聚脲甲醛缓释氮肥一次性基施在双季稻上的应用效果

黄巧义，张木，黄旭，唐拴虎，张发宝，逄玉万，易琼，李苹，付弘婷



聚脲甲醛缓释氮肥一次性基施在双季稻上的应用效果

黄巧义，张木，黄旭，唐拴虎，张发宝，逄玉万，易琼，李苹，付弘婷

（广东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部南方植物营养与肥料重点实验室/广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室，广州 510640）

【目的】研究聚脲甲醛缓释肥在华南双季稻上的肥料效应，探讨基于聚脲甲醛缓释肥的双季稻一次性施肥技术的可行性，为华南双季稻轻简化、增效减氮施肥技术提供依据。【方法】试验以常规稻品种金香丝苗为供试材料，采用早、晚稻两季作物大田试验，在施氮量为180 kg·hm-2的水平下，依聚脲甲醛的氮利用率相当于普通尿素的1.0、1.3、1.6和1.9倍，设定聚脲甲醛缓释氮肥减氮0、23%、38%、47%（UF1、UF2、UF3、UF4）一次性基施，常规分次施肥处理（CF，基肥 50%、返青肥 20%、拔节肥 30%）和不施氮处理（CK），所有处理磷钾的用量分别为 P2O555 kg·hm-2、K2O 130 kg·hm-2，肥源分别为过磷酸钙和氯化钾。研究聚脲甲醛一次性基施及减氮处理对双季稻产量、生物量、地上部氮磷钾养分积累量、氮肥利用率、土壤无机态氮含量的影响。【结果】（1）在等氮条件下，聚脲甲醛缓释肥一次性基施处理（UF1）的早、晚稻籽粒产量与常规分次施肥处理（CF）基本持平；聚脲甲醛减氮23%一次性基施处理（UF2）对早、晚稻的籽粒产量没有显著影响；聚脲甲醛减氮38%一次性基施（UF3处理的早稻籽粒产量显著降低，较CF处理减产7.52%；聚脲甲醛减氮47%一次性基施处理（UF4）的早、晚稻产量均显著低于CF处理，其降幅分别为9.84%和9.75%。（2）UF4处理的早、晚稻有效穗数较CF处理每兜少了0.80和0.39个有效穗，其中早稻的降幅达到显著水平（＜0.05），UF1、UF2和UF3处理的早、晚稻有效穗数、每穗实粒数、结实率和千粒重与CF处理无显著差异。（3）与常规施肥相比，UF1和UF2处理的早、晚稻氮、磷、钾含量及其吸收累积量均无显著差异，UF3处理的晚稻秸秆氮含量和氮素累积量降低了30.73%、23.60%（＜0.05），UF4处理的晚稻稻草和籽粒氮含量显著降低（＜0.05），早、晚稻的氮素累积量分别降低22.82%、26.82%（＜0.05）。（4）UF2、UF3、UF4处理的氮肥偏生产力高于CF处理，两季平均增幅分别为24.37%、49.24%、70.89%，UF1、UF2、UF3、UF4处理的氮肥农学效率、氮肥利用率（当季回收率）和氮肥生理利用率均较CF处理无显著性差异。（5）收获期UF处理的土壤碱解氮含量较CF处理无显著性差异，其全氮含量稍高于CF处理。因此，聚脲甲醛缓释肥可作为早、晚稻一次性施肥的技术载体。【结论】在早、晚稻生产过程中，聚脲甲醛减氮23%一次性基施处理均获得了稳定且较高的产量和氮肥利用率，且其施肥成本与常规分次施肥方式持平，可作为早、晚稻轻简化施肥和氮肥减施的有效途径。

