控释肥料的研究进展

化肥利用率低和污染严重的主要根源是因肥料释放的养分与作物需求间不平衡所致。控释肥料能依据作物营养特性，调控各种养分供应强度与容量，达到供肥缓解与作物需求相一致，提高肥料利用率，减少肥料对环境的污染。简述了国内外研制控释肥料的背景与研究现状、控释肥料研制的目标与关键及其发展前景。     

中国控释肥料的现状与发展前景

分析我国肥料目前的生产与施用情况,针对肥料(特别是氮肥)利用率低的状况,提出我国发展控释肥料的必要性,介绍了控释肥料定义、优良特性以及它的应用前景,使更多的人能够认识控释肥料,从经济、生态、社会等多方面正确地评价控释肥料,旨在为控释肥料能在我国推广应用提供理论依据。     

我国新型肥料产业发展战略研究

肥料产业服务于农业生产,尿素、磷铵、氯化钾和复合肥等传统化肥产品的大量投入对保障粮食安全发挥了至关重要的作用。随着我国农业发展方式从资源消耗型向绿色可持续型转变,发展新型高效肥料产业,提升肥料产品对粮食安全与生态环境安全的协同保障作用,是现阶段国家农业绿色发展的一个关键举措。新型肥料类型主要有缓/控释肥料、增值肥料、水溶肥料、商品有机肥、微生物肥料等,相比于常规施肥,施用新型肥料普遍能够提高作物产量和养分利用效率,增产率范围为4.6%～17.5%,氮肥利用率提高16.8%～52.3%,农田土壤氨挥发损失量可降低7.2%～50.7%,N₂O排放降低8.1%～40.8%,氮淋溶损失降低16.5%～43.8%,氮径流损失降低22.1%～45.4%。经过几十年的跟踪和创新,我国新型肥料形成了产业化,新型肥料总产量已位居世界前列。但由于新型肥料产业起步晚,几乎所有类型的新型肥料生产均存在原创核心技术缺乏,产品特性与农业需求匹配性不高,施肥技术和装备发展滞后,以及监管体系薄弱等问题。为推动新阶段新型肥料产业结构绿色高效转型升级,未来我国的新型肥料产业发展战略核心包括以下4个方面:1) 以农业需求为导向,提升肥料产品与生产需求的匹配度;2) 肥料增效技术由注重养分供给向土壤环境、作物吸收和有效供给综合调控发展,肥料增效材料向高效、环保和价廉方向发展,肥料产品向营养、土壤改良和抗逆等多功能发展;3) 注重最大限度地利用资源,降低能耗,通过大型肥料生产设备的优化和改造,力争实现新型肥料由二次加工到一次生产的突破,实现新型肥料生产的绿色低碳转型;4) 建立健全肥料生产、销售和使用全链条监管体系,保障新型肥料产业的高质量健康发展。     

提高化肥利用率技术创新展望

化肥利用率低以及化肥施用后损失的养分造成的环境污染,已成为全球社会、经济和农业可持续发展的主要障碍之一。提高肥料利用率已成为当今全球关注的焦点问题。拓展平衡施肥理论和技术由单一的静态横向平衡到静态横向—动态纵向平衡,进行化肥新品种研制;通过生物工程技术改良植物营养遗传性状,提高作物吸收养分能力;运用精确农业施肥理论和技术,提高施肥对土壤、作物的针对性和准确性,这些技术创新和应用是提高肥料利用率的重要途径     

提高农产品品质与减少硝酸盐污染的施肥技术研究

6年试验研究结果表明,农业生产采用N、P、K平衡施肥,增施优质微生物肥料,微生物肥与无机肥、有机肥配施,适当减少化肥用量等施肥技术均提高作物产量和产值,尤其对改善农产品品质、减少硝酸盐污染效果明显,增施微生物肥和有机肥,减少N素化肥用量10％、50％,蔬菜可食部硝酸盐降低17.04％～24.86％。     

