控释氮肥与尿素配施对单季稻产量及氮肥利用率的影响①

付月君，王昌全*，李 冰，尹 斌，张敬昇（ 四川农业大学资源学院，成都 630； 中国科学院南京土壤研究所，南京 0008）

控释氮肥与尿素配施对单季稻产量及氮肥利用率的影响①

付月君1，王昌全1*，李 冰1，尹 斌2，张敬昇1
（1 四川农业大学资源学院，成都 611130；2 中国科学院南京土壤研究所，南京 210008）

为探讨控释氮肥与尿素配合一次性基施对水稻产量及其氮肥利用效率的影响效应，通过田间小区试验研究了不同比例控释氮肥（CRNF）与尿素（UR）配施对水稻干物质积累、产量构成，以及氮肥表观、农学和生理利用率等的影响。结果表明：配施10% ～ 80% CRNF较常规施氮（T1）处理，分别提高水稻籽粒干物质量和产量3.7% ～ 13.9% 和1.4% ～ 13.4%；较全量施用CRNF（T6） 处理，提高水稻籽粒干物质和产量6.3% ～ 16.7%、2.8% ～ 16.6%。一次性基施40%CRNF +60%UR（T4）较一次性基施全量CRNF显著提高水稻籽粒吸氮量24.2%，差异显著（P＜0.05），氮肥表观利用率、农学利用率、生理利用率及氮肥偏生产力也处于较高水平。在本试验条件下，一次性基施40%CRNF +60%UR既提高了水稻产量和氮肥利用率，又减少了劳动投入，可在实际生产中推广应用。

水稻；控释氮肥；尿素；产量；氮肥利用率

水稻是我国主要的粮食作物之一，种植面积约占世界种植面积的20%。而化肥是保证农作物正常生长和增产的重要因素，对作物增产的贡献率达40%。在水稻整个生长发育过程中，氮素起着重要的作用，但为追求水稻高产，大量地施用氮肥，不仅造成了氮肥施用过量、氮肥利用率低，还产生了一系列的环境污染等问题［1-2］，有研究指出改善水稻施肥量及其基追比例能够有效地提高水稻干物质积累、氮素分配及产量［5］。但这样不仅增加了劳动成本，且由于速效氮肥施入农田后会迅速转化，氮肥并不能被作物有效吸收利用。尿素（UR）是目前农业市场所售的主要固态氮肥，同时也是世界农业应用最为广泛的氮源［4］。尿素在施入稻田中会通过NH3挥发、硝化与反硝化作用、淋溶、径流等途径损失掉［6-7］，会降低氮素利用率，影响其经济效益。而施用缓控释肥是减少氮素损失、提高氮素利用率从而实现作物增产的一种有效方法［8］。但由于目前缓控释肥价格较高，且控制或减缓了养分的释放，不能完全满足水稻在生育前期的养分需求，因此应根据不同作物各生育期的需肥规律，将不同养分释放速率的肥料配合施用，一方面有效调节养分供应速率，另一方面又能减少肥料投入和劳动成本，兼顾经济效益［9-10］。目前，大量研究主要集中在探索单独施用控释氮肥对水稻、小麦等作物的产量以及氮素利用率的影响［11-13］。本文探索控释氮肥与速效氮肥不同配施比例对水稻产量和氮肥利用效率的影响，旨在筛选出最佳配施比例，为水稻生产中控释氮肥的推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2014年5—9月在成都市崇州桤泉镇进行，区域属亚热带湿润季风气候，年均气温15.2℃，年均降水量1 000 ～ 1 200 mm，年均无霜期280 天以上。区域地形平坦，供试地块田形方正，灌排方便。供试土壤为水稻土，其基本理化性质见表1。

1.2 试验设计

表1 供试土壤基本化学性质Table1 Physico-chemical properties of tested soils

供试水稻品种为F优498，全生育期140天左右。水稻于5月28日移栽，9月14日收获，秧苗间距为30 cm ×20 cm。其余田间管理与日常管理相同。

1.3 指标测定及计算方法

土壤基本理化性质采用常规方法进行分析测定［14］，田间指标调查在水稻收获前进行，具体做法是每小区选取有代表性的水稻5穴，调查测定有效穗数、穗粒数以及结实率、千粒重，水稻产量按照小区单打单收计算。

