硫加树脂包膜尿素控释肥对小麦干物质积累分配及产量的影响

在田间高产条件下,设置硫加树脂包膜尿素控释肥(SRCU)、树脂包膜尿素控释肥(RCU)、普通尿素加硫磺粉(SU)、普通尿素(U)处理,研究硫和SRCU对冬小麦干物质积累与分配及产量的影响.结果表明:施用RCU处理的植株干物质积累量和籽粒产量与分期施氮不施硫处理相比无显著差异.在土壤有效硫含量为43.2 mg·kg-1的条件下,施硫量为91.4 kg·hm-2的SRCU处理与相同施硫量分期施氮处理相比,花后干物质积累与分配及产量无显著差异;与无硫的RCU处理相比,花后同化物输入籽粒量、籽粒灌浆中期的灌浆速率、千粒重和产量均显著提高.在土壤有效硫含量为105.1 mg·kg-1的条件下,施硫量为120kg·hm-2的SRCU处理籽粒产量显著高于相同施硫量分期施氮处理,与不施硫分期施氮处理和RCU处理无显著差异.说明SRCU释放的氮素对冬小麦干物质积累、分配和产量的调节作用与速效氮素分期施用的效果一致.SRCU释放的硫素对冬小麦的调节作用受土壤有效硫含量高低的影响,在有效硫含量为43.2 mg·kg-1的条件下,能促进花后干物质积累和籽粒灌浆,显著提高籽粒产量;在有效硫含量为105.1 mg·kg-1的条件下,则无显著增产作用,过多施用硫磺粉还可导致产量显著降低.     

尿素类型和耕作方式对玉米氮水利用及产量的影响

提高氮和水的利用效率对中国农业可持续发展尤为重要,本研究主要研究了控释尿素和深松对氮、水利用效率和产量的耦合效应,评价了籽粒和秸秆产量、土壤硝态氮、氮和水的利用效率。结果表明,成穗阶段施用控释尿素处理的土壤硝态氮含量低于常规尿素;开花后,施用控释尿素的处理土壤硝态氮含量明显高于常规尿素。并且控释尿素的处理增加了地上部分氮的吸收和玉米的水分利用效率。在相同尿素类型下,深松提高地上部分的氮吸收,增加水分利用和生物量产量。     

控释掺混尿素对稻、麦土壤氮与酶活性的影响

通过大田试验,共设7个处理,即不施氮、常规施肥以及掺混控释氮肥10%、20%、40%、80%、100%处理,探讨了不同施肥处理对土壤中4种形态氮(全氮、铵态氮、硝态氮、微生物生物量氮)和3种氮功能性酶(脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶)活性的影响,以探究控释掺混尿素对稻、麦土壤肥力和环境的影响.结果表明: 土壤全氮在稻、麦全生育期内趋于稳定,且掺混比例20%以上各控释氮肥处理在稻、麦季均无显著差异;掺混40%以上控释氮肥能有效促进稻、麦生育中后期土壤无机氮水平;随稻、麦生育期推进,掺混40%以上控释氮肥处理可显著提高土壤微生物生物量氮,但常规施肥处理的微生物生物量氮整体呈明显下降趋势;掺混40%以上控释氮肥能明显提升稻、麦生育中后期土壤酶活性,土壤蛋白酶与硝酸还原酶活性在作物生育后期均随掺混比例增加而提高,以100%控释氮肥处理土壤酶活性最高.掺混20%以上控释氮肥处理能明显降低水稻季分蘖期脲酶活性,推迟铵态氮峰值期,有利于减少氮损失;掺混40%以上控释氮肥处理均可保障稻、麦生育中后期的氮素供应,刺激土壤脲酶与蛋白酶参与氮素转换,促进了土壤氮素有效性;100%控释氮肥处理对稻、麦生育后期土壤硝酸还原酶活性增加最明显,与掺混40%～80%控释氮肥处理相比,可显著减少小麦季20～40 cm土壤硝态氮残留量,在减少氮素损失方面的效果明显.     

