全 文 ：文章编号 :100028551 (2002) 0120053205
改性尿素 N 在土壤2烟株系统中
的分布规律研究
刘义新1 韩移旺1 江玉平1 于黎莎1 王彦亭2
陈江华3 刘武定4
(11 中国科技大学经济技术学院 ,安徽 合肥 230052 ;21 中国烟草专卖局 (总公司)科教司 ,北京 100052 ;
31 中国烟叶生产购销公司生产处 ,北京 100052 ;4 华中农业大学资源环境与农业化学系 ,湖北 武汉 430070)
摘 要 :在盆栽烟草条件下采用15N 示踪方法研究尿素改性前后 N 在土壤烟株中的分
布规律 ,并比较尿素改性前后 N 的利用率大小。结果表明 ,尿素改性后比改性前烟
叶增产 25116 % ,达 1 %显著水准。烟株全 N 量 ,改性后是改性前处理的 14517 %。从
肥料中吸收的 N 量 ,改性后是改性前处理的 12719 %。从土壤中吸收的 N 量 ,改性后
是改性前处理的 15813 %。N 肥利用率 ,改性后处理为 4518 % ,比改性前处理提高
1011 个百分点。N 的回收率 ,改性后处理达 9813 % ,比改性前处理提高 1218 个百分
点。改性尿素省肥增产的主要原因是刺激作物从土壤 N 库中吸收了较多 N 素 ,同时
所施 N 肥的利用率有明显提高。
关键词 :改性尿素 ;氮 ;土壤2烟株中 ;分布规律 ;15N 示踪
收稿日期 :2001208210
作者简介 :刘义新 (1955～) ,男 ,湖北荆州人 ,博士学位 ,中国科技大学副教授 ,主要从事植物营养与烟草化学研究
以几种有机酸与尿素反应后筛选出的一种改性尿素 (暂定名 ,reprocessed urea) 具有释放缓
慢、肥效稳定的特点 ,能刺激土壤微生物活性使养分释放动态与作物营养阶段性相吻合[1 ] 。它
减少土壤对磷钾元素的吸附[2 ] ,可节省 N、P、K肥施用量各 20 %～25 %并增产烟叶 1013 %～
1917 % ,烟叶评吸质量比对照提高 1 个等级[3 ] 。本试验用15N 示踪方法在盆栽条件下比较研究
尿素改性前后 N 在土壤烟株系统中的分布规律和 N 素利用率大小 ,以求阐明该改性尿素省肥
增产的原因。
1 材料与方法
111 供试肥料
尿素为市售化学纯脲 ,含 N 46 % ;改性尿素为自制[4 ] ,以尿素和苹果酸为主要母体化合而
得 ,含N 2519 %。该化合物消除了母体的吸湿性 ,在室温下久置未见吸湿潮解现象。其分子结
构为 N ,C7 员杂环 3 酮 (另报道) 。化合所得的固体产物被粉碎后拌小苏打等将 pH 调节为 6 ,
另掺合单质 P、K肥施用 ;15N 尿素 ,上海化工研究院供应 ,15N 原子百分超 10132 %。
35 核 农 学 报 2002 ,16 (1) :53～57Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
112 供试土壤
武昌狮子山二黄土 : 有机质 1114gΠkg ,碱解 N 60156mgΠkg ,速效 P 7106mgΠkg ,速效 K
7619mgΠkg ,pH510 (水提取) 。
113 供试作物
供试作物为白肋烟 ,品种 8301。由湖北省烟草公司供种 ,系我国白肋烟产区广泛使用的
良种之一。
114 试验方案
试验设置 2 个处理 :1 改性尿素 ;2 尿素 ;每处理 6 次重复。先将土壤风干除杂过 1cm 孔筛
备用。采用 20 ×20 米氏盆 ,内套双层尼龙袋 ,每盆装土 615kg ,按每 kg 土施纯 N 012g 施入不同
肥料 ,即每盆施 N 113g。6 次重复中有 3 次重复施用 1Π2 处理 N 量的15 N 尿素。各处理的 N∶
P2O5∶K2O 用 NaH2 PO4 、K2 SO4 调节到 1∶2∶3。先将15 N 尿素与各处理肥料混合均匀 ,再与土拌
匀 ,一次性全层基施肥料。1999 年 4 月 15 日每盆移栽烟株 1 株 ,置于华中农业大学盆栽场 ,并
有玻璃钢雨棚防止雨水淋洗。留叶 24 片 ,打顶。于 8 月中旬先采摘下部 3 片成熟叶 ,9 月中旬
一次斩株倒挂晾制干燥。分叶位计产 ,按上中下 3 部位采取茎秆 ,并取根系及土样 ,分别制备
测试样品。
115 观测项目及分析方法
土壤、根系及茎叶全 N 量采用凯氏定 N 法测定 ,15 N 丰度采用质谱法测定 ,仪器型号 ZHT2
03。
2 结果与分析
211 不同处理对烟草农艺性状的效果
