馬瑞萍，梁熠，于祥

(寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

玉米是糧食、飼料和工業(yè)原料兼用農(nóng)作物，對(duì)保障國(guó)家糧食安全發(fā)揮著重要作用。近年來(lái)，隨著我國(guó)畜牧業(yè)和加工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)玉米的需求也隨之迅速增大。氮肥作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入的重要因素，對(duì)玉米增產(chǎn)起著極其重要的作用[1]。受此影響，目前農(nóng)戶主要通過(guò)增加氮肥輸入來(lái)提高玉米籽粒產(chǎn)量，形成了靠氮素大量投入增產(chǎn)的農(nóng)田高強(qiáng)度利用體系[2]。然而，連續(xù)過(guò)量施氮并未顯著提高玉米產(chǎn)量，卻降低了生產(chǎn)和投入效率，加速了對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，制約了玉米增產(chǎn)、土壤生產(chǎn)力提升和良好生態(tài)環(huán)境的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展之路[1-4]。

緩/控釋氮肥作為一種新型肥料具有延緩氮素釋放速率，減少氮素?fù)p失，降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，適合于免耕和地膜覆蓋耕作[5-6]等特點(diǎn)，受到了廣泛的關(guān)注。然而，緩/控釋氮肥在不同區(qū)域、不同種類玉米應(yīng)用上的作用存在異同。黃淮海地區(qū)夏玉米生育期內(nèi)氣溫高，降雨量大而集中，普通尿素“一炮轟”會(huì)導(dǎo)致硝態(tài)氮淋洗、徑流損失量大，當(dāng)季氮肥利用率較低；分次追肥過(guò)程繁瑣，操作難度大，不適于農(nóng)村勞動(dòng)力減少，勞動(dòng)成本較高的時(shí)代背景，所以應(yīng)用緩/控釋氮肥進(jìn)行種肥同播逐漸成為一種簡(jiǎn)化技術(shù)趨勢(shì)[7-8]。西北、東北春玉米區(qū)由于前期溫度較低、降雨量少且分布不均勻，故多采用覆膜種植。由于春玉米生育期較長(zhǎng)，中后期需肥量較大，普通尿素“一炮轟”可能導(dǎo)致玉米中后期“脫肥”，植株早衰，最終影響產(chǎn)量；而由于覆膜導(dǎo)致中后期分次追肥難度增大，加之勞動(dòng)力投入較大，緩控釋氮肥的研發(fā)與應(yīng)用被寄予厚望[9-11]。目前，有關(guān)于緩控釋氮肥的類型、施用量、時(shí)間及其與普通尿素配施比例等[12-16]方面在玉米上進(jìn)行了大量研究，取得了豐碩成果。為此，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)綜述了緩/控釋氮肥輸入對(duì)土壤氮素庫(kù)與酶活性、玉米生物量及產(chǎn)量、植株氮素吸收利用及生態(tài)環(huán)境的影響，探討了緩/控釋氮肥在玉米生產(chǎn)應(yīng)用中所存在的問(wèn)題及其今后發(fā)展的方向，為簡(jiǎn)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提高氮肥利用效率提供一定理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

1 緩/控釋氮肥概念及特點(diǎn)

