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新型硝化抑制剂DMPSA对甜玉米产量和氮素吸收利用的影响

  • 沈远鹏1,2

    机 构：

    1. 西南大学资源环境学院，重庆市土肥资源高效利用重点实验室，重庆 400715

    2. 西南大学长江经济带农业绿色发展研究中心，重庆 400716

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  • ， 郭广正1,2

    机 构：

    1. 西南大学资源环境学院，重庆市土肥资源高效利用重点实验室，重庆 400715

    2. 西南大学长江经济带农业绿色发展研究中心，重庆 400716

    ×
  • ， 张芬1,2

    机 构：

    1. 西南大学资源环境学院，重庆市土肥资源高效利用重点实验室，重庆 400715

    2. 西南大学长江经济带农业绿色发展研究中心，重庆 400716

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  • ， 肖焱波3,4

    机 构：

    3. 云南民族大学民族医药学院，云南 昆明 650500

    4. 欧化农业贸易（深圳）有限公司，广东 深圳 518000

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  • ， 朱盼4

    机 构：

    4. 欧化农业贸易（深圳）有限公司，广东 深圳 518000

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  • ， 杨宏博1,2

    机 构：

    1. 西南大学资源环境学院，重庆市土肥资源高效利用重点实验室，重庆 400715

    2. 西南大学长江经济带农业绿色发展研究中心，重庆 400716

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  • ， 陈新平1,2

    机 构：

    1. 西南大学资源环境学院，重庆市土肥资源高效利用重点实验室，重庆 400715

    2. 西南大学长江经济带农业绿色发展研究中心，重庆 400716

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  • ， 王孝忠1,2

    机 构：

    1. 西南大学资源环境学院，重庆市土肥资源高效利用重点实验室，重庆 400715

    2. 西南大学长江经济带农业绿色发展研究中心，重庆 400716

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1. 西南大学资源环境学院，重庆市土肥资源高效利用重点实验室，重庆 400715；
2. 西南大学长江经济带农业绿色发展研究中心，重庆 400716；
3. 云南民族大学民族医药学院，云南 昆明 650500；
4. 欧化农业贸易（深圳）有限公司，广东 深圳 518000；

Effects of a new nitrification inhibitor DMPSA on the yield and nitrogen absorption and utilization of sweet corn

  • SHEN Yuan-peng1,2

    Affiliation：

    1. Chongqing Key Laboratory of Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resources，College of Resources and Environment，Southwest University，Chongqing 400715

    2. Interdisciplinary Research Center for Agriculture Green Development in Yangtze River Basin，Southwest University，Chongqing 400716

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  • ， GUO Guang-zheng1,2

    Affiliation：

    1. Chongqing Key Laboratory of Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resources，College of Resources and Environment，Southwest University，Chongqing 400715

    2. Interdisciplinary Research Center for Agriculture Green Development in Yangtze River Basin，Southwest University，Chongqing 400716

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  • ， ZHANG Fen1,2

    Affiliation：

    1. Chongqing Key Laboratory of Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resources，College of Resources and Environment，Southwest University，Chongqing 400715

    2. Interdisciplinary Research Center for Agriculture Green Development in Yangtze River Basin，Southwest University，Chongqing 400716

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  • ， XIAO Yan-bo3,4

    Affiliation：

    3. School of Ethnic Medicine，Yunnan Minzu University，Kunming Yunnan 650500

    4. EuroChem AgroTrading（Shenzhen） Co. Ltd.，Shenzhen Guangdong 518000

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  • ， ZHU Pan4

    Affiliation：

    4. EuroChem AgroTrading（Shenzhen） Co. Ltd.，Shenzhen Guangdong 518000

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  • ， YANG Hong-bo1,2

    Affiliation：

    1. Chongqing Key Laboratory of Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resources，College of Resources and Environment，Southwest University，Chongqing 400715

    2. Interdisciplinary Research Center for Agriculture Green Development in Yangtze River Basin，Southwest University，Chongqing 400716

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  • ， CHEN Xin-ping1,2

    Affiliation：

    1. Chongqing Key Laboratory of Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resources，College of Resources and Environment，Southwest University，Chongqing 400715

