全 文 ：包膜控释尿素与普通尿素配施对冬小麦
生长发育及土壤硝态氮的影响*
衣文平1 摇 孙摇 哲2 摇 武摇 良1 摇 史桂芳2 摇 朱国梁2 摇 李亚星1 摇 谷佳林1 摇 徐秋明1**
( 1 北京市农林科学院植物营养与资源研究所, 北京 100097; 2 泰安市农业科学研究院, 山东泰安 271000)
摘摇 要摇 应用大田试验研究了不同用量的包膜控释尿素(PCU60,释放期为 60 d)与普通尿素
(U)配合基施(10% PCU60 +90% U,PU1;20% PCU60 +80% U,PU2;30% PCU60 +70% U,
PU3;40% PCU60+60% U,PU4)对冬小麦产量、氮肥利用率等生物学性状及土壤硝态氮累积
的影响,并对 PCU60 氮素田间溶出特征及 25 益静水溶出特征进行了比较分析.结果表明:在
施氮量相等的条件下,与习惯施肥处理相比,PU4 处理冬小麦各项指标均显著提高: 增产
5郾 6% 、氮肥利用率提高 14郾 6% 、氮素总累积量提高 7郾 2% 、成熟期总茎数提高 2郾 6% 、成熟期
地上部总生物量提高 7郾 5% 、经济效益增加 984郾 3 元·hm-2 .各处理 0 ~ 100 cm土层硝态氮总
累积量在 39郾 70 ~ 49郾 93 kg·hm-2,其中,PU4 处理总累积量最低,为 39郾 70 kg·hm-2 .埋袋试
验表明,释放期为 60 d的包膜控释尿素氮素释放规律与小麦氮素吸收特性基本吻合.
关键词摇 冬小麦摇 包膜控释尿素摇 生长发育摇 硝态氮
文章编号摇 1001-9332(2011)03-0687-07摇 中图分类号摇 S145郾 6,S512郾 1+1摇 文献标识码摇 A
Effects of coated controlled release urea combined with conventional urea on winter wheat
growth and soil NO3 -鄄N. YI Wen鄄ping1, SUN Zhe2, WU Liang1, SHI Gui鄄fang2, ZHU Guo鄄li鄄
ang2, LI Ya鄄xing1, GU Jia鄄lin1, XU Qiu鄄ming1 ( 1 Institute of Plant Nutrition and Resources, Beijing
Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Beijing 100097, China; 2Ta爷an Academy of Agricul鄄
ture Sciences, Tai爷an 271000, Shandong, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(3): 687-693.
Abstract: Field experiments were conducted to study the effects of different dosages coated con鄄
trolled release urea (PCU60, 60 d release duration) combined with conventional urea (U) used as
basal on the winter wheat grain yield, nitrogen (N) recovery rate, and soil NO3 - 鄄N content, etc.
Five treatments were installed, i. e. , U (CK), 10% PCU60+90 %U (PU1), 20% PCU60+80%
U (PU2), 30% PCU60+70% U (PU3), and 40% PCU60+60% U (PU4). In the meantime, a
comparative analysis was also carried out on the PCU60 N release characteristics under field condi鄄
tion and in 25 益 static water. At the same N dosage, all the test indices in treatment PU4 were sig鄄
nificantly higher, with the grain yield, N recovery rate, total N accumulation amount, total tiller
number and aboveground biomass at ripening stage, and economic benefit increased by 5郾 6% ,
14郾 6% , 7郾 2% , 2郾 6% , 7郾 5% , and 984郾 3 yuan·hm-2, respectively, compared with those in
treatment U. The accumulation amount of NO3 - 鄄N in 0-100 cm soil layer in all treatments ranged
in 39郾 70-49郾 93 kg·hm-2, and was the lowest (39郾 70 kg·hm-2) in treatment PU4 . The N re鄄
lease pattern of PCU60 under field condition better fitted the N absorption characteristics of winter
wheat.
Key words: winter wheat; coated controlled release urea; growth and development; NO3 - 鄄N.
*北京市科委项目( D0706004000091)和国家科技支撑计划项目
(2008BADA4B04)资助.
**通讯作者. E鄄mail: yingzkk@ sina. com
2010鄄09鄄01 收稿,2011鄄01鄄06 接受.
