水稻缓控释氮肥应用研究现状与展望

目前,缓控释氮肥在大田作物生产中的应用日益广泛。针对缓控释氮肥的概念和分类作了简要介绍,着重从缓控释氮肥施用技术的角度系统综述缓控释氮肥的施用对水稻产量品质形成、氮肥营养利用、稻田生态环境等影响及其机制,并就水稻生产上应用缓控释氮肥技术存在的问题提出了建议,以期为加快水稻缓控释氮肥融合技术创新集成与示范推广提供参考。     

缓/控释氮肥输入对玉米生长、氮素利用及环境效应的影响

氮素是植物生长发育中至关重要的营养元素,对玉米器官建成和产量形成具有重要影响。本文围绕近年来缓/控释氮肥在玉米生产中的应用展开综述,通过探讨缓/控释氮肥输入对土壤氮素库、酶活性、玉米产量和生物量、氮素吸收利用的影响及环境效应,旨在为今后简化玉米生产、提高氮肥利用效率及玉米专用缓/控释氮肥研发应用提供理论依据和技术支撑。研究发现,缓/控释氮肥对不同玉米生产群体土壤氮素库平衡和部分土壤酶活性有积极影响;不同类型缓/控释氮肥对不同区域的玉米生物量与产量均有影响,其效果受土壤肥力水平、施氮方式及不同氮素类型配施比例等因素影响;缓/控释氮肥输入可以一定程度提高玉米植株氮素积累量和氮素利用效率,但输入类型、施用深度和配比等均会对其产生不同影响;缓/控释氮肥的缓释特性还能够减少氮素各种形式的损失,对于降低氮素对生态环境的污染有积极作用。综上所述,合理的缓/控释氮肥输入可以提升土壤的供氮能力,减少氮素损失,提高氮肥利用效率,对玉米产量和品质提升也有积极作用,同时很大程度上减少农业生产中的环境污染。目前对于缓/控释氮肥在玉米生产中的应用已有较多研究,但还有一些科学问题需要深入观察和分析:1)玉米复合群体中缓/控释氮肥的应用效果研究较少,需加大缓/控释氮肥在更多玉米复合群体应用中的研究及明确其影响机理;2)玉米生长环境对缓/控释氮肥输入的响应还不明确,应进一步研究缓/控释氮肥输入长期效应及其释放与玉米生长环境的适应性;3)旱作和灌溉条件下玉米缓/控释氮肥输入的不同效应尚不清楚,可加强旱作和灌溉条件下缓/控释氮肥输入对玉米生长和氮素吸收利用影响的研究;4)缓/控释氮肥包膜残留对玉米生长和环境的效应研究也较少,应深入研究不同缓/控释氮肥的残膜对玉米不同时期不同器官生长和环境效应的影响。     

