缓/控释氮素肥料玉米苗期养分释放特点

采用盆栽试验．模拟田间生态环境．研究施用不同种缓／控释氮素肥料玉米苗期土壤尿素态氮、硝态氮、铵态氮和速效态氮含量，分析比较其在玉米苗期氮素养分释放特点。研究表明，在玉米苗期，施用醋酸酯淀粉包膜脲酶抑制剂nBPT涂层尿素肥料。土壤中尿素态氮和铵态氮的积累量最多．分别为21．72mg／kg和48．31mg／kg；醋酸酯淀粉包膜尿素肥料，硝态氮和速效氮含量最多．分别为102．90mg／kg和135．25mg／kg；丙烯酸树脂包膜脲酶抑制剂nBPT涂层尿素肥料，尿素自膜内迁移到土壤中的量较少，硝态氮和速效态氮含量最少。分别为53．74mg／kg和93．70mg／kg。包膜与脲酶抑制剂nBPT相结合的缓／控释肥料，对减少土壤石硝态氮的生成效果最为明显．明显优于其他缓／控释肥料．丙烯酸树脂包膜nBPT涂层尿素肥料控释效果最好。     

不同缓/控释氮肥在玉米苗期的养分释放与转化研究

采用盆栽试验,模拟田间生态环境,研究施用不同缓/控释氮素肥料在玉米苗期的土壤尿素态氮、硝态氮、铵态氮及矿质态氮数量。研究表明,施用醋酸酯淀粉包膜脲酶抑制剂NBPT涂层大颗粒尿素肥料的尿素态氮含量最高,为21.29 mg kg-1土;硝化抑制剂DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素、醋酸酯淀粉包膜DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素的铵态氮含量最高,分别达到60.22 mg kg-1土和59.93 mg kg-1土,硝态氮含量最低,分别为29.82 mg kg-1土、27.97 mg kg-1土,相互间差异不显著;醋酸酯淀粉包膜大颗粒尿素的硝态氮和矿质态氮含量都最高,分别为102.08 mg kg-1土和135.25mg kg-1土,铵态氮、尿素态氮含量最低,分别为33.16 mg kg-1和3.42 mg kg-1土,相互间无显著差异;DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素、丙烯酸树脂包膜NBPT涂层大颗粒尿素、醋酸酯淀粉包膜DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素和丙烯酸树脂包膜DCD与NBPT混合涂层大颗粒尿素在玉米苗期的土壤矿质态氮含量最少,相互间无显著差异,分别为89.75 mg kg-1土、93.70 mg kg-1土、88.19 mg kg-1土和86.22 mg kg-1土,说明它们在玉米苗期氮素养分释放量最少,包膜和抑制剂的作用效应较好。     

缓/控释尿素在稻田土壤中养分释放与转化特点及脲酶响应

采用田间应用试验方法,研究利用3种生化抑制剂双氰胺(DCD)或3,5-二甲基吡唑磷酸盐(DMP)和N丁基硫代磷酰三胺(NBPT)对尿素氮转化的协同作用、结合氮肥增效剂多肽(PA)或丙烯酸树脂包膜制成的缓/控释尿素肥料在北方粳稻土壤中养分释放与转化特点,明确肥料在北方稻田土壤中的缓/控释性能。结果表明:所用肥料在水田土壤中尿素态氮都能保持到水稻灌浆期,尿素有效性至少可达82d,2种生化抑制剂结合包膜肥料可达146d,完全可以满足水稻整个生长期的氮素供给,脲酶抑制剂NBPT及包膜层具有显著的缓/控释作用效果;而多肽活性物质在稻田土壤中无明显抑制尿素转化作用。在水稻生长前、中期,土壤铵态氮含量很高,完全能满足水稻对铵态氮的吸收,硝化抑制剂DCD或DMP和水田淹水土壤生态环境共同作用使土壤中铵态氮大量存在、硝态氮较少,总体上DMP作用效果优于DCD;所有肥料对水田土壤脲酶活性影响差异不大,PA没有起到保持土壤中大量的氮素养分和减少氮素损失的显著作用。     

