全 文 :植物营养与肥料学报 2015,21(3):615-623 doi牶1011674/zwyf.20150308
JournalofPlantNutritionandFertilizer htp://www.plantnutrifert.org
收稿日期:2014-01-22 接受日期:2014-07-07 网络出版日期:2015-02-13
基金项目:公益性行业(农业)专项-农作物最佳养分管理技术研究与应用(201103003);国家玉米产业技术体系(CARS)项目资助。
作者简介:李雨繁(1987—),女,吉林长春人,硕士研究生,主要从事植物营养与肥料方面的研究。Email:yufan0511@126com
通信作者 Email:gyt199962@163com
不同类型高氮复混(合)肥氨挥发特性及其
对氮素平衡的影响
李雨繁1,贾 可2,王金艳3,冯国忠1,焉 莉1,邓 超1,李 辉1,高 强1
(1吉林农业大学资源与环境学院,吉林长春 130118;2中国-阿拉伯化肥有限公司农化中心,秦皇岛 066000;
3吉林省梨树县榆台镇农业技术推广站,吉林梨树 136506)
摘要:【目的】随着一次性施肥逐渐发展为东北地区玉米种植的主要施肥方式,控释肥料、脲甲醛肥料和稳定性肥
料等新型高氮复混(合)肥料在一次性施肥中的比例不断增加。本文在吉林省中部黑钙土上设置玉米田间试验,
以明确相同养分条件下,不同类型高氮复混(合)肥料在玉米上一次性施用的增产效果及氨挥发状况。【方法】试
验于2013年5月至10月在吉林省梨树县榆树台镇新兴黄家窝保村进行,试验地土壤为黑钙土,试验共设7个处
理,分别为不施氮(N0)、常规施肥(Con)、高塔肥料(HT)、掺混肥(BB)、控释肥(CRF)、脲甲醛肥(UF)和稳定性肥
料(SF),每个处理3次重复,小区面积40m2。除常规施肥处理的氮肥分为基肥和追肥(基追肥比例为1∶2)外,其
他处理均采用一次性基施。各处理氮、磷、钾施用量分别为224、88、88kg/hm2。在施肥后采用通气法对土壤氨挥
发状况进行原位连续测定,于播种前和收获后分别用土钻采集0—100cm土壤样品,采用1mol/L的 KCl溶液浸
提,然后用连续流动注射分析仪[AA3(AUTOANALYSIS3),德国产]测定土壤NH+4N和NO
-
3N含量。玉米成熟期
对各处理进行测产,并在每个小区选取3株有代表性的植株,分为秸秆和籽粒,烘干后称重,全部粉碎后测定植株
中的氮含量,计算植株吸氮量。【结果】从收获后产量及氮素养分吸收利用的分析可以看出,与不施氮处理相比,施
氮肥具有明显的增产效果,增产率达到189% 241%,而在施氮量相同的条件下,一次性施用不同类型的高氮复
混(合)肥间的产量无明显差异,介于12197 12899kg/hm2之间;控释肥、脲甲醛肥料和稳定性肥料3个处理的氮
肥当季利用率分别为279%、377%和288%;植株吸氮量分别为2775、2993和2793kg/hm2,均高于其他处
理;肥料施入土壤后,不同时期的氨挥发速率整体上表现为先增加后降低的趋势,各肥料的氨挥发速率的差异主要
集中在施肥后的3 13天,氨挥发速率峰值的大小为常规施肥 >高塔肥料 >掺混肥 >控释肥 >稳定性肥料 >脲
甲醛肥;控释肥、脲甲醛肥和稳定性肥料的氨挥发量分别为 106、81和 103kg/hm2,相当于施氮量的 47%、
36%和46%,明显低于掺混肥(148kg/hm2)和高塔肥料(230kg/hm2);从土壤 -作物体系中的氮素平衡可以
看出,控释肥、脲甲醛肥和稳定性肥料的表观损失量分别为103、79和73kg/hm2,明显低于掺混肥(136kg/hm2)和
高塔肥料(123kg/hm2);且与掺混肥相比,控释肥、脲甲醛肥和稳定性肥料可以提高氮肥利用率77 175个百分
点,有效降低氮素损失。【结论】在黑钙土区一次性施肥模式下,不同类型高氮复混(合)肥间的玉米产量无明显差
异;与掺混肥相比,控释肥、脲甲醛肥和稳定性肥料3种新型肥料可以促进植株对氮素的吸收利用,氮肥当季利用
率提高381% 866%,氨挥发速率降低40% 965%,氨挥发损失量减少392% 813%,且在环境可接受范
围内有效维持玉米生育期间的土壤无机氮含量,保证了土壤氮素供应。
关键词:玉米;一次性施肥;新型肥料;氨挥发;氮素平衡
中图分类号:S513062;S1536+1 文献标识码:A 文章编号:1008-505X(2015)03-0615-09
Ammoniavolatilizationcharacteristicsofdifferentkindsof
highnitrogencompoundfertilizersandtheireffectsonnitrogenbalance
LIYufan1,JIAKe2,WANGJinyan3,FENGGuozhong1,YANLi1,DENGChao1,LIHui1,GAOQiang1
(1ColegeofResourcesandEnvironmentalSciences,JilinAgriculturalUniversity,Changchun130118,China;
2AgrochemicalCenterofChinaArabianFertilizerCo.Ltd,Qinhuangdao,Hebei066000,China;
3AgriculturalTechnologyExtensionStationofYutaiTown,Jilin,Lishu136500,China)
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
Abstract:【Objectives】Withdevelopmentofsinglefertilizationasamainfertilizationpracticeofmaize(Zeamays
L.)innortheastChina,proportionofhighnitrogencompoundfertilizerssuchascontroledreleasefertilizer,urea
formaldehydefertilizer,andstabilityfertilizerinthesinglefertilizationincreases.Inordertoclearefectsofthe
yieldincreaseandammoniavolatilizationstatusofdiferenttypesofhighnitrogencompoundfertilizersonmaize(Zea
maysL.)inthesamenutrientcondition,afieldexperimentwasconductedinachernozemwithmaize(Zeamays
L.)croppinginthecenterofJilinProvince,China.【Methods】TheexperimentwasconductedfromMayto
October2013inchernozemsoilintheHuangjiawobaovilageinLishuCountyofJilinProvincewith7treatments,