摇 摇 农业生产中氮肥利用率低而施用量越来越高导
致环境污染问题日趋严重.改变传统施肥方式,提高
作物产量和氮肥利用率成为当务之急[1-3] . 控释肥
料的出现为解决这一问题提供了可能,因为控释肥
料是传统化学肥料功能的延伸与改进,具有养分释
放与作物需求同步以及挥发、淋溶、固定少和减轻环
境污染等优点[4],能够显著提高作物产量和氮肥利
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 3 月摇 第 22 卷摇 第 3 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Mar. 2011,22(3): 687-693
用率. 由于控释肥料的价格比普通肥料高 2郾 5 ~ 8
倍[5-6],世界上控释肥的用量仅占化肥用量的
0郾 15% [7],主要用于经济价值较高的花卉、蔬菜、水
果和草坪等.在九五、十五期间,国内较早研发了溶
剂型再生树脂包衣技术[8],所生产的包膜控释尿素
价格是普通尿素的 1郾 5 ~ 1郾 6 倍,为大田应用提供了
物质基础[9] .另外,从应用效果来看,单一的控释肥
料很难满足不同作物各生育期的需肥要求,所以应
根据不同作物各生育期的需肥规律,将不同养分释
放速率的肥料配合施用,才能有效调节养分供应速
率[7] .国内推出的适于大田作物施用的控释肥料实
际上也是以尿素为控释氮源,掺混普通化肥而成的
控释 BB肥[8] .
目前,全量或减量施用包膜控释氮肥对冬小麦
的增产效果及其环境效应已有报道[10-13],但肥料投
入成本太高,农民不易接受,难以在生产上大面积推
广应用.现在市场上推广应用的控释 BB 肥,控释氮
素占总养分的 15% ~ 30% [8],成本相对较低,农民
易于接受,但对其应用效果及环境效应尚缺乏系统
研究.为此,本文依据冬小麦的吸氮动态[14],在大田
生产中选择不同比例的包膜控释尿素与普通尿素配
合基施,综合分析了冬小麦产量、效益、氮肥利用率、
土壤硝态氮累积及包膜控释尿素田间溶出特征,为
企业配方及冬小麦生产中应用包膜控释尿素提供理
论依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试材料
试验于 2008 年 10 月在山东省泰安市农业科学
研究院试验基地进行. 供试的包膜控释尿素由北京
首创新型肥料有限公司于 2008 年 2 月生产,释放期
为 60 d,包膜控释尿素的包膜率是 8郾 3% ,含氮量是
42郾 2% .供试作物为冬小麦泰山 23,前茬作物为夏
玉米. 供试土壤为轻壤土,0 ~ 20 cm 土壤有机质
12郾 27 g· kg-1,碱解氮 82郾 40 mg· kg-1,有效磷
29郾 40 mg·kg-1,速效钾 111郾 70 mg·kg-1,pH 6郾 9.
1郾 2摇 试验设计
试验采用随机区组设计,小区面积 4郾 0 m 伊
6郾 0 m,小麦种植畦宽 1郾 5 m,每畦人工播种 6 行,行
距 0郾 25 m,每个处理种 4 畦,3 次重复.设 6 个处理:
1)CK1,不施氮肥;2)CK2,习惯施肥,60%普通尿素
(U)基施,40% U 拔节期追施;3) PU1,10%释放期
为 60 d的包膜控释尿素(PCU60) +90% U;4)PU2,
20% PCU60+80% U;5)PU3,30% PCU60+70% U;
表 1摇 各处理施肥方案
Table 1 摇 Fertilizer application scheme in different treat鄄
ments
处理
Treat鄄
ment
施氮量
N application(kg·hm-2)
基肥
Basal
application
追肥
Dressing
application
施磷量
P application
(kg·hm-2)
施钾量
K application
(kg·hm-2)
CK1 0 0 196郾 5 220郾 5
CK2 173郾 7 115郾 8 196郾 5 220郾 5
PU1 289郾 5 0 196郾 5 220郾 5
PU2 289郾 5 0 196郾 5 220郾 5
PU3 289郾 5 0 196郾 5 220郾 5
PU4 289郾 5 0 196郾 5 220郾 5
6)PU4,40% PCU60+60% U.具体施肥量见表 1.包
膜控释尿素埋袋处理:称取包膜控释尿素各 5 g,装
入 1 mm 的塑料网袋中封口,定位埋在保护行土壤
中,深度 10 ~ 20 cm,插牌标示,共 21 袋,每个生育
时期取 3 袋.
供试冬小麦于 2008 年 10 月 12 日播种,基本苗
150 万株·hm-2 . 各处理施纯氮 289郾 5 kg· hm-2
(CK1 不施氮肥),纯磷(P2O5)196郾 5 kg·hm-2,纯钾
(K2O)220郾 5 kg·hm-2 .磷、钾肥在播种前作基肥一
次施入.除氮肥外,冬前和返青期各漫灌浇水 1 次,
生育期内按冬小麦高产栽培技术规程进行管理.