植株全氮的测定：浓H2SO4-H2O2消化，全自动凯氏定氮仪（FOSS）测定，氮肥利用率计算方法如下：

氮肥表观利用率（NAUE，%）= （施氮区植株吸氮量-不施氮区植株吸氮量）/施氮量×100%；

氮肥生理利用率（NPE，kg/kg）= （施氮区水稻产量-不施氮区水稻产量）/（施氮区植株吸氮量-不施氮区植株吸氮量）；

氮肥农学利用率（NAE，kg/kg）= （施氮区产量-不施氮区产量）/施氮量；

与陆上车用柴油排放相比，船舶和港作机械所用的燃料污染危害更大，船舶污染已成为继机动车尾气污染、工业企业排放之后第三大大气污染来源。多项研究表明，国际航运业70%的硫排放在距离海岸线400千米以内的主要贸易路线上，在海陆风的作用下，航运排放污染可以侵入内陆数百千米。

氮肥偏生产力（NPFP，kg/kg）= 施氮区产量/施氮量。

氮收获指数（NHI）= 籽粒吸氮量/植株总吸氮量。

1.4 数据处理与分析

所有试验数据采用Excel 2013和SPSS 17.0进行处理与统计分析。

2 结果与分析

2.1 控释氮肥与尿素配施对水稻干物质积累及分

配的影响

从表2可以看出，水稻地上部各器官干物质量分配比例表现为籽粒＞茎鞘＞叶。各处理水稻地上部各器官干物质量均以不施氮处理（CK）最低。施氮处理籽粒干物质量较CK增加42.0% ～ 65.7%；地上部干物质总积累量较CK增加34.0% ～ 64.7%。其中以40%控释氮肥配施 60% 尿素处理 （T4） 籽粒干物质量最高，较常规施氮 （T1） 增加13.9%，差异达显著水平（P＜0.05）。而以全部施用控释氮肥 （T6） 茎鞘和叶干物质量最高。从地上部各器官干物质分配率来看，以T4籽粒干物质分配率最高，T6籽粒干物质分配率最低。

表2 控释氮肥与尿素配施对水稻干物质积累及分配的影响Table2 Effects of CRNF and urea combined on rice dry matter accumulation and distribution

2.2 控释氮肥与尿素配施对水稻产量及其产量构

成因子的影响

从水稻产量来看（表3），氮肥的施用能够有效地提高水稻产量，较CK提高13.3% ～ 32.1%，施氮处理中以T4处理产量最高，且较T1处理提高13.4%，T6产量相对较低，差异显著。从产量构成因素来看，施氮处理有效穗数较CK增加18.8% ～ 34.4%，穗粒数较CK增加15.3% ～ 35.3%，穗长与CK差异显著，各施氮处理间差异不显著。施氮处理中以T4产量及其产量构成因素相对最高，全部施用控释氮肥T6处理产量和结实率较T1处理低，但差异不显著。随控释氮肥配施比例的提高，水稻产量及其产量构成因子均有相应的提高，但当控释氮肥配施比例达到 80% （T5） 时有所降低，施用全量控释氮肥 （T6） 处理相对最低。全量缓控释肥投入稻田，水稻生育后期养分供应过剩，结实率降低，从而影响了水稻的产量。

表3 控释氮肥与尿素配施对水稻产量及产量构成因子的影响Table3 Effects of CRNF and urea combined on rice yield and yield component factors

表4 控释氮肥与尿素配施对水稻氮素吸收分配的影响Table4 Effects of CRNF and urea combined on nitrogen uptake and distribution

表5 控释氮肥与尿素配施对水稻氮肥利用率的影响Table5 Effects of CRNF and urea combined on nitrogen use efficiency

2.3 控释氮肥与尿素配施对水稻氮素吸收分配的影响

氮肥施用有助于提高水稻各器官对氮素的吸收（表4）。各施氮处理氮素总吸收量较CK增加67.27 ～103.74 kg/hm2。虽然全量控释氮肥T6处理的茎鞘和叶氮素吸收量相对最高，但籽粒吸氮量较其他配施处理低，且差异达显著水平。其中T4处理籽粒氮素吸收量最高，较 T1处理提高 19.9%，较 T6处理高24.2%。不同配施比例处理间茎鞘和叶氮素吸收分配率以全量控释氮肥T6处理最高。

