于2017年在新疆昌吉市老龍河農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行(E 82°17′30″,N 44°10′59″),該區(qū)年降雨量280 mm,無(wú)霜期170 d,≥10 ℃積溫3300 ℃。供試品種新玉48,采取膜下滴灌種植,滴灌帶布設(shè)方式1管2行,滴灌帶鋪于膜下中間。寬窄行播種,行距70 cm(寬)+50 cm(窄),株距20~22 cm,小區(qū)面積48 m2。4月30日播種,5月7日出苗。灌溉方式高壓滴灌,全生育期灌溉10次,灌水量260 m3/hm2。試驗(yàn)地為灰漠土,播前土壤養(yǎng)分狀況見(jiàn)表1。

    1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

    本試驗(yàn)共設(shè)8個(gè)施肥處理:①CK:不施氮肥;②UREA:常規(guī)尿素,施N 240 kg·hm-2;③LCU:等氮量控失尿素,施N 240 kg·hm-2;④LCU0.8:控失尿素減量20 %,施N 192 kg·hm-2;⑤LCU0.7:控失尿素減量30 %,施N 168 kg·hm-2;⑥LCU0.7Urea0.3:控失尿素與常規(guī)尿素7∶3配比,施N 240 kg·hm-2;⑦LCU0.5Urea0.5:控失尿素與常規(guī)尿素5∶5配比,施N 240 kg·hm-2;⑧LCU0.3Urea0.7:控失尿素與常規(guī)尿素3∶7配比,施N 240 kg·hm-2。磷、鉀肥均為P2O5150 kg·hm-2、K2O 90 kg·hm-2。

    施肥方案:常規(guī)尿素30 %基施,其余70 %分4次在大喇叭口期(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;其余處理控失尿素全部基施,剩余常規(guī)尿素隨水滴施同處理2。磷肥為三料磷肥(P2O546 %)、鉀肥為氯化鉀(K2O 60 %),磷、鉀肥全部基施。

    1.3 測(cè)定方法

    干物質(zhì)和養(yǎng)分測(cè)定:于成熟期(9月28日)采集玉米樣品,按莖、葉、籽粒分開(kāi),烘干、稱(chēng)重、粉碎,測(cè)定各器官N素含量。

    產(chǎn)量測(cè)定:成熟期各小區(qū)調(diào)查2.4 m × 4 m = 9.6 m2的玉米株數(shù),實(shí)收30株測(cè)定單株籽粒重,養(yǎng)分積累量、養(yǎng)分利用率和農(nóng)學(xué)效率按下列公式計(jì)算:

    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

    數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

    表1 0~20 cm 土壤基本農(nóng)化性狀

    表2 不同施肥處理玉米收獲期籽粒產(chǎn)量

    2 結(jié)果與分析

    2.1 氮肥對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

    從表2可以看出,各處理玉米的株數(shù)沒(méi)有顯著差異。LCU0.7Urea0.3處理的單株籽粒重最大,且顯著大于LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7和UREA,與LCU無(wú)顯著差異;而LCU0.5Urea0.5顯著大于LCU0.3Urea0.7和UREA處理;UREA、LCU0.8、LCU0.7處理的單株籽粒重都顯著大于CK處理,其中UREA、LCU0.8處理無(wú)顯著差異,但顯著高于于LCU0.7。

    施用氮肥顯著增加了玉米產(chǎn)量,比CK增產(chǎn)8.83 %~26.40 %,與UREA相比,LCU、LCU0.7Urea0.3、LCU0.5Urea0.5配比處理都顯著增加了玉米產(chǎn)量,增產(chǎn)率6.55 %~11.77 %,其中LCU0.7Urea0.3配比增產(chǎn)效果最好,顯著好于LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7和UREA處理,而LCU0.3Urea0.7與UREA處理效果無(wú)顯著差異;LCU0.8與UREA處理的產(chǎn)量差異不顯著,而LCU0.7處理顯著低于UREA處理,產(chǎn)量降低了3.76 %。

