控釋氮肥與尿素配施對單季稻產量及氮肥利用率的影響①

付月君，王昌全*，李 冰，尹 斌，張敬昇（ 四川農業大學資源學院，成都 630； 中國科學院南京土壤研究所，南京 0008）

控釋氮肥與尿素配施對單季稻產量及氮肥利用率的影響①

付月君1，王昌全1*，李 冰1，尹 斌2，張敬昇1
（1 四川農業大學資源學院，成都 611130；2 中國科學院南京土壤研究所，南京 210008）

為探討控釋氮肥與尿素配合一次性基施對水稻產量及其氮肥利用效率的影響效應，通過田間小區試驗研究了不同比例控釋氮肥（CRNF）與尿素（UR）配施對水稻干物質積累、產量構成，以及氮肥表觀、農學和生理利用率等的影響。結果表明：配施10% ～ 80% CRNF較常規施氮（T1）處理，分別提高水稻籽粒干物質量和產量3.7% ～ 13.9% 和1.4% ～ 13.4%；較全量施用CRNF（T6） 處理，提高水稻籽粒干物質和產量6.3% ～ 16.7%、2.8% ～ 16.6%。一次性基施40%CRNF +60%UR（T4）較一次性基施全量CRNF顯著提高水稻籽粒吸氮量24.2%，差異顯著（P＜0.05），氮肥表觀利用率、農學利用率、生理利用率及氮肥偏生產力也處于較高水平。在本試驗條件下，一次性基施40%CRNF +60%UR既提高了水稻產量和氮肥利用率，又減少了勞動投入，可在實際生產中推廣應用。

水稻；控釋氮肥；尿素；產量；氮肥利用率

水稻是我國主要的糧食作物之一，種植面積約占世界種植面積的20%。而化肥是保證農作物正常生長和增產的重要因素，對作物增產的貢獻率達40%。在水稻整個生長發育過程中，氮素起著重要的作用，但為追求水稻高產，大量地施用氮肥，不僅造成了氮肥施用過量、氮肥利用率低，還產生了一系列的環境污染等問題［1-2］，有研究指出改善水稻施肥量及其基追比例能夠有效地提高水稻干物質積累、氮素分配及產量［5］。但這樣不僅增加了勞動成本，且由于速效氮肥施入農田后會迅速轉化，氮肥并不能被作物有效吸收利用。尿素（UR）是目前農業市場所售的主要固態氮肥，同時也是世界農業應用最為廣泛的氮源［4］。尿素在施入稻田中會通過NH3揮發、硝化與反硝化作用、淋溶、徑流等途徑損失掉［6-7］，會降低氮素利用率，影響其經濟效益。而施用緩控釋肥是減少氮素損失、提高氮素利用率從而實現作物增產的一種有效方法［8］。但由于目前緩控釋肥價格較高，且控制或減緩了養分的釋放，不能完全滿足水稻在生育前期的養分需求，因此應根據不同作物各生育期的需肥規律，將不同養分釋放速率的肥料配合施用，一方面有效調節養分供應速率，另一方面又能減少肥料投入和勞動成本，兼顧經濟效益［9-10］。目前，大量研究主要集中在探索單獨施用控釋氮肥對水稻、小麥等作物的產量以及氮素利用率的影響［11-13］。本文探索控釋氮肥與速效氮肥不同配施比例對水稻產量和氮肥利用效率的影響，旨在篩選出最佳配施比例，為水稻生產中控釋氮肥的推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2014年5—9月在成都市崇州榿泉鎮進行，區域屬亞熱帶濕潤季風氣候，年均氣溫15.2℃，年均降水量1 000 ～ 1 200 mm，年均無霜期280 天以上。區域地形平坦，供試地塊田形方正，灌排方便。供試土壤為水稻土，其基本理化性質見表1。

1.2 試驗設計

表1 供試土壤基本化學性質Table1 Physico-chemical properties of tested soils

供試水稻品種為F優498，全生育期140天左右。水稻于5月28日移栽，9月14日收獲，秧苗間距為30 cm ×20 cm。其余田間管理與日常管理相同。

1.3 指標測定及計算方法

土壤基本理化性質采用常規方法進行分析測定［14］，田間指標調查在水稻收獲前進行，具體做法是每小區選取有代表性的水稻5穴，調查測定有效穗數、穗粒數以及結實率、千粒重，水稻產量按照小區單打單收計算。

植株全氮的測定：濃H2SO4-H2O2消化，全自動凱氏定氮儀（FOSS）測定，氮肥利用率計算方法如下：

氮肥表觀利用率（NAUE，%）= （施氮區植株吸氮量-不施氮區植株吸氮量）/施氮量×100%；

氮肥生理利用率（NPE，kg/kg）= （施氮區水稻產量-不施氮區水稻產量）/（施氮區植株吸氮量-不施氮區植株吸氮量）；

氮肥農學利用率（NAE，kg/kg）= （施氮區產量-不施氮區產量）/施氮量；

與陸上車用柴油排放相比，船舶和港作機械所用的燃料污染危害更大，船舶污染已成為繼機動車尾氣污染、工業企業排放之后第三大大氣污染來源。多項研究表明，國際航運業70%的硫排放在距離海岸線400千米以內的主要貿易路線上，在海陸風的作用下，航運排放污染可以侵入內陸數百千米。

