控釋尿素氮素釋放特性及其在玉米上的應用研究*

曲均峰

(中海石油化學股份有限公司 海南東方 572600)

控釋尿素氮素釋放特性及其在玉米上的應用研究*

曲均峰

(中海石油化學股份有限公司 海南東方 572600)

采用水浸泡法對2種自制控釋尿素的養分溶出特性進行了測定，同時通過大田試驗研究了其對玉米產量和氮素利用率的影響。試驗結果表明：控釋尿素具有較好的緩釋性能，初期氮素釋放率為2.01%和1.43%，80 d氮素累積釋放率為74.73%～80.83%；與普通尿素相比，控釋尿素能顯著提高玉米產量，增產幅度為6.2%～7.8%，氮素利用率提高9.52%～10.16%。

控釋尿素；養分釋放特性；玉米；氮素利用率

氮肥利用率不高是我國化肥施用中普遍存在的問題。張福鎖等[1]根據2000—2005年試驗資料總結提出，目前我國主要糧食作物的氮肥利用率平均為27.5%，遠低于歐美國家的平均水平。為了提高作物產量，避免施用普通化肥帶來對土壤、環境及水體的負面影響[2]和肥料利用率低下的問題[3]，有關單位積極開展了相關研究。控釋肥以其減少施肥用量和施肥次數、提高肥料利用率以及減輕環境污染等優點[4]，得到了廣大科研工作者的重視。相關試驗數據表明：施用控釋肥料可使氮素利用率提高至60%～80%；在達到相同農作物產量的情況下，可減少施肥量10%～50%[5]；同等施肥量情況下，農作物產量可提高6%～10%[6]。因此，控釋肥已成為化肥行業發展的主要方向之一[7- 8]。

控釋肥養分釋放特征的測定和評價對于控釋肥的質量控制、市場規范與健康發展具有重要意義。目前，靜水浸提測定緩控釋肥養分釋放率及釋放期是評價其養分釋放特征最常用、最快速的方法，被大多數國家及企業用作緩控釋肥的生產評價標準和在線控制方法[9- 11]。

筆者利用植物油為主要膜材料制備2種不同包膜厚度的包膜型控釋尿素，重點探討了控釋尿素的養分釋放規律，同時通過大田試驗研究其對玉米產量的影響，以期為該控釋肥料的研發和應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試肥料

控釋尿素采用植物油包膜材料、核芯肥料表面原位反應成膜的包膜控釋技術和底側噴旋流流化包膜工藝生產，所選用的植物油為改性棕櫚油、改性蓖麻油、改性花生油及聚合物。具體生產工藝過程：植物油由流化床的底側面噴涂在流化態核芯肥料的表面，于90～120 ℃下發生化學反應并形成包膜層，然后冷卻至室溫。按包膜材料用量占整個包裹肥料質量的4%和5%的比例，共制備了2種控釋尿素，分別表示為CRU4和CRU5。

1.2 試驗設計

1.2.1 控釋尿素在靜水中的氮素釋放率和釋放期

在實驗室條件下，采用水浸泡法測定控釋尿素中氮素養分釋放情況。稱取10 g肥料裝入尼龍小網袋并置于300 mL密封瓶中，然后準確加入250 mL去離子水，于(250±0.5) ℃的恒溫條件下，前15 d每天過濾并收集濾液，15 d后每隔3 d取樣1次。取樣時，用去離子水將網袋連同袋中肥料沖洗干凈后再放入密封瓶中，然后向瓶中重新加入250 mL去離子水，繼續在(250±0.5) ℃下培養至下一個采樣期，濾液用于測定氮素含量。培養期間，控釋尿素氮素釋放率參照國家標準《緩釋肥料》(GB/T 23348—2009)中規定的方法取樣測定，并計算控釋尿素的初期氮素釋放率和累積氮素釋放率。

