含锌·含锰·控释尿素在小麦上的氮素利用及土壤无机氮残留研究

摘要了解含锌尿素、含锰尿素和控释尿素在小麦上的氮素利用及土壤无机氮残留情况，以探明新型肥料增产效果和养分利用率，为小麦生产中尿素及锌锰肥的合理施用提供依据。于2016—2018年在河南省新乡市河南科技学院东区乔榭试验田定位进行，以小麦百农207为试验材料，设无氮处理、普通尿素处理、含锌尿素处理、含锰尿素处理、控释尿素处理、普通尿素+锌处理和普通尿素+锰处理，共7个施肥处理。结果表明，控释尿素和含锰尿素分别比普通尿素增产3.56%和3.08%。在地上部生物量和氮素养分累积方面，控释尿素在生育后期表现出明显的增长优势;而含锰尿素则是在小麦拔节期以前，有利于小麦植株生长及氮素养分累积;尿素中加锌后则在孕穗期表现出明显促进小麦植株生长。控释尿素的氮肥利用率最高，其次是含锰尿素，二者氮肥利用率分别比普通尿素处理增长22.16%和13.67%。相对于添加锌或锰的其他4种施肥处理，收获期控释尿素能很好地保存土壤无机氮，使其在表层积聚，在40 cm以下土层残留较少;且各土层速效养分均较高。因此，控释尿素处理优势明显，其在小麦植株生产力、氮素养分利用及土壤无机氮残留等方面均表现突出。该研究为控释尿素及锌锰肥料在小麦高效优质生产上的推广应用提供理论支持。

关键词小麦;控释尿素;产量;氮肥利用率;无机氮残留

中图分类号S365文献标识码A

文章编号0517-6611（2022）13-0158-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.13.042

Effects of Zinc Containing Urea，Manganese Containing Urea and Controlled-release Urea on Nitrogen Nutrient Utilization and Soil Mineral Nitrogen Residue of Wheat

MEI Pei-pei1，XIE Meng-he2，GUO Jun3 et al（1.School of Life Science and Technology，Henan Institute of Science and Technology / Henan Collaborative Innovation Center of Modern Biological Breeding，Xinxiang，Henan  453003;2.Shandong Denghai Yuyu Seed Industry Co.，Ltd.，Jinan，Shandong 250100;3.Agricultural and Rural Service Center，Magutian Town，Miyang County，Zhumadian City，Henan Province，Zhumadian，Henan  463700）

AbstractIn order to better understand the effects of several new fertilizers，zinc containing urea，manganese containing urea and controlled-release urea，on wheat yield，nutrient utilization and mineral nitrogen residue，and to provide basis for the rational application of fertilizer and the zinc，manganese and promotion of the fertilizer，the field experiment was carried out in East Pavilion Joe village，Henan Institute of Science and Technology from 2016 to 2018.Seven treatments were designed with wheat as test material：no nitrogen （CK），conventional urea，zinc containing urea，manganese containing urea，controlled-release urea，conventional urea + zinc and conventional urea + manganese.The main results showed that，the new controlled-release urea and manganese containing urea in the test showed high grain yield，which was increased by 3.56% and 3.08%，on average，compared with the conventional urea.Especially the controlled-release urea showed great advantage in the accumulation of aboveground biomass and nitrogen nutrient in late growth period.In addition，the overall apparent recovery of fertilizer N （NRE ） of wheat with the controlled-release urea was the highest，and then the manganese containing urea，the two was 22.16% and 13.67% higher than the conventional urea.Applied with the controlled-release urea，the mineral nutrient was accumulated more in the upper layer of soil profile，and there was less residue in the subsoil under 40 cm soil depth，in addition the available nutrients in all soil layers were higher at harvest time，compared with the other four fertilization treatments added with Zn or Mn.Therefore，the controlled-release urea showed great advantage in grain yield，above-ground biomass，nitrogen accumulation，nitrogen use efficiency and mineral nitrogen residue.It is beneficial to the application of the controlled-release urea in high-yield and good quality wheat production.

Key wordsWheat;Controlled-release urea;Yield;Nitrogen use efficiency;Mineral nitrogen residue

我国占有世界 9% 的土地却消耗世界总施肥量的32%[1]。一般的化学肥料养分释放速率较快，且难以做到与作物养分吸收规律相匹配，铵态氮易挥发，以及氮肥的硝化与反硝化作用，和磷肥的固定等，这就造成了养分的大量流失。为了增加作物产量而施用大量速效氮肥带来了氮素利用率下降、环境污染等问题[2-4]。因此，在现代农业生产中，能够控制养分流失、提高化肥利用率的新型控释肥料的研究与生产具有重大的现实意义[5-8]。