    2.2 氮肥對(duì)玉米干物質(zhì)累積與分配的影響

    由表3可看出,玉米各部位干物質(zhì)處理間差異顯著。玉米的葉干物質(zhì)以LCU0.7Urea0.3處理最大,為5686 kg/hm2,顯著大于LCU0.5Urea0.5、UREA和LCU0.3Urea0.7處理;而LCU0.5Urea0.5處理顯著大于UREA處理,與LCU0.3Urea0.7處理沒(méi)有顯著差異。玉米的莖干物質(zhì)以LCU0.7Urea0.3處理最大,為6307 kg/hm2,顯著大于UREA、LCU0.3Urea0.7處理;而UREA、LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7處理間沒(méi)有顯著差異。LCU0.7Urea0.3處理的籽粒干物質(zhì)最大,為14 627 kg/hm2,顯著大于UREA、LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7處理,但與LCU處理沒(méi)有顯著差異;LCU0.5Urea0.5處理顯著大于UREA處理,但與LCU0.3Urea0.7處理沒(méi)有顯著差異。

    玉米的總干物質(zhì)以LCU0.7Urea0.3處理最大,為26 620 kg/hm2,顯著大于LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7和Urea處理,與LCU處理沒(méi)有顯著差異;而LCU0.5Urea0.5處理也顯著大于Urea處理,但LCU0.3Urea0.7與Urea處理沒(méi)有顯著差異;Urea、LCUrea0.8、LCU0.7處理的總干物質(zhì)沒(méi)有顯著差異,但都顯著大于CK處理。

    2.3 氮肥對(duì)玉米養(yǎng)分吸收與分配的影響

    由表4可看出,玉米各部位N素吸收量處理間差異顯著。玉米的葉N素吸收量以LCU0.7Urea0.3處理最大,為52.87 kg/hm2,顯著大于UREA、LCU0.3Urea0.7處理,與LCU、LCU0.5Urea0.5處理沒(méi)有顯著差異;玉米的莖N素吸收量以LCU0.7Urea0.3處理最大,為49.61 kg/hm2,顯著大于UREA和LCU0.3Urea0.7處理,與LCUrea、LCU0.5Urea0.5處理沒(méi)有顯著差異。LCU0.7Urea0.3處理的籽粒N素吸收量為176.64 kg/hm2,顯著大于其它處理,而LCU0.5Urea0.5處理顯著大于UREA處理。

    表3 不同尿素處理的玉米干物質(zhì)分配

    表4 不同處理的玉米氮素吸收

    LCU0.7Urea0.3、LCU、LCU0.5Urea0.5和LCU0.3Urea0.7處理的總N素吸收量都顯著大于UREA處理,其中LCU0.7Urea0.3處理最大,為279.12 kg/hm2,顯著大于其它處理;而LCU與LCU0.5Urea0.5處理沒(méi)有顯著差異,但都顯著大于LCU0.3Urea0.7處理;UREA處理與LCU0.8處理的總N素吸收量沒(méi)有顯著差異,但都顯著大于LCU0.7、CK處理。

    2.4 玉米氮肥利用效率

    由表5可看出,LCU0.7Urea0.3、LCU0.5Urea0.5、LCU0.3Urea0.7和LCU處理的農(nóng)學(xué)效率介于7.38~12.60 kg/kg之間,都大于UREA處理的6.25 kg/kg,其中LCU0.7Urea0.3處理最大,其次是LCU處理,為11.44 kg/kg,而LCU0.3Urea0.7處理略大于UREA處理;LCU0.8處理的農(nóng)學(xué)效率大于UREA處理,而LCU0.7處理小于UREA處理。LCU0.7Urea0.3、LCU、LCU0.5Urea0.5處理都比UREA處理提高了棉花的氮肥利用率,增加了7.96 %~12.09 %。其中等施氮量下LCU0.7Urea0.3處理的氮肥利用率最高,比UREA分別增加了12.09 %,而LCU0.3Urea0.7處理的氮肥利用率比UREA處理增加了3.52 %。

    2.5 收獲后土壤銨態(tài)、硝態(tài)氮積累

    為了明確各施氮處理對(duì)土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量的影響,在收獲期測(cè)定了0~20,20~40 cm土層的土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量(表6)。與CK相比, 玉米收獲后各處理的土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量均有不同程度的增加。在0~20 cm土層中,LCU0.7Urea0.3處理后土壤銨態(tài)氮累積量最高,為10.50 mg/kg,其次是LCU0.5Urea0.5處理,CK處理最低;在20~40 cm土層中,LCU0.7Urea0.3處理銨態(tài)氮累積量最高,為9.46 mg/kg。0~20 cm土層中LCU0.7Urea0.3處理硝態(tài)氮累積量最高,為22.60 mg/kg,其次是LCU處理;在20~40 cm土層中,LCU0.7Urea0.3處理的土壤硝態(tài)氮累積量最高,為21.21 mg/kg。

