包膜尿素氮素释放特征及在春玉米上的应用效果

【摘要】：氮素是玉米产量的首要限制因子,也是用量最大的养分。如何解决不合理施用氮肥带来的养分利用率低下、土壤硝态氮残留过多以及农业面源污染等问题备受人们关注。应用缓控释肥,调控养分供应是解决上述问题的一种有效方式。从理论上讲,缓控释尿素具有控制养分释放速度,一次施用就能满足作物当季养分需求的特点。然而在实际应用过程中,缓控释尿素存在着实验室测定的养分释放数据与大田应用效果不一致,不同地区不同作物及环境条件下应用效果不稳定等问题。本文针对包膜尿素养分释放测定方法及实际应用过程中存在的问题,采用了大田与室内试验相结合的技术路线,研究了(1)不同包膜尿素的氮素释放特征;(2)包膜尿素对玉米氮积累、干物重、产量、氮素利用率及经济效益的影响;(3)包膜尿素对土壤无机氮含量的影响。建立起了包膜尿素养分释放室内与大田测定方法间的联系,并对两种包膜尿素的应用效果进行了全面评价。结果表明:两种包膜尿素养分释放特征明显不同。树脂包膜尿素养分释放曲线呈“S”型,养分释放速率符合一级动力学方程。树脂包膜尿素养分释放受温度和介质影响大,养分释放速度与温度呈极显著的线性正相关,养分释放期与温度呈极显著负相关,土壤介质与静水相比可显著加快养分释放速度,缩短释放期。在25℃静水浸提条件下树脂包膜尿素养分释放期为88天,大田土培条件下养分释放期为54天。两种培养方式下养分释放时间存在着一定的关系,后者(X)的养分释放时间可以用前者(Y)拟合,回归方程为Y=0.000088X3-0.0187X2+1.3737X+17.117。硫包膜尿素养分释放曲线呈抛物线型,室内培养条件下其养分累积释放速率符合二次方程。硫包膜尿素养分释放受温度影响小,受介质影响大。在25℃室内土壤培养条件下硫包膜尿素养分释放期为42天,大田土培条件下养分释放期为33天。两者养分释放时间关系符合方程:Y=0.00016X3-0.0105X2+0.7574X+5.0334。在187.50kg/hm2施氮量下,硫包膜尿素初期养分释放率过高(爆破式释放)对玉米幼苗生长不利,使得玉米各生育时期的氮积累量、干物重及产量、氮素利用率均低于普通尿素及树脂包膜尿素处理。树脂包膜尿素处理与之正相反,在所有处理中产量最高,为11276.04kg/hm2,比普通尿素和硫包膜尿素分别高6.31%和20.00%。其氮肥利用率(RE)为35%,比硫包膜尿素处理高11%。在93.75kg/hm2施氮量下,各生育时期玉米氮积累量、干物重及产量、氮素利用率由大到小为树脂包膜尿素处理硫包膜尿素处理普通尿素处理。以树脂包膜尿素产量最高为10345.86kg/hm2,氮肥利用率为51%。从拔节期到成熟期各土层硝态氮含量及耕层无机氮含量呈逐渐降低的趋势,且施氮处理的硝态氮及无机氮含量均高于不施氮处理。从拔节期到成熟期以普通尿素高氮处理耕层无机氮含量变化幅度最大,由159.33kg/hm2降低至36.55kg/hm2;树脂包膜尿素高氮处理耕层无机氮含量变化幅度最小,由68.95kg/hm2降低至57.02kg/hm2。树脂包膜尿素能使耕层无机氮含量一直维持在较高的水平,对于玉米获得高产具有重要意义。综合树脂包膜尿素与硫包膜尿素养分释放特征、玉米的生物学效应、经济效应及环境效应来看,树脂包膜尿素应用效果优于硫包膜尿素。树脂包膜尿素“S”型的养分释放曲线更能满足植物的生长需求,在该地区玉米上应用获得的产量及经济效益较硫包膜尿素和普通尿素高,且能显著提高氮肥的利用效率。硫包膜尿素由于受包膜完整度的影响,初期养分释放过快,致使其高施氮量下对玉米幼苗产生了损伤,产量及经济效益在三种尿素中最低,低氮处理的应用效果介于普通尿素与树脂尿素之间。