1郾 3摇 样品采集及测定方法
在生育期内于三叶、封冻前、返青、拔节、扬花、
灌浆和成熟期取植株样品,采用开氏法测定全氮;采
用蒸馏法测定包膜控释尿素在 25 益静水中和埋在
田间的氮素溶出率. 包膜控释尿素氮素养分累积溶
出率一般可用一级动力学反应方程 Nt = N0 [1 -
exp(-kt)] [15]来进行描述,其中,N0 为溶质最大溶
出率,此处,N0 =100% ,由于包膜控释肥料中养分是
可以 100%释放的,但实际测定时未能测到 100% ,
因此,氮素养分累积溶出率一级动力学反应方程可
表示为:Nt =100[1-exp(-kt)].式中:k 为氮素溶出
速率常数;t为时间(d).
每小区在取样区用土钻取 3 钻,取后立即放入
封口袋中,取样深度为 0 ~ 20、20 ~ 40、40 ~ 60、60 ~
80 和 80 ~ 100 cm,共 5 层,不同层次的土壤样品共
计 270 个. 土壤硝态氮含量采用连续流动分析仪
(TRAAS- 2000 / CFA,德国)测定[16] . 在收获前的
1 ~ 2 d每个处理调查 3 个点(共 1郾 5 m2)测定冬小
麦穗数.在成熟期,取未采样的两畦收获计产;并随
机选取 30 穗植株进行室内考种,测定穗粒数和千粒
重等.氮肥利用率采用差值法计算,其公式为:氮肥
886 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
利用率=(施氮区吸氮量-无氮区吸氮量) /施肥量伊
100% [17];土壤氮的依存率指土壤氮对作物营养氮
的贡献率,其计算公式为:土壤氮依存率=无氮区吸
氮量 /施氮区吸氮量伊100% [18] .
1郾 4摇 数据处理
数据统计分析应用 SPSS 17郾 0 软件进行. 采用
LSD方法进行差异显著性检验.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 包膜控释尿素与普通尿素配合基施对冬小麦
氮素累积量、氮肥利用率和土壤氮依存率的影响
施用氮肥后冬小麦氮素总累积量显著增加.在
施氮量相等的情况下,与 CK2 相比,包膜控释尿素
与普通尿素配合基施处理氮素总累积量、籽粒氮素
累积量表现为:PU1 显著减少;PU2、PU3、PU4 显著增
加.各处理氮素总累积量、籽粒氮素累积量随着包膜
控释尿素用量的增加而增加. PU1、PU2、PU3、PU4 处
理间籽粒氮素累积量差异显著,其中 PU1 最低,PU4
最高. 从营养器官氮素累积量来看,PU2 最高,为
61郾 5 kg·hm-2,显著高于包膜控释尿素其他各处
理,但与 CK2 处理无显著性差异. 说明在同一施肥
水平下,随着包膜控释尿素用量的增加,成熟期籽粒
中的氮素分配量增加,而营养器官中的氮素残留量
降低,氮素向籽粒中的分配量增加.
与 CK2 相比, PU1 的氮肥利用率显著降低
6郾 5% ,而 PU2、PU3、PU4 分别显著增加 3郾 3% 、4郾 8%
和 8郾 1% ;PU1 的土壤氮依存率显著提高 6郾 5% ,而
PU2、PU3、PU4 分别显著降低 3郾 3% 、4郾 8%和 8郾 1%
(表 2).各处理随着包膜控释尿素用量的增加,氮肥
利用率逐渐增加,而土壤氮依存率逐渐降低.
2郾 2摇 包膜控释尿素与普通尿素配合基施对冬小麦
不同生育时期总茎数的影响
从表 3 可以看出,总体上,随着包膜控释尿素用
量的增加,冬小麦返青起身鄄收获期总茎数呈逐渐增
加趋势.冬前,PU1、PU3、PU4 与 CK2 间无显著差异;
返青起身期:PU1、PU2 与 CK2 间无显著差异,PU3、
PU4 比 CK2 显著增加,PU3、PU4 比 PU1、PU2 显著增
加;拔节期,PU2、PU3、PU4 间无显著差异,三者分别
比 PU1、CK2 显著增加,PU1 与 CK2 间无显著差异;
扬花期,PU1 比 CK2 显著减少,PU2、PU3、PU4 与 CK2
无显著差异,PU2、PU3、PU4 比 PU1 显著增加,PU4 比
PU2 显著增加;灌浆期,PU2、PU3、PU4、CK2 间无显著
差异,但均显著高于 PU1;收获期,PU2、PU3、CK2 间
无显著差异,但均显著高于 PU1,显著低于 PU4 .