水稻；聚脲甲醛缓释肥；一次性施肥；氮肥利用效率；产量

0 引言

【研究意义】水稻是我国重要的粮食作物，化肥是充分发挥水稻增产潜力、稻米品质的重要保障，在保障我国粮食安全中起着不可替代的支撑作用[1-2]。水稻高产栽培技术的多次施肥操作方式繁琐，技术要求高，在实际生产中推广难度大[3]。随着轻壮劳动力向城镇迁移，农村劳力减弱；另一方面，破碎化农田逐渐向规模化发展，轻简水稻施肥势在必行。另一方面，因过量施肥和肥料养分利用低已引发土壤酸化、水体富营养化、温室气体排放等环境生态问题[1,4]。改进施肥技术、升级化肥效能，是实现粮食进一步增产与环境保护平衡的重要途径[1,4-5]。【前人研究进展】缓/控释肥料是近年来肥料研究的热点方向，具有养分有效期长，利用率高，节肥省工，环境友好等突出优势[2,6]。研究表明，基于缓控释尿素为技术载体的水稻一次性施肥技术，可降低施肥劳力成本，且能提高肥料利用效率[7-10]。但是，当前控释型肥料的生产成本较高，在大田作物上应用的经济效益低，其推广应用受限[11]。脲甲醛是最早生产、应用面积最大的缓释肥料，具有大田推广应用潜力；脲甲醛氮释放缓慢，效期长，且能被微生物完全降解，环境友好无残留[12-14]。已有田间试验表明，施用脲甲醛可提高小白菜、玉米、莴苣等作物的产量和氮肥利用率[12,15-17]。经尿素和甲醛多次缩聚形成聚脲甲醛，相对于普通脲甲醛，聚脲甲醛具有更优越的氮缓释效果和高氮肥利用率[18-20]。YAMAMOTO等[14]通过水培试验研究，在培养100 h后，聚脲甲醛的尿素累积释放速率约仅有普通脲甲醛的75%，他们认为聚化度是尿素延迟释放的关键因子。GIROTO等[21]研究发现，施用聚脲甲醛的土壤有效铵态氮含量显著低于普通脲甲醛，可显著降低土壤氮流失。目前，在国内外已有大量基于聚脲甲醛的缓释氮肥生产专利，也有聚脲甲醛缓释肥在玉米和小麦上的田间应用效果研究[14,18]，但国内关于聚脲甲醛的田间应用验证报道尚少。【本研究切入点】聚脲甲醛是成本相对低廉、生产工艺相对简单且环境友好的绿色安全型缓释肥，尽管其研发历史较早，但我国对其肥效评价体系，尤其在大田粮食作物上，仍不够完善[16]。聚脲甲醛缓释肥的养分释放效率对作物生长及产量的影响显著受气候、土壤和作物条件的影响，而围绕聚脲甲醛缓释肥在水稻轻简化施肥上的应用研究尚少。【拟解决的关键问题】我国华南双季稻区降雨强度大，养分流失风险大，本研究探讨基于聚脲甲醛缓释肥在我国华南双季稻区水稻一次性施肥技术的可行性，研究在等氮和减氮条件下聚脲甲醛缓释肥料一次性施用对水稻产量、养分吸收累积量、土壤肥力的影响，为聚脲甲醛缓释肥的推广应用提供理论支撑，同时为我国化肥减量的实施提供技术选择。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

田间试验于2016年3—7月在广东南部江门市台山市都斛镇万亩水稻示范片（112.58°E，22.05°N）进行，该地区属于亚热带海洋性季风气候，年平均气温21.8℃，无霜期平均360 d以上，年均降雨量约1 936 mm, 且濒临南海，水资源丰富，具有农业发展的绝对优势，年平均水稻种植面积达4 500 hm2以上。供试土壤的土壤类型为赤红壤，土壤质地为黏壤。0—20 cm土层土壤有机质含量31.7 g·kg-1、全氮1.79 g·kg-1、碱解氮265.00 mg·kg-1、有效磷43.06 mg·kg-1、速效钾129.48 mg·kg-1、pH 5.12。

1.2 供试材料

供试肥料：供试氮肥包括常规尿素（含N 46%），聚脲甲醛（含N 39%）由郑州高富肥料有限公司提供，磷肥为重过磷酸钙（含P2O546%），钾肥为氯化钾（含K2O 60%），硅肥采用钙镁硅颗粒肥。

