控释尿素对云南旱地玉米产量和氮肥利用率的影响

尹 梅,王贵宝,陈 华,陈检锋,苏 帆,付利波,任石所,张勤斌,黄 惠,洪丽芳

(1 云南省农业科学院 农业环境资源研究所,云南 昆明 650205;2 云南曲靖麒麟区土壤肥料工作站,云南 曲靖 655000)

控释尿素对云南旱地玉米产量和氮肥利用率的影响

尹 梅1,王贵宝2,陈 华1,陈检锋1,苏 帆1,付利波1,任石所2,张勤斌2,黄 惠2,洪丽芳1

(1 云南省农业科学院 农业环境资源研究所,云南 昆明 650205;2 云南曲靖麒麟区土壤肥料工作站,云南 曲靖 655000)

【目的】 研究控释尿素对云南旱区玉米产量和氮肥利用率的影响，为该地区玉米生产中氮肥的合理施用提供科学依据。【方法】 2011-2012年，在云南省玉米主产旱区采用田间试验，以不施用氮肥为对照(CK)，研究单独施用100%，75%，50%控释尿素(CU)和普通尿素(U)，普通尿素分批施用，以及普通尿素与控释尿素共同施用对玉米产量、农艺性状和氮肥利用率的影响。【结果】 不同施肥处理对收获期玉米农艺性状的影响有差异，2年试验中均以CK玉米的农艺性状最差；2011年单独施用100%控释尿素处理(CU100%)和40%普通尿素+60%控释尿素作基肥共同施用处理(U40%+CU60%)玉米的农艺性状较优，2012年单独施用100%控释尿素(CU100%)和75%控释尿素处理(CU75%)以及U40%+CU60%处理玉米的农艺性状较优。2011年，CU100%处理玉米产量最高，CK产量最低；2012年，CU75%处理玉米产量最高，其次为CU100%和U40%+CU60%处理，CK产量最低。当氮肥用量相同时，所有CU处理的氮肥利用率均高于U处理。一次性施用普通尿素处理的氮肥利用率为22.2%～33.5%，一次性施用控释尿素的氮肥利用率为32.7%～46.5%，高于一次性施用普通尿素处理。当氮肥用量相同时，所有CU处理的氮肥农学利用率均高于U处理。一次性施用U的处理中，氮肥农学利用率为3.1～8.6 kg/kg；一次性施用CU处理的氮肥农学利用率为7.7～12.7 kg/kg，均高于一次性施用U的处理。普通尿素和控释尿素共同施用处理的玉米产量、农艺性状和氮肥利用率均高于普通尿素处理。分批施用普通尿素处理的玉米产量和氮肥利用率低于控释尿素处理或普通尿素与控释尿素共同施用的处理。【结论】 云南旱区玉米种植中，施用比常规施肥氮用量少的控释肥可提高玉米产量和肥料利用率，在研究地内，氮用量为105.0～157.5 kg/hm2的控释尿素处理较佳。

玉米；控释尿素；氮素利用率；氮肥农学利用率；产量

云南省的农业以旱作农业为主，玉米是云南省种植面积最大的旱地作物。近年来为了追求高产，玉米种植时存在不合理施肥现象，其中氮肥施用量过大，导致氮肥利用率下降，氮肥流失严重，对环境产生了不良影响[1-3]。提高氮肥利用率，以及减少氮肥流失对环境的不良影响，保证玉米的品质和产量[4-5]，这对云南省的玉米生产具有重要意义。

由于云南坡耕地面积广，坡耕地土壤侵蚀严重，季节性干旱特点明显，种植玉米多在坡耕地上采用覆膜种植，为玉米氮肥的追施带来困难，加之雨季降水较多，氮磷流失的风险较大[6-8]。控释肥因具有施用简单、省时省工，可提高肥料利用率，减少因肥料流失而造成的不良环境影响等诸多优点，一直是新型肥料研究和开发的热点[9-14]。本研究在云南省玉米主产区曲靖市连续2年开展大田试验，分析控释尿素和普通尿素对收获期玉米农艺性状、产量、籽粒氮素积累量、营养器官氮素积累量、氮肥利用率及氮肥农学利用率的影响，以期为云南旱区玉米生产中合理施用氮肥提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 试验地概况 2011年研究试验地位于云南省曲靖市麒麟区越州镇，海拔1 891 m；2012年研究试验地位于云南省曲靖市麒麟区茨营镇，海拔1 920 m；2个试验地均为云南省典型的山原红壤坡耕地。土壤肥力中上等，试验地的土壤养分状况见表1。试验区内气候属北亚热带季风气候，年均气温14.5 ℃，年降水量960～1 200 mm，年平均日照为2 096 h；从玉米出苗到成熟期内，试验地均温19.4 ℃，降水量690 mm，年平均日照677 h。试验地典型的种植制度为玉米-麦类(豆类)。