whichwerethetreatmentwithoutnitrogenapplication(N0),conventionalfertilizer(Con),thehightowerfertilizer
compoundfertilizerprocessedinhightower(HT),bulkblandingfertilizer(BB),controledreleasefertilizer
(CRF),ureaformaldehydefertilizer(UF)andstabilityfertilizer(ST).Eachtreatmentwasreplicated3timesThe
conventionalfertilizerwasbasalandtopdressedinproportionof1∶2,theotherfertilizaterswerealbasal
applicatedcompletelywithrateofN,P2O5andK2Oin224,88,and88kg/hm
2.Theammoniavolatilizationwas
testedbyaventilationmethodinsituafterthefertilization.Soilsamplesinthe0-100cmsoillayerwerecolected
bydrilingbeforesowingandafterharvest.Theyieldofeachtreatmentwasweighted,threeplantswereselectedin
eachplotanddividedintostrawandgrain,thenitrogenuptakewascalculated.【Results】Thenitrogenfertilizer
applicationincreasestheyieldssignificantly.ComparedwithN0,theyieldincreaserangesfrom189% to241%,
therearenotsignificantdiferencesamongthediferenttypesoffertilizers,andtheyieldarefrom12197to12899
kg/hm2.Theutilizationratesofthecontroledreleasefertilizer(CRF),ureaformaldehydefertilizer(UF),and
stabilityfertilizer(ST)are279%,377% and288%,respectively,andtheplantnitrogenuptakeamountsare
2775,2993and2793kg/hm2,respectively,whicharehigherthanthoseintheothertreatments.Theammonia
volatilizationratesatdiferentperiodsafterthefertilizerapplicationshowthattheoveralrateofammonia
volatilizationisfirstlyincreasedandthendecreased,thediferencesofammoniavolatilizationratesofthetreatments
mainlyconcentrateinthe3-13daysafterthefertilization,thepeakoftheammoniavolatilizationrateisinoreder:
conventionalfertilization(Con) >hightowerfertilizer(HT) >mixingfertilizer(BB) > controledrelease
fertilizer(CRF) >stabilityfertilizer(ST) >ureaformaldehydefertilizer(UF).Theammoniavolatilization
amountsofthecontroledreleasefertilizer,ureaformaldehydeandstabilityfertilizerare106,81and103
kg/km2,respectively,whichareequivalenttotheamountsofthenitrogenfertilizerin47%,36% and46%
andsignificantlylowerthanthemixingfertilizer(148kg/hm2)andthehightowerFertilizer(230kg/hm2).From
thenitrogenbalanceinsoilcropsystem,itcanbeseenthattheapparentlossamountsofthecontroledrelease
fertilizer,ureaformaldehydefertilizerandthestabilityfertilizerare103,79and73kg/hm2,andsignificantlylower
thanthoseofthemixingfertilizer(136kg/hm2)andhightowerfertilizer(123kg/hm2).Themixingfertilizer,
controledreleasefertilizer,ureaformaldehydefertilizerandstabilityfertilizerimprovethenitrogenutilizationrateof
77%-175%,andreducethenitrogenlossefectively.【Conclusions】Inchernozemsoilandsinglefertilization
mode,theyieldsofdiferenttypesofhighnitrogencompoundfertilizerhavenosignificantdiferences,whichare
rangedfrom12197to12899kg/hm2.Comparedwiththemixingfertilizer(BB),thecontroledreleasefertilizer
(CRF),ureaformaldehydefertilizer(UF)andstabilityfertilizer(ST)promotetheplantnitrogenuptake,andthe
utilizationratesareimprovedby381%-866%,theammoniavolatilizationratesarereducedby40%-965%
andtheamountsofammoniavolatilizationlossarereducedby392% -813%.Thecontroledreleasefertilizer,
ureaformaldehydefertilizerandstabilityfertilizerefectivelykeepsoilinorganicnitrogencontentincorngrowth
periodwithinanacceptablerangeandguaranteesoilnitrogensupply.