我国在新型肥料的开发、研发方面与发达国家相比，起步较晚[7]。2015年农业部指出，实现农作物化肥零增长国家战略，为新型肥料的发展注入了新的活力。虽然目前我国新型肥料的种类比较丰富，但鉴于新型肥料施用方法复杂，如何将高科技产品生动化、浅显化地传递给用户是需要急待解决的。目前市面上的多种缓效性肥料和专用复合肥料，其在不同生态区的肥效及增产作用潜力及对环境的影响等方面仍需配套技术支持[8]。缓控肥料在不同环境、作物等因素表现各有差异，在施用缓控肥料后水稻、小麦、玉米、棉花产量均有显著增加，增产幅度分别为13.6%、11.3%、12.6%和18.8%[9-15]。目前，关于控释肥料的研究多集中在小麦、油菜、棉花、西瓜等作物的生长和发育方面，而关于含锌尿素和含锰尿素则针对于缺锌和缺锰的蔬菜作物研究较多，对小麦等大田作物研究鲜有报道[16]。且针对所施用的新型肥料肥效评价方面，多集中在对所生长作物的产量和作物长势方面[15-18]，研究其在土壤中的释放、转化和残留的尚不多见[19-20]。

因此，笔者在新乡潮土区研究含锌尿素、含锰尿素和控释尿素在小麦上的增产效果、养分吸收特征及肥料利用效率等，同时深入阐述施用新型尿素后，小麦收获期土壤剖面中硝态氮和铵态氮的残留情况，以分析其对环境的影响，从而针对当地小麦实际生产情况，为该地区适宜的施肥量推荐及配套施肥技术提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验地概况试验于2016—2018年在河南省新乡市河南科技学院东区乔榭试验田进行，试验点属于暖温带大陆性季风气候，四季分明，冬寒夏热，秋凉春早，历年平均气温14 ℃。7月最热，平均27.3 ℃;1月最冷，平均0.2 ℃;年平均降水量573.4 mm，无霜期220 d，全年日照时间约2 400 h，土地肥沃、光热充沛。试验地为中壤质黄潮土，土层深厚，耕层土壤基础肥力状况见表1。2017—2018年降水量及温度见图1。

1.2试验材料供试小麦品种为百农207（河南科技学院生命科技学院小麦育种中心提供），供试肥料有普通尿素、含锌尿素、含锰尿素和有效锌、氯化锰（试验所用尿素氮含量均46.4%，为河南心连心化肥有限公司提供。含锌尿素，是在普通尿素中添加0.7% ZnSO₄·7H₂O;含锰尿素，是在普通尿素中添加0.004% MnCl₂·4H₂O）。

1.3试验设计以小麦百农207为试验材料，设不施氮（O）、普通尿素（U）、普通尿素+锰（U+M）、普通尿素+锌（U+Z）、控释尿素（UL）、含锰尿素（UM）和含锌尿素（UZ），共7个施肥处理。小区面积为30 m² （4.0 m×7.5 m），随机区组排列，3次重复。试验中N、P、K用量分别为180、105和90 kg/hm²，P、K作底肥一次施入，氮肥分2次施入，其中底施50%，拔节期50%，加锌、加锰处理均用与含锌尿素和含锰尿素等量的有效锌和硫酸锰（添加的有效锌含量9 kg/hm²，添加的有效锰含量12 kg/hm²）。底肥一次性施入。磷源用过磷酸钙，钾源用氯化钾。其他管理同普通大田。小麦于2016年10月17日播种，于2017年6月5日收获;2017年10月21日播种，于2018年6月4日收获。

1.4测定项目与方法

1.4.1植株样品采集。准确记载作物播种、生长发育情况。共取样7次，分别于泛青期（3月2日）、起身期（3月25日）、拔节期（4月11日）、孕穗期（4月22日）、抽穗期（5月5日）、灌浆期（5月21日）和收获期（6月1日）取样进行农艺性状调查。将取得的植株样品在105 ℃下杀青30 min，80 ℃烘干至恒重，称重，粉碎后待测养分（在灌浆期和收获期将植株分成茎秆、叶片和穗粒3部分）。

1.4.2计产与考种。每个处理取3个1 m2样方进行小麦测产，然后各处理随机抽取10株考种。

1.4.3植株养分含量。地上部植株样品粉碎后，称取样品（出苗期和拔节期0.450 0 g左右，其余各时期0.400 0 g左右），在石墨消煮炉上经H₂SO₄-H₂O₂消煮后，消煮液用于测定氮素养分含量。植株全N养分用流动分析仪（TRAAS- 2000）测定。植株地上部吸氮量= 植株地上部生物量×植株地上部全氮含量。

1.4.4土壤样品采集与测定。播前采基础土样分析土壤理化性质。在小麦收获时，取植物样后，用土钻法采集土壤样品。均采0～100 cm土层。在各处理中取土样，每20 cm为一层，随机取2个点混合，鲜土取回后立即将样品充分混合，过2 mm土壤筛，并去除可见根，称取12 g土壤放置封口袋内于-20 ℃冰箱保存。同时另取一份土样20 g用烘干法测定土壤含水量。室内分析时，将保存在-20 ℃冰箱中的土样取出解冻，倒入白色塑料瓶中，加入100 mL 0.01 mol/L的无水氯化钙溶液，在20 ℃、180 r/min的转速下振荡浸提1 h，过滤后，土壤铵态氮和硝态氮用流动分析仪（TRAAS- 2000）测定。试验田播前和收后的土壤样品（0～20和20～40 cm）过0.5 mm筛后，放入125 mL三角瓶中，加入0.05 mol/L DTPA溶液25 mL， 振荡1 h后过滤于三角瓶中，待测液用火焰原子吸收分光光度计测定土壤中的有效锌养分含量。土壤有效锰含量则采用DTPA-TEA方法测定[21]。