腐植酸尿素對玉米生長及肥料氮利用的影響

李軍，袁亮，趙秉強(qiáng)，李燕婷，張水勤，溫延臣，李偉，林治安

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/耕地培育技術(shù)國家工程實(shí)驗室，北京 100081）

腐植酸尿素對玉米生長及肥料氮利用的影響

李軍，袁亮，趙秉強(qiáng)，李燕婷，張水勤，溫延臣，李偉，林治安*

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/耕地培育技術(shù)國家工程實(shí)驗室，北京 100081）

【目的】利用腐植酸對氮肥的增效作用，通過研究尿素中腐植酸添加量對玉米生長及肥料氮 (15N) 吸收、分配的影響，以期為腐植酸提高尿素肥效提供理論及實(shí)踐依據(jù)。【方法】將腐植酸增效劑按 1%、5%、10%、20% 的比例分別添加到普通尿素中，利用熔融法制備四種腐植酸尿素試驗產(chǎn)品 (HAU1、HAU2、HAU3 和HAU4) ，在土柱栽培試驗中利用同位素15N 示蹤法，研究在等氮量 (施氮量 0.1 g/kg 干土) 投入情況下，尿素中腐植酸添加量對玉米生長，玉米肥料氮吸收、分配及肥料氮在不同土層分布的影響。【結(jié)果】與普通尿素處理 (U) 相比，1) 四種腐植酸尿素處理均可顯著提高玉米地上部生物量和籽粒產(chǎn)量，分別提高5.5%～13.8% 和 6.3%～17.3%，且隨著腐植酸添加量的增加而提高。2) 腐植酸尿素提高了玉米籽粒、莖、穗軸中的肥料氮含量，但差異不顯著，同時降低了苞葉中的肥料氮含量；腐植酸尿素可顯著提高玉米地上部和籽粒肥料氮的吸收量，分別增加 11.6%～17.0% 和 16.8%～25.9%，但隨著腐植酸添加量的增加，葉和苞葉中的肥料氮吸收量會有所降低；腐植酸尿素的肥料氮收獲指數(shù)提高 2.5～4.2 個百分點(diǎn)。3) 腐植酸尿素可顯著提高15N 肥料利用率和15N 肥料土壤殘留率，并降低15N 肥料損失率，15N 肥料利用率提高 5.9～8.6 個百分點(diǎn)，15N 壤殘留率提高 1.4～2.5 個百分點(diǎn)，損失率降低 7.3～11.2 個百分點(diǎn)。4) 玉米收獲后，土壤中的肥料氮主要?dú)埩粼?0—50 cm 土層，腐植酸尿素在 0—90 cm 土層中的肥料氮累積殘留量比普通尿素高 5.2%～10.1%。【結(jié)論】與普通尿素相比，在腐植酸增效劑添加比例為 1%～20% 的范圍內(nèi)，腐植酸對尿素均具有較好的增效作用，隨著腐植酸添加量的增加，玉米籽粒產(chǎn)量逐漸增加；腐植酸還可促進(jìn)玉米葉片和苞葉中的肥料氮向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，提高玉米肥料氮收獲指數(shù)及籽粒肥料氮吸收量；同時還可提高尿素在土壤中的殘留量，減少氮素淋溶損失。

腐植酸尿素；玉米生長；肥料氮利用；土壤肥料氮分布

我國是全球最大的氮肥生產(chǎn)國與消費(fèi)國[1]，氮肥的施用極大地促進(jìn)了我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。由于氮肥極易通過氨揮發(fā)、硝化—反硝化、淋洗和徑流等途徑損失，而且我國當(dāng)前氮肥施用量普遍超過作物生長所需量，因此農(nóng)田氮肥損失十分嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計，我國作物當(dāng)季氮肥表觀利用率僅為 30%～35%[2-3]，損失率達(dá) 30%～50%[4-5]。氮肥的不合理施用帶來了資源大量消耗及環(huán)境污染等問題，限制了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[6]。針對當(dāng)前氮肥利用現(xiàn)狀，未來我國氮肥研究的重點(diǎn)之一應(yīng)當(dāng)是在不增加或減少氮肥用量條件下，通過提高氮肥肥效來降低氮肥施用水平。

