CN103749034A

CN103749034A - 小麦-玉米轮作体系中减施氮肥的方法

Info

Publication number: CN103749034A
Application number: CN201310754425.7A
Authority: CN
Inventors: 梁林洲; 沈仁芳; 董晓英
Original assignee: Institute of Soil Science of CAS
Current assignee: Institute of Soil Science of CAS
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103749034B

Abstract

本发明公开了属于土壤氮素养分管理技术领域的一种小麦-玉米轮作体系中有效减少氮肥施用量的方法。该方法包括锰锌微量元素肥料拌种，施用氮肥的同时添加硝化抑制剂和包膜控释氮肥，以及硼肥的叶面追施。本发明实现了小麦-玉米种植体系中氮肥的一次施用，节省劳动力，且材料极易获得，操作过程简单，施用方法简便，成本较低，利于推广，具有良好的应用前景；本发明显著降低氮肥施用量，较传统施肥小麦、玉米种植减少氮肥用量20%以上，显著减少氮素养分的损失，缓解对水体和大气环境的污染，减少环境风险，符合农业可持续发展需要。

Description

小麦-玉米轮作体系中减施氮肥的方法

技术领域

本发明属于土壤氮素养分管理技术领域，具体涉及一种小麦-玉米轮作体系中有效减少氮肥施用量的方法。

背景技术

（1）小麦-玉米轮作体系中氮肥过量施用不仅造成氮肥资源的浪费而且威胁到周边水体环境

在作物的高产稳产中，化肥起了不可替代的作用，联合国粮农组织（FAO）通过多个国家长期试验结果统计分析表明化肥对农作物的增产作用占到60%以上。我国化肥对作物的增产作用也高达40%左右。当前，我国农业生产过程中化肥使用的强度居世界之首，特别是氮肥。有研究表明，施氮肥过量是化肥氮利用率低和损失率高的重要原因。我国在不到世界10%的耕地上使用了世界近1/3的氮肥，氮肥过量施用的现象十分普遍。化肥的过量使用不仅大大增加了生产投入，降低了肥料利用效率，不能满足农作物的高产期望，而且随着世界范围内化肥用量的不断增长，肥料通过各种途径流失到环境中，引发一系列的环境问题，如地下水的硝酸盐污染严重影响人畜生存安全，硝化、反硝化损失产生的N₂O等温室气体促进全球变暖、破坏大气臭氧层、增加紫外线辐射强度，高的氮肥用量能抑制固氮菌的活性，长期大量施用化学氮肥会显著扰乱自然生态平衡。过量的氮肥投入不仅没能有效地增加作物产量和氮素吸收量，提高经济效益，反而造成大量的氮肥资源流失，直接威胁到环境安全，还引起一系列问题，例如高的投入和低的产出严重影响农民的种粮积极性。调查发现占全国总耕地面积的38%的黄淮海平原的小麦-玉米轮作体系中氮肥的常规施用量为300-400公斤/公顷/季,远高于专家推荐的氮素平均适宜量200-300公斤/公顷/季。为此，确实有效地减少小麦-玉米轮作体系生产过程中氮肥的使用量，提高氮肥的利用效率和增产效果，降低其对环境的影响已成为我国农业生产中一项重要而紧迫的任务。

（2）探索小麦-玉米轮作体系生产过程中减施氮肥的方法是当前土壤氮素养分管理的重要课题之一

针对当前小麦-玉米轮作体系生产过程中氮肥过量施用的现象，国内外的一些研究者开始探索各种减氮施肥，提高氮肥利用效率的方法，如配方施肥技术的推广应用，包膜肥料的研发利用，脲酶抑制剂与硝化抑制剂等的应用，配施有机肥或绿肥，接种固氮菌与其他菌体，叶面施肥技术，利用生物技术培育养分利用率高的作物新品种等。尽管近年来对肥料高效利用，减少化肥损失的研究很多，但田间的肥料利用效率没有明显的提高，氮肥用量没有明显减少，损失仍然较为严重。原因重要在于，当前农业生产中的氮肥施用技术没有综合考虑土壤、作物和肥料的特点。同时，随着劳动力成本的增加，减少施肥次数也能够显著降低施肥成本。