表1 试验地的土壤养分状况Table 1 Nutrient status of soils in test field

1.1.2 供试肥料 供试控释尿素为加阳高科技公司的益多宝产品，氮含量为43%，控释时间为180 d。氮肥为氮含量46%的尿素，磷肥为含12% P2O5的普钙，钾肥为含60% K2O的KCl。

1.2 试验设计

2011年大田试验中各处理的P2O5和K2O施肥用量分别为68，63 kg/hm2，2012年大田试验中各处理的P2O5和K2O施肥量为120，75 kg/hm2，磷、钾肥均作为底肥一次性施用。2年试验中各处理的氮肥用量和施用方式见表2。2年大田试验各小区面积均为20 m2，3次重复，随机区组排列。

表2 云南旱地玉米的施肥设计方案Table 2 Fertilizer application design for maize in arid area of Yunnan kg/hm2

2011年供试玉米品种为麒单2号，种植密度为63 000株/hm2，05-02播种，09-09收获。2012年供试玉米品种为路单12号，种植密度为60 000株/hm2，04-21播种，09-15收获。麒单2号和路单12号均为该地适宜栽培品种，产量水平和潜力相近。2组试验均为覆膜种植，播种后灌溉1次，其余时间均为自然降水。

1.3 测定项目与方法

玉米收获时，各个小区单独计产，记录各小区玉米的农艺性状和植株生物量，室内分析籽粒和植株的N含量。植株的干物质量采用烘干称质量法。植株和玉米籽粒N含量的测定采用硫酸-过氧化氢消煮后蒸馏法[14]。根据获得的玉米产量和N含量，计算氮素总积累量(kg/hm2)、氮肥利用率(%)和氮肥农学利用率(kg/kg)。

氮素总积累量=玉米植株生物量×植株含氮量+玉米籽粒生物量×籽粒含氮量。

氮肥利用率(NUE)=(施氮区玉米地上部吸氮量-对照区玉米地上部吸氮量)/施氮量×100%。

氮肥农学利用率(ANUE)=(施氮区玉米产量-对照区玉米产量)/施氮量。

数据统计分析应用EXCEL 2003和DPS v7.05软件进行。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对收获期玉米农艺性状的影响

不同施肥处理对收获期玉米农艺性状的影响见表3。

表3 不同施肥处理对云南旱地玉米农艺性状的影响Table 3 Effect of different fertilizer application treatments on agronomic traits of maize in arid area of Yunnan

注：*同列数据后标不同小写字母者表示差异显著(P<0.05)。下表同。

Note:Different lowercase letters in each column means significant difference atP<0.05.The same below.

由表3可知，2011年，CK、U100%和U75%处理玉米的株高均显著低于其他处理，CU100%处理最高；2012年试验中，CK处理株高最低，CU75%处理植株最高。2011年试验中，CU100%、U40%B+U60%T和U50%处理的穗粒数均较多，而CK与U75%处理的穗粒数均较少；2012年，CK的穗粒数最少，U40%B+U60%T处理穗粒数最多。2011年试验中，玉米千粒质量以U40%+CU60%处理最高，而CK最低；2012年试验中，CU75%处理的千粒质量最高，CK、U100%、U40%B+U60%T和U50%处理的千粒质量均较低。

综合来看，2年试验均为CK玉米的农艺性状最差；2011年试验中CU100%和U40%+CU60%处理玉米的农艺性状较优，2012年CU75%、CU100%和U40%+CU60%处理玉米的农艺性状较优。

2.2 不同施肥处理对玉米产量的影响

由表4可知，2011年，CU100%处理玉米产量最高，CK产量最低，CU100%处理产量比CK高26.3%，比U100%处理高15.6%；2012年，CU75%处理产量最高，其次为CU100%和U40%+CU60%处理，CK产量最低。2年的试验结果都显示，在一次性施用N肥的所有处理中，当施用量相同时，控释尿素处理的产量均高于普通尿素处理，其中控释尿素用量最低的CU50%处理产量比U100%、U75%和U50%处理高；U40%+CU60%处理的产量也高于分次施用尿素的U40%B+U60%T处理。

表4 不同施肥处理对云南旱地玉米产量的影响Table 4 Effect of different fertilizer application treatments on yield of maize in arid area of Yunnan

2.3 不同施肥处理对玉米氮素利用的影响

表5显示，2011年和2012年CK的氮素总积累量均最低。2011年，CU100%、U40%+CU60%、CU75%和U40%B+U60%T处理氮素总积累量均较高；2012年，CU75%、CU100%和U40%+CU60%处理氮素总积累量均较高。