腐植酸是一種富含羧基、酚羥基、羰基等活性官能基團(tuán)，并具有一定物理、化學(xué)、生物活性的天然高分子物質(zhì)[7]，廣泛存在于風(fēng)化煤、褐煤、泥炭等資源中[8]。研究證明，腐植酸通過葉面噴施、根施或種子浸泡等方式均能對作物生長產(chǎn)生良好的促進(jìn)作用[9]，可提高作物產(chǎn)量，促進(jìn)作物氮素吸收，并可提高土壤中全氮和礦質(zhì)氮的含量[10-11]；同時腐植酸對氮肥具有增效作用，向尿素中添加腐植酸既可提高尿素中氮的穩(wěn)定性，提高氮肥利用率，又可促進(jìn)作物根系生長，提高作物對氮素的吸收能力[12-14]。因此，生產(chǎn)中將腐植酸作為環(huán)保型肥料增效劑與尿素結(jié)合生產(chǎn)出的腐植酸尿素，在氮肥增效方面受到廣泛關(guān)注[15-16]，但當(dāng)前研究大多集中在腐植酸與氮肥簡單混合施用上，而將活化后的腐植酸與尿素熔融造粒制成一種新型肥料，研究腐植酸不同添加量對尿素增效效果的 報 道 還 較 少[9-10,13]。

本研究通過對天然腐植酸進(jìn)行發(fā)酵、活化后，作為高效肥料增效劑按不同比例添加到尿素中，制成了四種腐植酸尿素試驗產(chǎn)品。采用15N 同位素示蹤技術(shù)，研究尿素中腐植酸添加量對玉米產(chǎn)量、植株肥料氮吸收利用及土壤肥料氮分布的影響，探究腐植酸對尿素的增效作用及機(jī)理，以期為腐植酸尿素的合理開發(fā)利用提供實(shí)踐基礎(chǔ)及理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試土壤及作物

試驗于 2015 年 6 月至 10 月在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院德州實(shí)驗站禹城試驗基地進(jìn)行，供試土壤采自試驗基地連續(xù)三年不施任何肥料的勻地試驗田，土壤類型為潮土，質(zhì)地為輕壤，采集試驗田 0—20 cm 耕層土壤及 20—90 cm 底層土，分別將兩種土壤混勻、過篩、備用，兩種土壤基礎(chǔ)化學(xué)性質(zhì)見表 1。

供試作物為玉米，品種為鄭單 958。

表1 供試土壤基礎(chǔ)化學(xué)性質(zhì)Table 1 Soil basic chemical properties

1.2 供試肥料

將風(fēng)化煤發(fā)酵、活化，制成腐植酸增效劑 (HA)，其中含 C 54.52%、N 0.87%、總腐植酸 45.96%、游離腐植酸 45.18%、羧基含量 0.70 mmol/g、酚羥基含量 2.07 mmol/g、pH 7.27、E4/E63.32。將腐植酸增效劑按比例添加到15N 尿素 (購自上海化工研究院，15N豐度 10.17%) 中，充分混合均勻、熔融、造粒，制成腐植酸增效劑含量分別為 1%、5%、10%、20% 的四種腐植酸尿素產(chǎn)品 (HAU)，供試肥料性質(zhì)見表 2。

表2 供試氮肥中腐植酸增效劑及全氮含量 (%)Table 2 HA and N content of the tested N fertilizers

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用土柱栽培方式，將高 100 cm、內(nèi)徑 25 cm 的 PVC 管埋入土中，管口上部高出地面 3 cm，下不封口，與自然土壤直接接觸。每個土柱裝 50 kg干土，土層深 90 cm，其中土層下部 30—90 cm 裝底層土，上部 0—30 cm 裝耕層土 (干土 15 kg)，在裝入土壤后保持各土柱間土壤容重一致。磷、鉀肥用量按充足供應(yīng)原則，磷肥和鉀肥分別選用磷酸二氫鉀 (P2O552.2%、K2O 34.4%) 和氯化鉀 (K2O 63.0%)，施磷量為 P2O50.2 g/kg 干土，施鉀量為 K2O 0.2 g/kg干土。以 0—30 cm 土層土壤干重計算施肥量，將供試肥料與土壤混勻后全部基施于 0—30 cm 土層。

試驗共設(shè) 6 個處理:不施氮肥對照 (CK，只施磷、鉀肥，用量與其它處理相同)；普通尿素 (U)；四種腐植酸尿素 HAU1、HAU2、HAU3、HAU4，施氮 (N) 量均為 0.1 g/kg 干土，重復(fù) 8 次，隨機(jī)區(qū)組排列。

