控釋尿素對土壤硝態氮含量、氮素利用和小麥產量的影響

程文龍，武 際*，韓 上，陳 鋒，夏偉光，李 敏，王 慧

（1.安徽省農業科學院土壤肥料研究所，養分循環與資源環境安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230031；2.安徽省濉溪縣五鋪農場，安徽 淮北 235188；3.安徽省郎溪縣農業局，安徽 郎溪 242199）

安徽省作為全國小麥主產區，全年小麥年播種面積達200萬hm2以上，而淮北地區作為安徽小麥的主產區，年播種面積達150萬hm2以上，占全省小麥播種面積的70%以上［1］。當前淮北地區農民在小麥生產中仍存在為追求產量而過量施用尿素現象。同時農民習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氮，過量的硝態氮無法被作物吸收，則會隨著土壤水分的移動而淋溶，不僅會造成氮肥的損失，同時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，小麥增產達14.23%，同時氮肥偏生產力、農學利用率、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達到7.2%。但對控釋尿素在淮北地區全作基肥后，小麥生長發育不同時期，不同土層中硝態氮的累積和遷移缺乏系統性的研究。本試驗通過在淮北地區小麥生長上施用控釋尿素試驗，研究控釋尿素對土壤中硝態氮含量、氮素利用和小麥產量的影響，評價控釋尿素的供肥能力，旨在為淮北地區小麥的應用生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試土壤為砂姜黑土。試驗前采集耕層土壤，分析其基本農化性質：有機質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。

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

1.2 試驗設計

試驗共設4個處理：（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，小區面積4 m×5 m=20 m2，隨機區組設計。小麥供試品種為煙農19，人工開溝條播，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。待小麥成熟時每小區實收計產，同時取樣進行室內考種。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤硝態氮含量測定

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

1.3.2 小麥植株養分測定

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

1.4 數據計算方法

1.5 數據分析方法

本文數據均采用SAS 9.0軟件和Excel 2010軟件進行統計分析，采用LSD法對試驗數據進行方差分析和顯著性檢驗，用OriginPro 9對數據進行作圖。

2 結果與分析

2.1 不同氮肥處理對小麥不同生育時期土壤硝態氮含量的影響

圖1顯示，在小麥的生育期內，N0處理的不同深度土層中硝態氮含量較低（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氮含量。

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

拔節期時，小麥生長旺盛，N240處理0～20、20～40 cm土層硝態氮含量顯著低于冬前期，同時0～20 cm土層中硝態氮含量開始顯著低于控釋尿素處理，而40～100 cm土層硝態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，氮肥淋失嚴重。

抽穗期時，0～20 、20～40 cm土層控釋尿素處理硝態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，普通尿素處理硝態氮含量仍顯著高于控釋尿素處理，表明普通尿素處理硝態氮進一步淋失。

成熟期時，0～60 cm土層控釋尿素處理硝態氮含量均遠高于普通尿素處理，其中0～20 cm土層CN240處理和CN192處理硝態氮含量在小麥整個生育期中增加達到最大，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、拔節期和成熟期均高于CN240處理。而在小麥生育期內，CN192處理40～100 cm土層硝態氮含量為1.56～8.64 mg/kg，遠小于CN240處理40～100 cm土層硝態氮含量1.61～19.48 mg/kg?？傮w來說，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 不同處理對小麥0～100 cm土壤硝態氮含量的影響

2.2 不同氮肥處理對小麥產量的影響

圖2 不同處理對小麥產量的影響

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

2.3 不同氮肥處理對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、氮肥農學利用率，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、氮肥農學利用率、氮肥偏生產力，提升幅度分別為86.7%、90.8%和30.9%。說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 不同施肥處理對小麥籽粒、秸稈的氮素吸收以及肥料利用率的影響

3 小結與討論

土壤剖面硝態氮的累積會隨著施氮量的增加而增加［8］。王小明等［7］研究表明，與對照不施肥處理相比，無論是復合肥還是控釋肥均能增加土壤硝態氮的累積，尤其對耕層（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，小麥收獲后土壤硝態氮含量變化主要在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氮含量顯著降低。本文研究結果表明，小麥整個生育期內，控釋尿素處理CN192、CN240土層硝態氮含量變化主要在0～80 cm土層，且隨著小麥的生長，耕層硝態氮含量逐漸增加，這與前人研究結果相似。

同時，諸多研究結果表明硝態氮在土壤剖面的分布與施肥量、施肥時期、降雨量及土壤溫度等因素密切相關［9-11］。冬小麥生育期較長，不同時期土層的溫度、水分不同，且小麥對養分的需求量也不一樣。但前人的研究主要集中在小麥收獲期土層中硝態氮含量變化［5，11］，本文系統研究了小麥生長不同生育期土層中硝態氮的淋失現象，結果表明小麥生長不同時期，土層中硝態氮含量存在不同程度的淋失現象，尤以小麥拔節期土層氮素淋失最為嚴重。普通尿素處理在冬前期0～20 cm硝態氮含量達到了28.26 mg/kg，而從拔節期開始至成熟期，其0～20 cm硝態氮含量僅為5.85～6.63 mg/kg，而60 cm以下土層硝態氮含量遠高于0～20 cm硝態氮含量，表明除了小麥生長吸收外，更多的硝態氮存在淋失現象，尤以小麥拔節期硝態氮淋失量最高，普通尿素處理的氮素在60～80和80～100 cm土層硝態氮含量達到了28.21和26.74 mg/kg。而拔節期作為小麥生長關鍵期，小麥生長旺盛，需求養分含量多，減少耕層氮素的淋失至關重要，控釋尿素處理的耕層硝態氮含量在拔節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氮含量最高，0～20 cm 硝態氮含量達到15.40 mg/kg，而40～100 cm土層控釋尿素處理硝態氮含量為3.51～5.87 mg/kg，變化幅度小，與不施肥處理相比無明顯差異，表明控釋尿素處理在拔節期可以有效減少氮素淋失，保證小麥生長的養分需求。這主要因為控釋尿素可控制養分釋放時間及速率，在保證耕層養分供應滿足作物需求的同時減少了硝態氮向深層土壤的遷移［10］，同時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。

小麥生育前期對氮素的需求較少，而隨著小麥生長，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有降低小麥的產量。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量不減，并提高氮肥的利用率。本文研究結果相似，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小麥產量有一定提升趨勢。其中80%控釋尿素處理提升氮素利用率最為顯著。因為氮肥利用率隨施氮量增加而降低，損失率也相應增加［15-16］。本文的研究也證實了這一點，在小麥生育期內，與100%控釋尿素處理相比，80%控釋尿素處理的40～100 cm土層硝態氮含量顯著降低，表明在減施20%氮肥基礎上，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，保證小麥產量不減。