中国水稻产量和氮素吸收量对高效氮肥响应的整合分析

【目的】运用整合分析方法（meta-analysis）,首次在大尺度范围定量研究高效氮肥施用对中国水稻产量和氮素吸收量的影响,以评估高效氮肥施用的经济效益并为高效氮肥在中国推广使用提供科学依据。【方法】通过搜集整理国内外48篇文献的大田试验数据资料,建立水稻产量和氮素吸收量数据库,进而应用整合分析方法,比较分析高效氮肥施用对中国水稻产量和氮素吸收量的整体影响及高效氮肥的有利施用条件。【结果】与施用常规化肥相比,高效氮肥施用使中国水稻产量和氮素吸收量分别增加了7.5%（95%置信区间：6.7%-8.4%）和10.5%（95%置信区间：9.5%-11.4%）。分析其影响因素,发现在碱性土壤（pH≥7.5）施用高效氮肥使水稻产量和氮素吸收量分别提高了约10.5%和18.8%,其效果好于在酸性（pH≤6.5）和中性（pH 6.5-7.5）土壤上施用;包膜缓/控释氮肥较稳定性氮肥有效,尤其在氮素吸收量方面,硝化抑制剂与常规氮肥相比没有影响,而包膜缓/控释氮肥则使氮素吸收量提高17.9%;高效氮肥仅作为基肥一次性施入土壤使水稻产量和氮素吸收量较分次施入土壤分别提高了4.2%和7.5%,同时可以考虑将高效氮肥与常规肥料混合施用,既节省费用,又可以取得同样的增产效果;当施氮总量为120-180 kg•hm-2时,高效氮肥的增效作用最为明显,分别使水稻产量和氮素吸收量提高6.5%和12.1%;就地域分布而言,在中国北方施用高效氮肥可以取得更好的效果,使水稻产量和氮素吸收量较南方施用高效氮肥分别提高了3.4%和3.0%。【结论】在中国稻田中（尤其是碱性土壤）施用高效氮肥,尤其是包膜缓/控释氮肥（作为基肥一次性施入土壤）,且控制施氮总量在120-180 kg•hm-2时,对提高水稻产量和氮素吸收量效果较好。在中国稻田中,硝化抑制剂,尤其是3,4-二甲基吡唑磷酸盐对提高水稻氮素吸收量效果不佳;高效氮肥在中国稻田中的施用受水稻种植方式（直播或移栽）以及高效氮肥施肥方式（仅施高效氮肥或者与常规肥料混合施用）的影响较小;在中国北方施用高效氮肥效果可能更佳。     

氮肥运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响

通过调查安庆市主要稻田氮肥利用和水稻的需肥特性,研究了氮肥不同施用量对水稻产量和农学利用率、氮肥运筹对水稻产量形成和氮素吸收利用的影响。结果表明：水稻氮肥前、中后期施用比例在（4～6）：（4～6）之间能形成适宜的穗数和穗粒数,有利于水稻高产和提高氮肥利用率。     

缓控释肥料在水稻上的应用效果综述

缓控释肥是一种根据作物养分需求缓慢释放养分的新型肥料,它在水稻上的应用对于水稻生产的增产增效具有重要的意义。在介绍了缓控释肥定义、分类的基础上,重点研究综述了缓控释肥施用对水稻生长、氮素吸收利用、产量、品质和稻田生态环境等的影响,探讨了现有的缓控释肥施肥技术,并针对目前缓控释肥在水稻应用中存在的问题提出了进一步研究的展望。     

减氮施肥条件下不同类型缓控释肥对南粳9108水稻产量结构及经济效益的影响

缓控释肥可以降低氮肥过量使用、节约人工,提高肥料利用率、稻米品质、产量,同时还能够降低氮肥过量造成的环境污染。本试验选用了3种缓控释肥硫包膜缓控释肥、树脂包膜缓控释肥和缓控释掺混肥在减氮施肥(只施用常规施肥的70%)条件下开展了不同类型缓控释肥对南粳9108水稻产量结构及经济效益的影响试验。结果表明,施用缓控释肥相比常规施肥可以保障水稻生育期氮素积累、提高肥料利用率,最终通过提高穗粒数、结实率、千粒重达到增产效果。     

缓控释氮肥不同运筹方式对油菜产量、氮素吸收的影响

通过缓控释氮肥的不同用量、施用时期试验,研究冬油菜对氮素的吸收、转运,结果表明:施用缓控氮肥能够显著地提高冬油菜的生物产量,植株健壮高大,搭建了丰产的架子;施用缓控氮肥能够显著地改善和提高冬油菜的各项生物学性状,产量三要素协调;施用缓控氮肥能够增加和提高冬油菜的籽粒产量,不同用量、施用时期处理和不施氮肥(CK)相比产量差异达到极显著标准。氮肥用量大的N5、N4、N1处理产量分别占前3位。     

