全 文 ：中国生态农业学报 2009年 7月 第 17卷 第 4期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, July 2009, 17(4): 651−655


* 国家重点基础研究发展计划项目(2007CB109305)、云南省科技创新强省计划(2007AD003)和山西省科委攻关项目(951010)资助
** 通讯作者: 李兆君(1974~), 男, 博士, 副研究员, 主要从事农田养分循环与环境方面的研究。E-mail: zjli@caas.ac.cn
马红梅(1974~), 女, 硕士, 讲师, 主要从事植物营养与肥料方面的研究。E-mail: mahongmei0405@163.com
收稿日期: 2008-09-15 接受日期: 2008-12-17
DOI: 10. 3724/SP.J.1011.2009.00651
玉米专用型腐殖酸长效尿素肥效研究*
马红梅１ 秦俊梅１ 李兆君２** 王改玲１ 陆 欣１
(1. 山西农业大学资源环境学院 太谷 030801;
2. 农业部作物营养与施肥重点实验室 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 北京 100081)
摘 要 为延长普通尿素的肥效期, 在前期关于风化煤腐殖酸脲酶抑制剂研究的基础上, 采用盆栽培养和田
间试验, 进行了玉米专用型腐殖酸长效尿素的肥效研究。结果表明：就玉米产量而言, 尿素与腐殖酸(HA4)的
比例以 32.5∶1~121.7∶1 较为适宜；加工而成的腐殖酸长效尿素(UHAⅢ)对玉米不同生育期土壤脲酶活性的
抑制作用在苗期最强, 达 24.1%, 拔节期后逐渐减弱；UHAⅢ在玉米后期供氮能力明显高于普通尿素, 土壤中
碱解氮含量较普通尿素增加 31.58%~32.73%；与普通尿素相比, 施用 UHAⅢ后玉米籽粒产量增加 40%, 产投
比增加 40%, N利用率提高 39.70%, 表明 UHAⅢ比普通尿素肥效高, 适于作玉米专用型长效尿素。
关键词 腐殖酸长效尿素 玉米产量 氮肥利用率 脲酶活性 碱解氮
中图分类号: S143.1+5 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2009)04-0651-05
Study on prolonged effect of humic acid-urea (long-term urea) on maize
MA Hong-Mei1, QIN Jun-Mei1, LI Zhao-Jun2, WANG Gai-Ling1, LU Xin1
(1. College of Resources and Environmental Sciences, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China;
2. Key Laboratory of Crop Nutrition and Fertilization, Ministry of Agriculture; Institute of Agricultural Resources
and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)
Abstract To prolong the fertilization effect of urea on crop output, a special maize-humic acid-urea fertilizer (long-term urea) was
studied via pot culture and field experimentation, based on our former results on the application of humic acid derived from coal as
urease inhibitor. In terms of maize yield, the optimum ratio of urea to humic acid (HA4) is in the range of 32.5∶1~121.7∶1. Humic
acid-urea (long-term urea, UHAⅢ) inhibits soil urease activity during maize seedling stage by 24.1%, and soil urease activity inhibi-
tion is much stronger at seedling stage than at other growth stages of maize. Alkali-hydrolysis N contents in soils treated with UHAⅢ
are increased significantly by 31.58%~32.73% compared to those in soils treated with common urea. This indicates that UHAⅢ has
strong ability to supply nitrogen at late growth stages of maize over the control. Maize yield, output-investment ratio and nitrogen
using ratio in maize with UHAⅢ treatment are increased by 40%, 40% and 39.70%, respectively compared to the control treatment.
This indicates that UHAⅢ can enhance and prolong the effect of urea, which can be used as special maize nitrogen fertilizer.
Key words Humic acid-urea (long-term urea), Maize yield, Nitrogen using ratio, Urease activity, Alkali-hydrolysis N
(Received Sept. 15, 2008; accepted Dec. 17, 2008)
氮素是植物营养三要素之一, 我国每年氮肥用
量约为 6 000万 t, 占世界氮肥年施用量的 30%左右,
居世界首位。随着我国经济的迅速发展和人口的不
断增长, 我国氮肥施用量将继续增加。但是我国在
施用氮肥过程中存在施用量过大、施用方法不合理
和利用效率低下(平均利用率仅为 30%~35%)等问
题。此外, 我国 N2O、NOx、NH3等与氮肥施用密切
相关的气体排放对全球气候变化的贡献, 如同 CO2、
CH4 一样越来越受到世界关注。尿素是氮肥中使用
量较大的品种, 有关尿素施入土壤后氮的转化过程
及其机理尤其是脲酶抑制剂等方面的研究, 逐渐成
为植物营养学家与环境科学家的研究热点。研究发
652 中国生态农业学报 2009 第 17卷