研究表明小麦-玉米轮作区的土壤多呈强碱性，土壤中有效硼、有效锰和有效锌含量较低。采用锰锌微肥拌种和硼肥喷施的方法，减少硼、锰和锌肥料在土壤中的固定，保证作物的硼、锰和锌营养，减少微量元素的施用量。一般情况，旱地作物相对铵态氮肥和酰胺态氮肥而言更喜欢硝态氮肥，而硝态氮很容易随水流失，不仅易于造成氮肥资源的浪费，还易于引起地下水污染，地表水体富营养化等环境风险。铵态氮与酰胺态氮能被土壤颗粒吸附，但是也会转化为硝态氮为作物吸收利用，同样面临硝态氮淋失的问题。为了遏制这种情况，使用控释肥料，添加硝化抑制剂，使新形成的硝态氮及时被作物吸收利用不失为切实可行的方法。控释肥料种类很多，包衣尿素是比较常用的一种。常用的硝化抑制剂有3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）、双氰胺（DCD）、硫脲等品种，经研究，其均具有一定的抑制铵态氮向硝态氮转化的效果。同时，随着当前劳力价格的上涨，如何减少生产过程中的劳力使用也是当前生产重视的问题。

发明内容

本发明针对当前小麦-玉米轮作体系生产过程中氮肥施用过量，从而引发资源浪费及环境破坏的实际问题，依据小麦-玉米轮作体系土壤特点及生产实际情况提出一种小麦-玉米轮作体系中减施氮肥的方法。该方法依据小麦-玉米轮作体区土壤多呈强碱性，土壤中有效硼锰锌含量低和土壤硝化作用强的特点，设计了有效的施肥管理模式，这种新方法能够在保证小麦玉米产量不受影响的前提下，显著地减少氮肥的施用量，实现氮肥的高利用效率；并且操作简单方便，利于推广，同时有效地降低了污染环境的风险。

本发明所述的小麦-玉米轮作体系中减施氮肥的方法：包括锰锌微量元素肥料拌种，施用氮肥的同时添加硝化抑制剂和包膜控释氮肥，以及硼肥的叶面追施。

本发明所述的小麦-玉米轮作体系中减施氮肥的方法的具体步骤为：

步骤1锰锌微量元素肥料拌种：将硫酸锌、硫酸锰用水溶解配成稀溶液，喷洒在种子上，边喷边搅拌，使每粒种子均匀沾满溶液，喷洒量为100-200mL/kg种子，硫酸锌使用量为2.0-4.0g/kg种子，硫酸锰使用量为0.5-3.0g/kg种子，最后将种子摊开晾干即可播种；

步骤2氮肥一次施用，按纯氮计施用量为12.0-16.7kg/667m²/季，同时添加硝化抑制剂和包膜控释氮肥，硝化抑制剂添加量为施用的氮肥的纯氮量的1.0-3.0wt%，包膜控释氮肥的添加量为施用的氮肥的纯氮量的10-40wt%，包膜控释氮肥的释放期为3-6个月；

步骤3硼肥叶面追施：配制质量浓度为0.1-0.5%的硼砂溶液，然后喷施于叶面，喷施量为每亩50-75㎏溶液。

步骤1所述的锰锌微量元素肥料拌种操作结合种子消毒喷洒于种子表面。

步骤2所述的硝化抑制剂为双氰胺或二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）。

步骤2所述的包膜控释肥的释放期测试方法参见《控释肥料国家标准》（HG/T4215-2011）。

步骤3所述的硼肥叶面追施操作，小麦在扬花期进行，玉米在拔节和孕穗期各进行一次。

步骤3所述的硼肥叶面追施操作，时间选择在无风的下午4时以后或阴天，以避免水分过快蒸发，降低肥效；每次喷施后12小时内如遇到降雨，天晴后应再补喷一次。

步骤3所述的硼肥叶面追施操作结合农药使用进行。

有益效果：1）本发明中实现小麦-玉米种植体系中氮肥的一次施用，节省劳动力，且材料极易获得，操作过程简单，施用方法简便，成本较低，利于推广，具有良好的应用前景；2）本发明显著降低氮肥施用量，较传统施肥方法小麦、玉米种植减少氮肥用量20%以上，显著减少氮素养分的损失，缓解对水体和大气环境的污染，减少环境风险，符合农业可持续发展需要。

附图说明

图1：实施例1壤质潮土区上种植小麦的产量比较。

图2：实施例1小麦收获后的土壤有效态氮含量比较。

图3：实施例2砂质潮土区上种植玉米的产量比较。

图4：实施例2玉米收获后的土壤有效态氮含量比较。

具体实施方式

实施例1

步骤1锰锌微量元素肥料拌种：将硫酸锌、硫酸锰用水溶解配成稀溶液，结合种子消毒喷洒于种子表面，边喷边搅拌，使每粒种子均匀沾满溶液，喷洒量为100mL/kg种子，硫酸锌使用量为2.5g/kg种子，硫酸锰使用量为1.0g/kg种子，最后将种子摊开晾干即可播种；