緩/控釋氮肥(slow and controlled-release nitrogen)是以無(wú)機(jī)氮肥為基體，依據(jù)平衡施肥的理論，用物理化學(xué)及生物化學(xué)的手段調(diào)節(jié)和控制養(yǎng)分釋放，通過(guò)工業(yè)制造生產(chǎn)的一種長(zhǎng)、高效植物營(yíng)養(yǎng)復(fù)合體[17]。Trenkel[18]提出其應(yīng)滿足下列標(biāo)準(zhǔn)：第一，在24 h內(nèi)養(yǎng)分釋放率不超過(guò)15%；第二，在28 d內(nèi)的養(yǎng)分釋放率低于75%；第三，在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)養(yǎng)分釋放率不低于75%；第四，專用控釋肥基本實(shí)現(xiàn)同步營(yíng)養(yǎng)，即養(yǎng)分釋放曲線與相應(yīng)作物吸收曲線相吻合。對(duì)緩/控釋氮肥進(jìn)行嚴(yán)格劃分，其又可分為廣義和狹義2個(gè)概念。廣義的緩/控釋氮肥是指氮素養(yǎng)分釋放速率緩慢，釋放期較長(zhǎng)，在玉米的整個(gè)生長(zhǎng)期都可以滿足其生長(zhǎng)需求的肥料。但狹義上，緩釋氮肥和控釋氮肥又有不同的定義。緩釋氮肥(slow-release nitrogen)指氮素養(yǎng)分隨著時(shí)間的延續(xù)而緩慢釋放的肥料，緩釋期和緩釋量無(wú)定量規(guī)定；控釋氮肥(controlled release nitrogen)指采用聚合物包膜，定量控制肥料中氮素釋放數(shù)量和釋放時(shí)期，使其養(yǎng)分釋放規(guī)律與作物養(yǎng)分吸收基本同步的一類肥料。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 23348—2009)規(guī)定，控釋肥料應(yīng)同時(shí)達(dá)到以下3個(gè)要求：即在25 ℃常溫靜水浸提法測(cè)定下：(1)肥料中的養(yǎng)分在24 h內(nèi)的釋放率(即肥料的化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成植物可直接利用的有效形態(tài))不超過(guò)15%；(2)在28 d內(nèi)的養(yǎng)分釋放率不超過(guò)80%；(3)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，養(yǎng)分釋放率不低于80%。

目前，在我國(guó)玉米生產(chǎn)中常見(jiàn)的緩/控釋氮肥的類型大致包括無(wú)機(jī)或有機(jī)聚合物包膜顆粒肥料(硫包膜尿素、樹(shù)脂包膜尿素)、生物或化學(xué)降解有機(jī)氮化合物(脲甲醛、異丁烯環(huán)二脲)和低溶性的無(wú)機(jī)化合物(金屬磷銨鹽、磷礦粉包膜控釋肥)，這些緩/控釋氮肥具有肥效穩(wěn)定，減少氮素淋洗、揮發(fā)，提高肥料利用率，簡(jiǎn)化施肥，降低成本，保護(hù)生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，但其也存在成本較高、釋放量和時(shí)間受環(huán)境影響大等問(wèn)題[19-21]。

2 緩/控釋氮肥輸入對(duì)土壤氮素庫(kù)與酶活性的影響

土壤氮素的供應(yīng)能力是決定玉米產(chǎn)量品質(zhì)形成的主要因子，而緩/控釋氮肥的類型、輸入量、輸入時(shí)期、位置及其在土壤中的釋放特性決定了玉米生育期內(nèi)土壤中氮素的供應(yīng)強(qiáng)度，強(qiáng)度變化不但影響土壤與植株間的供需關(guān)系，同時(shí)對(duì)土壤氮素累積和淋失產(chǎn)生較大影響。土壤氮素庫(kù)包括土壤有機(jī)質(zhì)氮庫(kù)、微生物氮庫(kù)、固定態(tài)氮庫(kù)、銨態(tài)氮庫(kù)和硝態(tài)氮庫(kù)，在土壤中各庫(kù)(形態(tài))之間可以互相轉(zhuǎn)化，保持動(dòng)態(tài)平衡，土壤氮素庫(kù)的平衡與土壤中各形態(tài)氮素含量和氮素表觀損失量有著密切關(guān)系[22-23]。