不同包膜控释尿素对农田土壤氨挥发的影响

为了探索包膜控释尿素土壤氨挥发损失规律特征和提高肥料氮素利用率,采用小麦玉米轮作田间试验,通过与普通尿素进行对比,运用土壤氨挥发原位测定方法——通气法系统研究了硫包膜和树脂包膜控释尿素的施用对小麦玉米轮作农田土壤氨挥发的影响.研究结果表明:在两种施氮量水平下(210 kg/hm2和300 kg/hm2),与普通尿素相比,硫包膜和树脂包膜控释尿素在小麦基肥期、小麦追肥期和玉米施肥期的施用均减少了土壤氨挥发的累积损失量,分别达35.1％-54.3％、59.6％-75.2％、65.6％-98.1％;有效降低了土壤氨挥发通量峰值且延迟其出现时间3-8 d,并能延缓土壤氨挥发主要阶段的时间分别为4-12 d、5-12 d.在小麦玉米轮作周年中,控释尿素土壤氨挥发累积损失量为28.39-43.35 kg/hm2,土壤氨挥发损失率为4.48％-5.63％,控释尿素时段土壤氨挥发通量比普通尿素降低了51.0％-70.8％;且树脂包膜控释尿素的施用降低小麦玉米轮作农田土壤氨挥发的效果优于硫包膜控释尿素.     

包膜控释尿素与普通尿素配施对冬小麦生长发育及土壤硝态氮的影响

应用大田试验研究了不同用量的包膜控释尿素(PCU60,释放期为60 d)与普通尿素(U)配合基施(10%PCU60+90%U,PU1;20%PCU60+80%U,PU2;30%PCU60+70%U,PU3;40%PCU60+60%U,PU4)对冬小麦产量、氮肥利用率等生物学性状及土壤硝态氮累积的影响,并对PCU60氮素田间溶出特征及25℃静水溶出特征进行了比较分析.结果表明:在施氮量相等的条件下,与习惯施肥处理相比,PU4处理冬小麦各项指标均显著提高:增产5.6%、氮肥利用率提高14.6%、氮素总累积量提高7.2%、成熟期总茎数提高2.6%、成熟期地上部总生物量提高7.5%、经济效益增加984.3元·hm-2.各处理0～100 cm土层硝态氮总累积量在39.70～49.93 kg·hm-2,其中,PU4处理总累积量最低,为39.70 kg·hm-2.埋袋试验表明,释放期为60 d的包膜控释尿素氮素释放规律与小麦氮素吸收特性基本吻合.     

控释尿素和普通尿素配比对不同氮效率玉米叶片衰老特性和土壤酶活性的影响

控释尿素和普通尿素配比施用可以同步玉米氮素需求,延缓后期衰老,增加产量。本试验以黄淮海区域两种氮效率玉米作为对象,研究控释尿素和普通尿素不同配比对其叶片衰老特性、土壤酶活性和土壤无机氮的影响。试验选取黄淮海主栽玉米品种豫禾988（氮低效）和郑单958（氮高效）作为试验材料,设置6个施氮处理（CK、N180U、N180C1、N180C2、N180C、N300U）,其中CK为不施氮处理,180、300代表施氮水平分别为180 kg/hm²和300 kg/hm²,U代表全尿素处理（基肥：追肥=2：3）,C1、C2分别代表控释氮：尿素氮为1：2和2：1（基肥一次施用）,C代表全控释尿素处理（基肥一次施用）。2018-2019年结果表明：与CK相比,豫禾988在N180C1和郑单958在N180C2处理下,能够在玉米生育后期显著提高穗位叶超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性,降低膜脂过氧化物（MDA）含量,同时也增加了土壤无机氮含量、脲酶和蔗糖酶活性。综上所述,针对不同氮效率玉米品种,通过控释尿素和尿素合理配施,利用速效氮和控释氮的释放来延缓玉米功能叶片衰老,延长功能期,提高生育后期土壤无机氮含量和酶活性,共同促进玉米生长,增加玉米产量,其中豫禾988和郑单958分别在N180C1和N180C2处理下效果最佳。     

控释尿素施用方式及用量对夏玉米氮肥效率和产量的影响

在大田条件下以不施氮为对照,研究了施氮量为75和150 kg N·hm^-2条件下,普通尿素底施、控释尿素底施和侧施对夏玉米光合性能、氮肥效率和产量的影响.结果表明：与普通尿素相比,相同施氮水平下,包膜控释尿素处理玉米果穗叶光合速率、叶绿素含量、硝酸还原酶活性、籽粒灌浆速率均显著提高,玉米籽粒产量比普通尿素平均提高9.5%;与控释尿素侧施相比,底施使玉米籽粒产量提高6.2%.包膜控释尿素处理的氮肥农学利用率（AE）和偏生产力（PFP）比普通尿素平均分别提高74.5%和11.0%;与包膜控释尿素侧施相比,底施使AE和PFP分别提高26.8%和5.7%.控释尿素施用量较高时,玉米光合性能得到改善,产量、AE和PFP显著提高;与控释尿素侧施相比,底施对玉米产量、AE和PFP的增加效果更显著.     