    2. Interdisciplinary Research Center for Agriculture Green Development in Yangtze River Basin，Southwest University，Chongqing 400716

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  • ， WANG Xiao-zhong1,2

    Affiliation：

    1. Chongqing Key Laboratory of Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resources，College of Resources and Environment，Southwest University，Chongqing 400715

    2. Interdisciplinary Research Center for Agriculture Green Development in Yangtze River Basin，Southwest University，Chongqing 400716

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1. Chongqing Key Laboratory of Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resources，College of Resources and Environment，Southwest University，Chongqing 400715；
2. Interdisciplinary Research Center for Agriculture Green Development in Yangtze River Basin，Southwest University，Chongqing 400716；
3. School of Ethnic Medicine，Yunnan Minzu University，Kunming Yunnan 650500；
4. EuroChem AgroTrading（Shenzhen） Co. Ltd.，Shenzhen Guangdong 518000；

作者简介:

沈远鹏(1995-),在读硕士研究生,研究方向为蔬菜养分资源综合管理。E-mail:571580629@qq.com。

通讯作者:

王孝忠,E-mail:wxz20181707@swu.edu.cn。

DOI:10.11838/sfsc.1673-6257.21482

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目录contents

    摘要

    甜玉米是西南地区主要蔬菜作物之一。当前氮肥用量高、施肥次数频繁、施肥后大水漫灌等不合理管理方式制约着甜玉米绿色高效生产。为优化我国甜玉米生产氮肥管理，于 2018 至 2019 年在云南省玉溪市通海县开展田间试验，探究减氮配施新型硝化抑制剂 DMPSA 对甜玉米产量、植株氮素吸收和氮肥利用率的影响。共设不施氮肥、农民习惯和减氮配施新型硝化抑制剂 DMPSA 的硫铵、硝酸铵钙和尿素 5 个处理。结果表明：与农民习惯处理相比，添加新型硝化抑制剂 DMPSA 的优化施肥处理在降低 66.8% ～ 76.8% 氮肥用量条件下使产量保持稳定，有利于促进植株氮吸收，同时优化施肥处理显著降低氮盈余约 90% 并显著提高了 195% ～ 210% 的氮肥偏生产力、170% ～ 240% 的氮肥农学效率和 14.5% ～ 20.3% 的氮肥回收利用率。在经济效益方面，优化施肥处理平均净收入提高了 2703 元 /hm2 。不同氮形态配施硝化抑制剂 DMPSA 处理间在产量、植株氮吸收、氮盈余、氮肥利用率上没有显著差异。综上所述，减氮配施 DMPSA 策略在甜玉米生产中具有减氮增效、稳产增产，并兼顾经济效益最大化和环境友好的特点，有助于实现西南地区甜玉米绿色生产。

    Abstract

    Sweet corn is one of the main vegetable crops in Southwest China．At present，unreasonable phenomena such as excessive nitrogen fertilizer application，frequent fertilization and flooding after fertilization have significantly restricted the green production and high efficiency of sweet corn in Southwest China．In order to optimize the nitrogen management of sweet corn system in China，in 2018 to 2019 carried out a field experiment in Tonghai county，Yuxi city，Yunnan province，and explored the effect of applying a new nitrification inhibitor DMPSA in combination with nitrogen reduction on sweet corn yield， plant nitrogen absorption and nitrogen utilization efficiency．A total of five treatments were set up：no nitrogen fertilizer， farmers' habitual，and nitrogen reduction treatments combined with a new nitrification inhibitor DMPSA ammonium sulfate， calcium ammonium nitrate，and urea．The results showed that compared with the farmers' habitual treatment，the optimized fertilization treatment with the addition of a new nitrification inhibitor DMPSA stabilized the yield and yield components under the condition of reducing the amount of nitrogen fertilizer by 66.8% ～ 76.8%，which was beneficial to promote plant dry matter weight and plant nitrogen absorption，and optimize fertilization treatment significantly reduced the nitrogen surplus by about 90% and significantly increased the nitrogen fertilizer partial productivity of 195% ～ 210%，the nitrogen fertilizer agronomic effciency of 170% ～ 240% and the nitrogen fertilizer recycling rate of 14.5% ～ 20.3%．In terms of economic benefits，optimized fertilization treatment increased net income by an average of 2703 yuan/hm2 ．There was no significant difference in yield, plant nitrogen uptake, nitrogen surplus and nitrogen utilization efficiency among different nitrogen forms combined with nitrification inhibitor DMPSA． In summary，the strategy of reducing nitrogen combined with DMPSA could stabilize the yield within the lower nitrogen fertilizer rate in sweet corn production，while taking into account the maximization of economic benefits and environmental friendliness，which will help to achieve green production of sweet corn．