农艺深施及配施缓控释氮肥对水稻产量及氮素损失的影响

为探讨基肥"干施湿混"（施基肥-泡田-旋耙整田）结合追肥"以水带氮"（先施追肥再灌水）的农艺深施技术及其配施缓控释氮肥对氮素损失及水稻氮素吸收利用的影响，采用田间小区试验，设置不施氮肥（N0）、常规施肥（Nc）、农艺深施（Nd）、农艺深施配施缓控释氮肥再减氮10%（Ns）4个处理，研究了农艺深施及其配施缓控释氮肥对稻田田面水中氮素形态和浓度、稻田氮素流失量、水稻氮素吸收与产量、氮盈余量、土壤有效氮含量的影响。结果表明：与Nc处理相比，Nd和Ns处理均能降低氮素损失高风险期（基肥后7 d内，分蘖肥后5 d内，穗肥后4 d内）稻田田面水中总氮（TN）浓度，降幅分别为18.5%和49.8%，且主要降低了可溶性总氮（DTN），尤其是铵态氮（NH₄⁺-N）的浓度；Nd和Ns处理稻田TN流失量分别降低了19.1%和47.6%，氮肥表观利用率分别提高了15.3、3.9个百分点，氮素盈余量分别降低了6.8%和38.1%，且土壤有效氮含量和水稻产量均有增加的趋势。研究表明，基肥"干施湿混"结合追肥"以水带氮"的农艺深施技术能降低稻田田面水中氮素浓度，提高氮肥利用率，减少氮肥损失，是一项值得推广的操作简便、绿色增效的施肥技术，再配施缓控释氮肥，能进一步降低田面水中氮素浓度和氮肥损失，同时能减少氮肥用量。     

水稻控释氮肥对晚稻的施用效应及经济效益分析

探讨了不同肥力水平水稻土与水稻控释氮肥对晚稻的应用效应及经济效益.试验、示范结果表明,晚稻施用控释氮肥(90 kg/hm2 N)比等氮量尿素增产4.4%～16.6%,比无氮区增产37.4%～42.1%.增产的主要原因是施用水稻控释氮肥后,促进了晚稻生育中、后期对氮的吸收,使氮素利用率达到69.7%～74.1%,比等氮量尿素平均高33.3%,且其氮素生产效率平均高68.0%,施用水稻控释氮肥可获得较高的经济效益,比等氮量尿素的纯收益平均增加1 016.58元/hm2,比倍氮量尿素平均增加1 221.78元/hm2.施用水稻控释氮肥的增产效果、氮素利用及经济效益表现出中、低肥力稻田＞高肥力稻田.     

缓控释氮肥对机插稻氮素利用特征及产量的影响

为探究缓控释氮肥提高机插稻氮素利用效率及增产机制,以早籼中熟常规稻中嘉早17和中籼迟熟三系杂交稻川谷优7329为材料,在150kg/hm2施氮量基础上,采用二因素裂区设计,品种为主区,副区设尿素一次性基施、尿素常规运筹、硫包膜缓控释氮肥、硝化抑制剂包膜缓控释氮肥、2种树脂包膜缓控释肥共6种氮肥处理,探究缓控释氮肥和品种对机插稻干物质量和氮素吸收、转运、利用效率及产量的影响及其互作效应。结果表明,品种间差异与氮肥管理对机插稻物质质量、氮素吸收利用及产量的影响均达到显著水平,且互作效应显著。相对于常规尿素运筹,树脂包膜缓控释氮肥能促进机插稻结实期干物质的积累、氮素的吸收及转运,穗部氮积累量提高51.83%,氮肥农学利用率提高18.71%,氮肥表观利用率提高57.97%,氮肥偏生产力及产量提高5.54%,树脂包膜氮肥对中籼迟熟杂交稻稻株氮素积累及氮素利用效率作用显著,为本试验最优的机插稻配套缓控释氮肥;而硫包膜及抑制剂包膜缓控释氮肥增产、增效均不同程度低于常规施肥,但对机插稻各器官氮素的转运有一定促进作用。此外,生育期长的中籼迟熟杂交稻不同生育时期的氮素积累量、氮转运量及最终产量均显著高于生育期短的早籼中熟常规稻。综合产量与氮素吸收、转运的表现,选用中籼迟熟杂交稻,施用加阳树脂包膜缓控释氮肥,能有效提升机插杂交稻氮素的吸收利用,促进高产形成。     

