增值尿素对小麦产量_氮肥利用率及肥料氮在土壤剖面中分布的影响
植物营养与肥料学报2014，20（3）：620－628
Journal of Plant Nutrition and Fertilizer doi:10.11674/zwyf．2014.0313增值尿素对小麦产量、氮肥利用率及肥料氮
在土壤剖面中分布的影响
袁亮1，2，赵秉强1*，林治安2，温延臣2，李燕婷1
（1农业部作物营养与施肥重点实验室，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京100081；
2中国农业科学院德州盐碱土改良实验站，山东德州253015）
摘要：本研究利用同位素15N尿素，采用尿素熔融工艺分别制备了普通尿素（U）、海藻酸增值尿素（AU）、腐植酸增值尿素（HAU）和谷氨酸增值尿素（GU）试验产品，运用土柱栽培试验研究等氮量条件下（N0.1g/kg干土，以0—30 cm土层干土重量计算）3种增值尿素产品对小麦产量、氮肥利用率和肥料氮在土壤剖面中分布的影响。主要结果，1）与U相比，AU、HAU和GU处理均可显著提高小麦籽粒产量，增加幅度分别为7.12%、13.63%和3.65%；
2）小麦吸收的氮素中有44.8%48.0%来自肥料氮，AU、HAU、GU处理的小麦地上部吸收的肥料氮量均显著高于U处理，分别高出4.83%、7.41%和3.12%；3）虽然所有处理土壤残留的肥料氮均主要集中在0—50cm土层中，U处理在50—90cm层次土壤肥料氮累积量显著高于AU和HAU处理；4）AU、HAU和GU处理的小麦氮肥表观利用率分别较U处理显著提高6.38、15.63、3.08个百分点，HAU和AU处理的15N利用率分别较普通尿素高出
3.70和2.41个百分点，AU、HAU和GU处理的肥料氮的损失率分别比普通尿素显著降低7.64、9.52和2.19个百
分点。
关键词：增值尿素；小麦产量；氮肥利用率；残留氮分布
中图分类号：S143.6文献标识码：A文章编号：1008－505X（2014）03－0620－09
Effects of value-added urea on wheat yield and N use efficiency
and the distribution of residual N in soil profiles
YUAN Liang1，2，ZHAO Bing-qiang1*，LIN Zhi-an2，WEN Yan-chen2，LI Yan-ting1（1Ministry of Agriculture Key Laboratory of Crop Nutrition and Fertilization/Institute of AgriculturalＲesource andＲegional
Planning，CAAS，Beijing100081，China；2Dezhou Experiment Station，CAAS，Dezhou，Shandong253015，China）
Abstract：In this study，three kinds of value-added urea containing a certain ratio of：alginic acid，humic aicd （HAU）and glutamic acid（GU），were prepared with isotope15N urea using the urea melt technology．Pot experiments were conducted under the same N application rate（N0.1g/kg dry soil by the soil weight of0－30cm soil layer）to investigate the effects of value-added urea on wheat yields，N use efficiencies and the distributions of fertilizer N in soil profiles．The results show that：1）Compared with urea（U），the grain yield of wheat applied with alginic acid urea（AU），humic acid urea（HAU）and glutamic acid urea（GU）are increased by7.12%，13.63%and3.65%respectively．2）The percentage of fertilizer N contribution in the total wheat N uptake ranges from44.8%－48.0%，the percentages with AU，HAU and GU are4.83%，7.41%and3.12%significantly higher than that with U．3）The residual fertilizer N is mainly centralized in0－50cm soil layer with all the treatments，but the residual amounts from U treatment is significantly higher than those from AU and HAU treatments in50－90cm soil layer．4）The percentages of fertilizer N apparent recoveries from AU，HAU and GU