Keywords牶maize牷singlefertilizerapplicationinonecropseason牷newtypefertilizer牷ammoniavolatilization牷
nitrogenbalance
616
3期 李雨繁,等:不同类型高氮复混(合)肥氨挥发特性及其对氮素平衡的影响
东北地区是我国最大的玉米产区,2012年玉米
种植面积为9974万公顷,占全国玉米种植面积的
35%。其中吉林省玉米种植面积为2578万公顷,
总产量为2578万吨,单产可达到 7952kg/hm2[1]。
随着玉米单产的提高,肥料施用量也在逐年增加,目
前吉林省玉米主产区氮肥平均施用量达到 240
kg/hm2。近年来随着高氮复混(合)肥料的发展以
及受农村劳动力紧缺等因素的影响,玉米主产区的
施肥方式从原有的底肥加追肥和一次性施肥两种方
式,逐渐发展为以一次性施肥方式为主[2-3]。统计
数据显示,目前东北地区采用一次性施肥的农民比
例已超过80%,一次性施肥面积已达到玉米种植面
积的60% 75%[4]。
一次性施肥方式采用的肥料类型主要为含氮量
较高的复混(合)肥,如高塔肥料、掺混肥料等。随
着新型肥料生产的快速发展,控释肥料、脲甲醛肥料
和稳定性肥料在一次性施肥中的比例不断增加。目
前在玉米上应用新型肥料的研究主要集中在单一新
型肥料增产效果和氮素残留方面[5-7],只有少数研
究者针对控释肥料、脲甲醛肥料、稳定性肥料中的其
中一种进行了氨挥发状况的研究[8-9],就相同养分
条件下,对不同类型新型肥料在玉米上的增产效果
及氨挥发特性尚不明确,而这方面的研究,对指导东
北地区玉米合理施用氮肥具有重要的科学意义。
1 材料与方法
11 试验区概况
试验于2013年5月至10月在吉林省梨树县榆
树台镇新兴黄家窝保村进行,该区属温带半湿润大
陆性季风气候,无霜期平均为152d,年降水量平均
为5772mm(图1),全年降水主要集中在6 8月,
该区春玉米主要种植模式为轮作,供试土壤为黑钙
土,有机质含量176g/kg、全氮118g/kg、碱解氮
1125mg/kg、有效磷 218mg/kg、速效钾 142
mg/kg、pH值788。施肥后试验区温度及湿度如
图1所示。
图1 2013年试验区降雨量及氮肥施用后氨挥发测定期间的温度和湿度
Fig.1 Airtemperature,relativehumidityandprecipitationafterthebasalapplicationofthenitrogenfertilizersin2013
12 试验设计
试验共7个处理:1)对照(N0),不施氮肥;2)
常规施肥(Con),用氮磷钾比例15-15-15的复合
肥+尿素;3)高塔肥料(HT);4)掺混肥(BB),尿
素+二铵 +氯化钾;5)控释肥(CRF),硫包衣复合
肥;6)脲甲醛肥(UF),脲甲醛树脂包衣复合肥;7)
稳定性肥料(SF),同时添加脲酶抑制剂和硝化抑
制剂的复合肥。除对照外,各处理氮磷钾比例为28
-11-11。各处理施肥量相同,均为 N224kg/hm2、
P2O588kg/hm
2、K2O88kg/hm
2,每个处理 3次重
复。小区面积40m2,6垄一个小区,各小区间隔2
m,作为保护行,以避免各小区间相互污染。各小区
排列原则为:施氮量较高的处理位于下风向,施氮量
较低的处理位于上风向。施肥方式为:常规施肥处
理的氮肥分为基肥和追肥,基追肥比例为1∶2,分别
以条施和沟施的方式施入,追肥日期为 6月 24日
(拔节期),施肥深度为5—8cm;其他施氮处理均采
用一次性条施的方式,施肥深度为10—12cm。
13 测定项目和方法
131氨气的捕获方法 土壤氨挥发在施肥后采用
通气法[10]测定。具体方法为:用聚乙烯硬质塑料管
制成内径15cm、高12cm的氨气捕获装置,将两块
厚度为2cm、直径为16cm的海绵均匀浸以15mL
716
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
的磷酸甘油溶液(50mL磷酸加40mL丙三醇,定容
至1000mL),置于硬质塑料管中,下层海绵距管底5
cm,上层海绵与管顶相平。于施肥后当天在各个小
区内随机放置4个捕获装置,次日早晨8:00取样,
取样时,将捕获装置中的下层海绵取出,迅速按小区
号装入密封袋中,同时换上另一块刚浸过磷酸甘油
溶液的海绵,上层海绵视干湿情况3 7d更换一
次。将换下的海绵带回实验室,分别放入500mL塑
料瓶中,加300mL1moL/L的 KCl溶液,使海绵完
全浸入其中,振荡1h,用连续流动注射分析仪[AA3
(AUTOANALYSIS3),德国产][11]测定浸提液中的
铵态氮含量。第1周,每天取样一次,第2 3周,
视情况2 3d取样一次,后可延长至7 10d,直
到监测不到氨挥发为止。
图2 氮肥施入后土壤的氨挥发速率
Fig.2 Ammoniavolatilizationratesfromsoilafterthebasalapplicationofnitrogenfertilizers
土壤氨挥发速率的计算公式为:
NH-3N[kg/(hm
2·d)]=M/(A×D)×10-2
式中:M为单个装置每次测得的氨量(NH-3N,mg);
A为捕获装置的横截面积(m2);D为每次连续捕获
的时间(d)。
132土壤样品的采集及测定 分别于玉米播种前
(4月20日)和收获后(10月5日)在每个小区内随