供试作物：水稻，品种为金香丝苗。早稻于2016年3月22日移栽，7月7日收获；晚稻于2016年8月21日移栽，12月1日收获。

1.3 试验设计

在假设聚脲甲醛的氮利用率相当于普通尿素1.0、1.3、1.6和1.9倍的前提下，本文设置了聚脲甲醛的施氮量分别为常规施氮量的100%、77%、62%、53%，也就是减氮0、23%、38%、47%。其中，按照聚脲甲醛的氮利用率相当于普通尿素1.3倍设置的聚脲甲醛一次性基施和普通尿素多次追肥的综合成本相等，按1.6倍设置的聚脲甲醛一次性基施和普通尿素多次追肥的原材料相等。采用单因素设计，设6个处理：（1）不施氮对照（CK）；（2）常规分次施肥（CF）；（3）UF1：聚脲甲醛一次性基施，全量施氮（180 kg N·hm-2）；（4）UF2：聚脲甲醛一次性基施，减氮23%（139 kg N·hm-2）；（5）UF3：聚脲甲醛一次性基施，减氮38%（112 kg N·hm-2）；（6）UF4：聚脲甲醛一次性基施，减氮47%（95 kg N·hm-2）。每个处理4次重复，小区面积20 m2，共24个小区，随机区组排列。磷肥、钾肥用量分别为60 kg P2O5·hm-2、150 kg K2O·hm-2，均在秧苗移栽前1 d做基肥一次性施入。小区土壤先用锄头和铁耙整理平整，控制田间水层高度约为3 cm，将肥料撒施均匀，然后用铁齿耙及木耙将肥料混入表土中。常规分次施肥分3次施肥：基肥 50%，返青肥 20%、拔节肥 30%。小区间筑埂后用塑料薄膜包覆隔离，实行单独排灌，防止水、肥渗透。水稻行距20 cm，株距20 cm。其他田间管理与大田一致，按照常规方式进行。

1.4 样品采集与测定

田间试验开始前采集0—20 cm耕层土样，用于测定pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾。成熟期每小区采集5穴谷穗样品用于考种，进行水稻产量构成因子评价；并采集代表性植株2穴用于生物量及含氮量的测定，测定稻谷和稻草的氮含量。成熟期采集各小区耕层土样，用于全氮和碱解氮测定。各小区单打单晒，分别测产。

生物量测定：样品采集后立即洗净、擦干，将稻谷和稻草分开，在105℃下杀青30 min，再在75℃下烘干至恒重。

植株含氮量测定：将各处理的茎叶和穗部样品在105℃下杀青30 min，随后在75℃下烘至恒重，粉碎后过0.5 mm筛，采用H2SO4-H2O2消煮，AA3型自动分析仪测定。

土壤样品经风干过筛后，采用常规土壤农化分析方法进行理化分析[22]。土壤pH（2.5﹕1）用酸度计电位法，有机质用重铬酸钾容量法，土壤碱解氮用碱解扩散法，全氮用凯氏定氮法，有效磷用Olsen 法，速效钾用醋酸铵浸提-火焰光度法测定。

1.5 有关指标计算与统计方法

地上部氮素积累量（aboveground portion N accumulation rate，kg·hm-2）=地上部干物重×地上部干物质含氮量；

氮肥农学效率（NAE，Agronomic efficiency of N fertilizer，kg∙kg-1）=（施氮区籽粒产量-对照区籽粒产量）/施氮量；

氮肥偏生产力（PFPN，Partial factor productivity of N fertilizer，kg∙kg-1）=施氮区籽粒产量/施氮量；

氮肥利用率（NRE，N recovery efficiency，%）=（施氮区地上部吸氮量-对照区地上部吸氮量）/施氮量´100；

氮素生理利用率（NPE，Physiological efficiency of N fertilizer，kg∙kg-1）=（施肥区籽粒产量-对照区籽粒产量）/（施肥区地上部氮吸收量-对照区地上部氮吸收量）。

