葡聚糖改性尿素对冬小麦产量和肥料氮去向的影响

作者：严艳鸽; 张水勤; 李燕婷; 赵秉强; 袁亮^*

来源：中国农业科学, 2023, 56(02): 287-299.

• 葡聚糖
• 葡聚糖改性尿素
• 席夫碱
• 小麦产量
• 肥料氮去向

【目的】糖类物质具有调控氮素转化和作物生长的作用，目前尚不明确不同聚合度糖类物质与尿素反应对尿素氮肥利用、作物生长的影响及机理。通过将不同聚合度葡萄糖（葡聚糖）与15N尿素熔融制备葡聚糖改性尿素，分析葡聚糖改性尿素的结构变化与小麦产量和氮素吸收利用的关系，以期为葡聚糖在提高尿素氮肥利用效率中的应用提供科学依据。【方法】采用15N示踪技术，供试作物为冬小麦（济麦22），将葡萄糖（单体）、麦芽糖（2聚）、低聚麦芽糖（≈5聚）和聚葡萄糖（≈20聚）按1%添加量加入到熔融15N尿素（丰度为10.19%）中，制得葡聚糖改性尿素（葡萄糖、麦芽糖、低聚麦芽糖、聚葡萄糖改性尿素分别由GU、MU、OU和PU表示），以不同聚合度葡萄糖改性尿素和普通尿素（U）为供试肥料，运用田间土柱栽培试验研究葡聚糖改性尿素对小麦生长及肥料氮去向的影响。利用傅里叶红外变换（FTIR）光谱和13C核磁共振（13C NMR）波谱特征探究葡萄糖聚合度及其改性尿素的结构变化，并揭示其与小麦产量、氮肥利用的关系。【结果】（1）与U相比，葡聚糖改性尿素的FTIR谱图在3 343和1 601 cm-1处的伯酰胺振动强度减弱，13C NMR波谱在158—171 ppm处检测到一个新的化学位移峰，是葡聚糖的醛基与尿素的胺基发生席夫碱反应，生成含C=N物质的标志。（2）与U相比，不同聚合度葡萄糖改性尿素（GU、MU、OU、PU）增加了小麦产量，分别较U提高了1.9%、9.2%、10.3%和12.3%，主要通过增加小麦穗数和穗粒数实现增产。（3）与U相比，不同聚合度葡萄糖改性尿素的小麦籽粒总氮吸收量和肥料氮吸收量分别提高了8.7%—20.0%和6.1%—13.9%;MU、OU和PU处理的氮素吸收量均高于GU。（4）与U相比，不同聚合度葡萄糖改性尿素的15N利用率提高了2.0—6.1个百分点，肥料氮残留率提高了1.3—4.9个百分点，肥料氮损失率显著降低6.9—7.4个百分点。（5）相关性分析结果表明，小麦产量与葡萄糖聚合度呈显著正相关关系，而与席夫碱含量呈显著负相关；利用一元二次方程可显著拟合席夫碱含量与小麦产量和15N利用率的关系，葡萄糖聚合度5—8时，小麦产量和肥料氮利用率最高。【结论】与普通尿素相比，不同聚合度葡萄糖改性尿素可以增加小麦产量，促进氮素的吸收利用，提高肥料氮残留量，减少尿素氮肥损失。一定范围内，随着葡聚糖聚合度的增加，小麦产量和肥料氮吸收量逐渐增加，土壤中肥料氮残留量逐渐降低。葡萄糖聚合度为5—8，其对尿素改性增效的效果最佳。

• 单位
  中国农业科学院农业资源与农业区划研究所