现一些重金属盐类和磷胺类、杂环类、醌类等有机
化合物对土壤脲酶活性有较好的抑制效果, 但这些
脲酶抑制剂施用后在土壤中很难于短期内完全降
解, 容易对土壤造成污染。笔者前期的室内培养研
究结果表明, 风化煤腐殖酸对土壤脲酶活性具有显
著抑制作用, 且风化煤腐殖酸类化合物在土壤中无
有害残留, 对作物和环境无明显副作用。因此, 风化
煤腐殖酸可以说是一种较为环保的新型脲酶抑制
剂[1−4]。
玉米产量高、需氮量大, 在我国种植面积较广。
但在玉米种植过程中, 农民习惯于把氮肥在玉米播
种时一次性施入土壤中, 由于玉米在早期对氮素吸
收少而致使大部分氮素流失, 这种情况在华北地区
石灰性土壤上尤为严重。本研究以风化煤腐殖酸为
原料, 采用盆栽试验结合田间试验法, 研究了腐殖
酸与尿素不同配比对玉米产量、品质及玉米吸氮量
及氮素利用率的影响, 为延迟尿素在土壤中向铵态
氮的转化 , 增强尿素在玉米生长后期的供氮能力 ,
提高玉米对氮素的利用率, 减少由尿素中氮素利用
率低造成的环境污染提供依据。
1 材料与方法
1.1 供试土壤与材料
试验所用土壤均为黄土状母质发育的石灰性褐
土, 各试验供试土壤基本理化性状见表 1。田间小区
试验玉米品种为“晋单 34号”(生育期 120 d), 其余
试验所用玉米品种均为“冀单 3 号”(生育期 80~95
d)。供试风化煤腐殖酸 HA4含腐殖酸(HA)70%, 供试
长效尿素 (UHA , NⅢ Ⅲ 44.16%)由普通尿素与一定
量的 HA4加工而成, 其余所用氮、磷、钾肥料分别为
普通尿素(含 N 46.67%)、普钙(含 P2O5 14.0%)和氯化
钾(含K2O 60.0%), 所用有肌肥牛圈厩肥含水分77.5%,
有机质 20.3%, N 0.34%, P2O5 0.16%, K2 O 0.4%。
1.2 试验设计
1.2.1 HA4与尿素最佳配比试验
采用二因素二次正交法设计, 盆栽试验法进行
试验。试验中每个因子设 5个水平：尿素[X1, g·kg−1
(风干土)]设 0.913 0、0.854 2、0.456 5、0.058 9和
0, HA4[X2, mg·kg−1(风干土)]设 15.00、14.03、7.502、
0.968 6和 0, 共 11个处理, 每处理重复 4次, 另设对
照(表 2和表 3)。

表 1 供试土壤基本理化性状
Tab. 1 Basic physical and chemical properties of the tested soils
试验
Experiment
有机质
Organic matter
(g·kg−1)
速效磷
Available P
(mg·kg−1)
速效钾
Available K
(mg·kg−1)
全氮
Total N
(mg·kg−1)
碱解氮
Alkali-hydrolysis
N (mg·kg−1)
脲酶活性
Urease activity
[mg·100g−1 (soil)
37℃ 24h]
pH
HA4与尿素最佳配比试验
Experiment on optimal ratio
of HA4 to urea
15.7 37.20 275.40 3.15 63.00 55.72 8.2
盆栽试验 Pot experiment 20.7 14.25 103.83 9.87 42.99 26.29 7.5
微区试验
Micro-plot experiment
10.5 19.74 81.03 0.56 — 22.15 8.1
田间小区试验
Plot experiment in field
10.5 19.74 81.03 0.56 — 22.15 8.1