不同控释肥类型及施肥方式对肥料利用率和氮素平衡的影响

采用草莓盆栽试验研究了3种肥料类型（普通肥料、控释氮肥、控释复合肥）及其不同施肥方式对氮磷钾利用率、氮素在土壤一作物体系中的平衡及草莓生长的影响。结果表明，相对于普通肥料、控释氮肥和控释复合肥提高了土壤中有效养分的含量，促进了草莓生长，提高了草莓糖酸比和维生紊C含量。不同肥料类型间，植株干重、草莓产量和氮磷钾利用率大小顺序为：控释复合肥〉控释氮肥〉普通肥料。控释氮肥处理土壤中氮的残留率最高，其次为控释复合肥。氮的损失率大小顺序为：普通肥料〉控释氮肥〉控释复合肥。不同施肥方式间草莓糖酸比和维生素C含量、土壤氮残留率差异不显著。植株干重、草莓产量、氮钾利用率大小顺序为：底施〉混施和侧施〉表施；底施处理的磷素利用率最高，其他处理间差异不显著，氮损失率大小顺序为：表施〉混施和侧施〉底施。     

控释肥料氮素释放与水稻吸收动态研究

采用盆栽试验,研究了控释肥料与水稻专用肥不同施用方式的氮素释放规律及水稻吸收动态。结果表明,控释肥料一次施用处理氮素释放高峰期出现在第8～10d,此后所保持的充足供氮期晚造为40～50d,早造为50～60d。专用肥一次施用处理氮素在1～3d内即达释放高峰,土壤较充足的供氮期仅为30～35d。水稻生长后期控释肥处理供氮水平仍高于专用肥一次施用和分次施用处理。控释肥处理晚造土壤氮素供应水平明显比早造高。控释肥处理的水稻植株在全生育期对氮和磷的吸收速率均较高,对钾的吸收速率前期较高,中后期较低,收获期植株的氮磷钾吸收累积量均高于专用肥处理。两造试验中一次性施用控释肥料均明显提高了肥料氮利用率,较专用肥分次施用和一次施用处理分别提高12.2%～13.5%和20.0%～22.7%,磷钾利用率也有较明显的提高。     

洞庭湖红壤坡地减氮控磷对玉米产量和径流氮磷的影响

坡地氮磷流失是洞庭湖农业面源污染的重要来源。以湖南省湘阴县红壤坡耕地土壤为研究对象,通过田间小区试验,探讨玉米减量施肥对产量、化肥利用率和氮磷流失量的影响。结果表明,NP常规施肥量在减少20%范围内对玉米产量没有十分显著的影响,但达到30%时玉米表现减产。减量施肥不仅一定程度提高NP化肥肥效和肥料利用率,而且降低土壤NP流失量。氮的径流量减少了12.54%～28.68%,磷减少了1.3%～30.1%。在各种减量施肥处理中,以控释肥减氮处理效果最佳,有效减少农业面源污染。     

肥料增产贡献率及其对土壤有机质的影响

本文通过十年定位监测,研究了不同施肥结构肥料的效应特点及肥料各组分的增产贡献率,同时也分析了施肥结构与水稻产量和土壤有机质的关系。结果表明不同施肥结构对水稻产量的影响是明显的,共产量总趋势是:MNPKNPKMNP,MNNP,M、NCK。肥料的增产贡献率为35.4％。施用化肥仍是主要的增产途径,其增产占总增产的70％左右,而有机肥仅占30％。有机肥的增产主要是由于有机肥携入的钾所致,约占80％。氮钾的增产效果相当,氮为44％,且主要是化肥氮的贡献;钾为50％,化肥钾与有机肥钾的功效相当。有机肥氮磷钾一定程度上可代替化肥氮磷钾的增产作用,共代替率分别为N12％,P29％,K53％。因此在有机肥与化肥氮配合施用情况下便可满足总增产中90％以上的增产需求。磷肥的增产效果颇低,甚至造成可能是诱发了某种微量元素(如Zn)紧缺而减产。因此氮磷钾的增产效果是K、NP。长期施用化肥对土壤有机质的影响不大,主要是增加谷物产出。然而在化肥与有机肥配施情况下,在获得更高的谷物产出的同时,土壤的有机质含量也会有较大的提高,为作物的进一步增产提供土壤的肥力基础。     