水田土壤氮转化相关因子对多年施用缓/控释尿素的响应

研究持续施用不同种缓/控释尿素肥料对棕壤水田基本化学性质、与氮转化相关酶以及微生物量等生物学活性的影响。采用7 a连续施用不同种缓/控释尿素肥料的水田定位试验,试验处理为单施尿素(U),添加脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、氢醌(HQ),硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、双氰胺(DCD)制成不同种缓释尿素肥料,以及硫包膜尿素肥料(SCU)和树脂包膜尿素肥料(PCU)。持续7 a施用缓/控释尿素肥料后,棕壤水田土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、有效磷呈下降趋势,速效钾、p H值呈上升趋势。SCU、PCU、HQ+DCD+U和NBPT+DMPP+U的铵态氮(NH4+-N)含量显著高于U,SCU、PCU和未施肥处理的硝态氮(NO3--N)含量显著高于U。未施肥处理和U的土壤脲酶活性低于其他的处理,PCU和SCU土壤硝化作用潜势大于其他处理。未施肥、HQ+U、HQ+DCD+U、NBPT+DMPP+U、PCU和SCU处理土壤硝酸还原酶活性高于U。持续施用缓/控释尿素肥料对土壤微生物量碳含量影响不大,未施肥处理土壤微生物量氮最高,持续施用缓/控释尿素肥料降低了棕壤水田土壤微生物活性。综合考虑土壤化学性质和土壤生物活性以及水田这个特殊环境,在棕壤水田中持续7 a施用SCU与PCU尿素肥料作用效果好于其他尿素肥料。     

尿素添加硝化抑制剂DMPP对稻田土壤不同形态矿质态氮的影响

采用小粉土和青紫泥两种典型土壤种植水稻,研究尿素添加新型硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）对土壤氮素转化及水稻生物学效应的影响。结果表明,水稻田施用含DMPP硝化抑制剂的尿素,与常规尿素处理相比,小粉土和青紫泥土壤中铵态氮浓度分别增加94.6%-97.9%和55.4%-65.1%,硝态氮浓度下降49.0%-81.3%和33.9%-83.7%,亚硝态氮浓度下降46.9%-90.9%和53.7%-90.2%。添加DMPP抑制剂于尿素,小粉土和青紫泥处理水稻的产量增加24.9%和14.2%,生物量增加20.6%和14.4%,吸氮量增加15.3%和22.5%。DMPP抑制剂可有效保持土壤高铵态氮浓度、低硝态氮与亚硝态氮浓度,促进水稻对氮素的吸收利用,提高氮素利用率。     