表 2 试验因子的水平编码值及实际用量
Tab. 2 Coding values and corresponding application amount of test factors
水平编码值 Coding value 试验因子
Experimental factor 1.148 1 0 −1 −1.148
尿素 Urea X1 [g·kg−1(土)] 0.913 0 0.854 2 0.456 5 0.058 9 0
HA4 X2 [mg·kg−1(土)] 15.00 14.03 7.502 0.968 6 0

表 3 试验设计方案
Tab. 3 Experimental design
处理号 Treatment code 试验因子
Experi-
mental
factor
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1 1 −1 −1 1.148 −1.148 0 0 0 0 0
X1
(0.854 2) (0.854 2) (0.058 9) (0.058 9) (0.913) (0) (0.456 5) (0.456 5) (0.456 5) (0.456 5) (0.456 5)
1 −1 1 −1 0 0 1.148 −1.148 0 0 0
X2
(14.03) (0.968 6) (14.03) (0.968 6) (7.502) (7.502) (15) (0) (7.502) (7.502) (7.502)
括号内数字为实际用量[X1: g·kg−1(土), X2: mg·kg−1(土)]。The data in the bracket are real application amount [X1: g·kg−1(soil), X2: mg·kg−1(soil)].
第 4期 马红梅等: 玉米专用型腐殖酸长效尿素肥效研究 653


1.2.2 肥效试验
先后采用盆栽试验、微区试验和田间小区试验,
对加工的 UHAⅢ进行系统肥效试验。盆栽试验和微
区试验均设施 UHA (UHA )Ⅲ Ⅲ 和施普通尿素(CK)2
个处理, 每处理重复 4 次。每处理均以磷钾肥为肥
底, 氮磷钾肥料用量分别为 0.15 g(N)·kg−1(土)、0.15
g(P2O5)·kg−1(土)和 0.10 g(K2O)·kg−1(土)。盆栽试验
盆钵为瓦格涅尔盆(直径×高为 25 cm×30 cm), 每盆
装风干土 7.5 kg。微区试验在温室中进行, 水泥池规
格长×宽×高为 112 cm×55 cm×30 cm。田间小区试验
亦设施 UHA (UHA )Ⅲ Ⅲ 和施普通尿素(CK)2个处理,
每处理重复 2 次, 对角交叉排列, 小区面积 10 m2,
肥料用量为 70.84 kg(N)·hm−2, 肥底为普钙(P2O5,
55.2 kg·hm−2)和厩肥(8 000 kg·hm−2)。
所有试验用肥均于播种前一次性施入, 玉米生
长期间不再追肥。试验过程中, 盆栽试验、微区试验
和田间小区试验的管理均按照常规管理方式进行。
1.3 测定项目与方法
土壤脲酶活性采用靛酚蓝比色法测定 [5], 其他
项目均按常规方法测定[6]。
1.4 统计分析
所有数据采用 SAS软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 HA4与尿素配比对玉米籽粒产量的影响
在普通尿素中配施脲酶抑制剂 HA4显著影响玉
米籽粒产量 , 且配施量不同 , 对玉米籽粒产量的
影响也不同。籽粒产量 (y1)和试验因子尿素 (X1)以
及脲酶抑制剂 HA4(X2)之间的关系可用方程 y1＝
38.6+6.12X1+3.70X2+0.17X1X2−5.26X12−3.55X22(F 拟 合 =
11.58**)表示, 且抑制剂 HA4 的一次和二次效应分
别达到显著和极显著水平。由表 4可知, 尿素和 HA4
用量分别为 0.854 2 g·kg−1(土)和 14.03 mg·kg−1(土),
即尿素与 HA4的比例为 60.9∶1 时, 玉米籽粒产量
最高(39.77 g·盆−1)。互作效应较好的施肥配比范围
分别为：尿素 0.456 5~0.913 0 g·kg−1(土), HA4为
7.502~14.03 mg·kg−1(土), 即尿素与 HA4 的比例为
(32.5~121.7)∶1。
2.2 UHAⅢ施用对土壤酶活性及碱解氮的影响
表 5 表明, UHAⅢ在玉米苗期对土壤脲酶活性
的抑制作用最强, 盆栽和微区试验的土壤脲酶活性
均小于对照, 而在玉米需氮量逐渐增加的拔节期、
抽雄期和成熟期, UHAⅢ处理土壤脲酶活性逐渐升
高, 表明 UHAⅢ对土壤脲酶活性的抑制作用在玉米
生长后期逐渐减弱, 在成熟期表现为刺激作用。盆
栽试验玉米各生育期土壤碱解氮含量变化(表 6)表
明 , UHAⅢ中由于添加了适量的 HA4, 玉米苗期
UHAⅢ处理土壤碱解氮含量比施用普通尿素的 CK
处理减少 66.27%, 这可能是由于施用 UHAⅢ后, 玉
米苗期土壤脲酶活性的降低有效减缓了尿素在土壤
中的水解速度, 延长了尿素的肥效。而在玉米生长
发育的中后期, 可能是 UHAⅢ添加的腐殖酸中对脲