控释尿素条施深度对鲜食玉米田间氨挥发和氮肥利用率的影响

为提高鲜食玉米一次性施肥的氮肥利用率并降低氮肥的环境影响,通过田间试验,以不施氮处理为对照(CK),研究了控释尿素不同条施深度(0、5、10、15、20 cm)对鲜食玉米田间土壤氨挥发特征、鲜穗产量和氮肥利用率的影响. 结果表明: 玉米种植带和宽行非施肥带的土壤氨挥发主要发生在施肥后的前2周,而窄行施肥带的土壤氨挥发在施肥后持续约1个月. 与CK相比,控释尿素表施(0 cm)处理不仅大幅度地提高了窄行施肥带的氨挥发损失量,同时也显著增加了玉米种植带和宽行非施肥带的氨挥发损失量. 不同深度施肥处理全生育期土壤氨挥发损失总量差异较大,为3.1～25.5 kg N·hm^-2,占施氮量的1.7%～14.2%.其中控释尿素条施10、15和20 cm深度处理的全生育期土壤氨挥发损失总量相差不大,分别较表施(0 cm)和浅施(5 cm)处理显著降低了85.9%～87.8%和67.0%～71.6%. 在一定范围内增加控释尿素条施深度有利于提高鲜穗产量、植株氮积累量以及氮肥偏生产力、氮肥农学利用率和氮肥表观利用率,各指标均以15 cm深度处理最高. 综上所述,控释尿素合理深施可以显著降低氨挥发损失,提高鲜穗产量和氮肥利用效率,本研究条件下控释尿素的最适宜施用深度为15 cm.     

农田减氮调控施肥对华北潮土区小麦-玉米轮作体系氮素损失的影响

针对华北平原麦玉轮作区氮肥用量大、氮损失及土壤氮素累积严重的问题,探索不同减氮调控施肥措施对作物产量、氮损失及土壤无机氮累积的影响.通过(2016—2017年)设置两年大田试验,以农民施肥为对照,研究控释肥处理、微生物肥处理及配施硝化抑制剂处理减少氮用量后对小麦、玉米产量和地上部吸氮量、氮损失及土壤无机氮含量的影响.结果表明: 2016年微生物肥处理的小麦产量显著低于控释肥处理和硝化抑制剂处理,与农民施肥处理无显著性差异;且小麦和周年作物地上部吸氮量都显著降低.2017年各处理间作物产量和吸氮量无显著性差异.3种减氮调控施肥处理均能保持和改善耕层土壤肥力;且微生物肥处理随种植时间延长对土壤碱解氮、速效钾和有机质含量均有提升.随种植时间延长无机氮累积严重,微生物肥处理和添加硝化抑制剂处理均可降低40～100 cm土壤剖面的无机氮含量,而控释肥处理可提高0～40 cm土层无机氮含量.氮损失中氨挥发>淋溶量>N₂O排放>径流,径流损失可忽略不计,其中以农民施肥处理氮损失最大,微生物肥处理可显著降低氨挥发损失量,但淋溶量较大.综上所述,减量施氮条件下,控释肥处理和添加硝化抑制剂处理可保证作物产量及地上部吸氮量,微生物肥处理随种植年限的延长可保证作物产量和吸氮量.微生物肥和添加硝化抑制剂处理可降低40～100 cm土层无机氮含量,控释肥处理对削减无机氮量效果不明显;几种减氮调控措施均可降低氮损失,但微生物肥处理需调整措施来降低氮的淋溶量.     

控释氮肥和袋控肥对‘王林’苹果15N-尿素利用及其在土壤累积的影响

以6年生‘王林’/SH6/八棱海棠为试验材料,采用¹⁵N同位素示踪技术,研究了普通尿素(CU)、袋控缓释肥(BCRF)和控释氮肥(CRNF)对¹⁵N-尿素吸收、利用、损失和0～80 cm土层氮素累积动态的影响.结果表明: CRNF和BCRF处理较CU处理均明显提高了苹果生长后期土壤无机氮含量、果实成熟期叶片的SPAD值、氮含量、净光合速率和植株各器官对氮的吸收能力(Ndff值),但CRNF影响更显著.在0～40 cm土层不同物候期¹⁵N残留量呈降低趋势,均以CRNR最高,BCRF次之,CU最低,且CRNF降幅平缓,¹⁵N残留量主要集中在0～40 cm土层;在40～80 cm 土层不同物候期¹⁵N残留量呈增加趋势,均以CU最高,BCRF次之,CRNF最低,且CRNF增幅平缓.在果实成熟期,CRNF的¹⁵N肥料利用率为32.6%,分别是BCRF和CU 的1.11、1.56倍,而¹⁵N损失率为21.6%,显著低于BCRF(35.6%)和CU(59.6%).CRNF显著提高了果实产量,改善了果实品质,增加了经济效益.     