由表5可以看出，当氮肥用量相同时，所有CU处理的氮肥利用率均高于U处理。一次性施用普通尿素处理的氮肥利用率为22.2%～33.5%，施用控释尿素的氮肥利用率为32.7%～46.5%，高于一次性施用普通尿素处理。2年中，氮肥利用率较高的处理分别是CU75%、CU100%、CU50%和U40%+CU60%处理。2011年试验中，CU100%处理氮肥利用率比U100%处理提高了42.0%,CU75%处理比U75%处理提高了40.9%,CU50%处理比U50%处理提高了34.7%；2012年试验中，CU100%处理氮肥利用率比U100%处理提高了47.3%,CU75%处理比U75%处理提高了35.2%,CU50%处理比U50%处理提高了38.8%。

由表5还可以看出，氮肥用量均为210 kg/hm2的4个处理中，CU100%处理氮肥利用率最高，其次为U40%+CU60%。2011年试验中，CU100%和U40%+CU60%处理氮肥利用率分别比U100%处理提高了42.0%和28.0%，比U40%B+U60%T处理提高了21.0%和9.0%。2012年试验中，CU100%和U40%+CU60%处理氮肥利用率分别比U100%处理提高了47.3%和41.4%，比U40%B+U60%T处理提高了7.2%和3.0%。无论是CU处理还是U处理的氮肥利用率均随着施肥量的降低呈升高的趋势。

由表5还可知，当氮肥用量相同时，所有CU处理的氮肥农学利用率均高于U处理。一次性施用尿素的处理中，氮肥农学利用率为3.1～8.6 kg/kg；一次性施用控释尿素处理的氮肥农学利用率为7.7～12.7 kg/kg，均高于一次性施用尿素的处理。氮肥农学利用率高的处理为CU50%、CU100%、CU75%和U40%+CU60%。2011年试验中，氮肥用量为210 kg/hm24个处理的氮肥农学利用率差异较大，最高的CU100%处理比最低的U100%处理高6.9 kg/kg，U40%+CU60%处理的氮肥农学利用率比U40%B+60%T处理提高了 2.8 kg/kg。2012年试验中氮肥用量为210 kg/hm24个处理的氮肥农学利用率差异不大，这与2012年总施氮量高于2011年有关。

表5 不同施肥处理对云南旱地玉米氮素利用的影响Table 5 Effect of different fertilizer application treatments on nitrogen use of maize in arid area of Yunnan

3 讨 论

合理施用氮肥是作物高产优质的重要因素之一，但目前在我国农业生产中普遍存在着氮肥施用不合理的问题，导致氮肥当季利用率较低，仅为30%～35%[15]。这不仅造成农业资源浪费、成本增加，同时对环境有不良影响[16-17]。控释肥具有控制养分释放的特点，可以提高肥料利用效率，省时省工，减少对环境的不良影响[10,18-19]，该类肥料目前是国内外研究的热点[20]。

本研究中，施用控释尿素的玉米产量比施用普通尿素的玉米产量有明显提高，当施氮量相同时，可增产4.7%～16.3%，这与前人研究的控释氮肥对玉米具有增产效果的结果[21-22]一致。在施氮量相同的前提下,控释尿素处理的玉米农艺性状、产量、氮素积累量、氮肥利用率和氮肥农学利用率均优于普通尿素处理。有研究表明，控释肥能增加玉米产量是由于控释肥可显著提高植株花后的氮素积累，能保持较高的光合速率和干物质积累，保证籽粒对营养物质的需求，增加千粒质量[10]。

本研究中，2011年3个单施控释尿素的处理中，随控释尿素用量的增加，玉米产量呈逐渐提高的趋势，100%控释尿素(CU100%)处理的玉米产量最高，氮肥利用率和氮肥农学利用率是50%控释尿素(CU50%)处理最高；2012年75%控释尿素(CU75%)处理的玉米产量和氮肥农学利用率最高，50%控释尿素(CU50%)处理的氮肥利用率最高。前人对控释肥在不同环境下的最佳用量进行了研究，有研究者建议控释肥用量较常规施肥量减量25%效果较佳[7]，也有研究者指出控释肥料用量为常规肥料用量的2/3更适宜[22]。本研究中，在试验当地的条件下，控释尿素的使用量为普通尿素的50%～75%较为高效和经济。

有研究认为，控释肥料在前期释放缓慢，不能满足作物生长的需要，控释尿素和普通尿素共同施用，既可满足作物前期对氮素的需求，又可利用控释尿素的缓释性来满足作物中后期对氮素的需要[22]。本研究2011年试验中，U40%+CU60%处理玉米产量仅次于CU100%处理，氮肥利用率和氮肥农学利用率均比单施普通尿素的处理高，说明其也是较优的处理；2012年U40%+CU60%处理产量较高，但氮肥利用率和氮肥农学利用率并不高，这与2012年试验总施氮量高有关。