表 4 尿素与 HA4 互作效应对玉米籽粒产量的影响
Tab. 4 Interactive effects of urea and HA4 on maize grain yields g·pot−1
尿素 Urea [g·kg−1 (soil)] HA4
[mg·kg−1 (soil)] 0 0.058 9 0.456 5 0.854 2 0.913 0
0 15.95 18.50 29.67 30.33 29.53
0.968 6 17.60 20.15 31.35 32.03 31.24
7.502 24.65 27.23 38.60 39.45 38.68
14.03 24.61 27.21 38.75 39.77 39.03
15.00 23.99 26.60 31.17 39.21 38.48

表 5 施用 UHAⅢ对玉米不同生育期土壤脲酶活性的影响
Tab. 5 Effects of humic acid long-term urea on urease activities in soils at different growth stages of maize
mg(NH3-N)·100 g−1(soil) 37℃ 24h
苗期 Seedling 拔节期 Jointing 抽雄期 Heading 成熟期 Maturity
处理
Treatment
酶活性
Urease
activity
抑制率
Inhibition
rate (%)
酶活性
Urease
activity
抑制率
Inhibition
rate (%)
酶活性
Urease
activity
抑制率
Inhibition
rate (%)
酶活性
Urease
activity
抑制率
Inhibition
rate (%)
35.70 12.39 32.37 9.07 25.93 −1.97 28.63 −4.49 盆栽
Pot culture
UHAⅢ

CK 40.75 35.60 25.43 27.40
38.1 24.10 51.6 −14.16 34.0 −8.28 30.3 −20.72 微区
Micro-plot
UHAⅢ

CK 50.2 45.2 31.4 25.1
试验数据为 4次重复的平均值 Data are the means of four replications.
654 中国生态农业学报 2009 第 17卷


表 6 施用 UHAⅢ对玉米不同生育期土壤碱解
氮含量的影响
Tab. 6 Effects of UHAⅢ on contents of alkali-hydrolysis N in
soils at different growth stages of maize mg·kg−1
处理
Treatment
苗期
Seedling
拔节期
Jointing
抽雄期
Heading
成熟期
Maturity
UHAⅢ 14.84 36.5 33.5 31.25
CK 44.0 27.5 25.25 23.75