收稿日期：2013－07－25接受日期：2013－09－23
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目（2013BAD05B04，2011BAD11B05）；中央级公益性科研院所专项资金资助项目（IAＲＲP－2014－5）资助。
作者简介：袁亮（1982—），男，山东东营人，博士研究生，主要从事新型肥料和施肥技术研究。Tel：010－82108664，E-mail：yuanliang@caas．cn *通信作者Tel：010－82108658，E-mail：zhaobingqiang@caas．cn
3期袁亮，等：增值尿素对小麦产量、氮肥利用率及肥料氮在土壤剖面中分布的影响
are6.38，15.63and3.08higher than that of the U treatment．The15N recoveries of HAU and AU are significantly higher than that of the U treatment with increased percentage points of3.70and2.41，respectively．As a result，the fertilizer nitrogen loss rates of AU，HAU and GU are significantly lower than that of the U treatment with decrease of7.64，9.52and2.19percentage points，respectively．
Key words:value-added urea;wheat yield;N fertilizer use efficiency;residual N distribution
尿素是我国主要的化学氮肥品种，占氮肥消耗总量的65%左右。尿素氮肥活性强，损失途径多，施入土壤的尿素氮肥经过转化后，除被作物吸收和土壤固持外，相当部分氮素通过氨挥发、硝化、反硝化、径流和淋溶等途径损失，我国氮肥利用效率一直处于较低水平，全国大田作物氮肥平均利用率仅在30%左右［1－5］。近年来，我国科研工作者通过对化肥特别是氮肥进行改性增效研究［6］，如包膜尿素［4－8］、脲醛肥料［4－5，9］、稳定性肥料等［10－11］取得了一定的效果。这些肥料大多需二次加工，或成本较高或产能较低，多适用于草坪、花卉及附加值较高的经济作物，较少用于大田作物，另外，因产业规模小，尚不能从整体上提高我国的肥料利用率［8］。据报道，2009年，世界的缓释肥料约为170200万吨，我国的缓释肥料年产量约为70万吨，已成为世界最大的缓释肥生产和消费国［12］。2012年，我国尿素实物产量达6530万吨，缓释尿素也仅占我国尿素产量的1%左右。因此，开发产能高、成本低、效果好的增值尿素新产品成为重要的研究方向，肥料增值技术或发展增值肥料（Value-added Fertilizer）成为国内外新型肥料研究的重要方向之一［2－3，13－14］。增值尿素是指在基本不改变尿素生产工艺的基础上，增加简单设备，向尿素熔融液中直接添加生物活性类氮肥增效剂所生产的尿素增值产品［2－3］。世界上许多国家都在通过开发肥料增效剂来对化肥进行改性增效。如日本的丸红株式会社、美国第二大农化服务公司HELENA和德国的BASF公司都拥有自己独立技术的肥料增效剂多达上百种，欧洲于2011年成立了生物刺激素产业联盟（http：//www．biostimulants．eu），促进了肥料增效剂在农业中的应用，但由于申请专利需要对专利信息进行公开，增效剂的研发企业大多不申请专利，只在内部使用增效剂技术。近年来，我国尿素增值技术发展较快［2－3，6］，2012年底，由中国氮肥工业协会和中国农业科学院农业资源与农业区划研究所牵头，联合我国16家大型尿素生产企业和15家技术推广单位成立了化肥增值产业技术创新联盟，成为推动我国增值肥料发展的重要力量，但我国的肥料增值技术仍处于起步阶段。
同位素15N示踪法是研究氮肥利用率、肥料氮在土壤剖面中分布和损失量的重要手段［15－16］，本文以发酵海藻液、改性腐植酸和聚合谷氨酸作为增效剂，与同位素15N尿素充分熔融，制备增值尿素（海藻酸尿素、腐植酸尿素和谷氨酸尿素）试验产品，利用土柱栽培试验研究其对小麦产量、氮肥利用率及肥料氮在土壤剖面中分布的影响，旨在为增值尿素新产品的研发和推广应用提供理论依据。