陇东黑垆土区冬小麦肥料利用率研究

为探明平凉市黑垆土区测土配方施肥方式、机械施肥方式及配施生物有机肥下冬小麦肥料利用率,提高当地冬小麦生产的肥料利用率,实现化肥减量和小麦增产。进行了测土配方施肥、机械施肥、配施生物有机肥等冬小麦氮磷钾肥利用率试验,结果表明,测土配方施肥方式、机械施肥方式及配施生物有机肥均能够更好地促进冬小麦对氮磷钾养分的吸收,从而提高冬小麦的产量,其中配施生物有机肥对促进冬小麦增产,提高氮肥、磷肥利用率效果较好,而测土配方施肥对提高钾肥利用率效果较好。通过对各试点冬小麦籽粒产量、秸秆产量及其养分分类归并,应用肥料利用率计算方法得出,平凉市冬小麦生产中氮肥、磷肥、钾肥平均利用率分别为40.57%、20.61%、61.06%。     

我国主要粮食作物化肥增产效应与肥料利用效率

总结了我国19个省13 667个地块施肥调查结果和22个省的32个养分监测村田间试验结果,分析研究了我国三大粮食作物化肥施用状况、增产率和化肥利用效率。结果表明,水稻、小麦和玉米施肥量分别为294.8、263.6和269.6 kg/hm2,氮肥增产率分别为28.4%、30.9%和26.4%,磷肥增产率为9.2%、14.3%和12.2%,钾肥增产率为11.1%、7.1%和11.0%;氮肥利用率分别为27.3%、38.2%和31.0%,磷肥利用率为13.0%、16.9%和15.3%,钾肥利用率为28.1%、25.6%和30.5%;氮肥农学效率分别为11.3、11.1和10.1 kg/kg,磷肥农学效率为9.1、7.9和9.8 kg/kg,钾肥农学效率为7.2、5.6、8.1 kg/kg。按当时的农业生产条件和产量水平,氮肥过量施用约占25%~40%,施用不足占10%~25%。我国谷物氮肥利用率低于同期世界平均水平20%~30%左右,氮肥农学效率与世界平均水平相比均低10%左右。中国粮食生产高投入并没有实现高利用效率,化肥减量增效是施肥调控政策的首要目标。     

Potassium‐fertilizer management in winter oilseed‐rape production in China

Optimal potassium (K) fertilization is beneficial for oilseed‐rape (Brassica napus L.) yield and quality. However, the discrepancy between the high K demand of winter oilseed rape and low soil fertility and insufficient potassium input has limited the sustainable development of oilseed‐rape production. A series of on‐farm experiments in the key winter oilseed‐rape domains of China was conducted from 2004 to 2010 to evaluate K‐fertilizer management for winter oilseed rape. Currently, the average NH₄OAc‐extractable K content in the 0–20 cm soil layer is 89.1 mg kg^–1 indicative of “slight deficiency”. In addition, farmers in China usually fail to use sufficient K fertilizer in oilseed‐rape production, the average mineral‐potassium‐fertilizer input in 2010 being only 35 kg K ha^–1, far lower than the recommended rate of potassium for winter oilseed rape. Adequate potassium fertilization significantly raises seed yield. The average yield‐increase rate for the major production regions due to K‐fertilizer application was 18.5%, and the average K fertilizer–use efficiency 36.1%. Based on the negative correlation between yield response to potassium fertilization and available soil K content, a soil‐K‐test index was established for winter oilseed rape with a threshold value for NH₄OAc‐extractable soil K of 135 mg kg^–1. When available soil K‐content is below this threshold value, more K fertilizer should be applied to achieve high seed yield and to increase soil fertility. The major challenge for K‐fertilizer management in winter oilseed‐rape production in China will be to guide farmers in the different regions in making reasonable use of K fertilizer through soil K‐testing technology in order to maintain both seed yield and soil fertility.     