不同缓控释肥对鲜食玉米产量、品质及氨挥发的影响

采用田间试验,设置不施氮对照(CK)、常规施肥(U)、增效尿素(DU)、包膜尿素(CU)、缓控释掺混尿素(CDU)共5个处理,研究了常规施肥(240 kg N·hm^-2)和不同缓控释肥料一次性减量施用(180 kg N·hm^-2)对鲜食玉米产量、品质与土壤无机氮变化和氨挥发的影响。结果表明: U处理氨挥发总量最高,追肥是产生氨挥发损失的重要因素;与U处理相比,DU、CU、CDU处理氨挥发减排78%～81%。收获后U处理80～100 cm土层硝态氮浓度最高,为51.6 mg·kg^-1,氮淋溶风险较高,而DU、CU、CDU处理同土层硝态氮含量均较低,降低了淋溶风险。与U处理相比,减氮25%的3个缓控释肥处理没有减产,并增加了籽粒维生素C、可溶性糖和蛋白质含量;缓控释肥处理之间,DU处理的氮肥农学效率和经济效益最高。综上,减量施用新型缓控释肥可以实现鲜食玉米稳产提质,显著降低氨挥发损失和硝态氮淋失风险。与成本较高的树脂包膜控释肥相比,双效抑制剂增效肥(DU)成本低、制作便捷,是鲜食玉米专用肥的较好选择。     

15N标记水稻控释氮肥对提高氮素利用效率的研究

本文应用^15N示踪技术研究了水稻对空控释氮肥和尿素氮吸收利用效率的影响以及氮的去向,结果表明：施肥后11天内,水稻控释氮肥和尿素的NH3挥发损失分别占施入氮量的0.69%和1.81%,NH3的挥发损失在施肥后第5天时达到最大值,此后逐渐降低。水稻控释氮肥和尿素氮的淋溶损失分别占施入氮量的0.95%和1.02%,水稻控释氮肥氮的淋溶损失在水稻整个生长期间均比较平缓,施肥后40天时略有上升,此后又缓慢降低。用氮素平衡帐中的亏缺量和缺量扣除氨的损失量后计为硝化-反硝化损失量的结果表明,水稻控制氮肥氮的硝化-反硝化损失量占施氮量的3.46%,而尿素氮在硝化-反硝化损失量却高达37.75%,肥料氮在土壤中的残留主要集中在0～35cm的土层中,达91.4%-91.5%,残留在35cm以下土层中的氮甚微,水稻控制氮肥残留在土壤中的氮量略高于尿素处理。水稻控释氮肥利用率高达73.8%,比尿素高出34.9%,水稻控释氮肥氮利用率高的原因是因氮从颗粒中缓慢释放、受淋溶、氨挥发、尤其受硝化-反硝化途径损失的氮较少。在施等氮量的条件下,施用水稻控制氮肥的稻谷产量比尿素的增产25.5%,达到p=0.05的显著水平。     

缓/控释肥料研究进展

缓/控释肥料对作物产量的影响因作物种类、肥料种类和试验条件而异,大多数植物增产比较明显,如大豆使用长效尿素,与普通尿素相比增产幅度最高可达33%。各种类型的缓/控释肥料,均可不同程度的提高肥料利用率。缓/控释肥料在农业上的应用能有效地保护生态环境,如抑制土壤NH4 向NO3-氧化,减少土壤NO3-的积累,从而减少氮肥以NO3-形式淋溶损失,减少了施肥对环境的污染;可以减少土壤N2O的释放等。提出了目前缓/控释肥料在农业应用中存在的问题及今后的发展方向。     

缓/控释肥料对辣椒生长及养分利用率的影响

采用盆栽试验方法,连续3年研究了不同缓/控释肥料在辣椒上的施用效果.结果表明：与常规分次施肥处理（T¹）相比,一次性施用聚合物包膜控释肥处理（T²）提高了辣椒的单果质量和维生素C含量,改善了根系活力,产量平均提高8.4％,但可溶性糖含量没有明显变化;施用磷酸铵镁包膜控释肥处理（T₃）的单果质量和维生素C含量与T₁无显著差异,但可溶性糖含量提高了5.67%,根系活力在生育前期旺盛,后期较弱,平均产量略有降低;而3种缓释肥处理则提高了果实的可溶性糖含量,显著改善了根系活力,但平均产量与T₁无显著差异.在养分利用方面,除T₂处理氮钾利用率提高、磷素利用率降低外,其他缓/控释肥料处理的氮、磷、钾利用率均明显提高.表明合理施用缓/控释肥料能改善辣椒的根系活力,提高养分利用率.     