土壤中無(wú)機(jī)氮的時(shí)空變化是土壤供氮能力的主要指標(biāo)。王端[24]的研究結(jié)果表明，緩/控釋氮肥可以有效降低拔節(jié)期到成熟期的土壤無(wú)機(jī)氮含量變化，使玉米生長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的氮素養(yǎng)分供應(yīng)，其中樹(shù)脂包膜尿素的效果優(yōu)于硫包膜尿素。緩/控釋氮肥輸入較普通尿素施用不僅可以顯著提高玉米開(kāi)花期至成熟期 0～30 cm 土層無(wú)機(jī)氮的含量，而且可以顯著降低0～100 cm 土層的硝態(tài)氮?dú)埩艉偷乇碛^損失量，有利于土壤氮素庫(kù)保持氮素平衡，其中以樹(shù)脂包膜尿素效果最佳[25-36]。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)[27-29]，在單一玉米體系中，相比于普通氮肥處理，樹(shù)脂包膜尿素一次性基施顯著提高了玉米大喇叭口期之后0～20 cm土層的硝態(tài)氮含量，使土壤氮素供應(yīng)能持續(xù)滿足玉米需求，同時(shí)有效地控制了氮素向20 cm以下土壤層次的淋溶。其中春玉米在拔節(jié)期、灌漿期和成熟期0～20 cm土層的銨態(tài)氮含量顯著提高，而0～20 cm土層的硝態(tài)氮含量只在灌漿期有顯著提高，且成熟期0～60 cm土層的硝態(tài)氮含量均有下降，樹(shù)脂包膜尿素還降低了春玉米的氮肥表觀損失。夏玉米0～20 cm土層的硝態(tài)氮含量在生長(zhǎng)中后期普遍較高，大喇叭口期以后顯著高于常規(guī)尿素處理，20 cm以下土層的硝態(tài)氮含量則顯著降低，而在完熟期0～20 cm土層的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量均顯著提高。造成春、夏玉米之間差異的原因可能有試驗(yàn)地土壤與氣候、施肥方式與施用量等，主要原因可能是土壤類型不同，春玉米試驗(yàn)地土壤主要是黑土，屬黏質(zhì)土壤，偏酸性，更有利于氮素水解形成銨態(tài)氮；夏玉米試驗(yàn)地土壤類型為河潮土，質(zhì)地砂性，酸堿度呈中性，后者有更高的淋失量。而復(fù)合群體玉米生產(chǎn)中，Li等[30]對(duì)秸稈還田小麥-玉米輪作體系進(jìn)行混施控釋氮肥處理研究，結(jié)果表明，控釋氮肥處理的土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和總N均比常規(guī)尿素土壤處理高，分別高15.8%、10.0%和7.5%；冬小麥-夏玉米輪作體系減氮 30%的控釋尿素處理同樣減少了深層土壤硝態(tài)氮含量，有效控制了硝態(tài)氮淋失，但土壤表層硝態(tài)氮含量與普通尿素一次性基施處理相比無(wú)顯著差異[31]。在小麥-玉米輪作體系中控釋氮肥之所以能增加土壤氮素養(yǎng)分，是因?yàn)槠漯B(yǎng)分釋放較緩，后期土壤中可檢測(cè)的氮素含量就較高，同時(shí)其滿足了作物生長(zhǎng)后期對(duì)養(yǎng)分的需求，減少了氮素表觀損失量，維持了土壤氮素庫(kù)的平衡。而對(duì)于大豆-玉米、花生-玉米復(fù)合體系等更多玉米復(fù)合群體中的緩/控釋氮肥輸入沒(méi)有明確的研究，這也是我們今后需要研究的方向之一。

土壤酶活性是土壤總生物學(xué)活性的體現(xiàn)，也是土壤綜合肥力特征和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化進(jìn)程的體現(xiàn)，對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)有重要作用，其變化與土壤養(yǎng)分的有效性息息相關(guān)。前人[32-33]研究結(jié)果表明，控釋肥及其樹(shù)脂殘膜能夠提高土壤酶活性。李東坡等[34]在研究緩/控釋氮肥對(duì)玉米苗期土壤生物學(xué)活性的影響中發(fā)現(xiàn)，不同緩/控釋氮肥處理土壤硝酸還原酶活性普遍增強(qiáng)，但相互間差異不顯著；而施用含脲酶抑制劑nBPT涂層的尿素會(huì)顯著抑制土壤脲酶活性。馮愛(ài)青等[35]研究也表明，相較于普通尿素，緩/控釋氮肥輸入可以提高部分土壤酶活性，其中施用70%控釋氮肥對(duì)脫氫酶活性的提高最顯著，100%施用控釋氮肥對(duì)脲酶和中性磷酸酶活性的提高最顯著，但施用控釋氮肥對(duì)過(guò)氧化氫酶活性無(wú)顯著影響。酶活性提高有利于土壤養(yǎng)分分解和土壤微生物活性提高，其中脲酶活性與土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量顯著相關(guān)[36]，即其活性與土壤氮素庫(kù)顯著相關(guān)，緩/控釋氮肥對(duì)酶活性的影響是氮素肥料和包膜材料共同作用的結(jié)果，不同的研究者應(yīng)用的緩/控釋氮肥包膜材料和肥料含氮量不同，因此，得出不同的結(jié)論。