表 2摇 不同处理冬小麦成熟期氮素累积量、氮肥利用率及土壤氮依存率
Table 2摇 N accumulation, recovery rate and soil dependent rate of different treatments at maturity stage
处理
Treat鄄
ment
氮素总累积量
Total N
accumulation
(kg·hm-2)
籽粒氮素累积量
N accumulation in kernel
累积量
Accumulation
(kg·hm-2)
占总氮的百分比
Percentage to
total N
营养器官氮素累积量
N accumulation in vegetative organs
累积量
Accumulation
(kg·hm-2)
占总氮的百分比
Percentage to
total N
氮肥利用率
N recovery
rate (% )
土壤氮依存率
Soil N
dependent rate
(% )
CK1 216郾 5e 178郾 7f 82郾 5 37郾 8e 17郾 5 - -
CK2 323郾 4c 264郾 6d 77郾 0 58郾 8ab 23郾 0 36郾 9c 63郾 1c
PU1 304郾 4d 253郾 1e 77郾 1 51郾 4d 22郾 9 30郾 4d 69郾 6d
PU2 332郾 9b 271郾 4c 76郾 6 61郾 5a 23郾 4 40郾 2b 59郾 8b
PU3 337郾 4b 279郾 8b 78郾 0 57郾 6bc 22郾 0 41郾 7b 58郾 3b
PU4 346郾 7a 292郾 2a 79郾 0 54郾 5c 21郾 0 45郾 0a 55郾 0a
同列不同字母表示差异显著(P<0郾 05) Different letters in the same column indicated significant difference at 0郾 05 level. 下同 The same below.
表 3摇 不同处理冬小麦在不同生育时期的总茎数
Table 3摇 Total tillers of winter wheat at different growing stages under different treatments (伊104·hm-2)
处理
Treatment
冬前期
Before winter
stage
返青起身期
Reviving stage
拔节期
Booting stage
扬花期
Flowering stage
灌浆期
Filling stage
收获期
Ripening stage
CK1 581郾 5c 921郾 0c 912郾 0c 509郾 0d 480郾 0c 467郾 5d
CK2 803郾 5a 1454郾 0b 1359郾 5b 632郾 0ab 612郾 5a 584郾 0b
PU1 800郾 0a 1443郾 5b 1352郾 0b 583郾 5c 558郾 0b 545郾 0c
PU2 789郾 5b 1466郾 5b 1407郾 5a 622郾 5b 596郾 0a 582郾 0b
PU3 814郾 5a 1501郾 0a 1428郾 0a 630郾 5ab 603郾 5a 588郾 5b
PU4 809郾 5a 1520郾 5a 1438郾 0a 643郾 5a 611郾 5a 599郾 0a
9863 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 衣文平等: 包膜控释尿素与普通尿素配施对冬小麦生长发育及土壤硝态氮的影响摇 摇 摇 摇 摇
2郾 3摇 包膜控释尿素与普通尿素配合基施对冬小麦
不同生育时期地上部总生物量的影响
由表 4 可以看出,总体上,随着包膜控释尿素用
量的增加,地上部总生物量呈逐渐增加趋势.与 CK2
相比,PU1 地上部总生物量在三叶鄄扬花期较高,但
无显著差异,灌浆期鄄收获期显著降低;PU2 地上部
总生物量在封冻前较高,但无显著差异,返青起身鄄
拔节期显著提高,扬花鄄收获期无显著差异;PU3 地
上部总生物量在封冻鄄拔节期显著提高,扬花鄄灌浆
期较高,但无显著差异,收获期显著提高;PU4 地上
部总生物量在封冻鄄拔节期显著提高,扬花鄄灌浆期
无显著差异,收获期显著提高.
从表 3、表 4 可以看出,PU4 处理收获期穗数为
599伊104·hm-2,地上部总生物量为 17746 kg·hm-2,
显著高于其他各处理;而 PU1 处理收获期穗数为
545伊104·hm-2,地上部总生物量为 15838 kg·hm-2,
显著低于其他各施肥处理.可见,基施氮肥过多容易
造成冬小麦早春旺长,消耗过多的养分,不利于生长
后期的分蘖成穗[19] .因此,通过合理施肥培肥地力,
提高冬小麦单位面积有效穗数是提高其产量的有效
措施之一.
2郾 4摇 包膜控释尿素与普通尿素配合基施对冬小麦
产量及产量构成因子的影响
由表 5 可以看出,各处理的冬小麦产量表现为:
PU4>PU3>PU2>CK2>PU1>CK1 . PU4 处理每公顷穗数
599 万,显著高于其他处理;各包膜控释尿素处理穗
粒重随着其用量的增加而增加;各包膜控释尿素处
理千粒重均高于 CK2 处理,其中以 PU1 处理最高,
为 54郾 1 g.可见,PU2、PU3、PU4 处理每公顷穗数和穗
粒数的增加保证了其产量的增加,其中 PU4 处理的
冬小麦产量(8748郾 1 kg·hm-2)显著高于 CK2 处理.