氮肥偏生產力（NPFP，kg/kg）= 施氮區產量/施氮量。

氮收獲指數（NHI）= 籽粒吸氮量/植株總吸氮量。

1.4 數據處理與分析

所有試驗數據采用Excel 2013和SPSS 17.0進行處理與統計分析。

2 結果與分析

2.1 控釋氮肥與尿素配施對水稻干物質積累及分

配的影響

從表2可以看出，水稻地上部各器官干物質量分配比例表現為籽粒＞莖鞘＞葉。各處理水稻地上部各器官干物質量均以不施氮處理（CK）最低。施氮處理籽粒干物質量較CK增加42.0% ～ 65.7%；地上部干物質總積累量較CK增加34.0% ～ 64.7%。其中以40%控釋氮肥配施 60% 尿素處理 （T4） 籽粒干物質量最高，較常規施氮 （T1） 增加13.9%，差異達顯著水平（P＜0.05）。而以全部施用控釋氮肥 （T6） 莖鞘和葉干物質量最高。從地上部各器官干物質分配率來看，以T4籽粒干物質分配率最高，T6籽粒干物質分配率最低。

表2 控釋氮肥與尿素配施對水稻干物質積累及分配的影響Table2 Effects of CRNF and urea combined on rice dry matter accumulation and distribution

2.2 控釋氮肥與尿素配施對水稻產量及其產量構

成因子的影響

從水稻產量來看（表3），氮肥的施用能夠有效地提高水稻產量，較CK提高13.3% ～ 32.1%，施氮處理中以T4處理產量最高，且較T1處理提高13.4%，T6產量相對較低，差異顯著。從產量構成因素來看，施氮處理有效穗數較CK增加18.8% ～ 34.4%，穗粒數較CK增加15.3% ～ 35.3%，穗長與CK差異顯著，各施氮處理間差異不顯著。施氮處理中以T4產量及其產量構成因素相對最高，全部施用控釋氮肥T6處理產量和結實率較T1處理低，但差異不顯著。隨控釋氮肥配施比例的提高，水稻產量及其產量構成因子均有相應的提高，但當控釋氮肥配施比例達到 80% （T5） 時有所降低，施用全量控釋氮肥 （T6） 處理相對最低。全量緩控釋肥投入稻田，水稻生育后期養分供應過剩，結實率降低，從而影響了水稻的產量。

表3 控釋氮肥與尿素配施對水稻產量及產量構成因子的影響Table3 Effects of CRNF and urea combined on rice yield and yield component factors

表4 控釋氮肥與尿素配施對水稻氮素吸收分配的影響Table4 Effects of CRNF and urea combined on nitrogen uptake and distribution

表5 控釋氮肥與尿素配施對水稻氮肥利用率的影響Table5 Effects of CRNF and urea combined on nitrogen use efficiency

2.3 控釋氮肥與尿素配施對水稻氮素吸收分配的影響

氮肥施用有助于提高水稻各器官對氮素的吸收（表4）。各施氮處理氮素總吸收量較CK增加67.27 ～103.74 kg/hm2。雖然全量控釋氮肥T6處理的莖鞘和葉氮素吸收量相對最高，但籽粒吸氮量較其他配施處理低，且差異達顯著水平。其中T4處理籽粒氮素吸收量最高，較 T1處理提高 19.9%，較 T6處理高24.2%。不同配施比例處理間莖鞘和葉氮素吸收分配率以全量控釋氮肥T6處理最高。

2.4 控釋氮肥與尿素配施對單季稻氮肥利用率的影響

由表5可以看出，添加一定比例的控釋氮肥有助于提高水稻氮肥利用率。各施氮處理以40% 控釋氮肥配施 60% 尿素（T4）處理氮肥表觀利用率、農學利用率、生理利用率及氮肥偏生產力相對最高，較常規施氮（T1）處理分別提高54.2%、7.2 kg/kg、4.4 kg/kg、7.2 kg/kg。從不同的配施比例來看，隨著控釋氮肥比例的提高，水稻氮肥表觀利用率、農學利用率、生理利用率、氮肥偏生產力相應提高，但當添加比例達到80% 時，亦即80% 控釋氮肥配施20%尿素（T5）時有所降低，施用全量控釋氮肥時（T6）氮肥農學利用率、生理利用率和氮肥偏生產力相對較低。

3 討論

控釋氮肥的施用能有效提高作物地上部干物質量和產量［15-16］，但其一次性全部施用易導致前期供氮不足、后期供氮過剩，尿素一次性施用會導致養分前期損失過多。本試驗中，控釋氮肥與尿素配施處理下的水稻籽粒干物質量和產量比不施氮分別高42.0% ～ 65.7% 和13.3% ～ 32.1%，比常規施氮分別高3.7% ～ 13.9% 和1.4% ～ 13.4%，比施用全量控釋氮肥處理高6.3% ～ 16.7% 和2.8% ～ 16.6%。張玉鳳等［17］研究表明，配施較施用全量控釋氮肥作物產量更高，本試驗也得出一致結果。其中，以40% 控釋氮肥配施60% 尿素籽粒干物質量和產量相對最高。