1.2.2 大田試驗

試驗地點設在山東陵縣，土壤肥力水平中等，前茬作物為小麥。耕層土壤理化性質：有機質11.0 g/kg，全氮0.78 g/kg，有效磷12.3 mg/kg，速效鉀104.6 mg/kg，pH 8.5。供試玉米品種為鄭單958。

試驗共設4個處理，3次重復，小區面積均為20 m2，隨機區組排列。處理1，對照(CK)；處理2，普通尿素；處理3，CRU4；處理4，CRU5。其中：除對照(CK)不施氮肥外，其他各處理總施氮量一致，即畝(1畝=666.67 m2，下同)施氮量均為15 kg；所有處理均施用磷肥和鉀肥，畝施P2O5和K2O均為6 kg；所有肥料作為基肥于播種前施入。2013年6月8日播種，病蟲害防治和其他田間管理均按常規進行。收獲后，每個處理隨機取10株玉米進行生育性狀調查，取其均值；每個處理按小區分別稱重計產。

1.3 測定方法

植株全氮含量采用凱氏定氮法測定，土壤基本理化性質采用常規方法測定[12]。

1.4 數據分析

采用Excel 2007進行數據處理，采用SPSS 19.0軟件進行數據統計。

2 結果與分析

2.1 控釋尿素的氮素釋放規律

試驗所用的控釋尿素與普通尿素的氮素釋放曲線如圖1所示。

圖1 控釋尿素與普通尿素的氮素釋放曲線

由圖1可看出：普通尿素放入水中5 min后即全部溶解，氮素釋放率達到100%；自制的2種控釋尿素氮素累積釋放曲線的變化趨勢較一致，初期氮素釋放率均小于3%，分別為2.01%和1.43%，遠低于控釋肥行業標準中規定的初期養分釋放率小于15%的要求，說明包膜效果較好，包膜不完整的顆粒較少，一次性施肥情況下，前期不容易造成作物燒苗；從氮素累積釋放率來看，80 d的氮素累積釋放率分別為80.83%和74.73%，釋放期分別達到了80 d和90 d，屬于緩釋期較長的肥料。

2.2 控釋尿素處理對玉米產量的影響

不同處理對玉米產量及產量構成因素的影響如表1所示。

表1 不同處理對玉米產量及產量構成因素的影響

注：1)同一列中小寫字母表示差異達到5%顯著水平

由表1可見：所有施氮肥處理的玉米產量均高于對照(CK)處理；與普通尿素相比，2種控釋尿素處理的玉米產量均明顯提高，增產幅度為6.2%～7.8%，達到5%差異顯著水平，說明控釋肥可以顯著提高玉米產量，但2種控釋尿素間的產量未達到顯著差異。

進一步分析表明，與普通尿素相比，CRU4和CRU5處理顯著提高了玉米的穗粒數和千粒重，且達到5%差異顯著水平，但穗長和株高差異不顯著，說明控釋肥提高產量的主要原因是玉米的穗粒數和千粒重增加，這與相關的研究結果基本一致[13]。

2.3 不同控釋尿素對玉米氮素利用率的影響

氮素利用率和農學利用率是評價農田氮肥利用率的2個重要指標[14]。從表2可看出：與普通尿素相比，CRU4和CRU5的氮素利用率和農學利用率均顯著提高，氮素利用率分別增加10.16%和9.52%，氮素農學利用率分別增加1.74 kg/kg和2.30 kg/kg，提高幅度為20.3%～26.8%，差異達到顯著水平；2種控釋尿素之間差異不顯著，這說明控釋肥氮素的緩慢釋放促進了玉米對其養分的吸收，從而提高了氮素利用率。

表2 不同處理對玉米氮素利用率的影響

注：1)氮素利用率=(施氮區吸氮量-無氮區吸氮量)/施氮量×100%； 2)氮素農學利用率=(施氮區產量-不施氮區產量)/施氮量

3 結語

(1)對普通尿素實施包膜處理可顯著降低其氮素釋放速率。CRU4和CRU5的初期氮素釋放率僅為2.01%和1.43%，氮素釋放期分別達到80 d和90 d，屬于緩釋期較長的肥料。