3 玉米生物量及產(chǎn)量對(duì)緩/控釋氮肥輸入的響應(yīng)

玉米生物量及產(chǎn)量會(huì)因?yàn)榫?控釋氮肥自身特性及環(huán)境而發(fā)生較大變化。前人就不同類型緩/控釋氮肥對(duì)不同區(qū)域春、夏玉米的生物量及產(chǎn)量影響進(jìn)行了大量研究。有研究[37-38]表明，不同種類的緩/控釋氮肥和不同組分的脲甲醛緩釋肥能滿足玉米整個(gè)生育期的養(yǎng)分需求，可以不同程度的提高玉米產(chǎn)量，增產(chǎn)達(dá)7.3%～11.8%。司東霞等[39]分析了4 種控釋氮肥對(duì)夏玉米同化物積累的影響，結(jié)果表明，不同控釋肥料對(duì)玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響存在差異，聚酯包膜尿素 (CRU) 顯著增加了夏玉米花后干物質(zhì)的累積量，產(chǎn)量相較于區(qū)域氮素推薦施肥技術(shù)(Nopt)提高4.2%，而磷礦粉包膜控釋肥(NhnP)和腐殖酸包膜控釋肥(NhnF)花前、花后干物質(zhì)積累比例與Nopt相近，且這2種控釋肥一次性基施均會(huì)導(dǎo)致減產(chǎn)，產(chǎn)量分別降低4.3%～8.1%和0.1%～4.3%。孫曉等[40]研究了樹(shù)脂尿素、控釋尿素(CLU)、硫包衣尿素(SCU)、脲甲醛(UF)、多肽尿素和穩(wěn)定尿素等6 種緩/控釋尿素在黃土臺(tái)塬區(qū)春玉米上的應(yīng)用，結(jié)果表明，緩/控釋氮肥氮素釋放基本集中在大喇叭口期，更有利于玉米植株生育后期的干物質(zhì)積累，且與普通尿素相同減量處理下各緩/控釋尿素一次基施未出現(xiàn)顯著減產(chǎn)，其中SCU和CLU分別增產(chǎn) 4.5%和 2.7%。緩/控釋氮肥能夠提高玉米生物量和產(chǎn)量是因?yàn)槠渚忈屘匦苑嫌衩椎酿B(yǎng)分需求規(guī)律，但不同緩/控釋尿素因生產(chǎn)工藝、控釋原理、釋放時(shí)期、地域環(huán)境及玉米品種的不同,對(duì)玉米生長(zhǎng)、生物量積累和產(chǎn)量增長(zhǎng)的影響差異很大，其中地域環(huán)境可能是主要影響因素，因?yàn)橥寥罍囟群退质怯绊懢?控釋氮肥的包膜溶解和氮素釋放的主要因素[41]。