1材料与方法
1.1试验区概况
试验于2011年10月19日至2012年6月9日在中国农业科学院德州盐碱土改良实验站禹城试验基地进行。禹城试验基地位于华北平原中东部（116?34'E，360?50'N），属暖温带半湿润季风气候，光热资源丰富，年均气温13.4?，月均最高气温26.9?，最低－2.5?；≥0?积温4951?，≥10?积温4441?；年日照时数2640h，无霜期206d；雨热同季，多年平均降水量569.6mm，最大1144.4mm，最小248mm，70%以上降水集中在69月份；水面蒸发量2094.5mm。冬小麦－夏玉米一年两熟制为本区域粮食生产主要种植制度。
1.2供试材料
1.2.1供试土壤供试土壤采自中国农业科学院德州盐碱土改良实验站禹城试验基地连续三年以上未施用任何肥料的匀地试验场，采集0—30cm土壤，过2mm筛，混匀、备用。土壤类型为石灰性潮土，质地为轻壤。土壤的基本化学性质：pH（土?水= 1?2.5）8.11、有机质10.47g/kg、全氮0.61g/kg、速效磷（P2O5）8.74mg/kg、速效钾（K2O）85.6 mg/kg。
1.2.2供试作物供试作物为冬小麦，品种为济麦22。
1.2.3供试肥料增效剂分别为发酵海藻液（A）、改性腐植酸（HA）和聚合谷氨酸（G）。发酵海藻液
126
植物营养与肥料学报20卷
主要成分是海藻酸，海藻酸的含量是2.5%；改性腐
植酸是通过微生物发酵方法对风化煤进行处理，再
用弱碱提取的腐植酸，腐植酸含量为10%；聚合氨
基酸主要成分为谷氨酸，含量为10%。将发酵海藻
液、改性腐植酸和聚合谷氨酸分别按固形物2?、
5?和5?的比例添加到尿素中，在116?下与尿素
充分混匀、熔融，冷却后粉碎，制备成相应的增值尿
素试验产品，为保持条件一致，普通尿素添加与增值
尿素等量的水，也经过相同的熔融过程。增值尿素
试验产品均利用15N尿素（购自海化工研究院，原子
丰度为10.22%）制备。供试肥料代号、氮含量及
丰度值见表1。
表1供试尿素全氮含量及丰度
Table1N contents and15N abundances of urea
for experiments
供试尿素Urea for experiment 代号
Code
全氮（%）
Total N
15N丰度（%）
15N abundance
普通尿素
Conventional urea
U44.389.859
海藻酸尿素
Alginic acid urea
AU44.309.842
腐植酸尿素
Humic aicd urea
HAU44.219.822
谷氨酸尿素
Glutamic acid urea
GU44.239.822
1.3试验设计
试验采用土柱栽培方式，选用直径为25cm（内径）、高100cm PVC管，埋入土中，上口高出地面3 cm，以防止降水地表径流流入，下不封口，与自然土壤直接接触，模拟田间自然栽培状态［17］。每个土柱装风干土55kg。增值尿素与普通尿素处理均按N 0.1g/kg干土（以0—30cm土壤干重计算），等氮量投入，与磷钾肥播种前一次性施用，均匀混施于土柱0—30cm土层中；磷、钾用量按充足供应原则设计，磷肥用过磷酸钙（P2O5含量为12.5%），施用量为P2O50.3g/kg干土；钾肥用氯化钾（K2O含量为
60%），施用量为K
2O0.3g/kg干土（P
2
O
5
和K2O
均以0—30cm土壤干重计算）。
试验处理设置5个处理：不施氮对照（CK，只施磷、钾肥，用量与其它施肥处理相同）、普通尿素（U）、海藻酸尿素（AU）、腐植酸尿素（HAU）和谷氨酸尿素（GU），每个处理6次重复。试验于2011年10月19日播种，精选均匀饱满的麦种，每个土柱播36粒，在苗期间苗，每个土柱留20株。在小麦起身期（2012年3月22日）、挑旗期（2012年4月12日）用量杯各浇水3L。小麦于2012年6月9日收获。
1.4测试项目与计算方法
植株样品的全氮含量采用H2SO4－H2O2联合消煮后，利用KDY－9820凯氏定氮仪蒸馏，0.02 mol/L（1/2H
2
SO
4
）滴定［18］，尿素、植物和土壤样品的15N丰度用Finngan-mat251超精度气体同位素质谱仪测定。
氮肥表观利用率=（施氮处理作物吸氮量－未施氮CK处理作物吸氮量）/施氮量?100%
氮的农学效率=（施氮处理作物产量－未施氮CK处理作物产量）/施氮量
原子百分超=实测丰度值－自然丰度值
肥料氮含量=样品全氮含量?样品15N原子百分超/肥料15N原子百分超
15N肥料利用率=作物地上部肥料氮吸收量/肥料氮施用量?100%
肥料N的土壤残留率=土壤肥料氮累积量/肥料氮施用量?100%
肥料氮损失率=1－（作物地上部肥料氮吸收量+土壤残留肥料氮量）/肥料氮施用量?100%土壤氮素激发率=施氮肥处理作物吸收的土壤氮/未施氮CK处理作物吸收的总氮量?100%［19－23］
数据统计分析采用Excel和SPSS Statistics17.0统计软件。
2结果与分析
2.1增值尿素对小麦产量及产量构成因素的影响