氮素与抑制剂双控释尿素的制备及其对土壤供氮能力和小麦产量的影响

  【目的】  包衣和添加抑制剂是常用的制备缓控释肥料的手段。尝试同时使用这两种方法,制备更加可控氮素释放与转化的新型肥料,并研究其在小麦上的应用效果。  【方法】  采用先在大颗粒尿素 (2.5～3.5 mm) 表面涂层,再用树脂包膜的方法制备含不同抑制剂的树脂包膜尿素。依据不同抑制剂,制备了无涂层 (CU)、脲酶抑制剂HQ涂层 (CRU1)、硝化抑制剂DCD涂层 (CRU2) 和HQ + DCD组合涂层 (CRU3) 4种新型树脂包膜尿素。通过扫描电镜观测了4种包膜尿素的微观结构,采用静水释放的方法测定了养分和抑制剂的缓释性能。在山东省潍坊和泰安两地布置冬小麦等氮磷钾施用量和相同施肥方法的田间试验,以普通大颗粒尿素为对照,在冬小麦苗期、拔节期、开花期、灌浆期和成熟期采集耕层土壤样品,测定速效氮含量,并于小麦成熟期测定产量及构成因素。  【结果】  1) 制备的4种包膜尿素成膜完整,包膜厚度均匀,表面光滑且膜层致密,树脂包膜材料能完整地覆盖在肥核的表面,膜表面有微孔,成为尿素和抑制剂向膜外释放的通道;尿素与抑制剂交接处结合严密,无间隙产生,抑制剂在包膜层的完全包围之中,可实现对尿素和抑制剂释放的同时控制。2) 包膜与抑制剂结合可有效控制尿素溶出。静水释放条件下,4种包膜尿素的氮素初期溶出率分别为7.59%、1.96%、2.12%、0.89%,尿素控释期依次是42、56、56、56天;CRU1的HQ释放期为28天,CRU2的DCD释放期为14天,CRU3中HQ和DCD的释放期分别为42和14天。相比较而言,CRU3的氮素释放期长于CRU1和CRU2,抑制剂的释放期也长于CRU1和CRU2,因此缓释效果大于CRU1和CRU2。3) 与大颗粒尿素对照 (U) 相比,4个包膜尿素处理在小麦苗期能维持土壤中NH₄+-N的适宜浓度,开花期后显著增加土壤NH₄+-N含量,保障了氮素的持续供应;而在小麦整个生育期内均显著降低土壤NO₃–-N含量,从而减少氮素淋溶损失。含HQ涂层的CRU1、CRU3处理能在小麦生育期内维持土壤脲酶活性处于较低水平;含DCD涂层的CRU2、CRU3处理能够抑制土壤NH₄+-N向NO₃–-N的转化,显著降低土壤NH₄+-N表观硝化率。与CU相比,CRU1、CRU2和CRU3处理的小麦产量在潍坊试验点分别显著增加23.38%、23.13%和38.79%,在泰安试验点分别增加6.36%、9.52%和28.57%。  【结论】  先在大颗粒尿素表面包裹抑制剂涂层,再包裹树脂,可在尿素表面形成完整且均匀的膜,而且在膜表面仍有一定量的微孔,实现尿素与抑制剂释放的同时控制。小麦整个生育期,与施用单一抑制剂的包膜尿素处理相比,施用含两种抑制剂 (CRU3) 的包膜尿素处理的土壤氮素持续供应能力更强,小麦产量最高;而且土壤硝态氮水平一直较低,也减少了氮素淋溶损失的可能。     

尿素与缓释尿素配施添加DMPP对砂姜黑土氮素转化的影响

研究尿素与缓释尿素配施添加硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸（DMPP）对砂姜黑土氮素转化的影响，为田间速效与缓释氮的合理配施提供理论依据。采用室内恒温、恒湿培养试验方法，试验设不施肥（CK）、单施尿素（N）、单施缓释尿素（S）、60%尿素+40%缓释尿素（NS）、尿素+DMPP（ND）、缓释尿素+DMPP（SD）、60%尿素+40%缓释尿素+DMPP（NSD）共七个处理，通过测定不同处理土壤中不同形态氮素含量，探究添加DMPP在单施尿素、单施缓释尿素及尿素与缓释尿素配施上对土壤氮素转化的不同影响。ND处理在培养第1~35 d内铵态氮含量均显著高于N处理（P<0.05），并有效延缓了铵态氮向硝态氮转化的时间。SD处理较之S处理在显著提高土壤中铵态氮含量的同时（P<0.05），也能有效抑制硝化作用，其硝化抑制有效作用时间在49 d左右，并且在此期间内能降低表观硝化率，提高硝化抑制率。与NS处理相比，NSD处理不仅能够显著提高土壤铵态氮含量（P<0.05），使铵态氮半衰期延长至18.6 d，硝化抑制率显著提高（P<0.05），表观硝化作用有效抑制时间延长了32 d左右。综合分析表明，尿素与缓释尿素配施添加DMPP在抑制氨氧化作用中效果明显，显著提高硝化抑制率（P<0.05），降低表观硝化率，有效延长了铵态氮在土壤中停留的时间，该措施为有效阻控农田氮素损失提供了科学依据。     