  • 甜玉米（Zea mays L. var. rugosa）作为具有较高营养价值和经济效益的粮蔬兼用作物，被广泛用作营养性食物，目前全国甜玉米种植面积逾 33 万 hm2，占全球总面积的 25%[1-2]。甜玉米生长快、生物累积量大，对养分需求量大、强度高，在生产中需要多次施肥和灌溉，尤其是氮肥[3-5]。云南作为甜玉米主产区之一，普遍存在氮肥施用量过高（课题组前期调研发现平均施氮量高达 N 700 kg/hm2）、施肥次数频繁、施肥后大水漫灌等不合理现象，导致氮肥利用率低、生产成本高[4]，且由氮素损失引发的一系列温室效应、水体富营养化等农业生态环境问题突出[6-7]。因此，优化氮肥管理对提高甜玉米产量、氮肥利用率和减少氮素损失尤为重要。

  • 优化氮肥用量和添加新型增效氮肥是优化氮肥管理的重要措施[8]。根据作物养分需求规律优化氮肥用量是实现作物增产和提高氮肥效率的有效方式，前人研究表明，在不同施氮水平下，秋播甜玉米产量、氮素积累量随着施氮量的增加而增加，最佳施氮量为 250 kg/hm2，超过此用量后不再增加[9]； 陈建生等[3]的研究还表明，过量施用氮肥不利于甜玉米增产，这与普通玉米上超过一定范围增加施氮量不利于产量形成的报道一致[10]。另外，硝化抑制剂作为重要的新型增效氮肥材料，是提高作物氮肥利用率、减少活性氮损失的重要措施之一。硝化抑制剂具有抑制氨氧化细菌硝化过程、延缓铵转化为硝酸盐（使铵态氮在土壤中的存留时间更长）、延长作物有效吸收期、减少硝酸盐淋洗浸出和氮氧化物排放损失的作用[11]。大量研究证明，硝化抑制剂在提高作物产量和氮肥效率的同时，可减少活性氮损失和降低环境风险[12-13]。Meta 分析研究[14]结果表明，硝化抑制剂能够显著提高粮食作物产量（6%～13%），其中可以增加玉米产量（3%～17%），同时，还能够增加作物氮吸收（11%～20%）和氮回收效率（34%～93%），但硝化抑制剂作用效果随作物类型不同存在显著的差异。甜玉米作为粮蔬兼用作物，其养分需求规律、生育时期和籽粒成分与普通玉米存在较大差异，甜玉米氮素吸收积累和分配可能有其自身的变化特征[15]。吴雪娜等[16]研究表明，硝化抑制剂三氯甲基吡啶（Nitrapyrin）能够提高肥效，实现华南地区甜玉米增产增收，但在不同品种甜玉米和施肥模式下存在较大差异。陈舜权[17]在不同基因型鲜食玉米上配施 Nitrapyrin 均有利于提高鲜食玉米产量和氮素吸收量，还提高了氮肥偏生产力和收获指数。硝化抑制剂应用效果受抑制剂种类、作物类型、土壤因素和田间管理等多因素的影响[18]。因此，开展不同区域条件下多类型硝化抑制剂的应用研究具有重要的现实意义。