从表2中可以看出，与普通尿素相比，海藻酸尿素（AU）、腐植酸尿素（HAU）和谷氨酸尿素（GU）均可显著提高小麦籽粒产量，增加幅度分别为7.12%、13.63%和3.65%，小麦的生物产量分别提高9.13%，16.66%和5.81%，且处理间差异均达显著水平。从产量构成因素看，AU、HAU和GU的穗数均显著高于U，分别增加4.3、9.0和3.3穗。增值尿素处理的穗粒数与普通尿素无显著差异，AU处理的小麦千粒重较U高出0.25g，GU处理则较U低0.33g，差异均不显著，HAU的小麦千粒重仅为43.20g，显著低于U。可见，与普通尿素比较，3个增值尿素主要是通过增加小麦的穗数实现产量的提高。
226
3期袁亮，等：增值尿素对小麦产量、氮肥利用率及肥料氮在土壤剖面中分布的影响
表2增值尿素对小麦产量及产量构成因素的影响
Table2Effects of value-added urea on wheat yields and yield components
处理Treatment 籽粒产量
Grain yield
（g/pot）
生物产量
Biological yield
（g/pot）
穗数
Spike number
（No．/pot）
穗粒数
Grain per spike
千粒重
Thousand kernel weight
（g）
CK59.02e111.50e47.30d27.33b45.67a
U69.52d128.39d55.70c28.23a44.21bc
AU74.47b140.11b60.00b27.92a44.46b
HAU79.00a149.78a64.70a28.30a43.20d
GU72.06c135.85c59.00b27.88a43.88c
注（Note）：同列数值后不同字母表示5%水平差异显著性Values followed by different letters in same column mean significance at the5%level.
2.2增值尿素对小麦氮素养分含量和吸收量的影响
由表3可知，HAU的小麦籽粒全氮和肥料氮含量均最高，且显著高于U、AU和GU。普通尿素处理的小麦秸秆全氮和肥料氮含量最高，显著高于3个增值尿素处理，腐植酸尿素处理的小麦秸秆肥料氮含量显著低于其他施肥处理。
表3增值尿素处理小麦全氮和肥料氮含量
Table3The total N and fertilizer N contents of wheat treated with value-added urea
处理Treatment
籽粒全氮含量
Grain total N content
（%）
籽粒肥料氮含量
Grain N content from fertilizer
（%）
秸秆全氮含量
Total N content of straw
（%）
秸秆肥料氮含量
Fertilizer N content of straw
（%）
CK 1.936c0.446c
U 2.147b 1.069b0.582a0.233a
AU 2.148b 1.046b0.530b0.219b
HAU 2.192a 1.096a0.535b0.197c
GU 2.153b 1.067b0.530b0.217b
注（Note）：同列数值后不同字母表示5%水平差异显著性Values followed by different letters in same column mean significance at the5%level.
从表4可看出，HAU的小麦籽粒氮素吸收量最高，其次为AU，较U分别高出N0.239和0.104 g/pot，且差异达显著水平；GU较U高出0.058 g/pot，二者间差异不显著。HAU的小麦秸秆吸氮量显著高于其他处理，U、AU和GU之间无显著差异。从小麦的地上部吸氮量来看，HAU和AU显著高于U，GU略高于U，二者之间差异不显著。
从表5可以看出，与U相比，AU、HAU和GU 处理均可促进小麦籽粒对土壤氮和肥料氮的吸收。AU、HAU和GU处理小麦籽粒吸收来自土壤的氮量显著高于U处理，分别提高9.46%、23.44%和4.34%，GU与U之间无显著差异；HAU处理的籽
表4增值尿素对小麦氮素吸收量的影响（g/pot）Table4N uptakes of wheat treated with value-added urea
处理
Treatment
籽粒
Grain
秸秆
Straw
地上部
Aboveground CK 1.143d0.234c 1.377d
U 1.493c0.343b 1.836c AU 1.600b0.348b 1.948b HAU 1.732a0.379a 2.110a GU 1.551bc0.338b 1.889bc 注（Note）：同列数值后不同字母表示5%水平差异显著性Values followed by different letters in same column mean significance at the5%level.