缓/控释氮肥对主要粮食作物及环境影响研究进展

本文围绕着近年来缓/控 释氮肥在主要粮食作物（小麦、玉米）上的应用展开综述。从小麦和玉米适用的缓/控 释氮肥类型、缓/控 释氮肥对作物产量和肥料利用率、氮养分平衡的影响、氮损失途径以及缓/控 释氮肥应用前景等方面进行分析,较全面的总结了施用缓/控释氮肥对小麦、玉米作物及土壤环境的影响,并对未来粮食生产的可能影响进行剖析。分析发现不同类型缓/控 释氮肥能不同程度提高小麦和玉米产量或保证稳产;合理施用缓/控 释氮肥能够提高氮肥料利用率、降低土壤氮素累积、减少氮素损失;提高土壤微生物量和酶的活性;减少温室气体排放及降低地下水体的硝酸盐污染。但施用缓/控 释氮肥对根际养分研究相对较少及存在施用方式的不合理性。建立科学合理的简化施肥技术体系,对缓/控 释肥的应用和推广具有重要意义。     

不同缓/控释肥对单、双季晚稻生产特性及经济效益的影响

为减少化肥用量,提高种粮经济效益,在单、双季晚稻上通过施用不同类型缓/控释肥料,研究不同缓/控释肥对水稻茎蘖动态、氮素效率、产量及经济效益的影响。结果表明,木质素缓释肥能显著提高成穗率,增加每穗实粒数和结实率。与常规肥料相比,单季晚稻上木质素缓释肥在氮肥用量减少56.00%情况下,产量仅减产0.89%,且高于水稻配方肥及金正大控释肥。木质素缓释肥氮肥农学效率明显高于常规施肥及金正大控释肥,虽然经济效益略低于常规施肥处理,但肥料利用率明显提高。在双季晚稻上木质素缓释肥处理氮素农学效率达23.95%,但产量和经济效益较常规施肥处理分别减少5.61%、3.49%,也低于金正大控释肥处理。综合相关产量及农艺性状的表现,木质素缓释肥在单季晚稻上施用效果较优,能有效降低成本、提高氮素利用率,有利于实现稳产,并且经济效益和生态效益显著。     

缓控释肥不同配比对水稻秀水33产量与氮肥利用率的影响

设置缓控释氮占总氮20%、40%、60%的3个不同配比缓控释氮肥处理,用氮量为216 kg·hm ^-2,和常规施肥处理,用氮量为270 kg·hm ^-2,同时设置不施氮肥对照,研究缓控释肥与速效氮肥配比不同对水稻产量及氮肥利用率的影响。结果表明,在氮肥用量减20%的条件下,缓控释肥一次施用相较于常规施肥仍可维持水稻产量;与常规施肥相比,施用缓控释肥可以增加水稻有效穗;缓控释肥60%处理的氮肥表观利用率最高,而缓控释肥20%、缓控释肥40%处理与对照没有显著变化。缓控释肥在水稻生产上有省工节本的作用。     

化肥减量与有机肥替代对水稻产量与养分利用率的影响

通过田间小区试验,研究了减氮施肥与有机无机配施对水稻产量与养分利用率及其径流损失的影响。结果表明:施用氮肥可以显著增加早稻的单位有效穗数、每穗实粒数、株高和穗长,但对早稻千粒重及结实率无明显影响。各减氮施肥处理虽然相比于常规施肥处理早稻产量有所下降,但是氮肥利用率均高于常规施肥处理,提高了6.18~15.9个百分点。有机肥替代20%化肥处理的早稻产量较常规施肥处理增加了1.58%,且氮肥利用率提高了7.84个百分点。控释氮肥处理稻田田面水总氮、可溶性氮、铵态氮浓度均于施肥后缓慢升高,而其他施氮处理的于施肥后第1天达到最高峰,然后浓度迅速下降,其中减氮施肥处理的均明显低于常规施肥处理。由于减氮处理稻田田面水氮素含量较低,因此当暴雨等因素而产生径流时可有效降低稻田氮素流失的风险。     