  • 3，4-三甲基吡唑琥珀酸（DMPSA）是近年来开发的新型硝化抑制剂，具有磷酸二甲酯的抑制作用和琥珀酸的释放行为使其保持抑制效果更稳定，同时与 3，4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）相比，DMPSA 的非极性允许其与任何矿物肥料如硝酸铵钙（CAN）、磷酸二铵（DAP）等组合，从而增加硝化抑制剂的适用范围[19]。目前对 DMPSA 在不同区域不同作物系统的研究较少，重点关注对产量的影响[20-24]，Huérfano 等[21]在两年的小麦田间试验中未发现优化施氮配施 DMPSA 对产量的影响。 Nikolajsen 等[24]在冬小麦试验中发现添加 DMPSA 平均提高了 7% 的产量。上述研究表明，DMPSA 在田间生产中具有稳产增产的效果，在不同的作物类型、土壤环境下表现出的效果有差异。先前的这些 DMPSA 研究主要集中于粮食和蔬菜作物，对甜玉米的研究未见报道。因此，开展在甜玉米生产中应用 DMPSA 进行优化氮肥的管理措施对产量、氮素吸收利用和氮肥效率的相关研究具有现实意义。本研究基于添加 DMPSA 的新型稳定性肥料产品，优化氮肥用量并设置不同形态氮素组合开展甜玉米田间试验，探究 DMPSA 对云南地区甜玉米产量、作物氮吸收、氮素利用率及经济效益的影响，为稳定性肥料的合理施用提供科学依据。

  • 1 材料与方法

  • 1.1 试验地概况

  • 试验地位于云南省玉溪市通海县河西镇螺髻村 （24.12° N，102.75° E），该地区属于中亚热带高原季风气候，年平均气温为 15.6℃，年平均降水量为 881 mm，属于典型蔬菜种植区。试验地土壤类型为红壤，质地为中壤，试验开始前耕层 0～20 cm 土壤基础理化性质为：pH 6.07（土∶水为 1∶2.5），有机质 58.73 g/kg，碱解氮 210 mg/kg，速效钾 643 mg/kg，有效磷 70.04 mg/kg。供试甜玉米品种为库普拉 902 改良型甜玉米，购自当地种子公司，由当地育苗厂进行育苗后移栽。

  • 1.2 试验设计与管理

  • 试验共设置 6 个处理：1）不施氮处理（CK）； 2）农民习惯处理（FP）；3）铵态氮添加 DMPSA 处理（AS）；4） 铵硝混合态氮（1∶1） 添加 DMPSA 处理（CAN）；5）酰胺态氮添加 DMPSA 处理（U）。其中，FP 处理氮、磷、钾肥用量分别为 N 732 kg/hm2、P2O5 180 kg/hm2、K2O 180 kg/hm2，该处理氮、磷、钾用量基于课题组前期对当地甜玉米农户调查结果；AS、CAN 和 U 处理氮肥用量为 N 240 kg/hm2，磷肥和钾肥用量与 CK 处理一样，分别为 P2O5 117 kg/hm2 和 K2O 147 kg/hm2，该 3个处理氮、磷、钾用量基于作物养分吸收规律、土壤养分供应规律优化可得；每个处理 3 次重复，随机区组排列。供试新型肥料为硫基复合肥（12-12-17+1 A）、硫基复合肥（20-10-10+1 A）、硫铵（As+1 A）、硝酸铵钙（CAN+1 A）；其中，A 代表 DMPSA，添加含量为肥料含氮量的 0.8%～1.2%。上述肥料均由欧化农业贸易（深圳）有限公司提供。各处理养分用量和施肥方案如表1 所示。

  • 第一季甜玉米于 2018 年 8 月 13 日移栽，至 10 月 24 日收获；第二季于 2019 年 8 月 29 日移栽，至 11 月 3 日收获。田间小区垄宽 1.2 m，每垄长 9.2 m，每个小区 2 垄，区组间有 0.3 m 沟，垄上覆膜，每垄种植两行甜玉米，株行距约为 20 cm×70 cm，种植密度为 63000 株 /hm2。除草、灌水、病虫害防治等田间管理措施均按当地种植习惯进行管理。