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植物营养与肥料学报20卷
表5增值尿素对小麦土壤氮和肥料氮吸收量的影响（g/pot）
Table5N uptakes of wheat from value-added urea and soils
处理Treatment 籽粒土壤氮
吸收量
Grain N
from soil
秸秆土壤氮
吸收量
Straw N
from soil
地上部土壤
氮吸收量
Aboveground
N from soil
籽粒肥料
氮吸收量
Grain N from
fertilizer
秸秆肥料
氮吸收量
Straw N
from Fertilizer
地上部肥料
氮吸收量
Aboveground N
from fertilizer
土壤氮素
激发率（%）
Soil N priming
effect
CK 1.143a0.234a 1.377a————
U0.750d0.206b0.956d0.743c0.137a0.880c60.1c AU0.821c0.204b 1.025c0.779b0.144a0.923ab64.5b HAU0.926b0.239a 1.165b0.806a0.139a0.945a73.4a GU0.783cd0.199b0.982cd0.769b0.139a0.908b61.8bc 注（Note）：同列数值后不同字母表示5%水平差异显著性Values followed by different letters in same column mean significance at the5%level.
粒吸收肥料氮量显著高于其他处理，较U高出
8.46%，AU和GU处理分别比普通尿素高出4.8%
和3.48%，处理间差异达显著水平。
HAU处理小麦秸秆吸收的土壤氮较U显著高
出16.16%，AU和GU略低于U处理，但处理间无
显著差异。各施肥处理的小麦秸秆吸收肥料氮量之
间均无显著差异。从小麦地上部吸收的土壤氮来
看，AU和HAU显著高于U处理，分别高出7.03%
和21.12%，U与GU差异不显著。
AU、HAU、GU处理的小麦地上部吸收的肥料
氮量均显著高于普通尿素处理，分别高出4.83%、
7.41%和3.12%，从增加的比例看，HAU和AU处
理更多地促进了小麦对土壤氮素的吸收。HAU处
理的土壤氮素激发率最高，AU其次，均显著高于U
处理，GU与U之间无显著差异。从小麦地上部的
肥料氮吸收量占氮素吸收总量的比例可以看出（表
6），小麦吸收的氮素中有44.8%48.0%来自肥料
表6小麦吸收的肥料氮量占氮素吸收量的比例（%）
Table6Percentages of wheat fertilizer N uptakes
in total N uptakes
处理Treatment 籽粒
Grain
秸秆
Straw
地上部
Aboveground part
U49.8a40.0a48.0a
AU48.7b41.4a47.4a HAU46.5c36.8b44.8b GU49.6a41.0a48.0a
注（Note）：同列数值后不同字母表示5%水平差异显著性Values followed by different letters in same column mean significance at the5%level.
氮，HAU的小麦吸收来自肥料的氮量占总氮量的比例最低，显著低于其他处理。
2．3增值尿素对肥料氮在土壤剖面中分布的影响从表7中可以看出，各施肥处理的肥料氮主要集中在0—50cm的土壤中，U、AU、HAU、GU处理0—50cm层次土壤的肥料氮分别占0—90cm层次肥料氮累积量的92.2%、96.1%、97.34%和93.7%。AU和HAU处理在0—15cm、15—30cm 和30—50cm土层的土壤肥料氮均显著高于U，GU 与U在这3个层次的肥料氮量均无显著差异。在50—70cm和70—90cm层次土壤中，U处理的土壤肥料氮显著高于AU和HAU处理，可见，普通尿素在土壤中的移动性略强，但从土壤肥料氮残留量上
表7增值尿素对肥料氮在土壤剖面中分布的影响（N g/pot）Table7Effects of value-added urea on fertilizer N
distributions in soil profiles
土层
Soil layer（cm）
U AU HAU GU 0—150.118b0.136a0.144a0.120b
15—300.283c0.293b0.345a0.276c
30—500.194c0.280a0.238b0.218bc
50—700.028a0.018b0.015b0.028a
70—900.022a0.011b0.005c0.013b 肥料氮累积量
Fertilizer N accumulation
（N g/pot）
0.645b0.738a0.747a0.655b
注（Note）：同行数值后不同字母表示5%水平差异显著性Values followed by different letters in same row mean significance at the 5%level.