2郾 5摇 包膜控释尿素氮素溶出特征
实验室静水 25 益溶出法和田间埋袋法的方程
拟合度 r2 分别为 0郾 995 和 0郾 977(图 1). 实验室静
水溶出法测定的包膜控释尿素初期养分溶出率为
图 1摇 包膜控释尿素氮素累积溶出率的一级动力学方程曲
线
Fig. 1 摇 The first鄄order kinetic equation curves of accumulated
nitrogen release rate from controlled release coated urea.
S:大田 Field;W:静水 State water.
表 4摇 不同处理冬小麦在不同生育时期地上部总生物量
Table 4摇 Aboveground biomass of winter wheat at different growing stages under different treatments (kg·hm-2)
处理
Treat鄄
ment
三叶期
Trefoil stage
冬前期
Before winter
stage
起身期
Reviving stage
拔节期
Booting stage
扬花期
Flowering stage
灌浆期
Filling stage
收获期
Ripening stage
CK1 510b 630d 750c 2940d 5104c 7859c 11111e
CK2 570ab 795c 945b 3390c 7369ab 13040a 16509c
PU1 615a 885bc 945b 3450c 7172b 11345b 15838d
PU2 610ab 900bc 1170a 3765b 7222ab 12885a 16798bc
PU3 630a 930b 1155a 3900ab 7565a 12911a 17262ab
PU4 660a 1080a 1125a 3955a 7539a 12860a 17746a
表 5摇 不同处理对冬小麦产量及其构成因子的影响
Table 5摇 Effects of different treatments on yield and yield components of winter wheat
处理
Treatment
穗数
Number of
ears
(伊104·hm-2)
穗粒数
Number of
grains per ear
千粒重
Mass per
1000 grains
(g)
平均产量
Average yield
(kg·hm-2)
增产率 Increased rate(% )
比 CK1 增产量
Increased yield
to CK1
比 CK2 增产量
Increased yield
to CK2
CK1 467郾 5d 30郾 9e 49郾 8d 6716郾 7d 0 -
CK2 584郾 0b 35郾 9bc 52郾 5c 8285郾 2b 23郾 4 0
PU1 545郾 0c 34郾 6d 54郾 1a 7385郾 2c 10郾 0 -10郾 9
PU2 582郾 0b 35郾 0cd 53郾 5ab 8396郾 3ab 25郾 0 1郾 3
PU3 588郾 5b 36郾 5ab 52郾 8bc 8618郾 5ab 28郾 3 4郾 0
PU4 599郾 0a 37郾 2a 53郾 0bc 8748郾 1a 30郾 2 5郾 6
096 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
表 6摇 不同处理冬小麦的经济效益
Table 6摇 Economic benefits of winter wheat under different treatments
处理
Treat鄄
ment
产量
Yield
(kg·hm-2)
产值
Yield value
(yuan·hm-2)
氮肥用量
N application (kg·hm-2)
普通尿素
Urea
包膜控释尿素
Controlled鄄release
urea
氮肥成本
Cost of
N fertilizer
(yuan·hm-2)
追肥劳动力投入
Labor input
(yuan·hm-2)
净收入
Net income
(yuan·hm-2)
CK1 6051郾 9 10288郾 2 0 0 0 0 10288郾 2
CK2 8285郾 2 14084郾 8 629郾 4 0 1258郾 7 300 12226郾 1
PU1 7385郾 2 12554郾 8 566郾 4 68郾 7 1359郾 4 0 11195郾 5
PU2 8396郾 3 14273郾 7 503郾 5 137郾 3 1460郾 0 0 12813郾 7
PU3 8618郾 5 14651郾 5 440郾 6 205郾 9 1560郾 7 0 13090郾 8
PU4 8748郾 1 14871郾 8 377郾 6 274郾 6 1661郾 4 0 13210郾 4
表内尿素价格以 2008 年 10 月的市场价格计算,冬小麦价格以 2009 年 7 月的市场价格计算,普通尿素 2000 元·t-1,60 d 释放期的包膜尿素
3500 元·t-1,追肥劳动力投入 300 元·hm-2,冬小麦 1700 元·t-1 Data in the table were calculated basing on average market price with conventional
urea 2000 yuan·t-1, release duration of 60 days controlled鄄release urea 3500 yuan·t-1, labor input 300 yuan·hm-2, winter wheat 1700 yuan·t-1 .