步骤2氮肥一次施用，按纯氮计施用量为13.3kg/667m²/季，同时添加双氰胺和包膜控释氮肥，双氰胺添加量为施用的氮肥的纯氮量的1.5wt%，包膜控释氮肥的添加量为施用的氮肥的纯氮量的20wt%，包膜控释氮肥的释放期为5个月；

步骤3硼肥叶面追施：配制质量浓度为0.2%的硼砂溶液，然后喷施于叶面，喷施量为每亩50㎏溶液；该操作在小麦扬花期进行，玉米在拔节和孕穗期各进行一次；时间选择在无风的下午4时以后或阴天，以避免水分过快蒸发，降低肥效；每次喷施后12小时内如遇到降雨，天晴后应再补喷一次；该操作结合农药使用进行。

所述的包膜控释肥的释放期测试方法参见《控释肥料国家标准》（HG/T4215-2011）。

在黄淮海平原的壤质土壤田块上种植小麦，与传统施肥方法相比，在氮肥投入减少20%的情况下，实施例1新的施肥方法处理小麦产量较传统施肥处理并没有降低，但比减氮20%施肥处理的产量高出7.34%（图1）。两种方法在小麦收获后的土壤碱解氮含量也没有统计学上的差异（图2），但可看出新方法处理的土壤碱解氮含量最高。这一结果表明采用新的施肥方法，对试验期内小麦的产量以及土壤氮素水平不产生影响，说明新方法能够让小麦保持高产的同时，减少氮肥的投入，且氮肥1次施用，较传统施肥2次减少1次施肥的劳力成本。相比之下，新方法能够减少5kg/667m²的氮肥投入，且减少氮肥施用成本（10-20元/667m²/次）。

实施例2

步骤1锰锌微量元素肥料拌种：将硫酸锌、硫酸锰用水溶解配成稀溶液，结合种子消毒喷洒于种子表面，边喷边搅拌，使每粒种子均匀沾满溶液，喷洒量为100mL/kg种子，硫酸锌使用量为3.0g/kg种子，硫酸锰使用量为1.5g/kg种子，最后将种子摊开晾干即可播种；

步骤2氮肥一次施用，按纯氮计施用量为13.3kg/667m²/季，同时添加双氰胺和包膜控释氮肥，双氰胺添加量为施用的氮肥的纯氮量的1.0wt%，包膜控释氮肥的添加量为施用的氮肥的纯氮量的30wt%，包膜控释氮肥的释放期为3个月；

所述的包膜控释氮肥的释放期测试方法参见《控释肥料国家标准》（HG/T4215-2011）。

在黄淮海平原的砂质土壤田块上种植玉米，与传统施肥方法相比，在减氮20%的情况下，实施例2处理的玉米产量分别比传统施肥和减氮20%施肥处理的产量高出18.8%和25.5%（图3），且一次性作为基肥施用又可减少了施肥成本（传统施肥包括基肥和追肥两次施肥）。两种施肥方法在玉米收获后的土壤碱解氮含量也没有统计学上的差异（图4），但可看出新方法处理的土壤碱解氮含量最高，且显著高于减氮20%施肥处理。这些结果表明采用新的施肥方法，显著提高了砂质土壤田块玉米的产量，且有提高土壤氮素水平的趋势，说明新方法能够让砂质土壤区玉米保持高产的同时，同时提高土壤氮素供应水平。相比之下，较传统施肥新方法可减少氮肥的投入，且减少1次施肥的劳力成本。新的施肥方法不仅能够提高氮肥的利用效率和施肥的经济性，而且减缓施肥损失造成的环境风险。

Claims

1.一种小麦-玉米轮作体系中减施氮肥的方法，其特征在于，该方法包括锰锌微量元素肥料拌种，施用氮肥的同时添加硝化抑制剂和包膜控释氮肥，以及硼肥的叶面追施。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其具体操作步骤为：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1所述的锰锌微量元素肥料拌种操作结合种子消毒喷洒于种子表面。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2所述的硝化抑制剂为双氰胺或二甲基吡唑磷酸盐。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3所述的硼肥叶面追施操作，小麦在扬花期进行，玉米在拔节和孕穗期各进行一次。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3所述的硼肥叶面追施操作，时间选择在无风的下午4时以后或阴天，以避免水分过快蒸发，降低肥效；每次喷施后12小时内如遇到降雨，天晴后应再补喷一次。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3所述的硼肥叶面追施操作结合农药使用进行。