机选取4点,分别用土钻采集0—100cm土壤样品
(每20cm为一层,等层混合),放入冰盒,带回实验
室冷冻保存。采用1mol/L的 KCl溶液浸提,土壤
NH+4N和NO
-
3N采用连续流动注射分析仪[AA3
(AUTOANALYSIS3),德国产]进行测定[11]。土壤
有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、pH值均采用常
规方法测定[12]。
133产量的测定及植株样品的采集 在玉米成熟
期,将试验小区两侧边行各1垄及小区两端各08
m去掉,其余部分作为收获区,面积为228m2。记
录测产面积内实际株数、穗数、果穗总鲜重,按平均
单穗重取有代表性的10穗(10穗的平均单穗重应
与收获区的平均单穗重相同),称取鲜重带回实验
室,考种后烘干测干重,计算含水量,折算测产区产
量,最后得出每公顷产量(14%)。
在每个小区选择3株有代表性的玉米植株,装
入网袋带回实验室,分为秸秆和籽粒,烘干后全部粉
碎,采用常规方法测定植株中的氮含量[12]。
14 数据处理
氮肥利用率及氮平衡的计算方法[13-14]:
氮肥利用率(%)=(施氮区吸氮量 -无氮区吸
氮量)/施氮量×100
土壤氮素净矿化量(kg/km2)=不施氮肥区地
上部分氮积累量+不施氮肥区土壤残留无机氮量-
不施氮肥起始无机氮量
氮表观损失量(kg/km2)=氮输入量 -氮输
出量
氮肥表观损失率(%)=氮表观损失/施氮量
×100
氮肥土壤残留率(%)=100-氮肥利用率 -表
观损失率
试验数据采用SAS进行统计分析。
2 结果与分析
21 氮肥施入后土壤的氨挥发
氨挥发速率是评价氨挥发的重要指标。肥料施
入土壤后,不同时期氨挥发速率(图2)表明,整体上
氨挥发速率表现为先增加后降低的趋势,其中由于
在施肥后的第4d出现降雨(降雨量为126mm),
816
3期 李雨繁,等:不同类型高氮复混(合)肥氨挥发特性及其对氮素平衡的影响
各施肥处理分别在施肥后的第5d和第7d出现两
个高峰,常规施肥(Con)、控释肥(CRF)和脲甲醛肥
(UF)的最大氨挥发速率出现在第 5d,分别为
1093、497和355kg/(hm2·d);高塔肥料(HT)、
掺混肥(BB)和稳定性肥料(SF)处理的最大氨挥发
速率出现在第 7d,分别为 749、697和 470
kg/(hm2·d);不同处理间最大氨挥发速率表现为
Con>HT>BB>CRF>SFUF;7d之后各处理氨挥
发速率迅速降低,到施肥18d以后各处理的氨挥发
速率无明显差异,综上可以得出氨挥发速率的高峰
一般发生在施肥后的5 7d,施肥引起的氨挥发持
续13d左右。虽然在施肥后的第40d对常规施肥
处理追施氮肥,且氮肥追施量为基肥量的2倍,但氨
挥发速率并没有明显增加。不同时期各处理的氨挥
发累积量见图3,从图中可以看出,各处理连续61d
的氨挥发累积量为 N3191 5489kg/hm2,整体
表现为HT>Con>BB>CRF>SF>UF>N0,最高氨
挥发累积量达氮肥施用量的103%。
图3 氮肥施入后土壤的氨挥发累积量
Fig.3 Cumulativeammoniavolatilizationamountfromsoilafterthebasalapplicationofnitrogenfertilizers
22 不同类型高氮复混(合)肥对玉米产量及氮素
利用的影响
从表1可以看出,与对照处理(N0)相比,施氮
肥处理具有明显的增产效果,常规施肥(Con),高塔
肥料(HT),掺混肥(BB),控释肥(CRF),脲甲醛肥
(UF)和稳定性肥料(SF)的产量分别比对照(N0)高
1952、2632、1968、2354和 2477kg/hm2,增产率为
189% 241%,而各施氮肥处理间的产量无明显
表1 不同氮肥处理的产量及氮肥利用率
Table1 Grainyieldandnitrogenuseeficiencyofdiferentfertilizationtreatments
处理
Treatment
产量
Yield
(kg/hm2)
秸秆含氮量
Ncontentofstalk
(%)
籽粒含氮量
Ncontentofkernel
(%)
总吸氮量
TotalNuptake
(kg/hm2)
氮肥表观利用率
Napparentrecoveryrate
(%)
N0 10267±5610b 112±011d 134±002a 2149±226c
Con 12197±6616a 125±001abc 133±001a 2625±290b 212
HT 12219±3394a 114±006cd 129±002a 2544±52b 176
BB 12899±4335a 115±002cd 131±010a 2602±232b 202
CRF 12235±2758a 120±007bcd 138±007a 2775±76ab 279
UF 12621±409a 131±007ab 136±004a 2993±67a 377
SF 12744±4126a 132±010a 131±007a 2793±75ab 288
注(Note):同列数据后不同字母表示处理间差异达 5%显著水平 Valuesfolowedbydiferentletersinacolumnaresignificantamong
treatmentsatthe5% level.