中国农户小麦施肥水平和效应的评价

小麦是中国重要的粮食作物,然而近些年却在不断萎缩,肥料投入不合理导致成本过高是主要原因。本文利用农户调查数据,通过主成分分析筛选出同一类农户,通过建立肥料效应函数定量评价了中国小麦施肥水平。结果发现如果按照经济效益来评价,我国75%的小麦种植户已经超量使用化肥,而如果从产量效率来说,却有74%农户需要增加化肥。这些结果都说明中国化肥过量使用已经比较明显,施肥不经济,盲目追求高产。未来应从产量、收益甚至环境保护等角度综合引导农户合理施肥。     

我国茶园施肥现状与减施潜力分析

【目的】茶树是我国重要的经济作物之一,合理施肥是保证茶叶高产优质的重要措施,受茶树品种、采摘模式、栽培水平的影响,我国不同地区茶园间施肥量存在较大的差异。厘清我国茶园施肥现状,分析不同茶区施肥水平的差异,寻求差异化的减肥途径,对实现我国茶园化肥减施增效,促进茶产业可持续发展具有重要意义。【方法】依托国家茶产业技术体系试验站,本研究于2010—2014年期间在我国主要茶区调查了5000多个茶树种植单元,约占我国茶园总面积的5%。调查内容包括氮磷钾肥料品种、用量、施用时间、施用方式以及茶园面积、茶树品种、施肥成本等信息。根据肥料养分含量计算不同种植单元的氮磷钾养分投入量,有机养分替代比例,并以现行的茶园推荐施肥标准作为施肥评价依据,对不同区域茶园的施肥水平进行了评价。【结果】我国茶园的养分投入总量 (N + P₂O₅ + K₂O) 为796 kg/hm2,施用有机肥的茶园样本比例为46%,按纯养分计,茶园有机养分投入量平均占总养分投入量的15%。各省茶区年均养分投入量为N 281～745 kg/hm2、P₂O₅ 72～485 kg/hm2、K₂O 76～961 kg/hm2。参照目前的推荐肥料用量,我国有30%左右茶园存在化肥过量施用问题,其中山东、湖北、湖南、江西、四川、福建等地过量施肥问题较为突出。复合肥已成为茶园的重要肥料品种,80%的茶园施用的是等养分比例的复合肥,茶园中磷肥或者钾肥过量施用现象开始凸显,福建、江西、湖南等地过半茶园磷、钾养分投入过量。根据过量施肥茶园的现有施肥水平,通过总量控制和增加有机肥比例等途径,大约可削减30%～40%的化肥用量。【结论】我国30%的茶园化肥过量施用,80%的茶园施用的化肥氮磷钾比例不完全符合茶叶养分需求,有机肥养分所占比例偏低,只有15%。依据不同茶区养分具体管理方式、茶叶栽培特点以及土壤条件,因地制宜采取差异化的茶园化肥减施策略,大约可削减30%～40%的化肥用量。     

青海春油菜养分管理现状调查与分析

为了明确我国春油菜的施肥和生产现状,2015年在青海省春油菜典型种植区选取了3个县做了400余户实地调查与分析。结果表明:调查区有87.3%的农户春油菜产量都超过常年春油菜平均产量(1 674.17~2 158.36 kg/hm2)。30.0%的农户氮肥投入适中,40.7%偏高和很高,29.3%偏低和很低;与2009年和2010年调查结果相比,农户施氮水平总体在下降,但仍存在很大的减氮空间。调查区37.4%的农户磷肥投入适中,32.8%偏高和很高,29.7%偏低和很低;与2009年和2010年调查结果相比,施磷量提高。钾肥、有机肥用量极低,中微量肥料投入基本为空白。总之,青海春油菜氮、磷肥投入过量与投入不足现象并存。因此,要根据土壤养分状况,依据测土配方实行平衡施肥,主要是控制氮磷肥用量,适当增施微肥和有机肥,保证春油菜的营养需求。     

