玉米氮素利用效率和营养分配受控释和常规尿素的混合物影响外文翻译资料

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玉米氮素利用效率和营养分配受控释和常规尿素的混合物影响

摘要

控释尿素（CRU）和常规尿素的混合物可以替代常规施肥，可以提高氮利用效率（NUE）并降低作为单一施用于农业作物时的成本。通过田间试验研究了玉米氮利用效率，籽粒产量，养分吸收和分配等不同指标。在巴西的两个热带地区（Site 1，Typic Haplustox; Site 2，Rhodic Haplustox）进行试验处理包括单一比例180 kg N ha^-1、不同比例的聚合物 - 硫包覆尿素（PSCU）和常规尿素（U），播种时施用（0.05米以下和0.1米到种子一侧）。还包括对照处理（不含尿素-N）和常规尿素处理（UCM：20％的尿素-N作为基肥施用，80％的N作为追肥施用）。研究表明，当在播种时掺入的单一应用中施用时，PSCU和U的混合施用在Haplustox位点对整个玉米循环中N供应有促进效果，提高产量和保证足够的常量营养素摄取。与U和UCM相比，PSCU改善了NUE指数。这对Rhodic Haplustox位点N施肥没有影响。

关键词：聚合物 - 硫包衣尿素；常量营养素吸收；玉米品系名字

引言

巴西是世界第三大玉米生产国，拥有近6800万吨玉米，仅次于中国（约2.24亿吨）和美国（约3.45亿吨），也是世界第三大玉米出口国 （约1700万吨）（2017年美国农业部）。尽管排名很高，但巴西的平均玉米产量较低（约4.7 Mg ha^-1）（CONAB 2017），这与某些因素有关，如天气条件，病虫害管理效率低下，玉米杂交种的遗传潜力，以及营养管理（IPNI 2003），其中氮（N）是对玉米植物最大的限制营养元素（Grant等，2012）。

常规尿素（U）是巴西玉米生产的主要氮源，因为与其他氮源如硝酸铵和硫酸铵相比，其成本低，氮含量高（van Raij等，1997）。然而，当尿素施用于土壤表面时，常规尿素导致农作物氮利用效率（NUE）降低（Cantarella， 2007），是因为氨挥发导致N损失引起的（Lara Cabezas等，2000）。此外，来自土壤 - 植物系统的其他氮损失，例如硝酸盐淋溶（Hong等人，2007）和反硝化（Dusenbury等，2008），可导致产量减少和氮利用效率降低。 因此，减少常规尿素的损失是提高氮利用效率的关键，从而导致与机械化操作相关的更高费用。

聚合物 - 硫包膜尿素（PSCU），是一种控释肥料（CRF）（Trenkel ，2010），可以提高玉米的NUE（Guo等，2016），它可以改善N释放的同步性和作物需求（Shapiro等，2016）和由于氨挥发造成的氮损失减少（Cancellier等，2016），硝酸盐浸出（Wilson等，2009）和反硝化作用（Halvorson等，2012）。另一种减少氮损失的可能性是使用尿素酶和尿素酶抑制剂（Musilova等，2012）。印度和中国是施用控释肥料的最大消费者（Apostolopoulou，2016），南美国家特别是巴西，阿根廷和巴拉圭，也大量施用控释肥料（IPNI， 2017）尽管具有这些优点，但玉米生产中存在一些缺点，例如在早期生长阶段土壤中低矿物质N的有效性，V9（营养叶片阶段9）的生物量积累和N吸收减少，以及随后的产量减少（Grant等，2012）。此外，控释肥料的购置成本高可能是一个缺点（Trenkel， 2010），巴西PSCU的价格可能是尿素的三倍。

PSCU和U的混合施用在整个玉米作物周期中持续供应氮，在巴西和其他国家施用时降低采购成本。 PSCU和U的混合比例通常在U的10至30％和PSCU的70至90％之间。 以前的试验研究了CRF和U的混合施用对作物的影响（Noellsch等，2009； Grant等，2012； Zheng等，2016a，2016b；Guo等，2017），但在巴西热带条件下CRF和U的混合施用对玉米影响的研究较少。在这种情况下，我们可以假设PSCU和U的混合施用可以在巴西条件下在整个玉米循环中提供氮元素。本研究目的是探讨不同PSCU和U混合施用对巴西地区玉米氮利用效率，籽粒产量，营养成分（N、P、K、Ca、Mg和S）吸收和分配的影响。