  • 1.3 测定和取样方法

  • 产量在甜玉米乳熟收获时由各小区选取 2 行连续 24 株甜玉米（1 m2）收获鲜穗（包括苞叶、穗轴、籽粒）确定，并对每个鲜穗称重，同时去掉穗苞叶后，称量每个净玉米穗重。同时，分别在每小区采集有代表性的 3 株样品。将样品按叶、茎、苞叶、穗依次分开，在烘箱 105℃下杀青 30 min， 75℃烘至恒重后称干重。将烘干样品粉碎并充分混匀，用凯氏定氮法测定每个部分全氮含量。

  • 表1 各处理养分投入和施肥管理

  • 1.4 计算公式和数据分析

  • 1.4.1 植物生长指标

  • 收获指数 = 成熟期籽粒产量 / 生物量；

  • 植株各部位氮素积累量（kg/hm2）= 植株各部位干物质量 × 植株各部位含氮量；

  • 氮素收获指数（HIN，%）= 穗吸氮量 / 植株吸氮量 ×100，穗包括苞叶、穗轴、籽粒。

  • 1.4.2 氮肥利用效率

  • 氮肥偏生产力（PFPN，kg/kg）= 施氮处理籽粒产量 / 施氮量；

  • 氮肥农学效率（AEN，kg/kg）=（施氮处理产量-不施氮处理产量）/ 施氮量；

  • 氮肥回收利用率（UEN，%）=（施氮处理氮素积累量-不施氮处理氮素积累量）/ 施氮量 ×100；

  • 表观氮盈余（kg/hm2）= 氮肥投入-氮输出（作物带走）。

  • 1.4.3 经济效益

  • 甜玉米净经济效益（元 /hm2）通过出售新鲜甜玉米的收益减去农业成本得到，其中农业投入成本包括种子、肥料、杀虫剂、除草剂、灌溉用水及人工管理的成本。所有成本按当地市场价计算，新型肥料按欧化农业贸易（深圳）有限公司提供价格进行计算。

  • 1.4.4 数据处理与统计分析

  • 所有数据均采用 Excel 2016 标准化处理和作图，采用 SPSS 20.0（SPSS Inc.，美国）进行统计分析和差异显著性检验。采用单因素方差分析结合最小显著性差异（LSD）法来确定 0.05 水平时各处理间的平均差异。

  • 2 结果与分析

  • 2.1 甜玉米产量及产量构成因素

  • 2.1.1 产量

  • 如图1 所示，在两年甜玉米试验中，与 CK 相比，各施氮处理的产量增加了 29.3%～36.7%（2018 年）和 12.3%～18.5%（2019 年）。但优化施肥处理的平均产量相比 FP 处理无显著差异，不同优化施肥处理间产量也无显著差异。施氮处理中硫基复合肥与硫铵组合（AS）的平均产量最高，两年平均产量为 28.6 t/hm2，较 FP 处理提高了 2.4%。2018 年甜玉米地遭受病害导致产量下降，因此 2019 年甜玉米产量总体高于 2018 年。

  • 图1 不同施肥处理对甜玉米产量的影响

  • 注：图中柱上小写字母不同表示处理间在 5% 水平下差异显著。下同。

  • 2.1.2 产量构成因素

  • 由表2 可知，两年甜玉米试验结果表明，相比 CK 处理，施氮显著提高了鲜穗重和净穗重，对比各施氮处理，AS 处理平均鲜穗重相比 FP 处理提高 2.2%，但各施氮处理间的鲜穗重和净穗重无显著差异。与 FP 处理相比，各优化施肥处理百粒重与 FP 处理间没有显著差异。

  • 表2 不同施肥处理对甜玉米产量构成因素的影响

  • 注：表中数据后小写字母不同表示处理间在 0.05 水平下差异显著。下同。

  • 2.2 甜玉米干物质及氮素累积分配

  • 2.2.1 干物质累积

  • 由表3 可知，相比于 CK 处理，施氮显著增加了甜玉米地上部各部位以及总干物质量，其中，总干物质量增幅平均为 33.9%～45.3% （2018 年） 和 15.5%～21.2%（2019 年）。施氮处理间，优化施肥处理的地上部总干物质量相比 FP 处理也有一定增加，其中 AS 处理的增加量最大，两年平均干物质量增加了 5.5%，但各施氮处理间干物质量没有显著差异。相比 FP 处理，各部位干物质量总体有增加趋势，但差异不显著。