从表 1 可见 ,改性尿素处理的各项农艺性状都优于普通尿素处理 ,该改性尿素比普通尿素
增产 25116 % ,达 1 %显著水准。
表 1 不同处理对烟草农艺性状及产量的影响
Table 1 Effect of different treatments on the agronomic characters and yield of tobacco leaves
处理
treatment
株高
plant
height
(cm)
茎径
stem
diameter
(cm)
最大叶长
length of the
largest leaf
(cm)
最大叶宽
width of the
largest leaf
(cm)
叶数
No. of
leaf
单叶重
weight of
single leaf
(g)
产量
yield
(gΠpot) 增产yieldincrease( %)
尿素 urea 9816 113 1614 811 24 1129 3114Bc 010
改性尿素 reprocessed urea 10614 118 2012 918 24 1159 3913Aa 25116
212 烟株对土壤 N和肥料 N的吸收
从表 2 可见 ,改性尿素处理促使烟株累积了较多的 N 素 ,烟株全 N 累积量是尿素处理的
14517 %。从肥料中吸收的N 量 ,改性尿素处理是尿素处理的 12719 %。从土壤中吸收的N 量 ,
改性尿素处理是尿素处理的 15813 %。土壤 N 的释放主要靠土壤生物的作用。1999 年我们曾
报道施该肥料后 ,土壤生物量比对照多近 100 倍且持续 1 月余[5 ] ,本试验查明从土壤养分库中
45 核 农 学 报 16 卷
释放的 N 量差异之大 ,进一步说明该改性尿素确能刺激土壤生物的活性 ,以利作物从土壤 N
库中吸取较多的营养。
表 2 烟株对土壤 N和肥料 N的吸收利用
Table 2 Utilization of soil2N and fertilizer2N by tobacco plant
处理
treatment
干重
weight
(gΠplant) 全株总 N 量total2N in tobaccoplant (mgΠplant) 来自土壤 NNdfs.(mgΠplant) SΠT 来自肥料 NNdff .(mgΠplant) FΠT
尿素 urea 6712 114818 682 5914 46418 4016
改性尿素 reprocessed urea 8215 167411 107914 6415 59417 3515
213 收获时肥料 N的去向
表 3 列出烟叶收获后 ,所施 N 肥在土壤植物系统中的去向。从 N 肥利用率看 ,改性尿素
处理为 4518 % ,比普通尿素处理提高 1011 个百分点。从所施 N 的回收率看 ,改性尿素处理 N
回收达 9813 % ,比普通尿素处理 N 的回收率提高 1218 个百分点。改性尿素处理的 N 残留率
为 5215 % ,高于普通尿素处理 ,说明普通尿素易被土壤中脲酶水解。从表 3 还可见 ,尿素处理
的 N 损失达 1415 %。在有防雨措施的盆栽条件下可排除N 流失 ,依据供试土壤的 pH610 ,也可
基本排除 N 以气态从土壤挥失的可能性。普通尿素处理有 1415 %的 N 不知去向 ,其可能的损
失途径是反硝化脱 N 或 N 经作物体散失到大气之中[6 ] 。
表 3 收获时肥料 N的去向
Table 3 Fate of fertilizer2N at harvesting stage of tobacco leaf
处理
treatments
烟株利用的 N
N recovered in tobacco plant
(mgΠpot) ( %) 土壤残留的 NN residual in soil(mgΠpot) ( %) 损失的 NN lost(mgΠpot) ( %) N 回收率total recovery( %)
尿素 urea 46414 3517 64716 4918 18810 1415 8515
改性尿素 reprocessed urea 59512 4518 68215 5215 2213 117 9813
214 肥料 N在烟株不同部位的分配
烟草中上部叶片的生长不仅决定烟叶单产的高低 ,还决定着单位面积上产值的高低。研
究两种处理肥料在烟株中上部叶片的分配 ,既可以反映肥料释放和被利用情况 ,又能了解不同
处理肥料在烟叶产值形成中的作用。从表 4 可见 ,不同肥料 N 在叶片中分配比例是改性尿素