(2)玉米大田試驗表明，與普通尿素相比，CRU4和CRU5可顯著提高玉米產量，增產幅度為6.2%～7.8%；產量構成因素分析表明，控釋尿素提高產量的主要原因是顯著提高了穗粒數和千粒重。

(3)控釋尿素能顯著提高氮素利用率和農學利用率，其中氮素利用率分別增加10.16%和9.52%，氮素農學利用率提高幅度分別為20.3%和26.8%。

[1] 張福鎖，王激清，張衛峰，等.中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑[J].土壤學報，2008(5)：915- 924.

[2] 陳強，崔斌，張逢星，等.緩釋肥料的研究進展[J].寶雞文理學院學報(自然科學版),2000(3)：189- 192.

[4] 汪強，李雙凌，韓燕來，等.緩/控釋肥對小麥增產與提高氮肥用率的效果研究[J].土壤通報，2007(1)：47- 50.

[5] 張紅雨，劉媛媛，唐雙凌，等.非水溶性材料包膜緩釋氮肥的養分釋放特性及其對小青菜產量的影響[J].江蘇農業學報，2012(3)：519- 523.

[6] 鄭雨，唐樹梅，李玉影，等.控釋尿素對黑龍江省玉米氮肥利用率及產量的影響[J].玉米科學,2014(1)：127- 131.

[7] 許秀成.減排、低碳時代的肥料——從低碳經濟出發,構建我國肥料新體系[J].磷肥與復肥，2010(3)：1- 3.

[8] 肖強，王甲辰，左強，等.有機-無機復合材料膠結包膜肥料的研制及評價[J].應用生態學報，2010(1)：115- 120.

[9] 杜建軍，廖宗文，宋波，等.包膜控釋肥養分釋放特性評價方法的研究進展[J].植物營養與肥料學報，2002(1)：16- 21.

[10] 楊相東，曹一平，江榮風，等.幾種包膜控釋肥氮素釋放特性的評價[J].植物營養與肥料學報，2005(4)：501- 507.

[11] 隋小慧，韓曉日，高鳴，等.幾種包膜緩控釋肥粒養分釋放特征的研究[J].土壤通報，2008(4)：858- 860.

[12] 魯如坤.土壤農業化學分析方法[M].北京：中國農業科技出版社，2000.

[13] 李宗新，王慶成，劉霞，等.控釋肥對對夏玉米的應用效應研究[J].玉米科學，2007(6)：89- 92.

[14] 朱兆良，文啟孝.中國土壤氮素[M].南京：江蘇科學技術出版社，1991.

StudyofNitrogenReleaseCharacteristicsofControlled-ReleaseUreaanditsApplicationonCorn

QU Junfeng

(China BlueChemical Ltd., Dongfang 572600, China)

Water extraction method is used to determine nutrient dissolution characteristics of 2 types of self- made controlled- release urea, and their effect on corn yield and nitrogen use efficiency are researched by field experiment at the same time. Experimental results show that controlled- release urea has better slow- release capacity, at early stage, nitrogen release ratio is 2.01% and 1.43%, 80 d nitrogen accumulative releasing ratio is 74.73%～80.83%; compared with common urea, the controlled- release urea can increase corn yield significantly, increasing in yield is 6.2%～7.8%, increasing in nitrogen use efficiency is 9.52%～10.16%.

controlled- release urea; nutrient release characteristics; corn; nitrogen use efficiency

海南省產學研一體化專項資金(CXY20130037)；中國海洋石油總公司重點項目(CNOOC- KJ 125ZDXM18) 作者簡介：曲均峰(1980—)，男，碩士，工程師，主要從事新肥料開發及應用研究；qjf_1980@163.com

S147.5

A

1006- 7779(2017)02- 0067- 04

2015- 03- 27)