916
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
差异。CRF、UF、SF3个处理的氮肥当季利用率分
别为279%、377%和288%;植株吸氮量分别为
2775、2993和2793kg/hm2,均高于其他处理,主
要原因在于CRF、UF和 SF3个处理的玉米植株含
氮量明显较高(表1),原因可能是,在本试验条件下
以上3种新型肥料可明显促进玉米植株对氮素的
吸收。
23 收获后各处理不同土层无机氮的分布
由玉米收获后不同土层各处理土壤无机氮的分
布(图4)可以看出,控释肥(CRF)、脲甲醛肥(UF)
和稳定性肥料(SF)与常规施肥(Con)和掺混肥
(BB)处理相比,不同土壤层次的 NH+4N含量相对
较低,说明新型高氮复混(合)肥可以有效降低不同
土层土壤的铵态氮残留。就土壤NO-3N含量而言,
高塔肥料(HT)、控释肥(CRF)、脲甲醛肥(UF)、稳
定性肥料(SF)处理不同土壤层次的 NO-3N含量均
高于常规施肥(Con)和掺混肥(BB)处理,与玉米收
获后无机氮的分布规律趋于一致,说明各新型高氮
复混(合)肥的无机氮累积量是通过增加土壤硝态
氮含量实现的。
图4 玉米收获后铵态氮、硝态氮和无机氮在0—100cm土层的分布
Fig.4 ThedistributionofNH+4N,NO
-
3NandNmininthe0-100cmsoilprofileaftertheharvestofmaize
24 不同肥料对土壤 -作物体系中氮素平衡的
影响
表2结果表明,施肥量、生育期土壤矿化量及播
前无机氮含量在氮肥总输入项中都起着重要的作
用,其中土壤矿化量加上播前无机氮含量就已超过
玉米全生育期的总需氮量。与掺混肥(BB)相比,控
释肥(CRF)、脲甲醛肥(UF)和稳定性肥料(SF)3个
处理的氮素表观损失量和氮素表观损失率均明显较
低;Con、HT、BB、CRF、UF和 SF各施氮处理的无机
氮累积量分别为 113、122、103、119、121和 147
kg/hm2,相应的氮肥表观残留率在191% 388%
之间。
3 讨论
31 不同氮肥的氨挥发
影响氨挥发的主要因素包括土壤条件、环境因
子及施肥状况[15]。在本试验条件下,肥料类型和施
肥方式是影响氨挥发的2个显著因素。常规施肥处
理的基肥施用量仅为74kg/hm2,仅占玉米生育期
氮肥总施用量的1/3,但其氨挥发速率和氨挥发累
积量均明显高于其他处理,且峰值出现时间较早,但
拔节期追施尿素后土壤的氨挥发速率并没有明显升
高。这与王东、纪玉刚等[16-17]提出的氨挥发速率和
氨挥发累积量随施氮量增加而增加,且玉米追肥后
的氨挥发速率和氨挥发累积量均高于基肥期的结论
不符。这是由于常规施肥处理的施肥深度与一次性
施肥方式相比明显较浅,肥料施入土壤后迅速溶解
并在脲酶的作用下水解,使土体中的氨浓度升高,很
容易在短时间内造成氨挥发损失。但在玉米追肥后
出现连续降雨,且降雨量达4173mm,将施入土壤
中的氮素直接淋洗到土壤深层中,表层土壤中的尿
素减少,使氨挥发损失降低。控释肥和脲甲醛肥施
入土壤后,包膜材料和缓溶性物质阻隔肥料与土壤
脲酶的直接接触及减少氨挥发底物尿素态氮的溶
出,从而达到降低和延缓土壤氨挥发的效果[18-19]。
稳定性肥料中的脲酶抑制剂可有效降低脲酶活性,
这是其氨挥发较低的重要原因。
026
3期 李雨繁,等:不同类型高氮复混(合)肥氨挥发特性及其对氮素平衡的影响
表2 施氮量为224kg/hm2条件下玉米全生育期的氮素平衡
Table2 NitrogenbalanceduringthewholegrowthstageofmaizeunderNrateof224kg/hm2
处理
Treatment
氮输入Ninput(kg/km2) 氮输出Noutput(kg/km2)
播前
Nmin
before
sowing
净矿化
Net
mineralization
N
作物吸收
Crop
uptake
残留
Nmin
Residual
表观损失
Apparent
lossesN
氮肥表观
利用率
ApparentN
recoveryrate
(%)
氮肥表观
残留率
ApparentN
residualrate
(%)
氮素表观
损失率
Apparent
