控釋摻混肥對小麥–玉米輪作體系產量、氮肥利用效率及氨揮發的影響

摘要： 【目的】針對華北平原冬小麥?夏玉米輪作體系氮肥施用量大、氮肥利用率低、氮素損失嚴重等問題，探討不同配比的控釋摻混肥減氮和一次性施肥對周年作物產量、氨揮發損失和施肥經濟效益的影響，確立麥玉輪作體系輕簡高效和環境友好的施肥技術。【方法】于2022—2023 年，在山東省德州市現代農業科技園區開展田間試驗。冬小麥和夏玉米均設不施氮對照（CK）、農戶習慣施氮（FFP）、優化施氮（OPT）、CRBF1 （包膜尿素與普通尿素在冬小麥和夏玉米上的摻混比例分別為5∶5 和3∶7） 和CRBF2 （包膜尿素與普通尿素在冬小麥和夏玉米上的摻混比例分別為7∶3 和5∶5），共5 個處理。基施和追施肥后，監測了氨揮發量、強度和損失率。分析了作物干物質積累和產量、氮素吸收量和氮肥利用效率，并計算了施肥經濟效益。【結果】與FFP 處理相比，CRBF1 和CRBF2 處理的夏玉米、冬小麥和周年產量差異不顯著；CRBF1 和CRBF2 處理夏玉米氮肥偏生產力提高了8.87～9.86 kg/kg，CRBF2 處理玉米氮肥回收率提高了48.4% （Plt;0.05）；CRBF1 和CRBF2 處理冬小麥季氮肥回收率、氮肥農學利用率和氮肥偏生產力分別提高了30.3%～37.2%、5.22～5.77 kg/kg 和6.52～7.06 kg/kg（Plt;0.05）。與FFP 和OPT 處理相比，CRBF1 和CRBF2 處理的肥料+施肥人工投入減少381～960 元/hm2，周年凈收入增加1208 ～2654 元/hm2。CRBF1 和CRBF2 處理的周年氨揮發損失量、損失強度和損失率較FFP 處理分別降低了69.7%～71.9%、72.0%～74.5% 和90.0%～94.1% （Plt;0.05）。【結論】包膜尿素與普通尿素在冬小麥、夏玉米季按照5∶5、3∶7，或者按照7∶3、5∶5 的比例摻混一次性基施，均可在減少氮肥用量和施肥勞力投入的條件下，確保周年作物產量穩定，提高生產效益，并顯著降低氨揮發損失，是華北平原冬小麥?夏玉米輪作系統高產高效、輕簡施肥的有效氮肥施用技術。

關鍵詞： 冬小麥?夏玉米輪作； 控釋摻混肥； 一次性基施； 氨揮發； 產量； 氮肥利用效率； 經濟效益

氨揮發是農田氮素損失的主要途徑之一，全球農田氨揮發損失占總施氮量的平均比例為18%，最高可達64%[1]。我國農田氨揮發損失則占農業源的30%～57%[2]，Liu 等[3]采用DNDC 模型模擬表明，中國北方地區氨揮發損失高達N 43 kg/hm2 （約占氮輸出的21%）。較高的施氮量、不合理的施肥方法和偏低的氮肥利用率是導致農田氨揮發損失較高的主要原因[4]。氨作為PM2.5 的重要前驅物，對大氣質量和人類健康會產生不利影響[5]，NH3 還可以通過大氣沉降返回到陸地和水中，破壞陸地生態系統的功能[6]。因此采用科學的氮肥管理措施，在實現作物高產的同時減少氨揮發對環境和人類健康的危害，是保障糧食安全和農業綠色發展的重要舉措，其中緩控釋肥在減少農田氨揮發損失中效果突出[4]。

緩控釋肥是采用物理或化學方法對速效性化肥改性，使肥料養分緩釋或控釋的新型肥料，與速效性化肥相比，緩控釋肥能很好地解決養分供應與作物吸收不匹配的矛盾[7]，具有節肥、增產增收、提高氮肥利用率、減少氮素損失等優點[8?12]。Su 等[13]通過連續10 年的定位研究表明，在雙季稻上施用控釋肥，早晚稻產量分別顯著提高了7.4% 和11.7%，氮素利用效率分別由23.0% 和24.6% 提高到33.0% 和37.5%，氨揮發損失分別降低28.9% 和30.2%。在大田糧食作物生產中，普遍采用速效性化肥和緩控釋肥摻混并進行一次性施肥的模式[14]。韓銳鋒等[15]對控釋摻混肥在冬小麥上的肥效研究表明，在不同摻混比例中，70% 包膜尿素摻混30% 普通尿素能顯著提高籽粒產量和經濟效益，包膜尿素摻混比例低于70% 會減產，高于70% 則會降低產量和經濟收益。Zou 等[16]通過Meta 分析表明，在糧食作物上一次性施用控釋摻混肥（包膜尿素和普通尿素按比例摻混） 的作物產量平均增加9.8%。曹兵等[17]研究表明，在水稻上一次性施用控釋摻混肥，在減氮20% 的情況下，水稻產量增加29.8%，因田面水銨態氮含量和土壤脲酶活性降低，氨揮發損失減少22.7%。Yao等[18]采用生命周期評價方法研究發現，在玉米上一次性基施控釋摻混肥較常規施肥的氨揮發損失降低了18%，同時顯著提高了氮肥利用率和經濟效益。