处理的 > 尿素处理的。这说明改性尿素处理有利于烟草经济产量的提高。N 在不同叶位的分
配可见 ,各处理均以 19～24 叶分配最多。在中上部 7～18 叶区段 ,改性尿素处理的在各叶位
段稳步上升 ,由 7～10 叶的 10 %上升到 11～14 叶的 1413 % ,15～18 叶再上升到 1417 % ;尿素处
理的对应叶位段分别为 1312 %、1118 %、12 % ,这表明改性尿素肥效稳长 ,养分释放与烟草需肥
较好吻合 ;尿素处理 N 在 7～10 叶位段分配最多 ,以后呈下降趋势 ,11～18 叶位段的分配量和
比例反而低于 7～10 叶位 ,充分表明尿素 N 释放快、肥效持续时间短 ,其 N 的集中释放尤易造
成 N 的损失 ,作物脱肥早 ,生长后劲不足。另外从不同处理肥料 N 在茎秆中的分布发现 ,以尿
素处理 N 在茎中上下分布相对均衡 ,茎上Π茎下比为 214 ,而改性尿素处理为 318。这反映不同
55 1 期 改性尿素 N 在土壤2烟株系统中的分布规律研究
处理肥料 N 在茎部的分布 ,也反应了不同处理 N 在茎部的运输和移动的差异 ,尿素 N 从茎基
向茎上部运输不畅 ,或者说其茎秆中 N 向叶部转移不畅 ,而改性尿素 N 在茎秆上部积累较多 ,
这有利 N 向中上部叶的转移。烟叶收获后 ,N 在根系中的分布可看出烟叶收获后根系对 N 的
滞留量 ,以尿素处理的少于改性尿素处理的。这一方面反映着此刻根系活力的差异 ,另一方面
也反映着此期土壤中 N 贮量的多少。尿素处理的根系滞留 N 量少 ,除根际土壤易被吸收的 N
量较少以外 ,根系主动吸收的能力不足也是可能原因。这需要从根系和土壤环境之间的关系
以及根系与地上部之间的联系上深入研究。
表 4 肥料 N在烟株不同部位的分配
Table 4 Distribution of fertilizer nitrogen in different parts of the tobacco plant
部位
parts
处理
treatment
吸收肥料 N %
% of fertilizer N
in tobacco
吸收肥料 N
Ndff
(mgΠpot) 处理treatment 吸收肥料 N %% of fertilizer Nin tobacco 吸收肥料 NNdff(mgΠpot)
19～24
15～18
11～14
7～10
3～6
叶总 total leaves
茎上 upper stem
茎中 middle stem
茎下 lower stem
茎总 total stem
根系 roots
根 + 茎 + 叶 roots + stem + leaves
尿素
urea
1810 8317
1210 5515
1118 5418
1312 6112
810 3713
6310 29215
1116 5411
1018 5011
418 2215
2713 12617
917 4512
10010 46414 改性尿素reprocessed urea 1910 113111417 87141413 84191010 5918715 44186515 390101313 7911814 4918315 20162511 14915914 551710010 59512
3 小 结
根据以上分析 ,改性尿素省肥增产的主要原因是它刺激作物从土壤 N 库中吸收了较多的
N 素 ,使 N 利用率显著提高 ,同时 N 在土壤 - 根际 - 作物体系内能更好地运输转移和在根 -
茎 - 叶中的合理分配。
参考文献 :
[1 ] 刘义新 ,韩移旺 ,江玉平 ,刘武定等 ,结晶有机肥在烟草生产中的应用及其在土壤中释放动态研究 ,华中农业大学学报 ,
1999 ,18 (5) :431～435
[2 ] 刘义新 ,韩移旺 ,王彦亭等 ,结晶有机肥对原烟中对烟气中焦油含量及烟叶评吸质量的影响 ,合肥工业大学学报 (自科
版) ,1998 ,21 (4) :256～259
[3 ] 刘义新 ,刘武定 ,韩移旺等 ,结晶有机肥对原烟中氨基酸含量及原烟品质的影响。中国植物营养与肥料学报 ,2000 ,6
(3) :306～311
65 核 农 学 报 16 卷
[4 ] Liu Yixin , Hang Yiwang , Jiang Yuping , Yu Lisha , Liu wuding. Effects of applying crystal organic fertilizer in the tobacco production