水稻對氮素的吸收主要集中在幼穗分化期，其對氮的吸收受到氮肥種類及運籌方式的影響，尿素很難滿足水稻生育后期對氮的需求［18-20］。本試驗結果表明，適當比例的控釋氮肥與尿素配施能夠提高水稻籽粒氮素積累量，但當配施比例達到80% 時，氮素在籽粒中的積累量開始降低，在莖葉中的積累量增加，莖葉中的氮素殘留會導致氮素損失，即一次性過多的控釋氮肥會使水稻后期貪青晚熟，產量降低。

氮肥利用率是評價作物對氮素吸收的一個重要指標。本研究表明，隨著控釋氮肥添加比例的提高，水稻氮肥表觀利用率、農學利用率、生理利用率及氮肥偏生產力相應提高，這與前人報道結果基本一致［21］。添加40% 控釋氮肥時最高，水稻氮肥表觀利用率、農學利用率、生理利用率及氮肥偏生產力較尿素處理分別高出54.2%、7.2 kg/kg、4.4 kg/kg、7.2 kg/kg，但當添加比例達到或超過80% 時，氮肥利用率相關指標均呈下降趨勢。

控釋氮肥由于研制成本較普通肥料高，目前市場價格約3.5元/kg，而普通尿素2.0元/kg左右。按照當地勞動力成本平均120元/天計算，一次性基施40%控釋氮肥配施60% 尿素較常規施氮（100% 尿素，基追比7︰3）可節約勞動力成本約600元/hm2，較施用全量控釋氮肥節約肥料成本約400元/hm2，且顯著提高了水稻產量，直接增加了水稻經濟效益，是值得推廣的水稻控釋氮肥配施技術。

4 結論

一定比例控釋氮肥與尿素配施能夠有效提高水稻籽粒干物質量和產量，以配施40% 控釋氮肥最高，較常規施氮產量提高13.4%，較施用全量控釋氮肥提高16.6%。配施控釋氮肥有效地提高了水稻籽粒對氮素的吸收，與施用全量控釋氮肥相比，40% 控釋氮肥與60% 尿素配施提高水稻總吸氮量6.1%，提高籽粒吸氮量24.2%。配施40% 控釋氮肥水稻氮肥利用率相對較高，較施用全量控釋氮肥水稻表觀利用率、農學利用率、生理利用率、氮肥偏生產力分別提高9.7%、8.6 kg/kg、11.6 kg/kg、8.6 kg/kg。尿素能滿足作物在苗期的養分需求，而控釋氮肥能減緩養分釋放，供應作物中后期養分需求。控釋氮肥與尿素配合一次性施用，不僅能夠使水稻增產，且還比施用全量控釋氮肥減少經濟投入，比分次施用尿素節約勞動成本，具有較強的推廣意義。

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Effects of Combined Application of Controlled-release Nitrogen Fertilizer and Urea on Rice （Oryza sativa L.） Yield and Nitrogen Use Efficiency

FU Yuejun1， WANG Changquan1*， LI Bing1， YIN Bin2， ZHANG Jingsheng1
（1 College of Resources， Sichuan Agriculture University， Chengdu 611130， China；2 Institute of Soil Science， Chinese Academy of Sciences， Nanjing 210008， China）

Taking F you 498 rice variety as test material， a field experiment was carried out to study the effects of different ratios of controlled-release nitrogen fertilizer （CRNF） combined with urea （UR） on rice （Oryza sativa L.） yield， and nitrogen use efficiency. The results showed that， compared with the treatment of UR （T1）， the treatments of combined with controlled-release nitrogen fertilizer （T2- T6） increased the rice dry matter and yield for 3.7%- 13.9% and 1.4%- 13.4%， respectively. The dry matter and grain yield with combined treatments （T2- T5） were 6.3%- 16.7% and 2.8%- 16.6% higher than CRNF only （T6）. The nitrogen uptake of grain with 40% CRNF +60% UR was 24.2% higher than that of CRNF only， and the difference reached significant level （P＜0.05）. Meanwhile， the nitrogen apparent utilization efficiency （NAUE）， nitrogen agronomic utilization （NAE），nitrogen physiological efficiency （NPE）， nitrogen partial factor productivity （NPFP） were also in higher levels with the treatment of 40% CRNF +60% UR. Under experimental condition， 40% CRNF +60% UR was the optimal treatment for high yield and nitrogen efficiency in rice， and could be popularized to practice.

Rice； Controlled release nitrogen fertilizer； Urea； Yield； Nitrogen use efficiency

S511

10.13758/j.cnki.tr.2016.04.004

國家科技支撐計劃項目（2013BAD07B13）和四川省科技支撐計劃項目（2012JZ0003，2013NZ0028）資助。

（w.changquan@163.com）

付月君（1990—），女，四川金堂人，碩士研究生，主要研究方向為稻田養分損失及利用。E-mail： estellemoon@163.com