土壤肥力水平、施肥方式等對(duì)控釋氮肥輸入效果也有較大影響。王永軍等[42]就不同地力水平下控釋尿素的輸入效果、適宜釋放期、控釋尿素的選擇方面進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，與普通尿素相比，控釋尿素輸入顯著增加玉米干物質(zhì)積累量，且使干物質(zhì)向開(kāi)花后分配比例增加；釋放期不同的控釋尿素在不同地力水平下增產(chǎn)效果也存在差異，當(dāng)?shù)亓λ捷^低時(shí)，釋放期30 d的控釋尿素效果好于60 d，而當(dāng)?shù)亓λ捷^高時(shí)，2種控釋期尿素效果與上述結(jié)果相反。這是由于低地力水平地塊玉米生長(zhǎng)前期養(yǎng)分供應(yīng)不足，需要較早的肥力補(bǔ)充，而高地力地塊前期養(yǎng)分充足。陳召月等[43]研究發(fā)現(xiàn)，緩釋肥不同施用方式也對(duì)夏玉米的干物質(zhì)積累和產(chǎn)量構(gòu)成均有積極作用，緩釋肥常規(guī)施用和異位分層施用相較于農(nóng)戶習(xí)慣施肥使干物質(zhì)積累總量顯著提高7.13%、13.28%，產(chǎn)量增加7.39%、11.45%，且緩釋肥使花后干物質(zhì)積累對(duì)籽粒的貢獻(xiàn)率顯著提高，其中緩釋肥異位分層施用效果最優(yōu)，因?yàn)楫愇环謱邮┓士梢栽黾痈祵?duì)養(yǎng)分的接觸面積，更有利于養(yǎng)分的吸收和積累。還有學(xué)者[44]發(fā)現(xiàn)緩釋肥對(duì)鮮食玉米的干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量有顯著的促進(jìn)作用。

近年來(lái)，隨著研究的深入，學(xué)者發(fā)現(xiàn)在東北及西北黃土高原地區(qū)，由于春玉米生長(zhǎng)前期土壤溫度和水分含量偏低，100%采用控釋尿素一次性基施可能導(dǎo)致氮素釋放受到限制，對(duì)穩(wěn)定和提高玉米產(chǎn)量具有一定的風(fēng)險(xiǎn)[23]。因此，控釋氮肥與普通尿素進(jìn)行摻混施用是行之有效的一次性替代施肥技術(shù)。有關(guān)于二者摻混比例不同學(xué)者的研究結(jié)果存在差異。衣文平等[45-47]認(rèn)為，樹(shù)脂包膜尿素與普通尿素配比為2.5∶7.5～4∶6范圍內(nèi)，春玉米千粒重增加，產(chǎn)量最高。也有學(xué)者[48-51]認(rèn)為，樹(shù)脂包膜尿素所占比例在50%～75%時(shí)，可提高春玉米干物質(zhì)積累，優(yōu)化干物質(zhì)分配，獲得較好的產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成和品質(zhì)。還有學(xué)者認(rèn)為，控釋氮肥與尿素?fù)交焓┯媚茱@著提高春玉米地上部干重和產(chǎn)量，但不同摻混比例之間差異不顯著[52]。Tang等[53]還發(fā)現(xiàn)，相同的配施比例下不同地膜覆蓋對(duì)玉米的生長(zhǎng)和產(chǎn)量也有不同的影響，控釋尿素和常規(guī)尿素配施比為1∶2的施肥處理下3種覆蓋處理3年平均產(chǎn)量較常規(guī)尿素分次施用處理分別提高5.8%、4.0%和4.6%，其中地膜覆蓋在配施處理下的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益最高。究其原因，可能由于研究區(qū)域氣候特點(diǎn)、土壤環(huán)境、施氮水平、控釋肥類型及不同玉米品種氮素需求量等綜合因素導(dǎo)致的結(jié)果。

4 緩/控釋氮肥輸入對(duì)玉米植株氮素吸收利用的影響

常規(guī)尿素可作為基肥和追肥短期、快速地為作物提供充足的氮素，但受土壤、氣候、肥效等條件的影響，中后期易造成供肥不足，影響植株氮素積累。緩/控釋氮肥的包膜材料可以減緩氮素釋放、轉(zhuǎn)化和分解速度，使氮肥肥效持久，更有利于作物對(duì)氮肥的吸收利用[41,54-55]。施用控釋肥可以改善土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)、增加其穩(wěn)定性和提高腐殖酸含量，進(jìn)而促進(jìn)玉米對(duì)氮素的吸收和利用[56]。