计算上述参数以不施氮肥处理（CK）为对照。

采用Microsoft Excel 2007 和R软件进行数据统计及做图。

2 结果

2.1 不同施肥处理对水稻籽粒产量及产量构成要素的影响

从图1可见，施氮显著提高水稻籽粒产量（＜0.05），早、晚稻施氮处理较不施氮处理CK分别平均增产9.08%和16.17%。UF1和UF2处理的早、晚稻籽粒产量与CF处理没有显著差异；UF3处理的早稻籽粒产量显著低于CF处理，减产7.63%，晚稻的籽粒产量无显著性差异；UF4处理的早、晚稻籽粒产量均显著低于CF处理（＜0.05），分别减产9.84%和9.75%。

不同字母表示差异达5%显著水平。下同

从表1可见，与不施氮处理CK相比，施氮显著提高水稻有效穗数（＜0.05）。UF4处理的早、晚稻有效穗数较CF处理每兜少了0.8和0.39个有效穗，其中早稻的降幅达到显著水平（＜0.05）， UF1、UF2和UF3处理的有效穗数与CF处理没有显著差异。施氮处理的早、晚稻平均结实率较CK处理降低了7.65%和2.99%，其中早稻的降幅达到显著水平（＜0.05）。UF处理和CF处理的早、晚稻结实率没有显著差异。施氮处理的早、晚稻平均实粒数较CK 处理提高了8.47和6.86粒/穗，UF处理和CF处理的早、晚稻每穗实粒数没有显著差异。不同施肥处理对水稻的千粒重没有显著影响。

2.2 不同施肥处理对水稻氮、磷、钾含量的影响

从表2可见，与CK处理相比，CF、UF1和UF2处理的两季稻草氮平均含量分别提高了72.57%、54.18%、50.37%，籽粒氮平均含量分别提高了28.59%、16.76%、19.00%，达显著水平（＜0.05）；UF3处理的早稻稻草和籽粒氮含量分别提高了54.76%和21.56%，达显著水平（＜0.05），晚稻期间该差异不显著；与CF处理相比，UF4处理显著提高了早稻稻草的氮含量（＜0.05），其增幅为48.47%，早稻籽粒、晚稻稻草和晚稻籽粒的氮含量均差异不显著。与CF处理相比，UF1和UF2处理的两季水稻稻草和籽粒氮含量差异不显著，UF3处理的晚稻稻草氮含量降低了30.73%，达显著水平（＜0.05），UF4处理的晚稻稻草和籽粒氮含量均显著降低（＜0.05），其降幅分别为36.39%和18.83%。不同施肥处理对水稻稻草和籽粒的磷、钾含量没有显著影响。

2.3 不同施肥处理对水稻生物量及养分累积量的影响

从图2可见，施氮处理较不施氮处理显著提高了早、晚稻的地上部分干物质量和氮素累积量，以及显著提高了晚稻的磷、钾累积量（＜0.05）。与CK处理相比，CF、UF1、UF2、UF3、UF4处理两季水稻地上部分平均干物质量分别提高了17.03%、16.93%、15.87%、11.52%、7.66%，平均氮素累积量分别提高了65.75%、49.54%、48.94%、33.40%、24.48%，平均磷素累积量分别提高了21.32%、20.60%、19.52%、13.56%、8.29%，平均钾素累积量分别提高了22.59%、17.12%、14.66%、14.46%、6.29%。与CF处理相比，UF1、UF2处理的早、晚稻的地上部分干物质量、氮素累积量、磷素累积量和钾素累积量均差异不显著，UF3处理的晚稻氮素累积量显著降低（＜0.05），下降了23.60%，UF4处理的两季地上部分干物质量和氮素累积量均显著降低（＜0.05），两季平均下降了8.03%、24.82%，且其晚稻钾素累积量也显著降低（＜0.05），降幅为16.15%。

表1 不同施肥处理的水稻产量构成因素

表中同列的不同字母表示差异达5%显著水平（LSD-test,＜0.05）。下同

Different small letters in the same column meant significant difference at 0.05 level among treatments. The same as below