  • 表3 不同处理对甜玉米各部位干物质量的影响

  • 2.2.2 氮累积及分配

  • 相比不施氮，施氮使甜玉米各部位及总氮累积量显著增加，总氮累积量增幅平均为 33.9%～45.3%（2018 年） 和 23.0%～27.1% （2019 年），各施氮处理间 AS 处理与 CAN 处理的总氮累积量高于 FP 处理，两年平均提高了 2.5% 和 2.2%（表4）。但各施氮处理间总氮累积量差异不显著。甜玉米各部位氮素累积量大小顺序为：穗 >叶 >茎 >苞叶，穗部位的氮累积量占甜玉米氮素总累积量的 52.4%～59.1%（图2），且两年试验甜玉米整体氮素分配没有明显差异 （图2）。

  • 表4 不同处理对甜玉米氮素累积量的影响

  • 图2 不同施肥处理对甜玉米氮素分配的影响

  • 2.3 氮素表观平衡与氮素效率

  • 2.3.1 氮素表观平衡

  • 如图3 所示，相比各优化施肥处理，FP 处理的氮肥投入量最高，而植株氮素累积量无明显提升，因此，FP 处理的表观氮盈余量较高，平均表观氮盈余高达 552.5 kg/hm2。相比 FP 处理，优化施肥处理 （AS、CAN、U）的表观氮盈余量平均降低了 88.8%。各优化施肥处理间的表观氮盈余量差异不明显，但 AS 处理表观氮盈余量最低，平均表观氮盈余仅为 57.3 kg/hm2。

  • 2.3.2 氮素效率

  • 如表5 所示，两年试验数据表明，优化施肥处理的 PFPN、AEN 和 UEN 显著高于 FP 处理，但 HIN 没有显著差异。各优化施肥处理相比 FP 处理平均增加了 195%～210% 的 PFPN、170%～240% 的 AEN 和 14.5%～20.3% 的 UEN，其中 AS 处理的 PFPN、AEN 和 UEN 均为最高值，平均值分别为 90.3 kg/kg、18.8 kg/kg 和 29.2%，但各优化施肥处理间的差异不显著。

  • 图3 不同施肥处理对氮素表观平衡的影响

  • 表5 不同施肥处理的氮素效率

  • 2.4 经济效益

  • 由表6 可知，两年试验各施氮处理总收入与净收入明显高于不施氮处理，施氮处理中 AS 处理的两年总收入高于 FP 处理，相比 FP 处理平均每年提高了 2806 元 /hm2，但 CAN 和 U 处理低于 FP 处理。各施氮处理间 FP 处理的成本最高，主要表现在化肥投入成本的上，相比于优化施肥处理平均提高了 2133 元 /hm2，优化施肥处理的净收入均高于 FP 处理，平均提高了 2703 元 /hm2，其中 AS 处理的增收最为显著，平均净收入为 81993 元 /hm2，相比 FP 处理平均提高了 12.7%。2019 年甜玉米净收入明显低于 2018 年，原因为当地甜玉米市场价格下滑。