不同水分条件下控释尿素对夏玉米产量和叶片衰老特性的影响

采用旱棚土柱试验,以郑单958为材料,研究不同水分处理(重度干旱胁迫W₁、轻度干旱胁迫W₂、正常水分条件W₃)和不同控释尿素施氮处理(N₀:不施氮肥;低氮N₁:施纯氮150 kg·hm^-2;中氮N₂:施纯氮225 kg·hm^-2;高氮N₃:施纯氮300 kg·hm^-2)对夏玉米产量及叶片衰老特性的影响.结果表明: 控释尿素与水分耦合对延缓叶片衰老、提高功能叶作用时间和效率以及提高产量方面存在显著互作效应.相同氮素条件下,随着土壤水分含量的增加,夏玉米叶面积指数(LAI)、穗位叶叶绿素含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性均显著提高,可溶性蛋白含量增加,而丙二醛(MDA)含量显著降低,产量增加;相同水分条件下,随着施氮量的增加,夏玉米LAI、穗位叶叶绿素含量及各种保护酶活性均显著提高,可溶性蛋白含量增加,而MDA含量显著降低,产量也呈增加趋势.但处理W₃N₃、W₃N₂和W₂N₃之间差异不显著,且相对于其他处理,各项指标(MDA除外)均保持较高水平,MDA含量较低,表明控释尿素与水分的耦合效应有利于维持穗位叶功能,延缓叶片衰老,促进光合产物的生产,进而提高夏玉米产量.综合产量、叶面积指数、叶绿素含量和各种保护酶活性及MDA、可溶性蛋白含量,在土壤含水量为(75±5)%的田间持水量条件下(正常水分),控释尿素施氮量超过225 kg N·hm^-2后,继续增施氮肥不能持续提高花后叶片的保护酶活性,且导致保护酶活性下降加快,MDA含量显著升高,加速植株衰老,不利于氮素的高效利用;在土壤含水量为(55±5)%的田间持水量条件下,控释尿素施氮量在300 kg N·hm^-2条件下水氮耦合效应最佳.     

Controlled release urea as a nitrogen source for spring wheat in Western Canada: yield,grain N content,and N use efficiency

Controlled release nitrogen (N) fertilizers have been commonly used in horticultural applications such as turf grasses and container-grown woody perennials. Agrium, a major N manufacturer in North and South America, is developing a low-cost controlled release urea (CRU) product for use in field crops such as grain corn, canola, wheat, and other small grain cereals. From 1998 to 2000, 11 field trials were conducted across western Canada to determine if seed-placed CRU could maintain crop yields and increase grain N and N use efficiency when compared to the practice of side-banding of urea N fertilizer. CRU was designed to release timely and adequate, but not excessive, amounts of N to the crop. Crop uptake of N from seed-placed CRU was sufficient to provide yields similar to those of side-banded urea N. Grain N concentrations of the CRU treatments were higher, on average, than those from side-banded urea, resulting in 4.2% higher N use efficiency across the entire N application range from 25 to 100 kg ha(-1). Higher levels of removal of N in grain from CRU compared to side-banded urea can result in less residual N remaining in the soil, and limit the possibility of N losses due to denitrification and leaching.     

Enhancement of nitrogen release properties of urea–kaolinite fertilizer with chitosan binder

The use of controlled release fertilizer (CRF) has become a new trend to minimize environmental pollution. In this study, urea–kaolinite containing 20 wt% urea after one hour dry grinding was mixed with different concentrations of chitosan as a binder to prepare nitrogen-based CRF. Fourier transform infrared spectroscopy confirmed the hydrogen bonding between urea and kaolinite. Covalent interaction between urea–kaolinite and chitosan make the granules stronger. The nitrogen release was measured in 5 days interval using a diacetylmonoxime calorimetric method at a wavelength of 527 nm. The results illustrated that by increasing the chitosan concentration from 3 to 7.5%, nitrogen release decreased from 41.23 to 25.25% after one day and from 77.31 to 59.27% after 30 days incubation in water. Compressive stress at break tests confirmed that granules with chitosan 6% had the highest resistance and were chosen for ammonia volatilization tests. Ammonia volatilization was carried out using the forced-draft technique for a period of 10 weeks. The results showed that the total amount of ammonia loss for conventional urea fertilizer and urea–kaolinite–chitosan granules was 68.63 and 56.75%, respectively. This controlled release product could be applied in agricultural crop production purpose due to its controlled solubility in the soil, high nutrient use efficiency and potential economic benefits.