3郾 3% ,28 d 为 60郾 4% ,48郾 6 d 为 80郾 0% ;田间埋袋
法测定的包膜控释尿素初期养分溶出率为 1郾 6% ,
28 d为 16郾 1% ,243郾 2 d为 80郾 0% .表明包膜控释尿
素在田间 243 d氮素累积溶出了 80% ,释放期远大
于实验室测定的 48郾 6 d. 其中,播种鄄三叶期(30 d)
氮素累积溶出 17郾 4% ;三叶期鄄封冻前(50 d),氮素
累积溶出 23郾 2% ;封冻前鄄返青期(70 d),氮素累积
溶出 21郾 7% ;返青期鄄拔节期(29 d),氮素累积溶出
6郾 6% ;拔节期鄄扬花期(26 d),氮素累积溶出 4郾 9% ;
扬花期鄄灌浆期(14 d),氮素累积溶出 2郾 3% ;灌浆
期鄄收获期(25 d),氮素累积溶出 3郾 7% .
2郾 6摇 不同处理冬小麦的经济效益
从表 6 可以看出,与 CK2 相比,PU1、PU2、PU3
和 PU4 氮肥成本分别提高 100郾 7、201郾 3、302郾 0 和
402郾 7 元· hm-2;净收入 PU1 减少 1030郾 7 元·
hm-2,PU2、 PU3 和 PU4 分别增加 587郾 5、864郾 6 和
984郾 2 元·hm-2 .其中,PU1 净收入远低于 CK2,PU4
经济效益最高,且随包膜控释尿素用量的增加,氮肥
投入成本依次增加,经济效益也依次提高.控释肥料
的价格一般比普通肥料高 2郾 5 ~ 8 倍[5-6],即使用再
生塑料的包膜控释尿素,每吨价格也比普通尿素高
1000 ~ 1500 元,冬小麦全量或减量施用包膜控释尿
素成本太高,效果不理想[10,13],而包膜控释尿素与
普通尿素配合基施既能满足冬小麦对氮素的需求,
又能减少用工、提高产量,经济效益因产量提高和劳
动力投入减少而明显增加.
2郾 7摇 包膜控释尿素与普通尿素配合基施对不同土
层土壤硝态氮含量的影响
从表 7 和图 2 可以看出,每个土层各施肥处理
硝态氮累积量和含量都比 CK1 显著增加,比 CK2 显
著降低;在 0 ~ 100 cm土层,各处理硝态氮累积量比
CK1 显著增加,且随包膜控释尿素用量的增加依次
递减. 在 40 ~ 80 cm 土层,CK2、PU1、PU2、PU3、PU4
的硝态氮有一积累峰值,分别为 26郾 95、 24郾 62、
23郾 80、22郾 43 和 22郾 54 kg·hm-2,分别占 0 ~ 100 cm
土层中硝态氮总积累量的 54郾 0% 、57郾 3% 、55郾 8% 、
54郾 7%和 56郾 8% .
表 7摇 不同土壤深度硝态氮积累量
Table 7摇 Accumulation amount of nitrate N at different soil
depths (kg·hm-2)
处理
Treat鄄
ment
土层深度 Soil depth (cm)
0 ~ 20 20 ~ 40 40 ~ 60 60 ~ 80 80 ~ 100 0 ~ 100
CK1 4郾 4f 4郾 1d 6郾 9e 4郾 1e 2郾 3cd 21郾 7e
CK2 9郾 2a 9郾 9a 14郾 8a 12郾 1b 3郾 9a 49郾 9a
PU1 7郾 3d 8郾 5b 12郾 0c 12郾 6a 2郾 5c 43郾 0b
PU2 8郾 2b 7郾 5c 14郾 3b 9郾 6d 3郾 2b 42郾 6b
PU3 7郾 1e 8郾 2b 10郾 6d 11郾 8b 3郾 4b 41郾 0c
PU4 7郾 5c 7郾 6c 11郾 7c 10郾 9c 2郾 0d 39郾 7d
图 2摇 各处理 0 ~ 100 cm土层土壤硝态氮分布
Fig. 2摇 Distribution of NO3 - 鄄N in 0-100 cm soil layers under
different treatments.
1963 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 衣文平等: 包膜控释尿素与普通尿素配施对冬小麦生长发育及土壤硝态氮的影响摇 摇 摇 摇 摇
3摇 讨摇 摇 论
关于包膜控释尿素控释性能的评价,已有较多
报道[20-24] .近年来,一些学者[22-24]对控释肥料的养
分释放速率进行了系统研究,并建立了一些养分释
放速率模型. Cabrera[23]认为,所测定的控释肥料在
水中的养分释放速率与一级动力学方程吻合性很
好,相关系数达极显著水平.