  • 表6 不同处理的总收入、农业投入成本和净收入

  • 3 讨论

  • 两年甜玉米试验结果表明，相比 FP 处理，添加 DMPSA 的优化施肥处理在明显降低氮肥投入 （降低 66.8%～76.8%）的优化管理下，两年甜玉米总产量没有显著变化，且有增产趋势，这与其他蔬菜作物施用 DMPSA 的研究结果基本一致[25]。原因主要分为两方面：一方面，FP 处理的施氮量远高于作物适宜施氮量，过量的氮肥投入不会提高作物产量[9]，基于土壤养分含量和作物养分需求规律提供氮肥营养，维持合理的根系氮素浓度有利于植物生长[26]；另一方面，因为硝化抑制剂通过延缓铵态氮向硝态氮的转化，能够使氮素供应在空间和时间上更加平缓，同时减少硝酸盐的淋洗损失，促进作物对氮素的吸收，降低了氮素损失，提高了氮肥利用率[27]。前人研究[28-29]表明，混合铵硝氮素更有利于鲜食玉米的生长。在本试验中 3 种不同形态氮素对甜玉米产量及氮素吸收利用的影响没有显著差异，这可能是因为本研究中添加 DMPSA 的优化施肥处理土壤氮素已达到饱和浓度，此时甜玉米吸氮能力主要由自身的生长速率决定，而不是土壤的供氮能力[30]，因此，导致不同形态氮素处理间的差异不明显。综上所述，在甜玉米生产中施用添加 DMPSA 的氮肥能够在大幅降低施氮量的基础上稳产增收，且对甜玉米产量构成因素不造成影响。

  • 本研究中，添加 DMPSA 的优化施肥管理能够在稳产的同时，对植株氮吸收具有一定促进作用，同时显著降低 66.8%～76.8% 的氮肥施用，因此添加 DMPSA 的优化施肥管理显著降低了氮盈余，并显著提高了氮肥利用率（提高了 195%～210% 的 PFPN、170%～240% 的氮肥 AEN 和 14.5%～20.3% 的 UEN），减少氮肥投入，降低了环境风险[31]。这与现有硝化抑制剂研究结果趋势一致，效果有差异。如李敏等[32]的试验中施用 DMPP 增加了 9.7%～147.5% 的 PFPN、 12.9%～20.0% 的 UEN 和 26.7%～73.1% 的 AEN，吴雪娜等[16]施用 2-氯-6-三氯甲基吡啶最高增加了 19.2% 的 PFPN，导致此差异的原因是硝化抑制剂的应用效果取决于各种条件，包括受抑制剂种类、作物类型、土壤因素和田间管理等多因素的影响[18]。本试验中通过调研总结的农民习惯氮肥投入量过高，远超出适宜甜玉米生长的氮肥投入量 （250 kg/hm2）[9]，导致了较高的氮盈余。优化施肥处理减少氮肥用量，在降低农业种植成本的同时保持产量稳定，使净收入高于农民习惯，表明减氮配施 DMPSA 的策略可以提升甜玉米的经济效益。综上所述，减氮配施新型硝化抑制剂 DMPSA 在甜玉米生产中能够提高氮素效率，显著降低氮盈余，提升经济效益，实现绿色生产。

  • 本研究结果表明，DMPSA 在减少氮肥投入的基础上可以保持产量，同时显著提升氮素效率，提高了农户经济效益。但本研究仍存在的不足之处：当前农田系统由于高氮投入导致的氧化亚氮、硝酸盐淋洗等环境问题比较突出，先前的研究表明硝化抑制剂对降低作物系统氧化亚氮、硝酸盐淋洗等具有显著效果，但关于施用添加 DMPSA 的肥料的田间活性氮损失排放的研究相对缺乏。因此，需要进一步开展在多区域、多环境条件下的相关研究，深入探究 DMPSA 对甜玉米生产中的环境代价影响，以全面评价 DMPSA 对我国甜玉米可持续生产的影响。

  • 4 结论

  • 在西南地区甜玉米生产中，采用减少氮肥投入并配施新型硝化抑制剂 DMPSA 的优化管理策略，相比农民习惯使产量及产量构成因素保持稳定且有增产趋势，对甜玉米干物质及氮素累积量没有显著影响，显著降低了氮盈余，提高了氮素效率和净经济收入。综上所述，基于区域气候、土壤条件和田间管理模式，使用添加新型硝化抑制剂 DMPSA 优化氮肥管理策略有助于实现区域甜玉米的绿色生产。

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  • 基本信息

    DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.21482

    基金信息

    国家自然科学基金项目(U20A2047)；
    西南大学 - 欧化农业有限公司(SWU-EuroChem Agro GMBH)国际合作项目；
    西南大学博士启动基金项目(SWU118077)；

    引用信息

    稿件历史

    收稿日期: 2021-09-10
    录用日期: 2021-12-01

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