材料和方法

田间概况

2012-2013春季生长季节期间，在巴西圣保罗州进行了两次实验。站点1位于皮拉西卡巴（22°42，47°37W；海拔578米）;该地点的土壤被归类为典型的Haplustox（USDA分类；土壤调查人员2014），土壤质地为砂质壤土，含沙量为82.2％，淤泥为2.8％，粘土为15％（Gee和Bauder，1986）。站点2也位于皮拉西卡巴（22°34，47°36W，海拔594米），该站点的土壤是被分类为Rhodic Haplustox（USDA分类；土壤调查人员2014），为粘土质地：34.9％的沙子，6.6％的淤泥和58.5％的粘土（Gee和Bauder，1986）。在2011-2012春夏季节期间在两个地点进行的试验作物是1号棉花和2号玉米。皮拉西卡巴地区的年平均降水量为1,285毫米，年平均温度为22°C（20年平均值）。两种土壤的化学特征是在实验开始之前以0.2米的间隔对0至0.4米的土壤层进行取样（表1），以锯齿形方式从整个区域取样15个土壤样品然后进行 混合用于每个站点的分析（每个深度3次重复）。 使用0.01 mol L^-1 CaCl₂（使用土壤：溶液（w / v）比为1：2.5; van Raij等人，2001）测定土壤pH。使用质谱仪（Barrie和Prosser 1996）测定总N含量，并使用2 mol L^-1 KCl（比率为1：5w / v; van Raij等人，2001）测定NH₄ -N和NO₃-N）。在Walkley-Black程序之后通过湿氧化测定土壤有机物质（Nelson和Sommers 1996）。通过离子交换提取有效的P，K，钙（Ca）和镁（Mg），然后通过比色（P），火焰光度（K）或原子吸收（Ca和Mg）光谱进行定量测定（van Raij等人，2001年）。使用Ca(H₂PO₄)₂溶液提取SO₄^-2-S并通过比浊法测定，而使用KCl溶液提取Al并通过滴定测定（van Raij等人,2001）。基于可交换阳离子（Ca，Mg和K）和潜在酸度（H Al）的总和确定pH7.0的阳离子交换容量（CEC）。 通过将总可交换阳离子除以CEC并乘以100来计算碱饱和度。

实验设计和田间管理

两个地点的实验设计都是一个随机完整的区块，设置9个氮肥处理：对照（没有氮肥），T1（100％PSCU）; T2（90％PSCU 10％U）; T3（80％PSCU 20％U）; T4（70％PSCU 30％U）; T5（60％PSCU 40％U）; T6（50％PSCU 50％U）; T7（100％U）以及常规尿素管理（UCM）每个处理重复4次（表2）。所有氮肥的施用量均为180 kg N ha^-1，用于巴西圣保罗州，玉米籽粒产量高于10 Mg ha^-1（van Raij和Cantarella 1997）。T1至T7处理的氮肥在播种时以单一比例施用，手工掺入至种子行侧面0.05m以下和0.1m深度。UCM处理的氮肥在两个试验中手工施用：在播种（基础氮肥施用）中在种子行下方0.05m处的带中掺入20％的总量，并且80％的总量在V4（营养叶片第4阶段）播出（顶衣）（Ritchie等人，1997）。常规尿素含有46％N，PSCU含有39％N，9.73％元素硫和0.78％植物聚合物。每个实验区覆盖45平方米，有10行玉米植物（长10米，间距0.5米），密度为60,000株ha^-1。两个中心行用于测量产量，并且在图的每一侧的两行（不包括行末端的1米）用于在不同玉米生长阶段的计划采样。

在播种前两个月在两个位置进行土壤准备（犁耕和耙耕）。使用石灰石将碱饱和度提高到70％和提高土壤pH值（van Raij等人，2001）。2012年12月28日在地点1和2012年12月20日在地点2以0.02米的深度手工播种玉米，播种时，130 kg P₂O₅ ha^-1作为单一过磷酸钙（SSP）和40 kg K₂O ha^-1作为钾用氯化物（KCl）手工施加在种子排下方0.05m深处的条带中。在V4，手工施入90 kg K₂O ha^-1（以KCl施用）。杂草处理在V5（营养叶片阶段5）和V11（营养叶片阶段11）施用草甘膦[N-（膦酰基甲基）甘氨酸]的两种试剂。在V12（营养叶12期）施用Acefato（C₄H₁₀NO₃PS）以0.37kg ha^-1的比率控制昆虫，在 V14（营养叶阶段14）混合施用lambda;-氯氟氰菊酯（C23H19CIF3NO3）和噻虫嗪（C8H10CIN5O3S），速率为0.02plusmn;0.03kg HA^-1。