本研究中，分批施用普通尿素的U40%B+U60%T处理也是当地农户的施肥习惯，其玉米产量低于100%控释尿素处理或控释尿素加普通尿素的处理(U40%+CU60%)，氮肥利用率和氮肥农学利用率均低于施用控释尿素的处理。云南玉米的种植主要为覆膜种植，农户在追施尿素的时候难以操作，常常是撒在靠近根茎部的膜上，造成养分的浪费，这样的操作费时费力；同时，由于云南的降水集中在玉米生长中后期(即追肥期)，且常常有大暴雨，很容易造成追施肥料的流失，增加环境污染的风险。

一般而言，控释尿素的价格高于普通尿素，但控释尿素施用量仅为普通尿素的50%～75%，这就降低了成本，施用控释尿素的玉米产量有所提高，增加了产值，同时，施用控释尿素免去了为玉米追肥这一工序，解决了现今农村劳动力短缺的问题。本研究结果表明，施用控释尿素可使玉米增产，提高肥料利用率，减少养分的损失，降低了对环境的不良影响和玉米生长期追施氮肥的劳动力投入，提高了经济效益、社会效益和生态效益，在玉米大田生产中具有推广应用价值。不同的控释尿素具有不同的特点，要发挥其最好的效益，需要确定合适的量和方式。在本研究条件下，控释尿素的用量为普通尿素的50%～75%或控释尿素与普通尿素共同施用是产投比较优的处理。

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Effects of controlled-release urea on yield and nitrogen utilization rate of maize in arid area of Yunnan

YIN Mei1,WANG Gui-bao2,CHEN Hua1,CHEN Jian-feng1,SU Fan1,FU Li-bo1,REN Shi-suo2,ZHANG Qin-bin2,HUANG Hui2,HONG Li-fang1

(1AgriculturalEnvironmentandResourcesInstitute,YunnanAcademyofAgriculturalSciences,Kunming,Yunnan650205,China;2FertilityStationofQujingQilin,Qujing,Yunnan655000,China)

【Objective】 Effects of the application of controlled-release urea (CU) on yield and N (nitrogen) use efficiency of maize were studied in the arid area of Yunnan,in order to provide scientific basis for the optimal application of N fertilizer.【Method】 The field experiments were conducted in the major maize-growing area of Yunnan from 2011 to 2012 to investigate the effects of CU and common urea (U) on yield,agronomic traits,and N use efficiency of maize.Treatments included CK (with no application of N),U100%,CU100%,U75%,CU75%,U50%,CU50%,U40%B+U60%T (U40% for base fertilizer and surplus U60% for top dressing),and U40%+CU60% (U40% and CU60% for base fertilizer).【Result】 The agronomic traits had significant difference among treatments,with the worst traits in CK during the 2-year test period.In 2011,CU100% and U40%+CU60% had better traits.In 2012,CU100%,CU75% and U40%+CU60% had better traits.In 2011,CU100% had the highest yield and CK had the lowest yield.In 2012,CU75% had the highest yield followed by CU100% and U40%+CU60%,while CK had the lowest yield.When the same amounts of nitrogen were applied,all the treatments with CU had higher N use efficiency than those with U.The N use efficiency of the one application of U was 22.2%-33.5% and that of the one application of CU was 32.7%-46.5%.When the same amounts of nitrogen were applied,all the treatments with CU had higher agronomic N use efficiency than those with U.The agronomic N use efficiency of one application of U was 3.1-8.6 kg/kg and that of one application of CU was 7.7-12.7 kg/kg.Yield,agronomic traits and nitrogen use efficiency of maize with U40%+CU60% were all higher than those with U.Yield and nitrogen use efficiency of maize with U40%B+U60%T were lower than those with CU or U40%+CU60%.【Conclusion】 Application of CU with less N than conventional N fertilization could increase yield and N use efficiency of maize in the arid area of Yunnan.The treatments with 105.0-157.5 kg/hm2CU are optimal based on this study.

maize;controlled-release urea;nitrogen utilization rate;agronomic nitrogen efficiency;yield

时间:2015-10-13 08:46

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.11.023

2014-04-03

国家水体污染控制与治理科技重大专项湖泊主题滇池项目(2012ZX07102-003)；国际植物营养所(IPNI)项目；国家科技支撑计划项目(2012BAD40B01)

尹 梅(1977-)，女，云南腾冲人，副研究员，主要从事植物营养学研究。E-mail：ymmay@163.com

洪丽芳(1963-)，女，四川古蔺人，研究员，主要从事土壤肥料与农业环境研究。E-mail：gredbean@163.com

S143.1；S513.06+2

A

1671-9387(2015)11-0152-07

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20151013.0846.046.html