Nlossrate
(%)
N0 191 842 215c 60b 0
Con 191 842 262b 113a 124 212 235 553
HT 191 842 254b 122a 123 176 277 546
BB 191 842 260b 103ab 136 202 191 607
CRF 191 842 277ab 119a 103 279 263 458
UF 191 842 299a 121a 79 377 271 352
SF 191 842 279ab 147a 73 288 388 324
注(Note):同列数据后不同字母表示处理间差异达 5%显著水平 Valuesfolowedbydiferentletersinacolumnaresignificantamong
treatmentsatthe5% level.
32 玉米收获后土壤无机氮累积与分布
氮肥的施用是否合理,除了表现在氮肥的增产
效果和氨挥发损失外,主要反映在土壤中残留的无
机氮的高低。在本试验中,降雨明显导致土壤残留
硝态氮下移,但下移量低于蔡红光[20]等在黑土上的
研究结果,这主要与供试土壤类型、降雨量不同有
关;土壤中累积的NO-3N是氮肥淋失的前提和物质
基础,同时也是作物需要的有效氮源[21],因此,将收
获后的土壤硝态氮控制在一定范围内是兼顾产量和
环境的氮肥施用量的一个重要指标。欧盟[22]将收
获后0—120cm土壤残留硝态氮指标限定为(N90
kg/hm2),该指标是在不追求高产的条件下仅从环
境保护的角度制定的,沿用这一标准不符合我国追
求高产的实情。本试验中,各氮肥处理0—100cm
土层的无机氮含量为在113 147kg/hm2,相对钟
茜 [23]等对华北地区土壤残留无机氮限定的指标
(N150kg/hm2)是安全的,不会造成严重的环境问
题。玉米收获后0—100cm土层的铵态氮含量则表
现为常规施肥、高塔肥料和掺混肥处理相对较高,与
各处理氨挥发累积量的顺序相同,说明土壤氨挥发
排放量与铵态氮浓度密切相关,土壤中的铵态氮浓
度越高,则氨挥发损失越严重;而控释肥、脲甲醛肥
和稳定性肥料处理0—100cm土层的硝态氮含量和
无机氮含量均明显较高。综上所述,在环境可承受
范围内,与常规施肥和掺混肥相比,控释肥、脲甲醛
肥和稳定性肥料可有效维持玉米生育期间的土壤无
机氮含量,保证了土壤氮素的供应。
33 不同氮肥施用后土壤-作物体系的氮素平衡
在本试验条件下,常规施肥(Con)、高塔肥料
(HT)和掺混肥处理(BB)的氮肥表观利用率在
176% 212%,与张福锁[24]等通过总结近年来在
全国粮食主产区的1333个田间试验提出的玉米氮
肥利用率为 261%相比相对较低。而控释肥
(CRF)、脲甲醛肥(UF)和稳定性肥料(SF)的氮肥
表观利用率为 279% 377%,高于全国平均水
平。这是由于常规施肥(Con)、高塔肥料(HT)和掺
混肥料(BB)施入土壤后容易发生水解反应,增加氮
肥氨挥发和地表径流损失量,从而影响玉米对氮肥
的吸收利用[25]。
在本试验中,氮肥表观损失率在氮肥输出项中
占主要地位,各施氮处理的氮肥表观损失率均大于
高强[26]等在黑钙土上的研究结果,其主要原因在于
该试验地块土壤自身供氮量已达275kg/hm2(土壤
氮素矿化量与播前无机氮数量的总和),基本满足
玉米全生育期的氮素需求。由此可以看出,在供试
土壤肥力较高的条件下,春玉米一次性施肥方式的
氮肥施用量可适当降低,降低幅度有待进一步研究。
4 结论
在黑钙土区一次性施肥模式下,不同类型高氮
126
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
复混(合)肥间的玉米产量无明显差异,介于12197
12899kg/hm2之间;与掺混肥相比,控释肥、脲甲
醛肥和稳定性肥料3种新型肥料可以促进植株对氮
素的吸收利用,氮肥当季利用率提高 381%
866%,氨挥发速率降低40% 965%,氨挥发损
失量减少 392% 813%,从而降低环境污染的
风险。
参 考 文 献:
[1] 中华人民共和国农业部.中国农业年鉴[M].北京:中国农业
出版社,2012
MinistryofAgricultureofChina.Chinaagricultureyearbook[M].