and its dynamical release in the soil . Chemical Abstracts ,2000 ,132 , (14) :594
[5 ] 黄东迈等 ,有机、无机肥料氮在水稻 - 土壤系统中的转化与分配 ,土壤学报 ,1981 ,18 (2) :107～121
[6 ] 周凌云 ,土壤水分条件对氮肥利用率影响的研究 ,核农学报 ,1996 ,10 (1) :43～46
STUDY ON DISTRIBUTION LAW OF MODIFIED
UREA2N IN SOIL2PLANT SYSTEM
LIU Yi2xin1 HAN Yi2wang1 J IANG Yu2ping1 YU Li2sha1
WANG Yan2ting2 CHEN Jiang2hua3 LIU Wu2ding4
(11Department of Tobacco Science , University of Science and Technology of China , Hefei , Anhui prov. 230052 ;
21Department of Science , Technology and Education of Tobacco Monopoly Administration of China , Beijing 100052 ;
31 Corporation of production and pruchase2sale of tobacco leaf of China , Beijing 100052 ;
41Department of Resources , Environment and Agrochemistry , Huazhong Agricultural University , Wuhan , Hubei prov . 430070)
ABSTRACT :Distribution la w of reprocessed urea2N and urea2N in soil2plant system was studied
by 15 N2trace under pot culture condition of tobacco plant. The results showed that reprocessed
urea increased the yield of tobacco leaf by 25116 % compared with urea treatment. As to the
amounts of total nitrogen in tobacco plant , the reprocessed urea was 14517 %of that with the urea
treatment. As to the amounts of nitrogen from the fertilizer , reprocessed urea treatment was
2719 % higher than that of the urea treatment. The nitrogen from soil of the reprocessed urea
treatment was 5813 % more than that of urea treatment. The nitrogen utilization ratio of the re2
processed urea treatment was 1011 % higher than that of the urea treatment. These results suggest
that the reason of the reprocessed urea can increase the yield of tobacco was due to its high fertili2
zer utilization ratio and nitrogen releasing ratio of the soil .
Key words :distribution law ; soil2plant system ;reprocessed urea2N ;15 N tracer method ; pot culture ; to2
bacco plant
75Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2002 ,16 (1) :53～57