    表5 不同處理的氮肥利用效率

    表6 土壤中0~40 cm各土層中各個(gè)施肥處理的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮累積量

    3 討 論

    控失尿素在作物生育前期釋放緩慢,不能滿足作物生長(zhǎng)的需要,與常規(guī)尿素以合適的比例混和后施用,既可滿足作物前期對(duì)氮素的需求,又可利用控失尿素的緩失性來(lái)滿足作物中后期對(duì)氮素的需要[16]。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明:與常規(guī)尿素相比,在施氮量相同的前提下,控失尿素?fù)交斐R?guī)尿素后玉米產(chǎn)量顯著增加。其中,LCU0.7Urea0.3、LCU0.5Urea0.52個(gè)處理的增產(chǎn)效果最好,分別比Urea處理增產(chǎn)11.77 %和6.55 %;LCU0.8與Urea差異不顯著;但LCU0.7處理玉米產(chǎn)量顯著低于Urea處理。各處理間在干物質(zhì)量和氮素吸收量方面得出了與產(chǎn)量相同的結(jié)論。因此,施控失尿素減少氮肥用量時(shí)(LCU0.8),并沒(méi)有造成玉米的減產(chǎn);在施用等氮量控失尿素與常規(guī)尿素混合后,增產(chǎn)效果顯著,其中LCU0.7Urea0.3處理效果最好。

    以上結(jié)果與王寅等[17]的研究結(jié)果基本一致,總施氮量稍有不同。控失尿素能提升玉米氮素吸收量從而為籽粒提供充足的營(yíng)養(yǎng),通過(guò)增加干物質(zhì)積累和千粒重實(shí)現(xiàn)玉米的增產(chǎn)[18]。在控失尿素的最佳用量上,朱曉柯[19]認(rèn)為控失尿素施用量在常規(guī)施肥減量25 %時(shí)能取得最佳效果,曹兵等認(rèn)為用量為常規(guī)施肥用量的2/3時(shí)效果最佳[16]。近年來(lái)的研究表明,控失尿素和常規(guī)尿素配施最佳配比與土壤肥力、氣候等條件密切相關(guān)[20-21]。從研究區(qū)土壤農(nóng)化性狀可知(表1),研究區(qū)屬中-低地力水平,LCU0.7Urea0.3處理中一次性基施70 %的控失尿素和部分常規(guī)尿素足以保證玉米生育前期對(duì)氮素養(yǎng)分的需求。在拔節(jié)期,隨著玉米對(duì)氮營(yíng)養(yǎng)元素需求量的增加,此時(shí)70 %的控失尿素和后期追施的常規(guī)尿素同時(shí)發(fā)揮作用,控失尿素不斷釋放的氮素為玉米提供充足的養(yǎng)分,為玉米高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。研究表明,施氮量對(duì)土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量有顯著影響,并隨施氮量的增加而增加[22]。本試驗(yàn)中施肥后土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量明顯高于CK處理。其中,LCU0.7Urea0.3處理土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量最高,使土壤中的養(yǎng)分得到了能較好保存,為后期種植提供養(yǎng)分,同時(shí)也降低了土壤中養(yǎng)分的流失。

    因此,結(jié)合本次試驗(yàn)的研究結(jié)果,選擇LCU0.7Urea0.3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,同時(shí)對(duì)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

    4 結(jié) 論

    (1)與常規(guī)尿素相比,LCU0.7Urea0.3、LCU0.5Urea0.5、LCU處理能顯著增加玉米干物質(zhì)量,N素吸收量、產(chǎn)量及氮肥利用率,其中LCU0.7Urea0.3處理效果最好。

    (2)LCU0.8處理與Urea處理的玉米干物質(zhì)、產(chǎn)量、N素吸收量大體相同,但大幅度提高了氮肥利用率;LCU0.7處理顯著低于Urea處理,產(chǎn)量降低了3.76 %。

    (3)控失尿素與常規(guī)尿素配比處理在0~40 cm土層深度的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量高于Urea處理,且LCU0.7Urea0.3處理的土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮累積量最高。

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