Beijing:ChinaAgriculturePress,2012
[2] 安景文,汪仁,包红静,等.不同肥料配方一次性施肥对玉米
产量和养分吸收的影响[J].土壤通报.2008,39(4):874
-877
AnJW,WangR,BaoHJetal.Efectsofbasaldressingtotal
fertilizersoncewithdiferentfertilizerformulasonproductand
nutrientuptakeofmaize[J].ChinaJournalSoilScience.2008,39
(4):874-877
[3] 高强,李德忠,汪娟娟,等.春玉米一次性施肥效果研究[J].
玉米科学,2007,15(4):125-128.
GaoQ,LiDZ,WangJJetal.EfectsofSinglefertilizationfor
springmaize[J].JournalofMaizeSciences.2007,15(4):125-
128
[4] 高强,冯国忠,王志刚.东北地区春玉米施肥现状调查[J].
中国农学通报,2010,26(14):229-231
GaoQ,FengGZ,WangZG.Presentsituationoffertilizer
applicationonspringmaizeinnortheastChina[J].China
AgriculturalScienceBulet,2010,26(14):229-231
[5] 朱红英,董树亭,胡昌浩.不同控释肥料对玉米产量及产量
性状影响的研究[J].玉米科学,2003,11(4):86-89.
ZhuHY,DongST,HuCH.Researchonyieldandcharactersof
maizeindiferentcontroledreleasefertilizer[J].JournalofMaize
Sciences.2003,11(4):86-89
[6] DiezJA,RomanR,CartagenaMCetal.Controlingnitrate
polutionofaquifersbyusingdiferentnitrogenouscontroled
releasefertilizersinmaizecrop[J].AgericultureEcosystems&
Environment,1994,48(1):49-56
[7] 王小明,谢迎新,张亚楠,等.新型肥料施用对玉米季土壤硝
态氮累积的影响[J].水土保持学报,2009,23(5):232
-236
WangXM,XieYX,ZhangYN.Efectofnewtypefertilizers
applicationonaccumulationofsoilnitratenitrogeninthemaize
season[J].Journalofsoilandwaterconservation,2009,23(5):
232-236
[8] 卢艳艳,宋付朋.不同包膜控释尿素对农田土壤氨挥发的影
响[J].生态学报,2011,31(23):7133-7140
LuYY,SongFP.Efectsofdiferentcoatedcontroledrelease
ureaonsoilammoniavolatilizationinfarmland[J].ActaEcologica
Sinica,2011,31(23):7133-7140
[9] 张文学,孙刚,何萍,等.脲酶抑制剂与硝化抑制剂对稻田氨
挥发的影响[J].植物营养与肥料学报,2013,19(6):1411-
1419
ZhangXW,SunG,HePetal.Efectsofureaseandnitrification
inhibitorsonammoniavolatilizationfrompaddyfields[J].Plant
NutritionandFertilizerScience,2013,19(6):1411-1419
[10] 王朝辉,刘学军,巨晓棠,等.田间土壤氨挥发的原位测
定—通气法[J].植物营养与肥料学报,.2002,8(2):205
-209
WangZH,LiuXJ,JuXTetal.Fieldinsitudeterminationof
ammoniavolatilizationfrom soil:Ventingmethod[J].Plant
NutritionandFertilizerScience,2002,8(2):205-209
[11] 杨宪龙,路永莉,同延安,等.长期施氮和秸秆还田对小麦
-玉米轮作体系土壤氮素平衡的影响[J].植物营养与肥料
学报,2013,19(1):65-73
YangXL,LuYL,TongYAetal.EfectsoflongtermN
applicationandstrawreturningonNbudgetunderwheatmaize
rotationsystem[J].PlantNutritionandFertilizerScience,2013,
19(1):65-73
[12] 鲍士旦.土壤农化分析(第三版)[M].北京:中国农业出版
社,200034-109
BaoSD.Soilagriculturalchemistryanalysis[M].Beijing:
ChinaAgriculturePress,200034-109
[13] 巨晓棠,刘学军,张福锁.冬小麦与夏玉米轮作体系中氮肥
效应及氮素平衡研究[J].中国农业科学,2002,35(11):
1361-1368
JuXT,LiuXJ,ZhangFS.Studyonefectofnitrogenfertilizer
andnitrogenbalanceinwinterwheatandsummermaizerotation
system[J].ScientiaAgriculturalSinica,2002,35(11):1361-
1368
[14] 刘学军,赵紫娟,巨晓棠,等.基施氮肥对冬小麦产量、氮肥
利用率及氮平衡的影响[J].生态学报,2002,22(7):1122
-1128.