包膜控释尿素养分释放主要受温度和水分的影
响,但在土壤含水量高于田间持水量 40%时,养分
释放仅受温度的影响[21-22] . 本试验中,冬小麦整个
生育期内,天然降雨总量为 195郾 2 mm,且冬前和返
青期各漫灌浇水一次,雨水和灌水总量能够满足冬
小麦对水分的需求,因此,土壤水分条件不是影响包
膜控释尿素养分释放的主要因素. 另外,据 2008 -
2009 年泰安市气象资料,冬小麦生长期间日平均气
温 8郾 5 益,远低于实验室恒温 25 益,田间埋袋法测
定的包膜控释尿素养分溶出速率与 25 益静水溶出
法测定结果相比,前者显著低于后者,说明温度是影
响本试验包膜控释尿素养分释放的主要因素. 土壤
低温条件下,包膜控释尿素养分释放速率显著下降,
这与 Cabrera[23]的研究结果一致.
本试验从产量、包膜控释尿素养分溶出特征、经
济效益等方面综合分析了 10% ~ 40%用量的包膜
控释尿素(释放期 60 d)与普通尿素配合基施在冬
小麦上的应用效果,结果表明,随着包膜控释尿素用
量的增加,包膜控释尿素处理产量和经济效益均增
加,但没有对 40%以上的包膜控释尿素与普通尿素
配比对冬小麦产量和经济效益的影响进行研究. 杨
雯玉等[24]研究了 50%包膜控释氮素与 50%普通尿
素配合基施对冬小麦的影响,结果表明,与普通习惯
施肥相比,冬小麦产量显著增加,经济效益提高
566郾 4 元·hm-2 .本试验中,包膜控释尿素在总氮量
40%的条件下,经济效益就提高 984郾 3 元·hm-2 .孙
克刚等[13]研究了 70% 、50% 、30%控释氮素分别与
30% 、50% 、70%普通氮素配合基施对冬小麦的影
响,结果表明,与 100%普通尿素相比,冬小麦产量
显著增加,但没有进行经济效益评价. 因此,从目前
研究结果来看,冬小麦氮素最佳配施比例还很难确
定,还需对占总氮量 40%以上的包膜控释氮素的经
济效益进行评价.
参考文献
[1]摇 Zhu Z鄄L (朱兆良), Wen Q鄄X (文启孝). Soil Nitro鄄
gen in China. Nanjing: Jiangsu Science and Technology
Press, 1992 (in Chinese)
[2]摇 Cui Z鄄L (崔振岭), Shi L鄄W (石立委), Xu J鄄F (徐
久飞), et al. Effects of N fertilization on winter wheat
grain yield and its crude protein content and apparent N
losses. Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态
学报), 2005, 16(11): 2071-2075 (in Chinese)
[3]摇 Zhang W鄄L (张维理), Tian Z鄄X (田哲旭), Zhang N
(张 摇 宁 ), et al. Investigation on NO3 - polluting
ground water of nitrogen fertilizer in farmland of north
China. Plant Nutrition and Fertilizer Science (植物营养
与肥料学报), 1995, 1(2): 80-87 (in Chinese)
[4]摇 Fan X鄄L (樊小林), Liao Z鄄W (廖宗文). Increase
fertilizer use efficiently by means of controlled鄄release
fertilizer production according to theory and techniques
of balance fertilization. Plant Nutrition and Fertilizer
Science (植物营养与肥料学报), 1998, 4(3): 219-
223 (in Chinese)
[5]摇 Shoji S, Kanno H. Use of polyolefin鄄coated fertilizers for
increasing fertilizer efficiency and reducing nitrate leac鄄
hing and nitrous oxide emissions. Fertilizer Research,
1994, 39: 147-152
[6]摇 Shaviv A, Mikklelsen RL. Slow release fertilizers for a
safer environment maintaining high agronomic use effi鄄
ciency. Fertilizer Research, 1993, 35: 1-12
[7] 摇 Zhai J鄄H (翟军海), Gao Y鄄J (高亚军), Zhou J鄄B
(周建斌). The review of controlled / slow release fertil鄄
izer. Agricultural Research in the Arid Areas (干旱地区
农业研究), 2002, 20(1): 45-48 (in Chinese)
[8]摇 Fan X鄄L (樊小林), Liu F (刘摇 芳), Liao Z鄄Y (廖照
源), et al. The status and outlook for the study of con鄄
trolled鄄release fertilizers in China. Plant Nutrition and
Fertilizer Science (植物营养与肥料学报), 2009, 15
(2): 463-473 (in Chinese)
[9]摇 Yi W鄄P (衣文平), Zhu G鄄L (朱国梁), Wu L (武摇
良), et al. Applications of different release duration
controlled鄄release coated urea combined with convention鄄
al urea on summer maize. Plant Nutrition and Fertilizer
Science (植物营养与肥料学报), 2010, 16(6): 1497
-1502 (in Chinese)
[10]摇 Zhang S鄄X (张淑香), Zhao L鄄P (赵林萍), Yagi K,
et al. Biological and environmental effect of coated urea
on maize and wheat. Plant Nutrition and Fertilizer Sci鄄
ence (植物营养与肥料学报), 2007, 13(6): 1086-
1091 (in Chinese)
[11]摇 Wang Q (汪摇 强), Li S鄄L (李双凌), Han Y鄄L (韩
燕来), et al. Slow / controlled release fertilizer effect on
wheat yield and fertilizer鄄nitrogen use efficiency. Chi鄄