控释尿素对小麦-玉米产量及土壤氮素的影响

利用田间试验研究了包膜控释尿素对小麦-玉米产量、氮素利用效率、土壤氮素积累及移动的影响。结果表明,与施用普通尿素比较,小麦-玉米周年施用包膜控释尿素,在肥料用量减少20%和40%情况下,小麦-玉米总产量分别是100%普通尿素处理的97.4%和97.7%;控释尿素施氮量为60%处理的肥料农艺利用率和偏生产力分别比普通尿素提高11.57%和54.14%。控释尿素施氮量为80%处理的肥料农艺利用率和偏生产力分别提高6.40%和22.09%。施用控释尿素显著增加了0-20 cm土层的碱解氮和0～40cm土层的硝态氮含量;60-100 cm土层中,控释氮肥处理土壤硝态氮含量与不施氮肥处理差异不显著,普通尿素处理小麦收获后60～80 cm土层、玉米收获后60～100 cm土壤硝态氮显著高于不施氮肥处理,肥料氮素下移明显。试验结果显示,施用控释尿素增加了耕层（0～20 cm）土壤的氮素积累,减少了氮素向土壤深层移动的数量,有利于减少施肥对环境的不利影响。     

土壤肥力和尿素用量对黑土硝化作用的影响

通过室内培育试验,研究了黑土中铵态氮、硝态氮含量和硝化率随土壤肥力和尿素施用量的变化规律,以明确土壤肥力和尿素施用量对黑土硝化作用的影响。结果表明:黑土有机碳含量从16.0 gkg-1增加到60.9 gkg-1,铵态氮含量降低了27.7%,而硝态氮含量则升高了50.6%;尿素用量从N 120 mg kg-1提高到N 1200 mg kg-1,黑土中铵态氮和硝态氮含量分别增加了2262.7%和425.7%。施用尿素条件下黑土硝化率在30.1%~89.4%之间。黑土有机碳含量从16.0 gkg-1增加到60.9g kg-1,硝化率升高了58.1%;而尿素用量从N 120 mg kg-1提高到N 1200 mg kg-1,硝化率降低了48.0%。说明黑土硝化作用强度随土壤有机碳含量升高而增强,随尿素施用量增加而降低。     

包膜尿素对芹菜产量、品质及氮素平衡的影响

通过盆栽试验研究了包膜尿素(自制)和尿素等肥料在两种质地灰潮土上对芹菜产量、品质、氮素吸收和氮平衡的影响。结果表明,施用包膜尿素较尿素使当季芹菜增产11.5％-15.2％,氮素吸收增加5.9％-9.5％,氨挥发损失N减少14.2％-14.9％,淋失和反硝化氮损失减少25.5％-28.3％,氮素利用率提高19.2％-27.1％,土壤持留氮增加32.0％-37.3％。芹菜植株硝态氮含量降低44.2％-58.9％,维生素C含量显著提高,品质改善;后茬作物生菜增产14.4％-35.2％。     

Effect of blending urea with pyrite or coating urea with polymer on ammonia volatilization loss from surface-applied prilled urea

Laboratory studies on a sandy clay loam (Typic Ustochrept) alkaline soil showed that NH₃ volatilization loss from surface-applied prilled urea during an 8-dya incubation under aerobic conditions was 27.5% of applied N (400 kg N ha^-1) and was reduced to 8.9% when the urea was blended physically with pyrite in a 1:2 ratio; under anaerobic conditions the values for urea and pyrite-urea were 19.3 and 16.9%, respectively. Other treatments tested were urea-gypsum, neemcake-coated urea and polymer-coated urea. A 6% polymer coating showed the least NH₃ volatilization under anaerobic conditions and was next best to pyrite-urea under aerobic conditions. A 3% polymer coating was slightly inferior to the 6% coating. Urea-gypsum and neemcake-coated urea did not differ very much from urea alone under anaerobic conditions, but under aerobic conditions neemcake-urea showed a significantly lower total NH₃ loss compared to prilled urea alone and urea-gypsum.     