玉米于 2015 年 6 月 15 日播種，每個土柱播 4粒種子，在苗期間苗，最終留玉米苗一株，玉米生長期間管理按常規(guī)栽培技術(shù)要求進(jìn)行。于 2015 年 10月 1 日收獲并測產(chǎn)，分別將籽粒、莖、葉、穗軸、苞葉烘干粉碎，測定其全氮及15N 豐度；同時取0—15、15—30、30—50、50—70、70—90 cm 土層土樣，測定土壤全氮及15N 豐度。植物、土壤全氮和15N 豐度均由 Elementar 公司穩(wěn)定同位素比例質(zhì)譜儀測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

計算公式如下[17-19]:

15N 原子百分超=實(shí)測豐度值-自然豐度值

肥料氮含量 (%) = 樣品全氮含量 × 樣品15N 原子百分超/肥料15N 原子百分超

植株各部位肥料氮吸收量 (g/pot) = 植株各部位生物量 × 植株各部位肥料氮含量

肥料氮收獲指數(shù) (NHI) = 籽粒肥料氮吸收量/作物地上部肥料氮吸收量 × 100%

各土層土壤肥料氮?dú)埩袅?(g/pot) = 各土層土壤干重 × 各土層土壤肥料氮含量

15N 肥料利用率 = 地上部肥料氮吸收總量/15N 肥料施氮量 × 100%

15N 肥料土壤殘留率 = 土壤肥料氮總殘留量/15N肥料施氮量 × 100%

15N 肥料損失率 = 100%-(地上部肥料氮吸收總量+土壤中肥料氮總殘留量)/15N 肥料施氮量 × 100%

試驗數(shù)據(jù)采用 Excel 2013 進(jìn)行處理與作圖，SAS 8.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，Duncan 新復(fù)極差法對處理間進(jìn)行多重比較 (P ＜ 0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 腐植酸尿素對玉米各部位生物量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2.1.1腐植酸尿素對玉米各部位生物量的影響 施用氮肥可提高玉米生物量 (表 3)，其中在各施氮處理中，腐植酸尿素處理 (HAU1、HAU2、HAU3、HAU4)對玉米生物量的增產(chǎn)效果要好于普通尿素 (U) 處理。在各施氮處理中，腐植酸尿素處理的玉米籽粒產(chǎn)量和地上部總生物量均顯著高于普通尿素處理，分別增加 6.3%～17.3%、5.5%～13.8%，且在腐植酸添加量為 1%～20% 的范圍內(nèi)，腐植酸添加量越大，籽 粒 及 地 上 部 生 物 量 越 高 ， 且HAU4 顯 著 高 于HAU1 和 HAU2，HAU3 顯著高于 HAU1，HAU3 與HAU4 無顯著差異 (表 3)。與 U 處理相比，腐植酸尿素處理還增加了玉米葉、莖、穗軸、苞葉的生物量，其中 HAU3、HAU4 處理中葉和穗軸的生物量顯著 高 于 U處 理 ， 分 別 增 加 7.0%、7.7% 和8.7%、9.6%；各施氮處理間的莖和苞葉生物量無顯著差異；四種腐植酸尿素處理的葉、莖、穗軸、苞葉生物量無顯著差異 (表 3)。此外，由表 3 可以看出，玉米生物量主要集中在籽粒中，且腐植酸尿素處理對籽粒產(chǎn)量影響顯著，說明腐植酸主要通過提高籽粒產(chǎn)量來提高玉米的生物量。

表3 腐植酸尿素對玉米各部位生物量的影響 (g/pot)Table 3 Effects of HAU on biomass amounts of different organs of maize

2.1.2腐植酸尿素對玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 施用氮肥可提高玉米百粒重和穗粒數(shù)，較 CK 分別增加5.8%～13.7% 和 11.6%～21.6% (表 4)。在各施氮處理中，與普通尿素 (U) 相比，腐植酸尿素可提高玉米百粒重，其中 HAU4 處理的百粒重增加 7.5%，差異達(dá)到顯著水平；但在穗粒數(shù)上，各施氮處理之間無顯著差異 (表 4)。可見在玉米生長過程中腐植酸尿素可能主要通過提高玉米的百粒重來提高籽粒產(chǎn)量。

表4 施用腐植酸尿素玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素Table 4 Yield components of maize applied with HAU

2.2 腐植酸尿素對玉米肥料氮吸收利用的影響

2.2.1腐植酸尿素對玉米各部位肥料氮含量的影響腐植酸尿素對玉米各部位肥料氮含量影響不同 (表5)。在各腐植酸尿素處理中，玉米籽粒、莖、穗軸中的肥料氮含量均高于普通尿素 (U) 處理，但各處理間差異不顯著；而苞葉中肥料氮含量要低于U處理，其 中 HAU3 和 HAU4 顯 著 低 于U 處 理 ， 分 別 低0.014 個百分點(diǎn)和 0.017 個百分點(diǎn)。在四種腐植酸尿素處理中，隨著腐植酸添加量的增加，玉米籽粒、葉、苞葉的肥料氮含量逐漸降低 (表 5)，籽粒中肥料氮含量的降低可能是施用腐植酸后籽粒產(chǎn)量增加而引起的稀釋效應(yīng)造成的，而葉和苞葉肥料氮含量降低則可能是由于腐植酸促進(jìn)了葉和苞葉中的肥料氮向籽粒的轉(zhuǎn)移。