前人研究結(jié)果表明，緩/控釋氮肥不同肥料類型、施肥深度和施肥方式都會(huì)對(duì)玉米氮素吸收利用產(chǎn)生影響。解文艷等[57]對(duì)硫包衣尿素、多酶金緩釋尿素和樹(shù)脂包膜尿素3種控釋氮肥研究發(fā)現(xiàn)，相較于一次性基施普通尿素，緩/控釋氮肥可以顯著提高春玉米成熟期地上部氮吸收量和氮素利用效率，其中硫包衣尿素提高最為顯著，氮吸收量平均提高了16.70%，氮肥農(nóng)學(xué)利用效率平均提高151.76%，肥料貢獻(xiàn)率平均增加112.42%。劉威等[58]研究控釋尿素0～20 cm不同施肥深度玉米產(chǎn)量和氮肥利用效率發(fā)現(xiàn)，施肥深度為15 cm時(shí)較為適宜鮮食玉米生產(chǎn)，并結(jié)合前人研究得出合理深施有利于玉米對(duì)氮肥吸收利用的結(jié)論。蘇琳[59]進(jìn)行了玉米不同緩/控釋氮肥施肥方式的研究，發(fā)現(xiàn)不同空間位施肥對(duì)玉米氮肥利用有顯著影響，其中控釋尿素底施處理更顯著的提高了玉米植株地上部吸氮量和氮素利用效率，而陳召月等[43]研究也證明，不同施肥方式對(duì)玉米氮素利用率有顯著影響。

很多學(xué)者認(rèn)為，控釋尿素與常規(guī)尿素混施可能是提高氮肥利用率的一種有效途徑。劉詩(shī)璇等[60]研究表明，不同配施比例對(duì)氮素的吸收利用有顯著影響，該研究結(jié)果表明，控釋氮肥與常規(guī)尿素配施比為3∶7時(shí)氮肥利用率最高。而郭家萌等[61]通過(guò)研究2個(gè)氮效率玉米品種的不同施肥方式發(fā)現(xiàn)，在控釋氮肥與普通尿素比例為1∶2時(shí)，氮低效品種YH988的氮素積累量和氮素利用率達(dá)到最大，而氮高效品種 ZD958則在比例為2∶1時(shí)達(dá)到最大。這是由于不同地區(qū)的氣候、土壤差異以及栽培所用的玉米品種不同等因素造成的差異。Fan等[62]進(jìn)行了控釋氮肥減氮配施試驗(yàn)，結(jié)果表明，控釋氮肥配施處理在減氮20%的情況下，籽粒產(chǎn)量與普通尿素處理基本相同，氮肥利用率提高4.7%～26.6%，其中配施比例為50∶50的減氮20%處理在華北平原玉米生產(chǎn)中可以得到最好的效果。也有學(xué)者[63]發(fā)現(xiàn)，控釋氮肥減量輸入對(duì)鮮食玉米吸氮量和氮素吸收利用有顯著提升作用，以70%控釋氮肥最優(yōu)。緩/控釋氮肥配施較單施有更高的吸氮量和氮素利用率，是因?yàn)榫?控釋氮肥因其緩釋特性，前期不能為玉米生長(zhǎng)提供充足的養(yǎng)分,而配施一定比例的普通尿素就可以彌補(bǔ)這一缺陷，既滿足玉米前期生長(zhǎng)所需養(yǎng)分，又可以及時(shí)為玉米花后干物質(zhì)積累提供養(yǎng)分。

5 緩/控釋氮肥輸入對(duì)環(huán)境效應(yīng)的影響

過(guò)量氮肥輸入會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。氮肥進(jìn)入土壤-作物系統(tǒng)后一部分被作物吸收，另一部分在土壤剖面以無(wú)機(jī)或有機(jī)氮形態(tài)結(jié)合殘留，最后一部分以氨揮發(fā)、硝化-反硝化、淋洗或徑流等各種途徑損失至環(huán)境,導(dǎo)致大氣污染、地表水體富營(yíng)養(yǎng)化、地下水硝酸鹽污染，對(duì)環(huán)境造成危害，還會(huì)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)生污染[64-65]。