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3期袁亮，等：增值尿素对小麦产量、氮肥利用率及肥料氮在土壤剖面中分布的影响
看，U仅比AU和HAU处理高出0.0100.017 g/pot。AU和HAU处理在0—90cm层次土壤肥料氮累积量显著高于普通尿素处理，分别高出14.3%和16.0%，GU与U之间差异不显著。
2.4增值尿素对小麦氮肥利用率的影响
由表8可知，与普通尿素相比，增值尿素均可显著提高氮肥的表观利用率和农学效率，并显著降低损失率，HAU和AU可显著提高15N利用率和肥料氮的土壤残留率。AU、HAU和GU处理的小麦氮肥表观利用率分别较U处理提高6.38、15.63、3.08个百分点，各处理间差异显著。HAU和AU处理的15N利用率，分别较U高出3.70和2.41个百分点，且差异达显著水平；GU处理的氮肥15N利用率比U高出1.55个百分点，显著不差异。这可能是因为供试土壤的氮素肥力偏低，同时土柱试验的缓冲能力相对较小，小麦对肥料氮的吸收量较高。HAU和AU处理肥料氮的土壤残留率比U高出5.82和5.22个百分点，差异达显著水平，GU与U 处理间无显著差异。AU、HAU和GU处理的肥料氮的损失率，分别比U降低7.64、9.52和2.19个百分点，均显著低于普通尿素处理，氮肥的农学效率分别提高47.1%、90.1%和24.1%，且处理间差异达显著水平。
表8增值尿素对小麦氮肥利用率的影响
Table8Effects of value-added urea on wheat nitrogen use efficiencies
处理Treatment
氮肥表观利用率
N apparent recovery
（%）
15N利用率
15N recovery
（%）
肥料氮土壤残留率
Ｒesidual rate of
fertilizer N
（%）
肥料氮损失率
Fertilizer N
loss rate
（%）
氮肥农学效率
N agronomic
efficiency
（kg/kg）
U26.04d50.01b36.62b13.38a 5.97d
AU32.42b52.42a41.84a 5.74c8.78b
HAU41.67a53.71a42.44a 3.86d11.35a
GU29.12c51.56ab37.24b11.19b7.41c
注（Note）：同列数值后不同字母表示5%水平差异显著性Values followed by different letters in same column mean significance at the5%level.
3讨论
海藻生长在海洋的特殊环境中，含有碘化物、多酚化合物、多卤代萜类化合物、甾醇类化合物和海藻多糖等陆生植物没有的特殊物质［24－25］，国内外许多研究表明，施用海藻肥（液）可使玉米、小麦、黄瓜、番茄等作物增产10%30%［26－29］。本研究得出，与普通尿素相比，海藻酸尿素可提高小麦产量7.12%，显著增加小麦对肥料氮的吸收量，氮肥表观利用率和15N利用率分别提高6.38和2.41个百分点，肥料氮损失率降低7.64个百分点。另有研究表明，应用海藻渣、海藻液可使尿素具备缓释性能，华南农业大学利用海藻渣与尿素复混，制备了海藻尿素试验产品，并利用红外光谱和扫描电镜研究了海藻渣与尿素共混后之间发生的相互作用，结果表明，这种作用主要表现为氢键的相互作用力，而这种氢键相互作用使得海藻提取物和尿素形成了á－螺旋或高分子网络结构的载肥体系，可延缓尿素在土壤中的释放和转化［30］。殷军港的研究表明，以发酵海藻液作为包膜材料制备的海藻包膜尿素对土壤脲酶活性具有良好的抑制作用［31］，使尿素具备一定的缓释性，这可能是施用海藻酸尿素可提高氮肥利用率的原因之一。
刘增兵利用小麦盆栽试验研究表明，与普通尿素相比，在等氮量投入下，不同腐植酸增值尿素处理可提高小麦产量7.6%18.8%［32］，提高氮肥利用率523个百分点［33］。本研究的腐植酸尿素处理的小麦产量可较普通尿素提高13.63%，氮肥的表观利用率和15N利用率分别提高15.63和3.70个百分点，肥料氮损失率降低9.52个百分点，表现出良好的增产增效效果。有关腐植酸尿素增效机理的研究表明，腐植酸尿素对土壤脲酶活性有一定的抑制作用，可降低氨挥发损失量，增强尿素的缓释性能［34－39］。有研究利用红外光谱法分析腐植酸与尿素的相互作用机理，研究发现，腐植酸各种活性含氧官能团不仅与尿素分子形成大量氢键、络合配位
