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mmonia volatilization characteristics of different kinds of high-nitrogen compound fertilizers and their effects on nitrogen balance

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



全 文 :植物营养与肥料学报 2015,21(3):615-623 doi牶1011674/zwyf.20150308
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。Email:yufan0511@126com
 通信作者 Email:gyt199962@163com
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+4N和NO

3N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189% 241%,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279%、377%和288%;植株吸氮量分别为2775、2993和2793kg/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 106、81和 103kg/hm2,相当于施氮量的 47%、
36%和46%,明显低于掺混肥(148kg/hm2)和高塔肥料(230kg/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77 175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381% 866%,氨挥发速率降低40% 965%,氨挥发损失量减少392% 813%,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:S513062;S1536+1   文献标识码:A   文章编号:1008-505X(2015)03-0615-09
Ammoniavolatilizationcharacteristicsofdifferentkindsof
highnitrogencompoundfertilizersandtheireffectsonnitrogenbalance
LIYufan1,JIAKe2,WANGJinyan3,FENGGuozhong1,YANLi1,DENGChao1,LIHui1,GAOQiang1
(1ColegeofResourcesandEnvironmentalSciences,JilinAgriculturalUniversity,Changchun130118,China;
2AgrochemicalCenterofChinaArabianFertilizerCo.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),thehightowerfertilizer
compoundfertilizerprocessedinhightower(HT),bulkblandingfertilizer(BB),controledreleasefertilizer
(CRF),ureaformaldehydefertilizer(UF)andstabilityfertilizer(ST).Eachtreatmentwasreplicated3timesThe
conventionalfertilizerwasbasalandtopdressedinproportionof1∶2,theotherfertilizaterswerealbasal
applicatedcompletelywithrateofN,P2O5andK2Oin224,88,and88kg/hm
2.Theammoniavolatilizationwas
testedbyaventilationmethodinsituafterthefertilization.Soilsamplesinthe0-100cmsoillayerwerecolected
bydrilingbeforesowingandafterharvest.Theyieldofeachtreatmentwasweighted,threeplantswereselectedin
eachplotanddividedintostrawandgrain,thenitrogenuptakewascalculated.【Results】Thenitrogenfertilizer
applicationincreasestheyieldssignificantly.ComparedwithN0,theyieldincreaserangesfrom189% to241%,
therearenotsignificantdiferencesamongthediferenttypesoffertilizers,andtheyieldarefrom12197to12899
kg/hm2.Theutilizationratesofthecontroledreleasefertilizer(CRF),ureaformaldehydefertilizer(UF),and
stabilityfertilizer(ST)are279%,377% and288%,respectively,andtheplantnitrogenuptakeamountsare
2775,2993and2793kg/hm2,respectively,whicharehigherthanthoseintheothertreatments.Theammonia
volatilizationratesatdiferentperiodsafterthefertilizerapplicationshowthattheoveralrateofammonia
volatilizationisfirstlyincreasedandthendecreased,thediferencesofammoniavolatilizationratesofthetreatments
mainlyconcentrateinthe3-13daysafterthefertilization,thepeakoftheammoniavolatilizationrateisinoreder:
conventionalfertilization(Con) >hightowerfertilizer(HT) >mixingfertilizer(BB) > controledrelease
fertilizer(CRF) >stabilityfertilizer(ST) >ureaformaldehydefertilizer(UF).Theammoniavolatilization
amountsofthecontroledreleasefertilizer,ureaformaldehydeandstabilityfertilizerare106,81and103
kg/km2,respectively,whichareequivalenttotheamountsofthenitrogenfertilizerin47%,36% and46%
andsignificantlylowerthanthemixingfertilizer(148kg/hm2)andthehightowerFertilizer(230kg/hm2).From
thenitrogenbalanceinsoilcropsystem,itcanbeseenthattheapparentlossamountsofthecontroledrelease
fertilizer,ureaformaldehydefertilizerandthestabilityfertilizerare103,79and73kg/hm2,andsignificantlylower
thanthoseofthemixingfertilizer(136kg/hm2)andhightowerfertilizer(123kg/hm2).Themixingfertilizer,
controledreleasefertilizer,ureaformaldehydefertilizerandstabilityfertilizerimprovethenitrogenutilizationrateof
77%-175%,andreducethenitrogenlossefectively.【Conclusions】Inchernozemsoilandsinglefertilization
mode,theyieldsofdiferenttypesofhighnitrogencompoundfertilizerhavenosignificantdiferences,whichare
rangedfrom12197to12899kg/hm2.Comparedwiththemixingfertilizer(BB),thecontroledreleasefertilizer
(CRF),ureaformaldehydefertilizer(UF)andstabilityfertilizer(ST)promotetheplantnitrogenuptake,andthe
utilizationratesareimprovedby381%-866%,theammoniavolatilizationratesarereducedby40%-965%
andtheamountsofammoniavolatilizationlossarereducedby392% -813%.Thecontroledreleasefertilizer,
ureaformaldehydefertilizerandstabilityfertilizerefectivelykeepsoilinorganicnitrogencontentincorngrowth
periodwithinanacceptablerangeandguaranteesoilnitrogensupply.
Keywords牶maize牷singlefertilizerapplicationinonecropseason牷newtypefertilizer牷ammoniavolatilization牷
nitrogenbalance
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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9974万公顷,占全国玉米种植面积的
35%。其中吉林省玉米种植面积为2578万公顷,
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
11 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5772mm(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176g/kg、全氮118g/kg、碱解氮
1125mg/kg、有效磷 218mg/kg、速效钾 142
mg/kg、pH值788。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
12 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。
13 测定项目和方法
131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-3N[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-3N,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)。
132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+4N和NO

3N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]。
133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08
m去掉,其余部分作为收获区,面积为228m2。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]。
14 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
21 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126mm),
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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
1093、497和355kg/(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 749、697和 470
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 N3191 5489kg/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103%。
图3 氮肥施入后土壤的氨挥发累积量
Fig.3 Cumulativeammoniavolatilizationamountfromsoilafterthebasalapplicationofnitrogenfertilizers
22 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
189% 241%,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±5610b 112±011d 134±002a 2149±226c
Con 12197±6616a 125±001abc 133±001a 2625±290b 212
HT 12219±3394a 114±006cd 129±002a 2544±52b 176
BB 12899±4335a 115±002cd 131±010a 2602±232b 202
CRF 12235±2758a 120±007bcd 138±007a 2775±76ab 279
UF 12621±409a 131±007ab 136±004a 2993±67a 377
SF 12744±4126a 132±010a 131±007a 2793±75ab 288
  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279%、377%和288%;植株吸氮量分别为
2775、2993和2793kg/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。
23 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+4N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-3N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-3N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+4N,NO

3NandNmininthe0-100cmsoilprofileaftertheharvestofmaize
24 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191% 388%
之间。
3 讨论
31 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4173mm,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

 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 842 215c 60b 0
Con 191 842 262b 113a 124 212 235 553
HT 191 842 254b 122a 123 176 277 546
BB 191 842 260b 103ab 136 202 191 607
CRF 191 842 277ab 119a 103 279 263 458
UF 191 842 299a 121a 79 377 271 352
SF 191 842 279ab 147a 73 288 388 324
  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.
32 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-3N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。
33 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
176% 212%,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 261%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 279% 377%,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 381%
866%,氨挥发速率降低40% 965%,氨挥发损
失量减少 392% 813%,从而降低环境污染的
风险。
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