表5 施用腐植酸尿素玉米各部位肥料氮含量 (%)Table 5 Fertilizer N contents in different organs of maize applied with HAU

2.2.2腐植酸尿素對玉米各部位肥料氮吸收量的影響

從肥料氮收獲指數(shù)可看出 (表 6)，腐植酸尿素促進(jìn)了玉米植株體內(nèi)肥料氮向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，顯著提高了肥料氮收獲指數(shù)，與 U 處理相比提高 2.5～4.2 個百分點(diǎn)，且隨著腐植酸添加量的增加而增加，玉米吸收的肥料氮主要集中在籽粒中，占地上部總吸收量的 56.7%～60.9%，其次是葉、莖、穗軸和苞葉。與 U 處理相比，腐植酸尿素處理可顯著提高玉米籽粒和地上部的肥料氮吸收量，分別增加 16.8%～25.9%和 11.6%～17.0%，其中，隨著腐植酸添加量的增加，玉米籽粒肥料氮的吸收量逐漸增加，HAU3 和HAU4 處理顯著高于 HAU1，而四種腐植酸尿素處理間的地上部肥料氮吸收量無顯著差異 (表 6)。隨著腐植酸添加量的增加，莖肥料氮吸收量逐漸增加，HAU4 處理莖的肥料氮吸收量顯著高于 U 處理；在穗軸中，HAU1、HAU2、HAU4 處理肥料氮吸收量顯著高于 U 處理，高出 12.5%～21.9%；葉的肥料氮吸收量隨著腐植酸添加量的增加先增加后降低，苞葉肥料氮吸收量則逐漸降低，但各處理間均無顯著差異 (表 6)。同肥料氮含量變化規(guī)律基本一致，葉和苞葉中的肥料氮吸收量降低可能是腐植酸促進(jìn)了葉和苞葉中的肥料氮向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)造成的，從而提高了籽粒的肥料氮吸收量。

2.2.3腐植酸尿素對肥料氮利用、殘留及損失的影響

由表 7可看出，施入土壤中的氮素有 50.5%～59.1% 被作物吸收，這是肥料氮的主要去向，同時有24.3%～26.8% 殘留在土壤中，剩余的 14.1%～25.3%通過不同途徑損失掉。從15N 肥料利用率可以看出，腐植酸尿素可顯著提高15N 肥料利用率，較 U 處理提高 5.9～8.6 個百分點(diǎn)，但是四種腐植酸尿素處理間無顯著差異；腐植酸還可提高尿素在土壤中的殘留率，較 U 處理提高 1.4～2.5 個百分點(diǎn)，均顯著高于 U 處理，其中 HAU4 處理殘留率最高，顯著高于HAU1 和 HAU3；施用腐植酸尿素顯著降低了肥料氮損失率，較 U 處理降低 7.3～11.2 個百分點(diǎn)，其中HAU4 處理最低，顯著低于 HAU1 (表 7)。

表6 腐植酸尿素對玉米各部位肥料氮吸收量的影響 (g/pot)Table 6 Effects of HAU on fertilizer N uptakes of different organs of maize

表7 腐植酸尿素肥料氮利用、殘留及損失率 (%)Table 7 Fertilizer N use, residual and loss rate of HAU

2.3 腐植酸對肥料氮在土層中分布及總殘留量的影響

在玉米收獲后，各處理的肥料氮在土層中的分布不同 (表 8)。在 0—90 cm 土層中，各腐植酸尿素處理肥料氮總殘留量均顯著高于 U 處理，高出5.2%～10.1%，其中 HAU4 處理要顯著高于 HAU1和 HAU3 (表 8)。肥料氮主要?dú)埩粼?0—50 cm 土層，HAU1、HAU2、HAU3、HAU4 處理在 0—50 cm 土層的肥料氮?dú)埩袅空?0—90 cm 土層總殘留量的 92.5%、91.9%、92.2%、93.0%，均高于 U 處理的88.5%；在 0—15 cm 土層各處理肥料氮?dú)埩袅繜o顯著差異；在 15—30 cm 土層和 30—50 cm 土層肥料氮?dú)埩袅烤鶠?HAU4 處理最高，顯著高于 U 處理；而在 50—90 cm 土層，U 處理肥料氮?dú)埩袅烤哂诟菜崮蛩靥幚恚以?70—90 cm 土層 U 處理肥料氮?dú)埩袅匡@著高于腐植酸尿素處理，說明腐植酸減少了肥料氮向土壤下層的淋溶損失。