酶活性具有抑制作用的官能团遭到破坏或减少, 使
HA4 的抑制作用减弱 , 尿素水解加快 , 从而导致
UHAⅢ处理的土壤碱解氮含量比 CK 增加 31.58%~
32.73%。
2.3 UHAⅢ施用对玉米产量及品质的影响
由表 7 可知, 施用 UHAⅢ能够显著增加玉米
根、茎秆的生物学产量和玉米籽粒产量。UHAⅢ处
理后玉米根系、茎秆生物学产量和籽粒产量分别较
各自的对照增加 9.60%、9.47%、40.20%(田间小区
试验)和 100.00%、106.90%、64.43%(盆栽试验)。施
用 UHAⅢ也可改善玉米籽粒品质, UHAⅢ处理玉米
籽粒粗蛋白含量均显著高于对照, 较对照分别增加
3.06%(小区试验)和 21.50%(盆栽试验)。就精蛋白而
言, 田间小区试验 UHAⅢ处理玉米籽粒精蛋白含量
与对照相比没有差异, 而盆栽试验 UHAⅢ处理玉米
籽粒精蛋白含量与对照相比差异达极显著, 较对照
增加 21.63%。
2.4 UHAⅢ施用对玉米吸氮量及氮素利用率的影响
由表 8 可知, UHAⅢ处理玉米茎秆和籽粒中氮
含量以及玉米总吸氮量均高于对照, 分别较对照增
加 39.66%、21.38%和 25.00%。UHAⅢ处理促进了玉
米茎秆和根系中的氮向玉米籽粒积累, 提高了氮素从
玉米茎秆向籽粒的转化率和玉米氮素利用率。UHAⅢ
处理玉米氮转化率和氮素利用率分别较对照增加
8.55%和 39.70%, 差异分别达显著和极显著水平。

表 7 施用 UHAⅢ对玉米生物学产量(干重)及籽粒品质的影响
Tab. 7 Effects of UHAⅢ on biomass(dry weight)and quality of maize g·plot−1, g·pot−1
处理 Treatment 根系 Root 茎秆 Shoot 籽粒 Seed 粗蛋白 Coarse protein 精蛋白 Protamine
CK 885aA 4 275aA 4 590aA 9.15a 9.13a 小区
Plot culture UHAⅢ 970bB 4 680bB 6 435bB 9.43b 9.13a
CK 0.010a 0.203a 0.433a 9.07aA 8.23aA 盆栽
Pot culture UHAⅢ 0.020b 0.420b 0.712B 11.02bB 10.01bB
同列不同小写字母表示 5%水平差异显著, 大写字母表示 1%水平差异显著, 下同。盆栽试验数据为 4次重复的平均值, 小区试验为 2次
重复的平均值。Different small letters in the same column indicate significant difference at 5% level, and capitals indicate significant difference at 1%
level. Data from pot experiment are the means of four replications and from plot experiment are means of two replications.

表 8 施用 UHAⅢ对玉米含氮量、吸氮量和氮素利用率的影响
Tab. 8 Effects of UHAⅢ on content, uptake and use efficiency of nitrogen of maize
含氮量 Nitrogen content (g·kg−1) 处理
Treatment 茎秆 Shoot 根系 Root 籽粒 Seed
总吸氮量
Total uptake amount of
nitrogen (g·pot−1)
转化率 1)
Translation
ratio (%)
利用率 2)
Use efficiency
(%)
CK 5.8aA 0.9a 14.5aA 1.04aA 61.76a 32.17aA 盆栽
Pot culture UHAⅢ 8.1bB 1.1a 17.6aB 1.30aB 67.04b 44.94bB
数据为 4 次重复的平均值；1) 转化效率(%)=(籽粒吸氮量/总吸氮量)×100%；氮利用率(%)=(施氮区氮收获量−无氮区氮收获量)/施氮量
×100%。Data from pot experiment are the means of four replications. 1) Translation ratio (%) = (Seeds uptake amount of nitrogen/total uptake amount
of nitrogen) ×100%; 2) N use efficiency (%)= (Total nitrogen uptake amount of maize in UHAⅢ treatment−total nitrogen uptake amount in CK
treatment)/amount of applied nitrogen×100%.