氮肥不同用量对南四湖区水稻产量及氮素利用率的影响

针对山东南四湖稻区氮肥施用量过大,导致生产成本增加、农田氮素失衡、氮素流失严重的现象,研究了不同施氮量对氮素积累与转移、稻谷产量及其构成、氮素利用率等的影响。结果表明,不施氮肥处理,抑制了水稻营养生长,显著降低了水稻分蘖和成熟期有效穗、干物质积累量、植株氮吸收量及稻谷产量;氮肥施用量过大,造成营养生长过旺,形成大量无效分蘖,降低了氮肥利用率,对提高水稻产量无显著效果。在当前氮肥施用水平上减施30%,可有效抑制无效分蘖,使营养生长和生殖生长更加协调,提高氮肥利用率,且对水稻产量无不利影响。     

施用肥料添加剂对太湖地区水稻产量、氮素吸收利用及氮平衡的影响

通过田间试验研究三个供氮水平下(施氮50 kg/hm2、150 kg/hm2、250 kg/hm2)施用肥料添加剂对苏南太湖地区水稻产量、氮素吸收利用及土壤氮平衡的影响。结果表明,施氮和肥料添加剂对水稻产量、氮肥吸收利用及表观损失氮均有显著影响,但只有在水稻产量和氮肥农学利用率指标上二者表现出显著的交互作用(P0.05);随施氮量增加,水稻产量、累积吸氮量、土壤残留无机氮(Nmin)、表观损失氮增加,氮肥吸收利用率和农学利用率降低;与单施尿素相比,尿素配施肥料添加剂可进一步增加水稻产量、累积吸氮量,并能提升氮肥利用率和降低表观损失氮量,且该效应总体上随施氮量增加而愈趋明显;施用肥料添加剂对水稻营养生长期的氮素积累影响要明显强于生殖生长期。在本研究条件下,综合分析水稻产量、氮肥利用及氮平衡指标,不施用肥料添加剂时,施氮150 kg/hm2可获得较好的农学和环境效应。     

硅基包膜控释肥对水稻产量形成、氮素吸收及氮肥利用率的影响

通过连续2年早、晚双季稻的大田试验,研究了硅基包膜控释肥对水稻产量、产量构成因素、籽粒和秸秆氮素吸收及氮肥利用率的影响,并分析了水稻产量、含氮量、吸氮量和氮素收获指数之间的关系。结果表明:一次性施用硅基包膜控释肥的效果较好,特别是施用80%量控释肥处理的水稻年均产量最高,达到16661 kg/hm~2,与分次施肥(优化施肥和当地习惯施肥)处理的产量差异不显著;与优化施肥处理相比,施用控释肥能显著提高水稻的表观氮素利用率;水稻籽粒吸氮量与产量呈正相关,籽粒含氮量与产量无相关性,氮收获指数随着秸秆产量、秸秆吸氮量、总吸氮量的增加而显著减小。     