表8 腐植酸尿素肥料氮在土層中分布及總殘留量 (g/pot)Table 8 Fertilizer N distribution and total residue in soil layers of HAU

3 討論

在本試驗中，向尿素中添加腐植酸熔融造粒制成腐植酸尿素，在玉米上施用后可提高玉米籽粒產(chǎn)量，促進(jìn)肥料氮的吸收，說明腐植酸與尿素熔融后可產(chǎn)生良好的增效效果，這主要是由于腐植酸與尿素混合熔融后會發(fā)生離子交換、羰基加成、絡(luò)合等反應(yīng)提高尿素的緩釋性能[20-21]。同時在試驗中發(fā)現(xiàn)腐植酸在提高玉米肥料氮總吸收量的同時，隨著腐植酸添加量的增加，葉和苞葉中的肥料氮吸收量有所降低，而籽粒中的肥料氮吸收量逐漸增加，這可能是由于腐植酸具有類似生物刺激素的作用，可刺激作物根系發(fā)育，提高根系對營養(yǎng)元素的吸收能力，進(jìn)而提高氮素的吸收效率，同時腐植酸能夠調(diào)節(jié)作物新陳代謝，促進(jìn)氮素在植株體內(nèi)的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而提高籽粒氮 素 收 獲 指 數(shù)[17,22-23]。

本研究中，在腐植酸添加比例為 1%～20% 的范圍內(nèi)，腐植酸添加量越大其增產(chǎn)效果越好，但研究表明，腐植酸添加量不同其效果也不盡相同。Akhtar等[10]研究證明，腐植酸可提高小麥籽粒產(chǎn)量及品質(zhì)，且隨著腐植酸添加量的增加而增加，當(dāng)腐植酸施用量為 2.5 kg/hm2時效果最好；Tahir 等[24]通過盆栽試驗發(fā)現(xiàn)，腐植酸添加量不是越多越好，土壤中腐植酸施用量為 60 mg/kg 土的中等用量時，對小麥生長和氮素吸收具有較好的促進(jìn)作用，而在 90 mg/kg 土?xí)r反而會產(chǎn)生不利影響。對本試驗玉米籽粒產(chǎn)量 (Y)和腐植酸添加比例 (X) 進(jìn)行擬合，可得出一元二次拋物線方程 Y = -0.092X2+ 3.19X + 184.43 (R2= 0.9411)，從中得出腐植酸添加比例為 17.3% 時玉米產(chǎn)量達(dá)到最高，這與 Tahir 等的試驗結(jié)果類似。但是本試驗中腐植酸增效劑添加比例范圍為 1%～20%，在此范圍內(nèi)玉米產(chǎn)量總體上是隨腐植酸添加量的增加而增加的，如果繼續(xù)增大腐植酸添加量，會產(chǎn)生何種變化，還有待進(jìn)一步的試驗驗證。

自然條件下，風(fēng)化煤等原料中的腐植酸主要以難溶性大分子團(tuán)聚體形態(tài)存在，經(jīng)活化后可提高水溶性腐植酸含量及羥基、羧基等官能團(tuán)數(shù)量，進(jìn)而提高其化學(xué)活性[25-26]。因此尿素中腐植酸添加量會影響到腐植酸尿素中的官能團(tuán)數(shù)量及水溶性腐植酸含量，進(jìn)而影響到尿素的緩釋效果[21]，這也就能部分解釋不同試驗中腐植酸添加量不同其效果也不盡相同的原因。在不同腐植酸添加量條件下，當(dāng)腐植酸添加量較少時，可能主要是以抑制脲酶活性為主，如果適當(dāng)增大腐植酸添加量，可能對脲酶的抑制和銨態(tài)氮的吸附同時起作用[27-28]，不同階段哪些作用為主導(dǎo)還有待研究。