Urea release from Osmocote® fertilizers in water and simulated wetland rice soil

Abstract

Average urea release (UR) from two Osmocote fertilizers (40–0–0 and 41–0–0) in water at 38°C and in a simulated wetland system using Crowley soil under greenhouse conditions has been studied. UR from the Osmocote granules in water seemed to be a diffusion process controlled by urea concentration gradients. It was faster when the swelling of granules was restricted than when swelling of granules was not restricted. The UR‐time curves for both Osmocote fertilizers placed at different depths (0–1, 5–10, and 10–15 cm) in simulated wetland soil were different from those placed in water. UR in the soil was rather slow; therefore, these fertilizers may not be suitable for short‐ to medium‐duration wetland rice varieties.     

Ammonia loss following surface application of urea fertilizers to a calcareous soil

Abstract

N loss by volatilization was measured for surface‐applied granular urea and ammonium nitrate, liquid urea‐ammonium nitrate and liquid acid urea in closed containers. Urea‐containing fertilizers lost between 10 and 451 of the N added within 10 days. The presence of a straw mulch accentuated the losses. N volatilization losses from acid urea solutions were significantly less than from granular urea. Addition of water following surface application of granular urea significantly reduced the loss of N as ammonia from the soil. The results of this laboratory study indicate that use of acid urea for surface application of N fertilizers may reduce N volatilization losses relative to granular urea, but losses still exceed those from ammonium nitrate.     

Applied Model for Estimating Potential Ammonia Loss from Surface-Applied Urea

Ammonia loss from urea fertilizer is a major concern to farmers all over the world. Various environmental factors such as temperature, soil water content, wind speed, pH, rainfall, relative humidity, cation exchange capacity (CEC), soil organic matter, and others influence ammonia volatilization loss. The objective of this work was to establish a model for estimating ammonia loss utilizing published data. Also, using current day inputs (temperature, wind speed, and known soil pH) estimates could relate risk to producers considering surface applications of urea fertilizer without incorporation. Linear models for soil pH and ammonia loss, ambient temperature and ammonia loss, and wind speed and ammonia loss were determined based on more than 40 published articles. Final estimates of ammonia loss from surface applications of urea employed an additive effects model using inputs for pH, temperature, and wind speed. Web access to this model can be located at www.nue.okstate.edu/ammonia_loss.htm.     

缓释尿素与普通尿素不同配比对玉米氮代谢酶和氮素利用的影响

为解决我国西南地区玉米氮肥一次性施用问题,以普通尿素和包膜缓释尿素为供试材料,设置5种普通尿素与缓释尿素配比试验处理,分别为100%缓释尿素(CRU100),75%缓释尿素+25%普通尿素(CRU75),50%缓释尿素+50%普通尿素(CRU50),25%缓释尿素+75%普通尿素(CRU25)和100%普通尿素(CRU0),以不施氮肥(CK1)和常规施肥(CK2,普通尿素60%基施+40%大喇叭口期追施)为对照,研究氮肥一次底施下缓释尿素与普通尿素不同配比对玉米氮代谢关键酶、干物质积累、氮积累及氮素利用的影响。结果表明:(1)施氮显著提高了玉米叶片氮代谢关键酶(谷氨酸合成酶GOGAT和谷氨酰胺合成酶GS)活性,与常规施肥相比,普通尿素与缓释尿素配施可提高叶片GOGAT和GS活性,其中以CRU50和CRU75的缓释尿素比例处理最好。(2)CRU50和CRU75的缓释尿素比例可改善吐丝前、后物质积累和氮素积累,显著提高成熟期物质积累量和氮素积累量。(3)随缓释尿素比例增加,玉米穗粒数、千粒重和产量及氮收获指数均呈先升后降的趋势;掺施缓释尿素处理产量较常规施肥处理平均增产4.46%,其中CRU50和CRU75处理产量最高,收获指数和氮肥表观利用率显著高于其它处理。因此,普通尿素掺混50%~75%比例的缓释尿素进行一次底施,既能增加玉米产量,又可实现氮素的高效利用。     