不合理的氮肥輸入及高溫和短期大量降雨環(huán)境可能使部分氮素通過(guò)液相或者氣相形態(tài)損失，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題[66]。農(nóng)田氮素的大量盈余在較廣泛的范圍內(nèi)分散而微量的向更深層的土壤或水體流失，并對(duì)地下水和湖庫(kù)型水源地造成潛在的威脅，造成農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題。氮素的地表徑流和淋洗是造成氮液相損失的2種形式，是地表水富營(yíng)養(yǎng)化等農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題的誘因之一[67]。地表徑流中氮素的主要流失形態(tài)為溶解態(tài)氮，包括硝態(tài)氮、氨態(tài)氮和溶解態(tài)有機(jī)氮。前人研究表明，控釋氮肥可減少?gòu)搅鞯負(fù)p失，較常規(guī)施肥處理，適當(dāng)減少控釋氮肥量(減量10%～30%)，能顯著降低硝態(tài)氮流失，進(jìn)而減少總氮和溶解態(tài)氮的損失量[66,68]。羅付香等[69]通過(guò)研究坡耕地玉米施用不同形態(tài)氮肥下的氮素徑流，發(fā)現(xiàn)地膜覆蓋和緩控釋肥施用能夠降低氮素的流失，提高氮肥利用效率。王磊[70]的研究也表明，緩/控釋尿素可以減少氮素的淋溶損失，且由于不同緩控釋尿素緩釋速率不同，對(duì)淋溶損失的降低幅度也不同，降低幅度約為21.99%～39.87%。氮素淋洗損失受到地形地貌、土壤性質(zhì)、肥料種類、施肥方式等多種因素的影響，主要以硝態(tài)氮的形式淋洗。土壤中存在氮素殘留和水分運(yùn)動(dòng)是發(fā)生土壤氮素淋洗的2個(gè)必要條件，緩/控釋氮肥釋放特性符合玉米生長(zhǎng)的養(yǎng)分需求規(guī)律，氮素能夠及時(shí)被植株吸收，土壤中殘留量少，水分運(yùn)動(dòng)能夠帶走的氮素減少，氮素淋洗損失就相應(yīng)降低，長(zhǎng)期施用可以有效防治農(nóng)業(yè)面源污染[71-72]。

氧化亞氮(N2O)和氨氣(NH3)是土壤氮素氣態(tài)損失的兩種重要形式，二者排放量的增加可能引發(fā)溫室效應(yīng)等一系列環(huán)境問(wèn)題。氮素的硝化-反硝化損失也是農(nóng)田氮素流失的重要途徑，是N2O和NH3損失的主要路徑?？蒯尩释ㄟ^(guò)有效阻斷膜內(nèi)肥料與土壤微生物和各種酶的直接接觸，從而減少N2O和NH3的損失。不同學(xué)者[73-75]研究發(fā)現(xiàn)，相比于普通尿素分次施用，樹(shù)脂包膜尿素和硫包膜尿素能夠減少總N2O 排放量，同時(shí)降低氨揮發(fā)速率，減少土壤氨揮發(fā)累積損失量，有效降低和延遲土壤氨揮發(fā)通量峰值，且樹(shù)脂包膜尿素減緩效果優(yōu)于硫包膜尿素。研究者[76-78]還發(fā)現(xiàn)，土壤N2O排放和氨揮發(fā)量與施氮量顯著相關(guān)，玉米生育期內(nèi)，N2O排放量和氨揮發(fā)量均隨施氮量的增加而增大，在氮肥用量較大的情況下，控釋氮肥相較于普通氮肥對(duì)減少氮肥氣態(tài)損失沒(méi)有優(yōu)越性，適量降低控釋氮肥用量既對(duì)春玉米土壤N2O和氨揮發(fā)的減排有一定的作用，又能穩(wěn)產(chǎn)增效。丁洪等[79-80]研究發(fā)現(xiàn)，緩/控釋氮肥可以顯著降低土壤氮素的硝化-反硝化損失，其中控釋肥處理比常規(guī)尿素處理土壤反硝化損失降低了 3.45%～3.60%，緩釋氮肥的總硝化速率比其他氮肥處理降低32.6%～42.0%，反硝化速率降低21.0%～28.5%。緩/控釋氮肥通過(guò)降低肥料水解轉(zhuǎn)化為土壤銨態(tài)氮的速度，進(jìn)而達(dá)到控制氮素釋放減少硝化-反硝化損失的效果。

