尿素中添加增效劑對錦繡杜鵑生長和土壤肥力的影響

洪春桃，沈登鋒，魏斌，藍(lán)家衛(wèi)，章建紅

(寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 寧波 315040)

土壤氮含量是土壤地力的主要衡量指標(biāo)，是植物生長所依賴的主要營養(yǎng)元素。據(jù)統(tǒng)計，常用肥料中氮元素利用率低于50%[1]，氮肥施用后在土壤脲酶或硝化作用相關(guān)細(xì)菌的作用下以氨(NH3)、硝態(tài)氮、N2O等形式揮發(fā)到空氣或通過水淋溶流失。為使種植作物達到高產(chǎn)，氮肥的過量使用現(xiàn)象普遍存在，從而導(dǎo)致土壤酸化、溫室氣體排放、水體富營養(yǎng)化等。因此，通過抑制氮肥的流失，提高氮元素利用率對于改善土壤微環(huán)境、減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)具有重要的意義。

為提高肥料利用效率，研究者通過降低土壤中硝化與氨化作用相關(guān)微生物的活性來阻斷其主要的流失途徑，可以有效減少肥料中氮元素的損失。因此，利用脲酶抑制劑、硝化抑制劑以及土壤養(yǎng)分活化劑等來抑制銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮[2-6]，對提高肥效有積極作用。

寧波地區(qū)花木種植產(chǎn)業(yè)歷史悠久，面積較大，其中以櫻花、杜鵑、槭樹等為主，而大部分種植區(qū)內(nèi)的水系與飲用水源地水庫連接，面源污染形勢嚴(yán)峻[7]。而木本植物生長期長，養(yǎng)分需求量大，農(nóng)戶為了達到高產(chǎn)的目的，施肥頻次和施肥量均較大，同時造成的流失量也加大[8]。因此，在保證苗木正常生長的同時減少化肥的使用量是減少土壤以及水資源污染的有效途徑。本試驗選用寧波地區(qū)栽培面積最大的錦繡杜鵑(Rhododendronpulchrum)為實驗對象，以尿素為供試肥料，對脲酶抑制劑NBPT、硝化抑制劑DMPP、土壤養(yǎng)分活化劑CSN等肥料增效劑進行對比實驗，同時對錦繡杜鵑種植實驗區(qū)的土壤養(yǎng)分以及苗木生長量進行動態(tài)監(jiān)測，從而探索肥料增效劑在減少化肥使用量中的作用，對減輕土壤負(fù)擔(dān)、減少面源污染具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

田間試驗于2020年3—5月在寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院橫溪實驗基地進行。該基地位于浙江省寧波市橫溪鎮(zhèn)大岙村(121°35′E，29°40′N)，為亞熱帶季風(fēng)氣候，多年平均溫度16.4 ℃，平均溫度以7月最高(28.0 ℃)，1月最低(4.7 ℃)，年無霜期為230～240 d，多年平均降水量為1 480 mm，5—9月降水量占全年降水量的60%，年日照時數(shù)1 850 h。

供試氮肥為尿素，由國藥集團化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)，含氮量46%；硝化抑制劑為3,4-二甲基吡唑磷酸鹽(DMPP)，脲酶抑制劑為N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)，土壤活化劑為復(fù)硝酚鈉(CSN)，3種化學(xué)試劑均由河南神雨生物科技有限公司生產(chǎn)。選用的測試苗木為2 a生錦繡杜鵑球地栽苗。

1.2 處理設(shè)計

共設(shè)置5個試驗處理，每個處理重復(fù)3次：UT，僅施用尿素；NT，施用混合有NBPT的尿素；DT，施用混合有DMPP的尿素；N+D，施用混合有NBPT和DMPP的尿素；CT，施用混合有CSN的尿素。CSN、NBPT和DMPP的加入量為尿素總氮量的0.1%、0.5%和1%，組合施用為上述各用量的50%，與尿素充分混合后一次施肥，每667 m2肥料施用量為15 kg。施肥方式為根部撒施，每個處理小區(qū)100 m2。