本研究中，雖然腐植酸尿素的肥料氮吸收總量比普通尿素要高，但是在玉米收獲后，土壤中的肥料氮?dú)埩袅咳砸哂谄胀蛩兀@主要是由于腐植酸減少了肥料氮損失。研究證明，腐植酸可抑制脲酶活性，并對銨態(tài)氮有一定的吸附作用，可減少尿素氨揮發(fā)及氮素在土壤中的淋溶損失[29-31]。本文研究發(fā)現(xiàn)，腐植酸尿素在 50—90 cm 土層中的15N 殘留量小于普通尿素，也說明腐植酸可減少肥料氮向下層的淋溶損失。

本研究為華北平原潮土小麥-玉米輪作栽培制度下一年的研究結(jié)果，在不同區(qū)域、不同土壤類型、不同作物上，腐植酸尿素的應(yīng)用效果還需進(jìn)一步研究與驗證。

4 結(jié)論

在腐植酸增效劑添加比例為 1%～20% 的范圍內(nèi)，腐植酸尿素具有較高的肥效。與普通尿素相比，施用腐植酸尿素，玉米籽粒產(chǎn)量提高 6.3%～17.3%，且腐植酸添加量越大其增產(chǎn)效果越好；腐植酸可促進(jìn)玉米對肥料氮的吸收，促進(jìn)肥料氮向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，籽粒肥料氮吸收量增加 16.8%～25.9%，使肥料氮收獲指數(shù)提高 2.5～4.2 個百分點(diǎn)；腐植酸還可提高氮肥利用率及土壤殘留率，并減少氮素淋溶損失。

[1]張衛(wèi) 峰, 馬林, 黃高 強(qiáng), 等. 中國氮 肥發(fā)展、 貢獻(xiàn)和挑戰(zhàn)[J]. 中國 農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 46(15)： 3161-3171. Zhang W F, Ma L, Hang G Q, et al. The development and contribution of nitrogenous fertilizer in China and challenges faced by the country [J]. Scientia Agricultura Sinica, 2013, 46(15)：3161-3171.

[2]朱兆良, 文啟孝. 中國土壤氮素[M]. 南京： 江蘇科技出版社, 1992. Zhu Z L, Wen Q X. Soil nitrogen in China [M]. Nanjing： Jiangsu Science and Technology Press, 1992.

[3]張福鎖, 王激清, 張衛(wèi)峰, 等. 中國主要糧食作物肥料 利用率現(xiàn)狀與提高途徑[J]. 土壤學(xué)報, 2008, 45(5)： 915-924. Zhang F S, Wang J Q, Zhang W F, et al. Nutrient use efficiencies of major cereal crops in China and measures for improvement [J]. Acta Pedologica Sinica, 2008, 45(5)： 915-924.

[4]巨曉棠, 張福鎖. 關(guān)于氮肥利 用率的 思考[J]. 生態(tài)環(huán) 境, 2003, 12(2)：192-197. Ju X T, Zhang F S. Thinking about nitrogen recovery rate [J]. Ecology and Environment, 2003, 12(2)： 192-197.

[5]朱兆良. 中國土壤氮素研究[J]. 土壤學(xué)報, 2008, 45(5)： 778-783. Zhu Z L. Research on soil nitrogen in China [J]. Acta Pedologica Sinica, 2008, 45(5)： 778-783.

[6]Gu B J, Ju X T, Chang J, et al. Integrated reactive nitrogen budgets and future trends in China [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015, 112(28)： 8792-8797.

[7]曾憲成. 腐植酸從哪里來, 到哪里去[J]. 腐植酸, 2012, (4)： 1-10, 30. Zeng X C. Humic acid returning where it comes [J]. Humic Acid, 2012, (4)： 1-10, 30.

[8]馬 秀欣, 趙宏波. 我國泥炭, 褐煤和風(fēng)化煤 的 資源優(yōu)勢及其 應(yīng) 用領(lǐng)域[J]. 中國煤炭, 2004, 30(9)： 47-50. Ma X X, Zhao H B. Resource superiority of peat, lignite and weathered coal in China and application field [J]. Chinese Coal, 2004, 30(9)： 47-50.

[9]Waqas M, Ahmad B, Arif M, et al. Evaluation of humic acid application methods for yield and yield components of mungbean [J]. American Journal of Plant Sciences, 2014, 5(15)： 2269-2276.

[10]Akhtar K, Shah S N M, Ali A, et al. Effects of humic acid and crop residues on soil and wheat nitrogen contents[J]. American Journal of Plant Sciences, 2014, 5(9)： 1277-1284.

[11]Sharif M, Khattak R, Sarir M. Residual effect of humic acid and chemical fertilizers on maize yield and nutrient accumulation [J]. Sarhad Journal of Agriculture, 2003, (19)： 543-550.