表2 不同施肥处理的水稻养分含量

图2 不同施肥处理对水稻干物质和氮磷钾积累的影响

2.4 不同施肥处理对水稻氮肥利用率的影响

从表3可见，不同施肥处理显著影响水稻的氮肥偏生产力，随着施氮量的降低，水稻的氮肥偏生产力逐渐提高。与CF处理相比，UF2、UF3、UF4处理的氮肥偏生产力显著提高（＜0.05），两季平均增幅分别为24.37%、49.24%、70.89%。UF1、UF2 、UF3、UF4处理的氮肥农学效率、氮肥利用率和氮肥生理利用率在本实验条件下与CF处理无显著性差异。

表3 不同施肥处理的水稻氮肥利用率

2.5 不同施肥处理对收获期土壤全氮和速效氮、磷、钾含量的影响

从表4可见，不施氮处理的碱解氮和全氮含量均较低，但差异不显著。随着施氮量的提高，土壤的碱解氮和全氮含量呈现逐渐提高的变化趋势，但差异不显著。UF处理的土壤碱解氮基本与常规分次施肥一致，而全氮含量稍高于常规分次施肥处理，但差异不显著。

表4 不同施肥处理对收获期土壤速效氮和全氮含量的影响

3 讨论

轻简化施肥是我国水稻施肥技术发展的方向和趋势。缓/控释肥通过对肥料进行改型改性，缓解/控制肥料养分释放速率，从而可以实现水稻一次性施肥[9,23-24]。脲甲醛是国际上最早研制的缓释肥料，由甲醛和尿素经过化学缩合反应而形成的缩合物，从而降低肥料的溶解度，延长养分释放期[13,25]。聚脲甲醛是脲甲醛的升级产品，经尿素与甲醛的多次缩聚而制成，能进一步提高氮素的缓释效果[14,19-20]。本试验以聚脲甲醛为缓释氮肥，探讨其在水稻一次性施肥方式上的应用效果。结果表明，在等氮条件下，基于聚脲甲醛缓释肥料一次性施肥处理的水稻产量基本与常规分次施肥处理持平。由此可见，聚脲甲醛一次性基施能够基本满足水稻整个生育期的养分需求，可作为水稻轻简化施肥的技术载体。也有研究发现，以脲甲醛作为缓释肥料的夏玉米一次性施肥，可以显著提高夏玉米产量，且增产幅度高于控释尿素[16-17]。YAMAMOTO等[14]研究发现，普通尿素在液体介质中很快就全部释放出来（约5 h），聚脲甲醛的累积释放曲线则呈缓慢增长趋势，培养100 h后的累计释放率仅60%左右，显著低于普通尿素和脲甲醛。VERSTRAETEN等[20]发现，聚脲甲醛具有明显的缓释效果，其矿化动态呈现出先大幅增加后逐渐减缓的变化趋势，施用1周后的释放速率较大（约50%聚脲甲醛被矿化），之后逐渐减缓，在施用6周后，约70%—85%的聚脲甲醛被矿化降解。聚脲甲醛前期较快的矿化速度可满足水稻前期营养生长旺盛分蘖所需的较高强度氮营养，后期明显的缓释效果有助于为水稻生长提供持续稳健的氮素供应。土培模拟试验发现，施用聚脲甲醛后土壤的速效铵态氮和硝态氮含量的增长速率显著低于尿素和脲甲醛处理，培养30 d后土壤速效氮含量仍呈逐渐增加趋势，而尿素和脲甲醛处理则在施用10 d后达到最高值[14]。何佩华等[26]通过盆栽试验发现，脲甲醛缓释肥施用60—300 d后仍能平稳的释放供给有效氮，表明聚脲甲醛具有明显的缓释效用，这在一定程度上从材料机理上支撑了广东省双季稻应用聚脲甲醛一次性基施技术的稳产机制。