1.3 取樣與分析

按“十”字劃定5個重復(fù)取樣測定點，施肥后分別在10、20、30 d 3個時間點選取土壤樣品，并及時進行電導(dǎo)率、有機質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮等指標(biāo)的測定。并于試驗開始和施肥處理60 d后對各處理錦繡杜鵑的株高、冠幅進行測定，每個重復(fù)30株。各測試數(shù)據(jù)分析在SPSS 19.0軟件中進行，數(shù)據(jù)作圖采用SigmaPlot 14.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 錦繡杜鵑的生長規(guī)律

因在生產(chǎn)過程中，株高和冠幅是錦繡杜鵑最主要的銷售價格評定指標(biāo)，且地徑因其為叢生苗不便測定，因此，本試驗以錦繡杜鵑的株高和冠幅作為主要的生長指標(biāo)。本研究發(fā)現(xiàn)，錦繡杜鵑在實驗期內(nèi)株高生長速率為79.9%，平均每月增長9.6 cm，冠幅生長速率為87.7%，每月增長8.8 cm，表現(xiàn)為株高生長大于冠幅生長。

2.2 不同肥料增效劑對土壤pH、電導(dǎo)率(EC)和養(yǎng)分含量的影響

如圖1所示，在3個調(diào)查時間內(nèi)不同處理土壤的pH均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，對照組的pH為5.35～4.89。DT組pH與其他4組在3個時間點均存在較大差異，其pH值均為最高。綜合比較，不同肥料增效劑對土壤pH影響從大到小依次為DT>N+D>NT>CT，其中CT處理組小于對照(UT)。

同處理時間比較，柱上無相同小寫字母者表示組間差異顯著(P<0.05)。圖2～5同。

如圖1所示，土壤EC值的變化規(guī)律表明不同處理間存在著顯著性差異。在試驗處理10 d后，UT和NT組EC值最高，與其他處理組均存在顯著性差異，其中含有DMPP的DT和N+D組之間無顯著性差異，兩組平均值較UT組下降76.7 μS·cm-1，CT組較UT組下降39 μS·cm-1；在試驗處理20 d后，NT組EC值最高，且與其他處理及對照均存在顯著性差異，較UT高107.5μS·cm-1，UT與CT組無顯著性差異，DT組土壤EC值最低，較UT組低49.7 μS·cm-1，較NT組低126.4 μS·cm-1。在處理30 d后，土壤EC值較20 d變動幅度相對較小，其中NT組EC值仍為最高，但比20 d時低，DT組和N+D組無顯著性差異，且EC值最低。

由表1可知，增效劑的添加對于全氮、速效磷、速效鉀、有機質(zhì)的含量也存在顯著性影響。在試驗60 d后，試驗組CT、DT組之間的全氮含量沒有顯著性差異，而試驗組NT含量最低；而在速效磷含量測定中，試驗組NT含量最高，為95.5 mg·kg-1，其次為N+D組(91.1 mg·kg-1)，與UT組存在顯著性差異；試驗組的速效鉀含量均比UT組低，且CT組含量最低，其次為N+D、NT、DT組，且該3組之間沒有顯著性差異；在有機質(zhì)含量對比中，試驗組均比UT組高，尤其是NT組最高，為36.7 g·kg-1，其次為CT組。