控释氮肥与尿素混施对连作春玉米产量、氮素吸收和氮素平衡的影响

【目的】控释氮肥与普通尿素进行掺混施用是行之有效的一次性施肥替代技术。明确控释氮肥与尿素掺混施用对春玉米产量、氮素吸收利用以及土壤-作物系统氮素平衡的影响,为春玉米氮素养分的科学管理技术提供参考。【方法】2010和2011年在吉林省中部玉米主产区连续2年设置大田定点试验,施肥处理包括：不施氮（N0）、100%尿素（CRN0%）、15%控释氮肥+85%尿素（CRN15%）、30%控释氮肥+70%尿素（CRN30%）和45%控释氮肥+55%尿素（CRN45%）,研究控释氮肥与尿素掺混施用对春玉米连作条件下籽粒产量、氮素吸收与利用、土壤无机氮累积与矿化以及系统氮素平衡的影响,确定适宜的控释氮肥掺混比例。【结果】与尿素一次性全施相比,控释氮肥与尿素掺混施用显著提高了春玉米地上部干重和产量,不同掺混比例之间差异不显著。两季平均结果显示,玉米产量在CRN30%处理达最高（9.39 t·hm^-2）,较CRN0%处理增产9.0%（0.77 t·hm^-2）。施肥是土壤-作物系统主要的氮素输入方式,占总输入量的63.5%,播前土壤无机氮和氮素矿化分别占19.2%和17.3%。2010和2011年玉米生育期内土壤氮素的表观净矿化量分别为34.4和66.1 kg·hm^-2,两季之间越冬期各施肥处理土壤氮素矿化量为15.2-26.4 kg·hm^-2,处理间差异不显著。系统的氮素输出以植株吸收带走氮素为主要方式,平均占总输出的80.7%（68.1%-99.5%）。随控释氮肥掺混比例的增加,植株氮素吸收量和土壤无机氮残留量均呈持续上升趋势,分别在CRN30%和CRN45%处理达最高,为234.2和108.1 kg·hm^-2,较CRN0%处理分别增加18.0%和45.1%。但是,氮素表观损失随控释比例增加而大幅降低,最终导致氮素表观盈余也呈下降趋势,CRN30%处理降至最低的114.4 kg·hm^-2,较CRN0%处理减少38.4%。控释氮肥与尿素掺混处理表层土壤（0-30 cm）的无机氮含量明显高于CRN0%处理,而深层土壤（30-90 cm）则较低,表明其氮素下移趋势较小。两季平均结果表明,氮肥的表观利用率由CRN0%处理的50.1%显著提高至CRN30%处理的69.4%,表观残留率在控释氮肥掺混施用后均显著提高,而表观损失率从CRN0%处理的37.3%显著下降至CRN45%处理的6.0%。【结论】控释氮肥与尿素掺混施用可促进春玉米获得高产,增加植株氮素吸收,而且维持了较高的土壤氮素水平并减少损失,从而提高氮肥利用率。当前生产条件下,东北春玉米施氮185 kgN·hm^-2条件下适宜的控释氮肥掺混比例在30%左右。     

缓控释氮肥与尿素配施对水稻产量及氮肥效率的影响

以普通尿素施作基肥和2次追肥(简称一基二追)常规施肥模式为对照(CK),研究缓/控释尿素和普通尿素不同时期配施对水稻产量及其构成因素、含氮量和施肥效率等指标的影响。试验结果表明,与CK相比,缓/控释尿素和普通尿素不同时期配施在株高、收获指数、千粒重、氮素内部利用方面与前者无显著差异,但显著提高了氮肥偏生产力。基肥中氮肥占80%来源于缓释肥,孕穗拔节期追肥氮肥占20%来源于尿素处理显著提高了水稻穗长、每穗粒数、籽粒和秸秆中氮含量。缓/控释尿素一次基施或与普通尿素不同时期配施的产量、地上部氮素累积量和氮素内部效率与CK相近,总产量均超过7 000 kg·hm^-2,实现了高产高效简化的施肥目标。     

硅基包膜控释肥对水稻产量形成、氮素吸收及氮肥利用率的影响

通过连续2年早、晚双季稻的大田试验,研究了硅基包膜控释肥对水稻产量、产量构成因素、籽粒和秸秆氮素吸收及氮肥利用率的影响,并分析了水稻产量、含氮量、吸氮量和氮素收获指数之间的关系。结果表明:一次性施用硅基包膜控释肥的效果较好,特别是施用80%量控释肥处理的水稻年均产量最高,达到16661 kg/hm²,与分次施肥(优化施肥和当地习惯施肥)处理的产量差异不显著;与优化施肥处理相比,施用控释肥能显著提高水稻的表观氮素利用率;水稻籽粒吸氮量与产量呈正相关,籽粒含氮量与产量无相关性,氮收获指数随着秸秆产量、秸秆吸氮量、总吸氮量的增加而显著减小。