我们研究中使用的玉米杂交种是Pioneer 30F35 HR，具有草甘膦耐受性和对Diatreae saccharillis和Spodoptera frugiperda的抗性。 玉米于2013年6月19日在地点1和2013年6月8日在地点2收获。

植物取样和分析

在随后的生长阶段中每个地块收集的四个植物样品，测定两个地点季节性生物量和常量营养物积累：V4（营养叶阶段4），V12（营养叶阶段12），R3（繁殖乳阶段）和R6（成熟）（Ritchie等，1997）。当超过50％的植物达到上述生长阶段时，在土壤表面切割植物样品，然后将其分成茎，叶，穗轴和谷粒。将每种植物组分在65℃下烘箱干燥至恒重，称重，并使用Wiley研磨机研磨以通过0.5mm筛。经硫酸或硝基氯消化后，分析每种植物组分的样品的总常量营养素（N，P，K，Ca，Mg和S）浓度，单位为g kg^-1; 通过滴定（microKjeldahl）酸消化后测定N，通过比色法测定P，通过比浊法测定S，通过原子吸收光谱法测定K，Ca和Mg（Bataglia等人，1983）。每种植物组分中的营养物浓度乘以其各自的干重以确定养分吸收量（kg ha^-1）。总养分吸收量计算为每种植物组分的养分吸收总和。生物量积累表示为Mg ha^-1。在R6收获的谷粒重量，谷物产量（Mg ha^-1）表示为13％的水分含量。

最大干物质和养分吸收率（kg ha^-1 day^-1）是根据拐点处干物质和营养物质的积累（X₀）减去前一天的积累来确定的（Laviola et al.2009）。使用sigmoid非线性回归（方程式（1））发现X₀，该回归适合玉米循环期间干物质和营养物质的总积累：

其中Y是干物质或营养素的累积量（kg ha^-1）; Y_max是干物质或营养素的最大积累量（kg ha^-1）; X是VE（玉米出苗）和R6之间的周期（天）; X₀是干物质或养分吸收的最大速率（玉米出苗后数天（DAE））的时间; 和B是常数。在确定干物质和养分吸收的最大速率后，X₀从摄氏度（GDDc）（Karlen等人，1988）的DAE转换为生长度天数。

农艺效率指标表示为施用N（RE）的表观作物恢复，施用N（PE）的生理效率，N（IE）的内部利用效率，施用N（AE）的农艺效率和施用N的部分因子生产力（ PFP）使用以下等式计算（等式（2），（3），（4），（5）和（6））（Dobermann 2007）：

其中U_N是接收N的地块中成熟时地上生物量的总N（kg ha^-1）; U₀是未接收N的地块中成熟时地上生物量的总氮（kg ha^-1）; Y_N是应用N（kg ha^-1）的作物产量; Y₀是没有N的对照处理中的作物产量（kg ha^-1）; 和F_N是施加的N的比率（kg ha^-1）。

统计分析

使用单因素方差分析（ANOVA）（ple;0.05）分析数据，并且当F检验显着时，使用Tukey检验（ple;0.05）比较平均值。 SAS软件包（Statistical Analysis System，9.2版）用于统计分析。 使用SigmaPlot软件（版本11.0）将在玉米循环期间收集的干燥茎，叶，玉米棒和谷粒中的季节性生物量和营养物分配拟合为高斯方程（方程式（7））。

其中Y是地上生物量（Mg ha^-1）或营养物含量（kg ha^-1），GDDc是摄氏度的生长度日，A，B和C是常数。 从R6处的叶中的茎，茎和穗轴中的总营养物（N，P，K，Mg或S）摄取减去基于营养物积累模型估计营养物的再活化。

结果

天气状况

在玉米生长季节，两个地点的平均日气温为23°C（图1（a，b）），地点1的总降水量为861毫米（图1（a）），地点2的总降水量为670毫米 （图1（b））。 地点1从VE（玉米出苗）到V

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