可見(jiàn)，緩/控釋氮肥可以通過(guò)減少氮素的各種形式的損失進(jìn)而降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境造成的危害，同時(shí)可以減少農(nóng)產(chǎn)品的污染，提高氮肥利用效率和保障農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。

6 緩/控釋氮肥在玉米研究應(yīng)用上存在的問(wèn)題與展望

近年來(lái)的研究表明，緩/控釋氮肥輸入可以增加土壤中無(wú)機(jī)氮的供給，維持土壤氮素庫(kù)平衡，提高土壤酶活性，同時(shí)可以提高玉米的氮素積累量和氮素吸收利用效率，增加玉米生物量與產(chǎn)量，并且對(duì)于環(huán)境保護(hù)有積極作用，有益于玉米增產(chǎn)增效、土壤生產(chǎn)力提升和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。目前，對(duì)于緩/控釋氮肥在玉米上的應(yīng)用已有許多研究，但仍有許多問(wèn)題需要更進(jìn)一步地探討研究。對(duì)于更多不同玉米復(fù)合群體中緩/控釋氮肥的應(yīng)用效果和作用機(jī)理研究較少；緩/控釋氮肥輸入土壤后的長(zhǎng)期效應(yīng)還有待進(jìn)一步研究；緩/控釋氮肥輸入與玉米生長(zhǎng)環(huán)境的適應(yīng)性需要深入觀察和分析，同時(shí)可以結(jié)合不同的農(nóng)田操作進(jìn)行分析；對(duì)于旱作和灌溉條件下緩/控釋氮肥輸入與玉米生長(zhǎng)和氮素吸收利用的關(guān)系值得深入研究與探討；如今已有對(duì)部分緩/控釋氮肥殘膜的研究，但還需要研究不同緩/控釋氮肥的殘膜對(duì)玉米生長(zhǎng)和環(huán)境效應(yīng)的影響。

針對(duì)我國(guó)緩/控釋氮肥發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)、農(nóng)田氮肥管理現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，今后的研究可重點(diǎn)關(guān)注：1)加大對(duì)玉米復(fù)合群體緩/控釋氮肥輸入效果的研究，探究最適于玉米生產(chǎn)的復(fù)合群體和緩/控釋氮肥應(yīng)用方式，明確緩/控釋氮肥對(duì)玉米復(fù)合群體的主要作用機(jī)理；2)進(jìn)一步研究緩/控釋氮肥輸入及其釋放與玉米生長(zhǎng)環(huán)境的適應(yīng)性和緩/控釋氮肥對(duì)玉米生產(chǎn)的長(zhǎng)期效應(yīng)，結(jié)合不同田間操作和不同緩/控釋氮肥，探究緩/控釋氮肥最佳釋放環(huán)境和玉米最佳生長(zhǎng)環(huán)境及其相關(guān)性；3)加強(qiáng)旱作和灌溉2種條件下緩/控釋氮肥輸入對(duì)玉米生長(zhǎng)和氮素吸收利用的影響研究，探明2種條件下緩/控釋氮肥輸入的玉米生長(zhǎng)狀況和氮素吸收利用狀況以及存在的差異，并分析其原因；4)深入研究不同緩/控釋氮肥的殘膜對(duì)玉米不同時(shí)期不同器官生長(zhǎng)和環(huán)境效應(yīng)的影響，目前對(duì)于緩/控釋氮肥殘膜的研究較少，且由于膜材料的不同，降解性和所含成分不同，對(duì)于玉米生長(zhǎng)、器官建成和環(huán)境的影響存在差異。