根区施肥 ¾¾ 提高肥料养分利用率和减少面源污染的关键和必需措施

如何提高肥料利用率是当前农业发展和环境保护迫切需要解决的问题。本文对多种提高肥料利用率的方法进行了简评,对我国肥料养分利用率低的原因进行了分析。认为肥料向环境的迁移损失是肥料养分低效的根本原因,而土壤对肥料养分的吸附固定总体上不会导致肥料养分利用率下降。肥料养分当季利用率低主要因大部分肥料养分分布于根系不能高效吸收的土体范围而致。根据土壤中肥料养分迁移扩散能力有限、作物根系高效吸收养分的土体范围有限以及养分供应浓度（(强度）)直接决定养分吸收效率等研究结论,本文论述了根区施肥是未来大幅度提高肥料当季利用率的必然和关键措施。并对根区施肥进行了定义,提出了根区施肥的适用条件和未来需要研究的科学问题。     

不同施肥模式对水稻生理特性、产量及其N肥农学利用率的影响

以水稻品种金优207为材料,对不施氮肥(T1)、试验区当地农民习惯氮肥用量(T2:尿素,纯N187.5 kg/hm2)和在农民习惯施氮量基础上减量配施氮肥(T3:氮减少20%,30%农民习惯用化肥+20%习惯用量的有机肥+30%习惯用量的缓释肥,纯N 150kg/hm2)3种施肥模式下水稻不同生育期的生理特性、产量及其...     

Nitrogen uptake by sago palm (Metroxylon sagu Rottb.) in the early growth stages

Previous trials have revealed variable responses of sago palm ( Metroxylon sagu Rottb.) to fertilizer application, particularly nitrogen (N). In the present study, we quantified the fertilizer use efficiency (FUE) of sago palm for the first time using ¹⁵N-labeled fertilizer in pot and field experiments. The pot experiment was conducted in Japan using a 2:1 mixture of sand to Philippine soil. The field experiment was conducted in Leyte in the Philippines. Both experiments consisted of three replicates in each of three treatments: control, ¹⁵N urea at 50 kg N ha⁻¹ and ¹⁵N urea at 100 kg N ha⁻¹. The N uptake of sago palm increased significantly, but inconsistently with increasing N application. The few instances of a significant increase in N uptake did not translate into significant improvements in growth parameters, except for the number of leaflets in the pot experiment. The FUE values for sago seedlings (< 6 months) in the pot experiment treated with 50 and 100 kg N ha⁻¹ were 10.5 and 13.2%, respectively, whereas for the 2-year-old sago palms in the field, the corresponding FUE values were 14.8 and 12.0%. The FUE values were similar at the two levels of N application in both experiments. Sago growth parameters appeared to be insensitive to N application, suggesting that the form of N and the timing of N fertilization are important factors for sago palms. Therefore, the use of N fertilizer in sago production can only be justified after determining and fully understanding the response of sago palm to N application.     

基于作物产量反应和农学效率的推荐施肥方法

当前农民过量和不平衡施用化肥现象严重,导致肥料利用率降低,影响到农田的可持续利用。因此,发展适合我国农业生产特点的养分管理和施肥方法尤为重要。本文介绍了基于作物产量反应和农学效率的推荐施肥新方法,该方法是以改进的SSNM （Site-specific Nutrient Management）和改进的QUEFTS （Quantitative Evaluation of the Fertility of Tropical Soils）模型为指导的养分管理和推荐施肥为原则,同时考虑大、中微量元素的全面平衡,并应用计算机软件技术把复杂和综合的养分管理原则智能化形成可为当地技术推广人员掌握的Nutrient Expert推荐施肥专家系统软件。Nutrient Expert推荐施肥专家系统软件在用户回答一些简单问题后就能给出基于作物栽培管理措施的推荐施肥套餐,包括作物种植密度、目标产量、推荐的养分用量及其可选用的物化的肥料用量,同时根据预知的作物生长季节推荐施肥的最佳时间和次数。通过跨区域田间多点验证试验证明,基于作物产量反应和农学效率的推荐施肥方法是一种简单的易于掌握的作物增产增收、提高肥料利用率和保护环境的新方法。