[12]陳振德, 何金明, 李祥云, 等. 施用腐植酸對提高玉米氮肥利用率的研究[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2007, 15(1)： 52-53. Chen Z D, He J M, Li X Y, et al. Studies on increasing N utilizing efficiency in maize by applying humic acid [J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2007, 15(1)： 52-53.

[13]Ertani A, Pizzeghello D, Baglieri A, et al. Humic-like substances from agro-industrial residues affect growth and nitrogen assimilation in maize (Zea mays L.) plantlets [J]. Journal of Geochemical Exploration, 2013, 129： 103-111.

[14]Canellas L P, Olivares F L, Aguiar N O, et al. Humic and fulvic acids as biostimulants in horticulture [J]. Scientia Horticulturae, 2015, 196：15-27.

[15]趙秉強(qiáng). 發(fā)展尿素增值技術(shù), 促進(jìn)尿素產(chǎn)品技術(shù)升級[J]. 磷肥與復(fù)肥, 2013, 28(2)： 4-6. Zhao B Q. Develop value-added technology for urea, promote urea technology upgrade [J]. Phosphate & Compound Fertilizer, 2013, 28(2)： 4-6.

[16]趙秉強(qiáng), 張福鎖, 廖宗文, 等. 我國新型肥料發(fā)展戰(zhàn)略研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2004, 10(5)： 536-545. Zhao B Q, Zhang F S, Liao Z W, et al. Research on development strategies of fertilizer in China [J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2004, 10(5)： 536-545.

[17]梁太波, 王振林, 劉蘭蘭, 等. 腐植酸尿素對生姜產(chǎn)量及氮素吸收、同化和品質(zhì)的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2007, 13(5)： 903-909. Liang T B, Wang Z L, Liu L L, et al. Effects of humic acid urea on yield and nitrogen absorption, assimilation and quality of ginger [J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2007, 13(5)： 903-909.

[18]趙偉, 梁斌, 楊學(xué)云, 周建斌. 長期不同施肥對小麥-玉米輪作體系土壤殘留肥料氮去向的影[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 46(8)：1628-1634. Zhao W, Liang B, Yang X Y, Zhou J B. Effects of long-term different fertilizations on the fate of residual fertilizer N in a wheat-maize rotation system [J]. Scientia Agricultura Sinica, 2013, 46(8)： 1628-1634.

[19]袁亮, 趙秉強(qiáng), 林治安, 等. 增值尿素對小麥產(chǎn)量、氮肥利用率及肥料氮在土壤剖面中分布的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2014, 20(3)： 620-628. Yuan L, Zhao B Q, Lin Z A, et al. Effects of value-added urea on wheat yield and N use efficiency and the distribution of residual N in soil profiles [J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2014, 20(3)：620-628.

[20]李兆君, 馬國瑞. 腐殖酸尿素的制造及其增產(chǎn)作用機(jī)理的研究近況[J]. 土壤通報, 2004, 35(6)： 799-801. Li Z J, Ma G R. The recent situation for manufacturing urea humic acid and mechanism in increasing crop yield [J]. Chinese Journal of Soil Science, 2004, 35(6)： 799-801.

[21]梁宗存, 成紹鑫, 武麗萍. 煤中腐植酸與尿素相互作用機(jī)理的研究[J]. 燃料化學(xué)學(xué)報, 1999, 27(2)： 176-181. Liang Z C, Cheng S X, Wu L P. Study on mechanism of interaction between coal humic acid and urea [J]. Journal of Fuel Chemistry and Technology, 1999, 27(2)： 176-181.

[22]Nardi S, Pizzeghello D, Muscolo A, et al. Physiological effects of humic substances on higher plants [J]. Soil Biology & Biochemistry, 2002, 34(11)： 1527-1536.

[23]Nardi S, Pizzeghello D, Schiavon M, et al. Plant biostimulants：physiological responses induced by protein hydrolyzed-based products and humic substances in plant metabolism [J]. Scientia Agricola, 2016, 73(1)： 18-23.

[24]Tahir M M, Khurshid M, Khan M Z, et al. Lignite-derived humic acid effect on growth of wheat plants in different soils [J]. Pedosphere, 2011, 21(1)： 124-131.

[25]程亮, 張保林, 王杰, 等. 腐植酸肥料的研究進(jìn)展[J]. 中國土壤與肥料, 2011, (5)：1-6. Chang L, Zhang B L, Wang J, et al. Research progress of humic-acid containing fertilizer[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2011, (5)： 1-6.