聚脲甲醛施用进入土壤后，须经溶解、化学水解和经微生物分解形成铵态氮、二氧化碳和水，才能被植物吸收利用[27]。研究发现，聚脲甲醛的聚合度显著影响脲甲醛的溶解反应，从而影响氮的释放速率[14,20-21]。另外，脲甲醛的缓释效果和施用效应显著受湿度、温度和土壤pH等环境因子和微生物活性的影响[27-28]，因此，现阶段尚无脲甲醛在田间释放机理和模型的规范化标准[17]。研究发现，酸性环境可促进聚脲甲醛的分解反应，从而促进氮的释放[20]。本试验在典型的华南双季稻区开展试验，供试土壤pH 5.1，属于典型酸性土壤，酸性土壤环境可能会促进聚脲甲醛的分解和矿化过程[20,29]。研究表明，随着土壤湿度的增加，聚脲甲醛的矿化速度逐渐提高，当土壤湿度为50%饱和状态时，聚脲甲醛的矿化速率最快[30-31]。在稻作利用方式下，土壤基本处于淹水湿润状态，可能会促进聚脲甲醛的水解和分解反应，其影响效应还有待进一步研究探讨。温度是影响聚脲醛肥料氮素释放的另一重要环境条件，研究表明，当土壤温度低于35℃时，聚脲醛肥料的氮矿化速率随着土壤温度的提高而提高，而当土壤温度高于35℃，脲甲醛的氮矿化速率反而降低[20,30]。本试验发现，在广东省早、晚稻应用聚脲甲醛一次性基施处理的水稻产量与普通尿素多次使用的常规施用处理基本持平，表明聚脲甲醛一次性基施技术可适用于早、晚稻生产。在早稻期间，气温和土温逐渐提高，前期土壤温度较低，可能会降低聚脲甲醛的分解和矿化速率，氮素释放速率缓慢；另一方面，因气候相对较低，水稻生长也较缓慢，对氮素营养的需求相对较小；随着水稻生育期的推进，土温逐渐提高，聚脲甲醛的矿化速率逐渐提高，同时，水稻也随着温度的提高进入旺盛分蘖期、拔节和孕穗期，对氮素营养需求大幅度提高。而在晚稻期间，气温和土温则呈逐渐降低的变化趋势，在水稻移栽前期气温高，水稻很快进入快速分蘖期，对氮素需求较大；另一方面，此时较高的土壤温度可促进聚脲甲醛的分解和矿化，从而满足水稻快速营养生长的养分需求。因此，早、晚稻期间的气温变化趋势对聚脲甲醛的氮素释放速率的影响与水稻生长对氮素的需求动态相符合。本试验结果还表明，早稻聚脲甲醛施肥处理的有效穗数低于常规分次施肥处理，其中减氮处理降幅达到显著水平；而在晚稻期间，聚脲甲醛施肥处理的有效穗数基本与常规施肥处理相当，但收获期稻草和籽粒的氮含量低于常规施肥处理，其中减氮处理的降幅达到显著水平。这可能是由于早稻前期土温过低对聚脲甲醛分解作用的抑制效果较强，以致影响水稻分蘖动态；而晚稻期间前期土壤温度过高，使大部分聚脲甲醛被矿化释放，导致水稻生长后期氮养分供应不足。由此可见，聚脲甲醛的氮素释放速率对温度的响应使其基本吻合华南早、晚稻生产中对氮素的需求规律，可作为早、晚稻一次性施肥技术的技术载体，但仍存在早稻前期养分供应不足、晚稻后期缺肥的风险，这也为进一步开发适用于早、晚稻的聚脲甲醛缓释肥提供启示和思路。

