控釋尿素對(duì)土壤硝態(tài)氮含量、氮素利用和小麥產(chǎn)量的影響

程文龍，武 際*，韓 上，陳 鋒，夏偉光，李 敏，王 慧

（1.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，養(yǎng)分循環(huán)與資源環(huán)境安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230031；2.安徽省濉溪縣五鋪農(nóng)場(chǎng)，安徽 淮北 235188；3.安徽省郎溪縣農(nóng)業(yè)局，安徽 郎溪 242199）

安徽省作為全國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)，全年小麥年播種面積達(dá)200萬(wàn)hm2以上，而淮北地區(qū)作為安徽小麥的主產(chǎn)區(qū)，年播種面積達(dá)150萬(wàn)hm2以上，占全省小麥播種面積的70%以上［1］。當(dāng)前淮北地區(qū)農(nóng)民在小麥生產(chǎn)中仍存在為追求產(chǎn)量而過(guò)量施用尿素現(xiàn)象。同時(shí)農(nóng)民習(xí)慣在雨后采用撒施尿素的方式施肥［2］，這易造成土壤中殘留大量的硝態(tài)氮，過(guò)量的硝態(tài)氮無(wú)法被作物吸收，則會(huì)隨著土壤水分的移動(dòng)而淋溶，不僅會(huì)造成氮肥的損失，同時(shí)也將造成地下水源的污染［3］。而與普通尿素相比，控釋尿素可以增加小麥產(chǎn)量和氮肥利用率。梁靖越等［4］研究表明，與100%普通尿素相比，配施40%的控釋尿素處理，小麥增產(chǎn)達(dá)14.23%，同時(shí)氮肥偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)利用率、表觀利用率分別提高了14.21%、27.26%、29.85%。李敏等［5］研究表明，在安徽太和縣，與普通尿素相比，控釋尿素處理小麥增產(chǎn)達(dá)到7.2%。但對(duì)控釋尿素在淮北地區(qū)全作基肥后，小麥生長(zhǎng)發(fā)育不同時(shí)期，不同土層中硝態(tài)氮的累積和遷移缺乏系統(tǒng)性的研究。本試驗(yàn)通過(guò)在淮北地區(qū)小麥生長(zhǎng)上施用控釋尿素試驗(yàn)，研究控釋尿素對(duì)土壤中硝態(tài)氮含量、氮素利用和小麥產(chǎn)量的影響，評(píng)價(jià)控釋尿素的供肥能力，旨在為淮北地區(qū)小麥的應(yīng)用生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤為砂姜黑土。試驗(yàn)前采集耕層土壤，分析其基本農(nóng)化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)20.53 g/kg，全氮0.96 g/kg，堿解氮71.13 mg/kg，有效磷14.07 mg/kg，速效鉀240.44 mg/kg，pH值8.23。

試驗(yàn)用普通尿素為含氮46%的顆粒尿素；控釋尿素為含氮42%的樹(shù)脂包膜控釋尿素（控釋期為 90 d）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理：（1）N0：不施氮肥；（2）N240：普通尿素（N 240 kg/hm2），全部基施；（3）CN240：100%控釋尿素（N 240 kg/hm2），全部基施；（4）CN192：80%控釋尿素（N 192 kg/hm2），全部基施。所有處理磷肥、鉀肥用量及施用方法相同，其中，磷肥用量為P2O590 kg/hm2，鉀肥用量為K2O 120 kg/hm2。磷、鉀肥全部基施。4次重復(fù)，小區(qū)面積4 m×5 m=20 m2，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。小麥供試品種為煙農(nóng)19，人工開(kāi)溝條播，行距20 cm，播深4～5 cm，播種量為187.5 kg/hm2，于2015年10月15日播種，2016年6月3日收獲。除施肥外其它管理措施完全相同。待小麥成熟時(shí)每小區(qū)實(shí)收計(jì)產(chǎn)，同時(shí)取樣進(jìn)行室內(nèi)考種。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤硝態(tài)氮含量測(cè)定

在小麥的冬前期（12月12日）、拔節(jié)期（3月20日）、抽穗期（5月12日）和成熟期（6月14日），按5點(diǎn)法，用土鉆分0～20、20～40、40～60、60～80和80～100 cm 5個(gè)土層采集土壤樣品，3次重復(fù)。樣品取后立即冰凍保存。土壤硝態(tài)氮含量用酚二磺酸比色法測(cè)定。同時(shí)稱取20.0～30.0 g土壤樣品放入鋁盒中，105℃下烘干測(cè)定土壤含水量［6］。

1.3.2 小麥植株養(yǎng)分測(cè)定

在小麥成熟期（6月3日），分別采集小麥植株樣品，每小區(qū)隨機(jī)取生長(zhǎng)狀況一致的植株40個(gè)，3次重復(fù)。植株樣品按籽粒和莖稈分開(kāi)處理。用H2SO4-H2O2聯(lián)合消煮，凱氏定氮法測(cè)定小麥籽粒和莖稈含氮量［7］。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算方法