nese Journal of Soil Science (土壤通报), 2007, 38
(1): 47-50 (in Chinese)
296 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
[12]摇 Yu S鄄F (于淑芳), Yang L (杨摇 力), Zhang M (张
民), et al. Effect of controlled release fertilizers on the
biological properties of wheat and corn and soil nitrate
accumulation. Journal of Agro鄄Environment Science (农
业环境科学学报), 2010, 29(1): 128-133 ( in Chi鄄
nese)
[13]摇 Sun K鄄G (孙克刚), He A鄄L (和爱玲), Li B鄄Q (李
丙奇), et al. Effect of different blend ratios of con鄄
trolled released urea and conventional urea on wheat
yield and fertilizer鄄nitrogen use efficiency. Journal of
Henan Agricultural University (河南农业大学学报),
2008, 42(5): 550-552 (in Chinese)
[14]摇 Wang S鄄A (王树安). Crop Cultivation in Northern Chi鄄
na. Beijing: China Agriculture Press, 1995 ( in Chi鄄
nese)
[15]摇 Wang Z鄄Y (王正银), Xu W鄄H (徐卫红), Zhang H
(张摇 浩). Study on kinetics of nitrogen release in some
urea鄄based slow release compound fertilizer. Phosphate
& Compound Fertilizer (磷肥与复肥), 2002, 17(2):
13-18 (in Chinese)
[16]摇 Kimball BA, Morris CF, Jr Pinter PJ, et al. Wheat
grain quality as affected by elevated CO2, drought, and
soil nitrogen. New Phytologist, 2001, 150: 295-303
[17]摇 Jie X鄄L (介晓磊), Han Y鄄L (韩燕来), Tan J鄄F (谭
金芳), et al. Studies on use efficiency of N fertilizer in
wheat field with different fertilities and soil textures.
Acta Agronomica Sinica (作物学报), 1998, 24(6):
884-888 (in Chinese)
[18]摇 Li Y (李摇 云). Soil science and continuous agricultur鄄
al development / / Editorial Board of Chinese Soil Institu鄄
te, ed. Chinese Science and Continuous Agricultural
Development. Beijing: China Science and Technology
Press, 1994: 219-223 (in Chinese)
[19]摇 Cui Z鄄L (崔振岭), Chen X鄄P (陈新平), Zhang F鄄S
(张福锁), et al. Analysis on fertilizer applied and the
central factors influencing grain yield of wheat in the
Northern China Plain. Acta Agriculturae Boreali鄄Sinica
(华北农学报), 2008, 23( suppl. ): 2004-2009 ( in
Chinese)
[20] 摇 Pang H鄄X (庞红喜), Song Z鄄M (宋哲民), Qu Y鄄M
(屈益民). An analysis of the yield and yield compo鄄
nents in some big spike wheat varieties. Acta Universita鄄
tis Agriculturalis Boreali鄄Occidentalis (西北农业大学学
报), 1997, 25(4): 28-32 (in Chinese)
[21]摇 Shoji S. Meister鄄Controlled Release Fertilizers. Sendai,
Japan: Konno Printing Co. Ltd, 1999
[22]摇 Fujisawa E, Kobayashi A, Hanyu T. A mechanism of
nutrient release from resin鄄coated fertilizers and its esti鄄
mation by kinetic methods. 5. Effect of soil moisture
level on release rates from resin鄄coated fertilizer. Japa鄄
nese Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 1998,
69: 582-589
[23]摇 Cabrera RI. Comparative evaluation of nitrogen release
patterns from controlled release fertilizers by nitrogen
leaching analysis. HortScience, 1997, 32: 669-673
[24]摇 Yang W鄄Y (杨雯玉), He M鄄R (贺明荣), Wang Y鄄J
(王远军), et al. Effect of controlled鄄release urea com鄄
bined application with urea on nitrogen utilization effi鄄
ciency of winter wheat. Plant Nutrition and Fertilizer
Science (植物营养与肥料学报), 2005, 11(5): 627-
633 (in Chinese)
作者简介 摇 衣文平,男,1963 年生,硕士,副研究员. 主要从
事缓控释肥料的应用与开发研究. E鄄mail: ywenping639@
yahoo. com. cn
责任编辑摇 张凤丽
3963 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 衣文平等: 包膜控释尿素与普通尿素配施对冬小麦生长发育及土壤硝态氮的影响摇 摇 摇 摇 摇