缓/控释氮肥通过缓解、控制氮素释放速率，可以减少淋溶、径流等途径的氮流失，提高氮肥施用效率，是水稻化肥增效减施的重要途径[16,24,32]。研究发现，控释尿素减氮15%—50%条件下，仍能达到常规尿素分次施肥的水稻产量水平，且能有效降低氮素流失风险[24,33-34]。有研究者比较了不同缓释肥类型的施用效果，发现脲甲醛对氨挥发的抑制效应优于树脂包膜尿素[16]，且在等氮条件下，脲甲醛缓释肥的水稻产量高于树脂包膜尿素和硫包衣尿素[35-36]。本研究结果表明，采用聚脲甲醛缓释肥一次性基施的施肥技术，减氮23%时对水稻产量、产量构成因子、以及植株氮含量没有显著影响；而减氮38%以上时，水稻产量、结实率、植株氮含量显著降低。由此可见，基于聚脲甲醛缓释肥的水稻化肥减施施肥技术具有可行性。鲁艳红等[33]研究发现，控释尿素减氮30%可能对当季水稻产量没有显著影响，但会导致土壤氮含量降低。许仙菊等[37]也担忧缓释氮肥连续减氮24.3%的施肥方式可能会削减土壤氮储存量，可持续性还有待检验。本试验研究结果表明，在等氮条件下，施用聚脲甲醛处理的土壤碱解氮和全氮含量与常规分次施肥处理没有显著差异，当聚脲甲醛处理减氮47%时，土壤的碱解氮含量较低，但差异不显著。聚脲甲醛含有速效和缓释形态的氮：游离尿素、冷水可溶氮、冷水不溶热水可溶氮和热水不溶氮，其缓释效果逐渐提高[12,17]。冷水可溶氮的养分释放周期约为几周，冷水不溶热水可溶氮的释放期可达数月，而热水不溶氮的释放期则更长，甚至延效数年[12,38]。聚脲甲醛中的冷水不溶热水可溶氮和热水不溶氮在水稻当季，甚至下季生长周期过程中仍处于封闭无效的状态，并可能转化为胶体被土壤吸附，降低养分流失风险，对土壤速效氮和全氮含量影响不大，这可能是不同处理的土壤氮含量没有差异的原因[12,39-40]。通过15N示踪也研究发现，聚脲甲醛施用后主要以有机氮形态存在，对土壤速效铵态氮影响不大[41]。本试验结果也表明，施用聚脲甲醛处理的土壤全氮含量较常规分次施肥处理有所提高，因试验仅进行了两季，其增幅并不显著。另一方面，本试验供试土壤的有机质含量较高，对土壤全氮和有效氮的缓冲性能大，也可能是不同处理间的土壤氮含量没有显著差异的原因。

脲甲醛肥料施用到土壤后，被微生物分解形成尿素和甲醛[27]，其中尿素被矿化为铵态氮后被植物吸收利用，而甲醛则立刻被微生物通过碳代谢途径同化消解[42]。研究发现，连续施用脲甲醛缓释肥料会引起土壤微生物群落结构的改变，使脲甲醛分解和降解的功能微生物的丰度提高，从而提高脲甲醛的分解速率[27,42]。同时，施用脲甲醛还可能使土壤中的有益微生物，或者潜在的植物致病菌富集，因此，连续施用聚脲甲醛对土壤微生物群落，及对作物的影响也逐渐引起人们关注[42]。因此，连续施用脲甲醛肥料的养分缓释效果、增产效应以及对土壤微生物和作物生长的影响还有待进一步考察。

4 结论

在本试验条件下，基于聚脲甲醛缓释肥的水稻一次性施肥技术的早、晚稻籽粒产量、植株养分含量和吸收累积量均与常规分次施肥处理基本持平；当聚脲甲醛减氮23%一次性基施时，早、晚稻的养分含量、养分吸收累积量和籽粒产量均没有显著降低；当聚脲甲醛减氮38%一次性基施时，早稻籽粒产量显著降低；当聚脲甲醛减氮47%一次性基施时，早、晚稻的籽粒产量和干物质量均显著降低。聚脲甲醛缓释肥一次性基施对氮肥利用率和土壤氮含量没有显著影响。

综上，聚脲甲醛缓释肥可作为早、晚稻一次性施肥的技术载体，聚脲甲醛减氮23%一次性基施的施肥成本与常规分次施肥方式持平，其不仅能保证水稻充分的氮素营养，而且能实现一次性施用，减少施肥的人工成本，缓解农村劳动力不足，是水稻轻简化施肥和氮肥减施的有效途径。

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（责任编辑 李云霞，赵伶俐）

Effect of One-off Application of Poly Urea-Formaldehyde Fertilizer Under Reduced N Rate on Double Cropping Rice

HUANG QiaoYi, ZHANG Mu, HUANG Xu, TANG ShuanHu, ZHANG FaBao, PANG YuWan, YI Qiong, LI Ping, FU HongTing