1.5 數(shù)據(jù)分析方法

本文數(shù)據(jù)均采用SAS 9.0軟件和Excel 2010軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)，用OriginPro 9對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥處理對(duì)小麥不同生育時(shí)期土壤硝態(tài)氮含量的影響

圖1顯示，在小麥的生育期內(nèi)，N0處理的不同深度土層中硝態(tài)氮含量較低（1.11～6.05 mg/kg），變化不大。與N0處理相比，施氮肥處理均不同程度增加各深度土層中硝態(tài)氮含量。

在小麥冬前期，N240處理不同深度土層中硝態(tài)氮含量顯著高于控釋尿素處理。尤其0～20、20～40 cm土層N240處理的硝態(tài)氮含量遠(yuǎn)高于控釋尿素處理，分別為CN240處理的3.1、2.7倍，CN192處理的2.4、2.1倍。此時(shí)普通尿素釋放氮素的速度快，耕層硝態(tài)氮含量得到顯著提高，但氮素下移明顯。

拔節(jié)期時(shí)，小麥生長(zhǎng)旺盛，N240處理0～20、20～40 cm土層硝態(tài)氮含量顯著低于冬前期，同時(shí)0～20 cm土層中硝態(tài)氮含量開(kāi)始顯著低于控釋尿素處理，而40～100 cm土層硝態(tài)氮含量則顯著高于控釋尿素處理，其中60～80和80～100 cm土層硝態(tài)氮含量由冬前期的11.95、18.29 mg/kg增加到28.21和26.74 mg/kg，且分別為CN240處理的3.0、6.7倍，CN192處理的2.5、6.0倍，氮肥淋失嚴(yán)重。

抽穗期時(shí)，0～20 、20～40 cm土層控釋尿素處理硝態(tài)氮含量顯著高于普通尿素處理，CN240處理和CN192處理分別為N240處理的2.3、1.9倍和1.7、3.5倍。而40～60 cm土層，普通尿素處理硝態(tài)氮含量仍顯著高于控釋尿素處理，表明普通尿素處理硝態(tài)氮進(jìn)一步淋失。

成熟期時(shí)，0～60 cm土層控釋尿素處理硝態(tài)氮含量均遠(yuǎn)高于普通尿素處理，其中0～20 cm土層CN240處理和CN192處理硝態(tài)氮含量在小麥整個(gè)生育期中增加達(dá)到最大，分別為18.47和19.58 mg/kg，分別為N240處理的3.2和3.3倍。而80～100 cm，普通尿素處理硝態(tài)氮含量則顯著高于控釋尿素處理。

兩控釋尿素處理相比，在0～20 cm土層，CN192處理只在抽穗期略低于CN240處理，在冬前期、拔節(jié)期和成熟期均高于CN240處理。而在小麥生育期內(nèi)，CN192處理40～100 cm土層硝態(tài)氮含量為1.56～8.64 mg/kg，遠(yuǎn)小于CN240處理40～100 cm土層硝態(tài)氮含量1.61～19.48 mg/kg?？傮w來(lái)說(shuō)，與普通尿素處理相比，控釋尿素處理顯著減少了土壤氮素的淋失，提高了氮肥的利用率，其中以CN192處理效果最為顯著。

圖1 不同處理對(duì)小麥0～100 cm土壤硝態(tài)氮含量的影響

2.2 不同氮肥處理對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

圖2 不同處理對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

由圖2可以看出，施氮肥處理顯著增加了小麥產(chǎn)量，以CN192增產(chǎn)幅度最大，達(dá)到15.0%，不同施肥處理間，控釋尿素處理的小麥產(chǎn)量均高于普通尿素處理，但差異并不顯著，說(shuō)明在施用控釋尿素且減施20%氮肥的情況下，并不會(huì)使小麥減產(chǎn)。

2.3 不同氮肥處理對(duì)地上部吸氮量以及肥料利用率的影響

施氮肥處理顯著增加了小麥籽粒和秸稈的氮吸收量（表1），且與N240處理相比，CN240處理顯著提高了氮肥吸收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率，提升幅度分別為86.0%和39.7%；CN192處理顯著提高了氮肥吸收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥偏生產(chǎn)力，提升幅度分別為86.7%、90.8%和30.9%。說(shuō)明在施用控釋尿素且減施20%氮肥的情況下，更能提高氮肥的利用率。