2.4 控释氮肥与尿素配施对单季稻氮肥利用率的影响

由表5可以看出，添加一定比例的控释氮肥有助于提高水稻氮肥利用率。各施氮处理以40% 控释氮肥配施 60% 尿素（T4）处理氮肥表观利用率、农学利用率、生理利用率及氮肥偏生产力相对最高，较常规施氮（T1）处理分别提高54.2%、7.2 kg/kg、4.4 kg/kg、7.2 kg/kg。从不同的配施比例来看，随着控释氮肥比例的提高，水稻氮肥表观利用率、农学利用率、生理利用率、氮肥偏生产力相应提高，但当添加比例达到80% 时，亦即80% 控释氮肥配施20%尿素（T5）时有所降低，施用全量控释氮肥时（T6）氮肥农学利用率、生理利用率和氮肥偏生产力相对较低。

3 讨论

控释氮肥的施用能有效提高作物地上部干物质量和产量［15-16］，但其一次性全部施用易导致前期供氮不足、后期供氮过剩，尿素一次性施用会导致养分前期损失过多。本试验中，控释氮肥与尿素配施处理下的水稻籽粒干物质量和产量比不施氮分别高42.0% ～ 65.7% 和13.3% ～ 32.1%，比常规施氮分别高3.7% ～ 13.9% 和1.4% ～ 13.4%，比施用全量控释氮肥处理高6.3% ～ 16.7% 和2.8% ～ 16.6%。张玉凤等［17］研究表明，配施较施用全量控释氮肥作物产量更高，本试验也得出一致结果。其中，以40% 控释氮肥配施60% 尿素籽粒干物质量和产量相对最高。

水稻对氮素的吸收主要集中在幼穗分化期，其对氮的吸收受到氮肥种类及运筹方式的影响，尿素很难满足水稻生育后期对氮的需求［18-20］。本试验结果表明，适当比例的控释氮肥与尿素配施能够提高水稻籽粒氮素积累量，但当配施比例达到80% 时，氮素在籽粒中的积累量开始降低，在茎叶中的积累量增加，茎叶中的氮素残留会导致氮素损失，即一次性过多的控释氮肥会使水稻后期贪青晚熟，产量降低。

氮肥利用率是评价作物对氮素吸收的一个重要指标。本研究表明，随着控释氮肥添加比例的提高，水稻氮肥表观利用率、农学利用率、生理利用率及氮肥偏生产力相应提高，这与前人报道结果基本一致［21］。添加40% 控释氮肥时最高，水稻氮肥表观利用率、农学利用率、生理利用率及氮肥偏生产力较尿素处理分别高出54.2%、7.2 kg/kg、4.4 kg/kg、7.2 kg/kg，但当添加比例达到或超过80% 时，氮肥利用率相关指标均呈下降趋势。

控释氮肥由于研制成本较普通肥料高，目前市场价格约3.5元/kg，而普通尿素2.0元/kg左右。按照当地劳动力成本平均120元/天计算，一次性基施40%控释氮肥配施60% 尿素较常规施氮（100% 尿素，基追比7︰3）可节约劳动力成本约600元/hm2，较施用全量控释氮肥节约肥料成本约400元/hm2，且显著提高了水稻产量，直接增加了水稻经济效益，是值得推广的水稻控释氮肥配施技术。

4 结论

一定比例控释氮肥与尿素配施能够有效提高水稻籽粒干物质量和产量，以配施40% 控释氮肥最高，较常规施氮产量提高13.4%，较施用全量控释氮肥提高16.6%。配施控释氮肥有效地提高了水稻籽粒对氮素的吸收，与施用全量控释氮肥相比，40% 控释氮肥与60% 尿素配施提高水稻总吸氮量6.1%，提高籽粒吸氮量24.2%。配施40% 控释氮肥水稻氮肥利用率相对较高，较施用全量控释氮肥水稻表观利用率、农学利用率、生理利用率、氮肥偏生产力分别提高9.7%、8.6 kg/kg、11.6 kg/kg、8.6 kg/kg。尿素能满足作物在苗期的养分需求，而控释氮肥能减缓养分释放，供应作物中后期养分需求。控释氮肥与尿素配合一次性施用，不仅能够使水稻增产，且还比施用全量控释氮肥减少经济投入，比分次施用尿素节约劳动成本，具有较强的推广意义。

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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

国家科技支撑计划项目（2013BAD07B13）和四川省科技支撑计划项目（2012JZ0003，2013NZ0028）资助。

（w.changquan@163.com）

付月君（1990—），女，四川金堂人，硕士研究生，主要研究方向为稻田养分损失及利用。E-mail： estellemoon@163.com