[26]劉增兵, 趙秉強(qiáng), 林治安. 熔融造粒腐植酸尿素的緩釋性能研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2009, 15(6)： 1444-1449. Liu Z B, Zhao B Q, Lin Z A. Study on slow release property of melting granulating humic acid urea [J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2009, 15(6)： 1444-1449.

[27]Dong L, Córdova-Kreylos A L, Yang J, et al. Humic acids buffer the effects of urea on soil ammonia oxidizers and potential nitrification [J]. Soil Biology & Biochemistry, 2009, 41(8)： 1612-1621.

[28]Reeza A A, Ahmed O H, Nik Muhamad N A M, et al. Reducing ammonia loss from urea by mixing with humic and fulvic acids isolated from coal [J]. American Journal of Environmental Sciences, 2009, 5(3)： 420-426.

[29]Rosliza S, Ahmed O H, Muhamad N, et al. Controlling ammonia volatilization by mixing urea with humic acid, fulvic acid, triple superphosphate and muriate of potash [J]. American Journal of Environmental Sciences, 2010, 5(5)： 605-609.

[30]劉增兵, 趙秉強(qiáng), 林治安. 腐植酸尿素氨揮發(fā)特性及影響因素研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2010, 16(1)： 208-213. Liu Z B, Zhao B Q, Lin Z A. Ammonia volatilization characteristics and related affecting factors of humic acid urea [J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2010, 16(1)： 208-213.

[31]劉方春, 邢尚軍, 段春華, 等. 腐殖酸緩效肥料的NO-3-N田間淋溶及土壤殘留[J]. 環(huán)境科學(xué), 2010, (7)： 1619-1624. Liu F C, Xing S J, Duan C H, et al. Nitrate nitrogen leaching and residue of humic acid fertilizer in field soil [J]. Environmental Science, 2010, (7)： 1619-1624.

Effect of urea containing humic acid on maize growth and15N utilization

LI Jun, YUAN Liang, ZHAO Bing-qiang, LI Yan-ting, ZHANG Shui-qin, WEN Yan-chen, LI Wei, LIN Zhi-an*
( National Engineering Laboratory for Improving Quality of Arable Land/Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China )

【Objectives】In this study, effects of urea containing humic acid (HAU) on maize growth and fertilizer N uptake were investigated for providing support for rational use of humic acid in the improvement of urea efficiency .【Methods】Humic acid was added into urea in proportion of 1%, 5%, 10% and 20% (w/w) by melting method, and the four products were recoded as HAU1, HAU2, HAU3 and HAU4, respectively. A pot experiment was conducted using maize as test material and15N tracer technique. The maize growth, fertilizer N uptake and the fertilizer N distribution in soil profiles were investigated.【Results】1) Compared with the urea (U) treatment, the aboveground biomass and grain yields of the HAU treatments were significantly increased by 5.5%-13.8% and 6.3%-17.3%, respectively, and the increases were enhanced with the increase of HA adding proportions. 2) The HAU treatments increased the fertilizer N contents in grains, stems and cobs, but decreased those in maize bracts. The total fertilizer N uptakes in aboveground parts were increased significantly by 11.6%to 17.0%, and those in grains were increased significantly by 16.8% to 25.9%, however, those in leaves and bracts were decreased. The nitrogen harvest indices of HAU were higher than that of the U treatment by percentage points of 2.5 to 4.2. 3) The HAU treatments significantly increased the N use efficiencies and N residual rates by percentage points of 5.9-8.6 and 1.4-2.5, respectively, while the N loss rates were decreased by percentage points of 7.3 to 11.2. 4) The total fertilizer N residues of the HAU treatments were 5.2%-10.1% higher than that of the U treatment in 0-90 cm soil layer, and the fertilizer N was mainly remaining in the 0-50 cm soil layer.【Conclusions】Compared with the conventional urea, the addition of humic acids increases the effect of urea in maize yield increase, and the effect will be enhanced with the increased proportion of humic acid (ranging from 1% to 20%). Humic acid containing urea can improve the nitrogen harvest index and promote the transport of fertilizer N from leaves and stems to grains, increase the fertilizer N residual rate in soil and decrease the leaching loss of fertilizer N.

urea containing humic acid; maize growth;15N utilization;15N distribution in soil

2016-04-15 接受日期：2016-07-10

國家自然科學(xué)基金資助項目（31601827）； “十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目（2016 YFD 0200402）；國家科技支撐計劃課題（2015BAD23B02）資助。

李軍（1991—），男，山東昌樂人，碩士研究生，主要從事新型肥料與肥料增效劑研究。E-mail:sdlijun2014@163.com

* 通信作者 Tel:0534-2186505，E-mail:zhianlin@163.com