3 结论与讨论
玉米是需氮量较大的作物, 各生育期因生物学
特性的不同需氮量亦不同, 且主要集中于玉米的拔
节期到成熟期。就“冀单 3 号”玉米品种而言, 出
苗期至拔节期需氮量占总吸氮量的 2.14%, 拔节期
至开花期需氮量占总吸氮量的 51.16%, 开花期至成
熟期需氮量占总吸氮量的 46.7%[3]。然而, 普通尿素
施入土壤后一周内即水解成碳酸氢铵或碳酸铵, 肥
效较短难以满足玉米生长中后期对氮的需求。普通
尿素在土壤中水解成碳酸氢铵或碳酸铵的速率不仅
与土壤理化性质、土壤中尿素的浓度等有关, 还与
土壤脲酶活性等有关。通过人为向土壤中添加脲酶
抑制剂可有效地抑制或延缓尿素在土壤中的水解速
率, 延长尿素的肥效期。本研究结果也表明, 土壤中
施入 UHA , Ⅲ 土壤脲酶活性在玉米生长的前期(拔
节期)显著低于对照, 表明经加工后, UHAⅢ中的风
化煤煤炭腐殖酸(HA4)仍然对土壤脲酶具有抑制作
用, 这与本课题组前期关于风化煤煤炭腐殖酸对脲
酶抑制效果的研究结果一致[2]。苗期 UHAⅢ处理土
壤碱解氮含量显著低于对照, 而在玉米生长后期(拔
第 4期 马红梅等: 玉米专用型腐殖酸长效尿素肥效研究 655


节期至成熟期)土壤碱解氮含量则显著高于对照, 表
明 UHAⅢ在玉米生长后期供氮能力强于普通尿素,
肥效期延长, 能够一定程度上解决一次性施肥玉米
生长后期脱氮的问题。两组盆栽试验进一步表明 ,
玉米苗期土壤碱解氮含量与抑制剂有极显著相关性,
而在拔节、抽雄等后期, 两者之间相关性不显著, 说
明 UHAⅢ对脲酶的控制使尿素氮的释放速度与玉
米各生育期的需氮速度合拍 , 从而增加玉米产量 ,
提高玉米氮素利用率, 改善玉米籽粒品质, 这与王
改玲、Velk 等的研究结果[7−10]相吻合, 进一步表明
UHAⅢ适合作玉米专用型氮素肥料。
参考文献
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物学性状的比较 [J] . 山西农业大学学报 , 2003, 23(3) :
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[9] 李兆君, 马国瑞, 王申贵, 等. 腐殖酸长效尿素在土壤中转
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第十四届中国农业生态学学术研讨会正式通知
第十四届中国农业生态学学术研讨会定于 2009 年 8 月 15～17 日在福建省福州市召开。大会由中国生
态学会农业生态专业委员会主办, 由福建农林大学农业生态研究所、福建省农业科学院农业生态研究所承
办。现将有关事项通知如下：
一、大会主题及专题
大会主题为农业生态健康与农业生态安全。围绕主题设以下 9 个专题：高效生态农业模式与技术及健
康食品生产、农业生物多样性保护与生物入侵、农业生态系统服务功能与过程、农业生态系统健康与区域
农业生态安全、农业循环经济与节能减排、农业土地合理流转与粮食安全、农业生态文明与全球农业文化
遗产保护、农业生态学教学改革研究与实践、农业生态学研究领域的新理论与新方法。
二、论文及摘要要求、回执截止日期
1. 论文摘要要求
(1)请根据大会主题和相关专题撰写论文或论文摘要, 会前将出版论文(摘要)集。
(2)论文或论文摘要通过电子信箱发送至大会筹委会学术组, 无条件的作者请寄光盘和清样各一份。
2. 论文及论文摘要的截止日期
论文摘要的截止日期为 2009年 6月 15日, 论文全文的截止日期为 2009年 7月 15日。
3. 回执截止日期
请与会者认真填写会议回执, 于 2009年 6月 15日前将参会回执与论文摘要寄至大会筹委会学术组, 也
可使用电子信箱发送回执及相关信息。
4. 筹委会学术组联系方式
地 址：福建省福州市 福建农林大学生命科学学院农业生态研究所 邮 编：350002
联系人：林瑞余 电 话：0591-83769440(O), 13067303760 E-mail: lrylin2004@163.com
联系人：陈冬梅 电 话：0591-83769440(O), 13015725866 E-mail: dongmeifj@163.com

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