(Institute of Agricultural Resources and Environment, Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer in South Region, Ministry of Agriculture/ Guangdong Key Laboratory of Nutrient Cycling and Farmland Conservation, Guangzhou 510640)

【Objective】This experiment was carried out to study the effect of one-off application of poly urea- formaldehyde fertilizer with reduced N rate on double rice and to explore the possibility of one-off application of poly urea- formaldehyde fertilizer on double rice, thus providing a theoretical basis for simple and easy, synergistic and less nitrogen fertilizer practice, so as to increase fertilizer efficiency, and reduce the non-point source pollution.【Method】The conventional rice variety “Jingxiang Simiao” was used in a field experiment. One year field experiment, including early rice and late rice, was conducted. Under the conventional total N input of 180 kg·hm-2, the one-off application of poly urea-formaldehyde fertilizer with reduced 0, 23%, 38% and 47% N rate (UF1, UF2, UF3 and UF4, respectively), conventional fertilization (CF, 50% of base fertilizer, 20% of turning green fertilizer and 30% of elongation fertilizer), and no nitrogen fertilizer (CK) were designed. All the experimental fields were fertilized with P2O555 kg·hm-2and K2O 130 kg·hm-2, which were supplied by calcium superphosphate and potassium chloride.Research mainly focused on the influence of one-off application with reduced N rate on the yield, biomass, NPK contents of the above-ground portion, nitrogen use efficiency of rice, and the inorganic nitrogen content in soil. 【Result】(1) There were no significant differences in the grain yields of early and late rice among CF, UF1, and UF2 treatments. The grain yield of early rice under UF3 treatments reduced significantly by 7.52% comparing with CF treatment (＜0.05). The grain yield of early and late rice under UF4 treatment all decreased significantly by 9.84% and 9.75%, respectively, comparing with CF treatment (＜0.05). (2) Comparing with CF treatment, the effective panicles per hill for early rice and late rice in treatment UF4 were 0.80 and 0.39 less, while the decrease during early rice had reached significant level (＜0.05). UF1, UF2 and UF3 treatments had the similar effective panicles, filled grains per panicle, filled grain rate, and 1000-grain weight of early rice and late rice with CF treatment. (3) The contents and accumulations of N, P and K in the straw and grain of the early and late rice under UF1 and UF2 treatments were not significantly different from the CF treatment. While the content and accumulation of N in the straw of late rice under UF3 treatment were lower by 30.73% and 23.60% respectively than CF treatment (＜0.05). And the UF4 had the lowest N content, N accumulation of early rice and late rice, which were 22.82% and 26.82% less, respectively, than CF treatment (＜0.05). (4) Comparing with CF treatment, UF2, UF3 and UF4 treatments had increased partial factor productivity of N fertilizer by 24.37%, 49.24% and 70.89%, respectively (＜0.05). But no significant differences in the agronomic efficiency of N fertilizer, N recovery efficiency, and physiological efficiency of N fertilizer among all fertilization treatments were observed. (5) No significant differences in the available inorganic N content in soil after rice harvest between UF and CF treatments were detected, but the total N content in the soil was slightly higher than that under CF treatment. Therefore, poly urea-formaldehyde fertilizer could be used as the special slow release fertilizer in the one-off fertilization technology for early and late rice.【Conclusion】UF2 treatment, the one-off application of poly urea-formaldehyde fertilizer with reduced 23% N rate had obtained relatively high grain yield and nitrogen use efficiency in early and late rice seasons, and the cost of which was equal to CF. It was concluded that this fertilizer application method could be served as the an effective way to simplified fertilization and reduce N application in early and late rice cultivation.

rice; poly urea formaldehyde; one-off fertilization; nitrogen use efficiency; yield

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.20.017

2018-01-29；

2018-05-18

国家公益性行业（农业）科研专项（201503123、201303103）、广东省科技计划（2016A020210035）

黄巧义，Tel：020-32885730；E-mail：huangqiaoyi@hotmail.com。通信作者唐拴虎，Tel：020-38469594；E-mail：tfstshu@yahoo.com.cn