LiuXJ,ZhaoZJ,JuXTetal.EfectofNapplicationasbasal
fertilizerongrainyieldofwinterwheat,fertilizerNrecoveryand
Nbalance[J].ActaEcologicaSinica,2002,22(7):1122
-1128
[15] OlesenJE,RubkGH,HeidmannTetal.Efectofclimate
changeongreenhousegasemissionsfromarablecroprotations
[J].NutrientCyclinginAgroecosystems,2004,70(2):147-
160
[16] 王东,于振文,于文明,等.施氮水平对高产麦田土壤硝态
氮时空变化及氨挥发的影响[J].应用生态学报,2006,17
(9):1593-1598.
WangD,YuZW,YuWMetal.Efectsofnitrogenapplication
levelonsoilnitrateaccumulationandammoniavolatilizationin
highyieldingwheatfield[J].ChineseJournalofApplied
Ecology,2006,17(9):1593-1598
[17] 纪玉刚,孙静文,周卫,等.东北黑土玉米单作体系氨挥发
特征研究[J].植物营养与肥料学报,2009,15(5):1044
-1050
226
3期 李雨繁,等:不同类型高氮复混(合)肥氨挥发特性及其对氮素平衡的影响
JiYG,SunJW,ZhouW etal.Insitustudyofammonia
volatilizationfromblacksoilwithmaizemonoculturesystem[J].
PlantNutritionandFertilizerScience,2009,15(5):1044
-1050
[18] 陈易飞,朱永绥,朱风根,等.脲甲醛肥在稻麦生产上的应
用效果初报[J].江苏农业科学,2000,(5):49-51
ChenYF,ZhuYS,ZhuFGetal.Efectsofureaformaldehyde
fertilizer0nriceandwheat[J].JiangsuAgriculturalSciences,
2000,(5):49-51
[19] 谷佳林,边秀举,徐凯,等.不同缓控释肥对高羊茅草坪生
长及氮素挥发的影响[J].草业学报2013,2(22):235-242
GuJL,BianXJ,XuKetal.Efectsofdiferentslow/
controledreleasenitrogenfertilizerontalfescueturfgrowthand
nitrogenvolatilization[J].ActaPrataculturaeSinica,2013,2
(22):235-242
[20] 蔡红光,米国华,张秀芝,等.不同施肥方式对东北黑土春
玉米连作体系土壤氮素平衡的影响[J].植物营养与肥料学
报,2012,18(1):89-97
CaiHG,MiGH,ZhangXZetal.Efectofdiferentfertilizing
methodsonnitrogenbalanceintheblacksoilforcontinuousmaize
productioninNortheastChina[J].PlantNutritionandFertilizer
Science,2012,18(1):89-97
[21] 王朝晖,李生秀,王西娜,等.旱地土壤硝态氮残留淋溶及
影响因素研究[J].土壤,2006,38(6):676-681
WangZH,LiSX,WangXNetal.Nitratenitrogenresidueand
leachingindrylandsoilandinfluencefactors[J].Soils,2006,
38(6):676-681
[22] HofmaG,NutrientmanagementlegislationinEuropeancountries
[R].NUMALECReport.ConcertedAction,Fair6-C98-
4215,1999
[23] 钟茜,巨晓棠,张福锁.华北平原冬小麦/夏玉米轮作体系对
氮素环境承受力分析[J].植物营养与肥料学报,2006,12
(3):285-293
ZhongQ,JuX T,ZhangFS.Analysisofenvironmental
enduranceofwinterwheat/summermaizerotationsystem to
nitrogeninNorthChinaPlain[J].PlantNutritionandFertilizer
Science,2006,12(3):285-293
[24] 张福锁,王激清,张卫峰,等.中国主要粮食作物肥料利用
率现状与提高途径[J].土壤学报,2008,45(5):915-924
ZhangFS,WangJQ,ZhangW Fetal.Nutrientuse
eficienciesofmajorcerealcropsinChinaandmeasuresfor
improvement[J].ActaPedologicaSinica,2013,46(15):3161
-3171
[25] 杨俊刚,高强,曹兵,等.一次性施肥对春玉米产量和环境
效应的影响[J].中国农学通报,2009,25(19):123-128
YangJG,GaoQ,ChaoBetal.Efectofsinglefertilizationon
springmaizeyieldandenvironment[J].ChineseAgricultural
ScienceBuletin,2009,25(19):123-128
[26] 高强,蔡红光,黄立华,等.吉林省半干旱地区春玉米连作
体系氮素平衡研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学
版),2009,37(8):127-132
GaoQ,CaiHG,HuangLHetal.Studyonsoilnitrogen
balanceofspringmaizecontinuouscroppinginsemiaridareaof
Jilinprovince[J].JournalofNorthwestA&FUniversity(Natural
ScienceEdition),2009,37(8):127-132
326