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植物营养与肥料学报20卷
键，共价键，碳氮双键等，这些键都有较高的化学稳定性，这可能是腐植酸尿素在农业应用中有较高氮利用率和延长肥效期的原因之一［32，40］。
聚合谷氨酸在肥料上的应用效果研究显示，与对照等量的γ－聚合谷氨酸增效复合肥作水稻基肥，亩产量与对照提高12.04%，在葡萄、烟草上、油菜的试验也取得了良好的效果［41－42］。本研究得出，与U相比，GU处理可显著提高小麦籽粒产量，增加幅度为3.65%，氮肥表观利用率显著提高3.08个百分点，肥料氮损失率降低2.19个百分点。谷氨酸尿素在小麦上表现出一定的增产效果，但增产幅度低于腐植酸尿素和海藻酸尿素，可能增值尿素在不同作物上的表现会有所差异。多数海藻肥料、腐植酸肥料中的海藻渣或海藻提取物、腐植酸的添加量较高，对尿素的含氮量有一定影响，同时从产能、成本等方面也不具备优势。将海藻提取物、腐植酸作为肥料增效剂可以说是微量高效，其添加量为尿素的0.5?5?，在小麦、玉米、水稻、棉花、大蒜、姜等作物上表现出良好的应用效果［2－3］。
土壤氮素激发率反映的是施入土壤的氮肥对土壤有机氮释放的影响［43］。从小麦地上部肥料氮吸收量占氮素吸收总量的比例可以看出，普通尿素显著高于腐植酸尿素处理，说明施用腐植酸尿素处理可提高小麦对土壤氮素的吸收量，即腐植酸尿素和海藻酸尿素较普通尿素更能促进土壤有机氮的释放。本研究还得出，与腐植酸尿素和海藻酸尿素相比，普通尿素在土壤中的移动性略强，且海藻酸尿素和腐植酸尿素处理肥料氮在0—90cm层次土壤的累积量显著高于普通尿素。
与普通尿素相比，增值尿素均可显著提高氮肥的表观利用率和农学效率，并显著降低损失率，腐植酸尿素和海藻酸尿素可显著提高15N利用率和肥料氮土壤残留率。郭建华和邢竹利用15N同位素研究土壤和施肥时期对冬小麦氮肥利用率的影响，结果表明，小麦吸收的氮中肥料氮所占的比例不足40%［44］。在本试验条件下，小麦吸收的氮素中有44.8%48.0%来自肥料氮，各施肥处理的15N利用率均高于50%。可能是因为本试验供试土壤的氮素肥力（土壤全氮含量为0.61g/kg）较低，同时，土柱栽培试验的土壤缓冲能力低于大田条件，小麦吸收的肥料氮量相对较高所致。宇万太在连续16年不施肥的低肥力土壤上，利用15N同位素研究得出的肥料氮利用率更高，在100kgN/ha和200kgN/ha水平下的15N利用率分别达到79.7%和54.3%［45］。本研究还发现，与普通尿素相比，腐植酸尿素和海藻酸尿素处理可显著肥料氮的土壤残留率，降低氮肥损失率，一方面可能是海藻酸尿素和腐植酸尿素通过降低土壤脲酶活性减缓尿素的转化，减少了氨挥发损失，提高了土壤残留率，另一方面可能促进了小麦根系对养分的吸收，从而降低了肥料氮素的损失率，具体机理仍需进一步研究。
4结论
1）与普通尿素相比，海藻酸尿素、腐植酸尿素和谷氨酸尿素处理均可显著提高小麦籽粒产量，从产量构成因素看，增值尿素主要是通过增加小麦的穗数实现产量的提高。
2）小麦吸收的氮素中有44.8%48.0%来自肥料氮，3个增值尿素处理的小麦肥料氮吸收量均显著高于普通尿素；与普通尿素和谷氨酸尿素相比，海藻酸尿素和腐植酸尿素更能促进小麦对土壤氮素的吸收，腐植酸尿素处理的土壤氮素激发率最高。
3）土壤残留的肥料氮主要集中在0—50cm土层中，海藻酸尿素和腐植酸处理在0—90cm层次土壤肥料氮累积量显著高于普通尿素处理，分别高出14.3%和16.0%。
4）与普通尿素相比，海藻酸尿素、腐植酸尿素和谷氨酸尿素均可显著提高小麦氮肥表观利用率和氮肥的农学效率，并显著降低肥料氮损失率；腐植酸尿素和海藻酸尿素处理的15N利用率分别较普通尿素高出3.70和2.41个百分点。
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