表1 不同施肥處理對(duì)小麥籽粒、秸稈的氮素吸收以及肥料利用率的影響

3 小結(jié)與討論

土壤剖面硝態(tài)氮的累積會(huì)隨著施氮量的增加而增加［8］。王小明等［7］研究表明，與對(duì)照不施肥處理相比，無(wú)論是復(fù)合肥還是控釋肥均能增加土壤硝態(tài)氮的累積，尤其對(duì)耕層（0～30 cm）影響最大。衣文平等［9］研究表明普通尿素與控釋尿素不同比例一次性基施，小麥?zhǔn)斋@后土壤硝態(tài)氮含量變化主要在0～80 cm土層，與不施肥處理相比，施肥處理各土層硝態(tài)氮含量顯著增加，而與普通尿素處理相比，控釋尿素處理各土層硝態(tài)氮含量顯著降低。本文研究結(jié)果表明，小麥整個(gè)生育期內(nèi)，控釋尿素處理CN192、CN240土層硝態(tài)氮含量變化主要在0～80 cm土層，且隨著小麥的生長(zhǎng)，耕層硝態(tài)氮含量逐漸增加，這與前人研究結(jié)果相似。

同時(shí)，諸多研究結(jié)果表明硝態(tài)氮在土壤剖面的分布與施肥量、施肥時(shí)期、降雨量及土壤溫度等因素密切相關(guān)［9-11］。冬小麥生育期較長(zhǎng)，不同時(shí)期土層的溫度、水分不同，且小麥對(duì)養(yǎng)分的需求量也不一樣。但前人的研究主要集中在小麥?zhǔn)斋@期土層中硝態(tài)氮含量變化［5，11］，本文系統(tǒng)研究了小麥生長(zhǎng)不同生育期土層中硝態(tài)氮的淋失現(xiàn)象，結(jié)果表明小麥生長(zhǎng)不同時(shí)期，土層中硝態(tài)氮含量存在不同程度的淋失現(xiàn)象，尤以小麥拔節(jié)期土層氮素淋失最為嚴(yán)重。普通尿素處理在冬前期0～20 cm硝態(tài)氮含量達(dá)到了28.26 mg/kg，而從拔節(jié)期開(kāi)始至成熟期，其0～20 cm硝態(tài)氮含量?jī)H為5.85～6.63 mg/kg，而60 cm以下土層硝態(tài)氮含量遠(yuǎn)高于0～20 cm硝態(tài)氮含量，表明除了小麥生長(zhǎng)吸收外，更多的硝態(tài)氮存在淋失現(xiàn)象，尤以小麥拔節(jié)期硝態(tài)氮淋失量最高，普通尿素處理的氮素在60～80和80～100 cm土層硝態(tài)氮含量達(dá)到了28.21和26.74 mg/kg。而拔節(jié)期作為小麥生長(zhǎng)關(guān)鍵期，小麥生長(zhǎng)旺盛，需求養(yǎng)分含量多，減少耕層氮素的淋失至關(guān)重要，控釋尿素處理的耕層硝態(tài)氮含量在拔節(jié)期均明顯高于普通尿素處理，尤以80%控釋尿素處理耕層硝態(tài)氮含量最高，0～20 cm 硝態(tài)氮含量達(dá)到15.40 mg/kg，而40～100 cm土層控釋尿素處理硝態(tài)氮含量為3.51～5.87 mg/kg，變化幅度小，與不施肥處理相比無(wú)明顯差異，表明控釋尿素處理在拔節(jié)期可以有效減少氮素淋失，保證小麥生長(zhǎng)的養(yǎng)分需求。這主要因?yàn)榭蒯屇蛩乜煽刂起B(yǎng)分釋放時(shí)間及速率，在保證耕層養(yǎng)分供應(yīng)滿足作物需求的同時(shí)減少了硝態(tài)氮向深層土壤的遷移［10］，同時(shí)這也與尿素的施氮量、基追比例［11-12］以及土層的溫度和水分等情況［9］有關(guān)。

小麥生育前期對(duì)氮素的需求較少，而隨著小麥生長(zhǎng)，需求氮素量不斷增加?？蒯屇蛩貏t可控釋氮素釋放，使氮素的釋放后移，滿足小麥的生長(zhǎng)需求［13］。石寧等［10］研究表明，與普通尿素處理相比，減施20%氮肥的控釋肥處理并沒(méi)有降低小麥的產(chǎn)量。王文巖等［14］研究表明在減施25%氮肥的條件下，控釋尿素能保證小麥產(chǎn)量不減，并提高氮肥的利用率。本文研究結(jié)果相似，與普通尿素處理相比，施用100%控釋尿素和80%控釋尿素處理，均顯著提高了氮素利用率且對(duì)小麥產(chǎn)量有一定提升趨勢(shì)。其中80%控釋尿素處理提升氮素利用率最為顯著。因?yàn)榈世寐孰S施氮量增加而降低，損失率也相應(yīng)增加［15-16］。本文的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)，在小麥生育期內(nèi)，與100%控釋尿素處理相比，80%控釋尿素處理的40～100 cm土層硝態(tài)氮含量顯著降低，表明在減施20%氮肥基礎(chǔ)上，控釋尿素處理更能減少土壤氮素的淋失，提高氮肥的利用率，保證小麥產(chǎn)量不減。