表1 不同肥料增效劑對土壤養(yǎng)分含量的影響

2.3 不同肥料增效劑對土壤銨態(tài)氮含量的影響

如圖2所示，在實驗期內(nèi)，實驗10 d時，對照組UT與其他4個處理的土壤銨態(tài)氮含量無顯著性差異，隨著時間的增加，尿素中的氮有效釋放到土壤中，試驗30 d時，UT組達到最高點，銨態(tài)氮含量為130.4 mg·kg-1。而添加DMPP的DT和N+D組銨態(tài)氮水平表現(xiàn)最高，在20 d時，該兩組的平均值達到最高值，為213.3 mg·kg-1，與對照的104.4 mg·kg-1相比高出104.3%，在30 d時，DT組表現(xiàn)仍然較好，銨態(tài)氮含量為203 mg·kg-1，相比UT組的130.4 mg·kg-1高出70.2%。添加CSN的CT組也具有良好的效果，在30 d時銨態(tài)氮的含量達到最高值，為161.2 mg·kg-1，較UT組的130.4 mg·kg-1高出23.6%。但是NT組在實驗過程中的銨態(tài)氮含量均比對照組UT低，在30 d時僅為96.2 mg·kg-1。試驗表明，添加硝化抑制劑DMPP和土壤養(yǎng)分活化劑CSN能使土壤中的銨態(tài)氮保持在較高水平，而脲酶抑制劑NBPT在維持土壤中銨態(tài)氮含量時效果不佳。

圖2 各處理土壤銨態(tài)氮含量變化

2.4 不同肥料增效劑對土壤硝態(tài)氮含量的影響

圖3 各處理土壤硝態(tài)氮含量變化

施肥處理后，除了NT組，其余各組銨態(tài)氮均上升，添加DMPP的DT與N+D處理組的土壤銨態(tài)氮較UT和NT含量高，且硝化氮水平較低，故銨硝比顯著高于其他處理組，其次為CSN處理組，可見DMPP可維持土壤高銨態(tài)氮水平，從而降低硝態(tài)氮的流失(圖4)。

圖4 各處理土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的比值

2.5 不同肥料增效劑對錦繡杜鵑生長的影響

由圖5可知，在實驗前各處理組錦繡杜鵑株高和冠幅均無顯著性差異。在施肥處理60 d后，其中DT和N+D處理組株高增長與其他處理組存在顯著性差異，與對照UT相比，分別增長6.7和6.0 cm，CT、UT和NT組無顯著性差異，其中以CT處理生長速度最慢，較UT組低2.3 cm。在冠幅生長指標(biāo)觀測結(jié)果來看，所有處理間在實驗初期和實驗結(jié)束后均未表現(xiàn)出顯著性差異。

圖5 各處理錦繡杜鵑生長情況

3 小結(jié)與討論

通過在尿素中添加不同作用機制的肥料增效劑來提高土壤中銨態(tài)氮含量，抑制肥料以硝態(tài)氮的方式流失，結(jié)果表明，DMPP對提高氮肥利用率具有顯著效果。通過與對照組錦繡杜鵑生長指標(biāo)的比較表明，處理組可提升苗木株高6.0～6.7 cm，且對提高土壤肥力也有較好的效果，如N+D組銨態(tài)氮含量較對照組提升83.3 mg·kg-1，而硝態(tài)氮含量則較對照組低4.6 mg·kg-1，有效抑制了氮肥以硝態(tài)氮形式流失。

復(fù)硝酚鈉作為養(yǎng)分活化劑，很多報道表明直接在作物、果蔬上噴施效果顯著，在本實驗中其也能有效維持土壤中銨態(tài)氮的含量[9]。土壤酸化也是困擾土壤可持續(xù)利用的重要因素，也是造成土壤板結(jié)、土壤微生物種類減少的主要原因[10-11]，本研究中土壤pH結(jié)果表明，DMPP等肥料增效劑可有效緩解土壤酸化，通過減少硝酸根的輸入降低土壤EC值，對于維護植物根際的健康環(huán)境具有重要的意義[12]。

綜合比較3種肥料增效劑以DMPP效果最好，這可能與氮肥進入土壤后的流失方式主要以硝態(tài)氮流失為主有關(guān)，目前已有硝化抑制劑的尿素產(chǎn)品在農(nóng)作物中的應(yīng)用。通過本研究發(fā)現(xiàn)，DMPP對于提高植物的生長和肥料利用率具有顯著影響，可開發(fā)苗木專用型尿素，有效減少化肥流失帶來的環(huán)境污染以及資源浪費，從而降低肥料的使用量，提高苗木種植業(yè)的產(chǎn)能效率。