典型红壤区稻田树脂包膜控释氮肥氨挥发研究

本文研究了红壤水稻土上,树脂包膜尿素(控释N肥)和普通尿素施用后氨挥发损失的过程及数量。结果表明:①基施后2～4天内和追施后的1～2天内,控释N肥氨挥发通量相对普通尿素处理均有下降,下降幅度分别为28.57%和25.00%;控释N肥氨挥发峰值分别于基肥后第5天和追肥后第4天出现,均滞后于普通尿素处理。②追肥2天后,控释N肥氨挥发通量极显著高于普通尿素处理。因此,只有采取合理的基施方式,控释N肥才能比普通尿素发挥更大的环境效益。     

A technique for predicting urea release from coated urea in wetland soil

Abstract

A simple technique for measuring urea release from different coated urea fertilizer materials in simulated wetland soil has been developed and tested. The laboratory soil system used simulates physical, chemical, and microbiological environments of wetland soils under field conditions. Laboratory and field values for urea release are in good agreement.     

添加不同外源氮对水稻秸秆腐解和养分释放的影响

探究添加不同外源氮对水稻秸秆腐解规律和养分释放特征的影响,为提高水稻秸秆养分利用提供理论依据。该研究采用室内恒湿网袋培养法,设置4个处理：不添加外源氮（CK）;添加尿素（PU）;添加尿素硝酸铵（UAN）;添加石灰氮（CaCN2）。结果表明：水稻秸秆腐解规律表现为0～5 d腐解速率最大,为0.39～0.47 g/d;5～30 d腐解速率较快,为0.12～0.16 g/d;30～150 d腐解缓慢并趋于平稳,腐解速率为0.045～0.050 g/d。与CK相比,添加外源氮可以显著提高水稻秸秆的累积腐解率（P < 0.05）。虽然秸秆累积腐解率在不同外源氮处理间差异不显著,但是不同外源氮的添加对水稻秸秆不同时期的腐解特征有着显著影响。主要表现在0～30 d PU、UAN和CaCN2处理水稻秸秆腐解速率分别为0.21、0.20和0.19 g/d,PU处理比UAN和CaCN2处理分别高5.00%和10.53%;在该时间段纤维素和半纤维素腐解率占累积腐解率的比例分别为63.65%和47.02%,这表明纤维素和半纤维素腐解主要集中在秸秆腐解前期,且PU处理对纤维素和半纤维素的促腐效果最佳。30～150 d PU、UAN和CaCN2处理腐解速率分别为0.046、0.046和0.050 g/d,CaCN2比PU和UAN处理高8.70%;在该时间段木质素腐解率占累积腐解率的比例为82.45%,这表明木质素腐解主要集中在秸秆腐解后期,且CaCN2处理对木质素的促腐效果最佳。由此可见PU处理前期促腐效果最佳,CaCN2处理后期促腐效果最佳。综合不同外源氮对水稻秸秆的促腐效应,建议不同种类外源氮进行配施,以达到最佳促腐效果。     

包膜及其与生化抑制剂结合型尿素在草甸棕壤中尿素态氮溶出特征

在室内恒温培养条件下,以日本70 d聚烯烃包膜尿素和大颗粒尿素为对照,研究4种丙烯酸树脂（MMA）包膜及其与生化抑制剂结合尿素肥料在土壤中尿素态氮溶出与水解特征,以确定不同种MMA包膜尿素在土壤中缓/控释效果与尿素转化机理。结果表明,4种MMA包膜尿素在土壤中尿素累积溶出量在48 d后达到最大值,接近100%,尿素态氮累积溶出80％的时间分别在第24和28 d,时段平均溶出率最高峰值均出现在9～12 d,为7.73%/d～8.04%/d。4种MMA包膜肥料尿素态氮在土壤中累积残留量高峰值分别出现在20和24 d。MMA膜和NBPT共同作用对抑制尿素释放作用效果十分显著, 其结合型肥料对抑制尿素释放作用最强。