控释氮肥的氮素释放特征及其对水稻的增产效应

采用浸水释放试验和水稻田间试验方法研究了疏水性材料有机高分子聚合物包膜控释氮肥的释放特征,并以普通氮肥作对照研究了包膜控释氮肥对水稻的增产效应。研究结果表明,包膜控释氮肥养分释放达到了控释效果;与普通氮肥相比,施用控释氮肥有效提高了稻田土壤中碱解氮和铵态氮含量,促进了水稻植株和根系对氮素的吸收利用;两种处理的水稻总生物量差异不显著,但是在籽粒产量上,控释氮肥各处理两年的试验结果均比普通氮肥增产10%~40%,尤其是控释氮肥施用量为普通氮肥1/3时仍有增产效果,2003年高达15·1%;在当地稻田条件下,2002年控释氮肥氮素利用率最高达到了51·2%。采用疏水性包膜材料有机高分子聚合物包膜的控释氮肥比普通氮肥具有控制释放、促进水稻吸收氮素养分、提高籽粒产量和肥料的当季利用率与降低施肥量的优越性。     

控释肥在宁夏灌淤土中的氮素释放特征研究

为了寻求改善宁夏灌淤土水稻氮素利用的有效措施,通过静水浸泡与盆栽试验,以自研聚氨酯包膜控释肥为研究对象,研究了3种控释肥的氮素释放特征,在氮磷钾等养分供应下研究了5个施肥处理对水稻产量与氮素吸收利用的影响。结果表明:自研控释肥CRF1、CRF2在静水(25℃)中的氮素累积释放比例的动态变化趋势基本一致,都呈"抛物线"形状,其24 h初期释放率分别为3.54%、2.28%(≤15%),28 d的氮素累积释放率分别为33.17%、30.58%(≤80%),符合缓释肥料的国家标准要求。与等量NPK处理相比,CRF2处理主要通过提高水稻穗粒数与千粒重获得最高子粒产量,达到31.21 g/盆,增加了10.44%;其地上部总吸氮量达到150.89 kg/hm~2,提高了10.46%;其氮肥利用率达到36.64%,提高了5.49个百分点。不同施肥处理下土壤铵态氮、硝态氮与无机氮含量峰值均出现在水稻插秧后的15 d前后,随后不同程度的下降,控释肥处理下降较慢,在土壤中氮素释放时间达到75 d以上。其中CRF2处理由于添加了硝化抑制剂双氰胺,能够在水稻移栽45 d前保持最高的硝态氮(第45 d:99.41 mg/kg)和无机氮含量(第45 d:104.46 mg/kg),在60 d前保持最高的铵态氮含量(第60 d:4.03 mg/kg),满足了水稻生育关键期对氮素的需求,从而保证稻谷产量。     

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。     

异粒包膜控释肥料氮素释放特性的研究

按照商品控释肥料的核芯肥料之粒级进行混配,利用底喷流化包膜技术制造出异粒包膜控释肥。通过静水培养试验,分别测得不同粒径控释肥料0、1、2、3、4、5、6、7、14、21、28、56 d的氮素释放率,探讨粒径对氮素释放率、膜芯比等的影响。结果表明,随着粒径增加,氮素释放率明显降低,培养1 d,2～3、3～4、4～5 mm粒径控释肥料的氮素释放率依次为26.9%、4.45%、1.26%; 2～3 mm粒径的控释肥料的控释期只有4 d,3～4 mm为28 d,4～5 mm的大于56 d。培养过程,即控释肥料氮素释放过程,前期释放的氮素主要来自3 mm粒径的控释肥料。粒径大小对膜芯比有极显著的影响,膜芯比随着粒径的增加而增加。2～3 mm粒径控释肥料膜芯比比预设的降低15.58%,3～4 mm的降低了4.29%; 而4～5 mm的膜芯比则比设计的增加了5.65％。因此要保证控释肥料产品的质量,核芯肥料的粒级是必须控制的重要因素之一。     

不同土壤肥力条件下水稻控释氮肥效应及其氮素利用的研究

田间试验在湖南的衡山县和长沙县进行,探讨了不同肥力水平水稻土上水稻控释氮肥对早、晚稻的增产效果和肥料氮利用率。结果表明,在肥力水平较低的水稻土上施用水稻控释氮肥对水稻的增产效果极为显著,应当增加施用量;在肥力水平较高的水稻土上,水稻吸收土壤氮较多,肥料氮的吸收量与增产作用自然减少,应适当减少施用量。不同肥力水平的土壤上水稻控释氮肥较等氮量尿素增产4.4%～16.4%。较无氮区增产13.8%～74.5%。水稻控释氮肥在不同肥力水平土壤中早、晚稻的利用率为69.7%～86.9%,平均比等N量尿素高37.6%,且水稻控释氮素利用率的高低与土壤肥力水平有关。水稻控释氮肥作一次性全量基肥施用,氮素生产效率明显高于尿素,是增产的主要原因。     

粒径和包膜厚度对控释肥氮素释放特性的影响

通过静水溶出率试验探讨粒径和包膜厚度对控释肥料初期溶出率、微分溶出率以及氮素累积溶出率的影响,筛选出适宜的粒径和包膜厚度的控释肥料,以此达到节省包膜材料用量、降低包膜控释肥生产成本的目的。试验结果表明,小粒径(2.5~3 mm)处理的包膜效果优于中粒径(3~4 mm)和大粒径(4~5 mm)处理的包膜效果。当包膜厚度在60~70 g/m2范围内时,中粒径处理的释放速度平缓,释放期长,控释效果优于小粒径和大粒径处理的控释效果;随着厚度的增大,初期、微分溶出率以及氮素累积溶出率都有显著减小的趋势。其中,包膜厚度对中粒径处理的影响最为显著,而对大粒径处理的影响相对较小。     

不同施氮处理对水稻产量、氮素吸收及利用率的影响

大田试验条件下研究了不同施肥处理对水稻产量、氮素吸收及利用率的影响,以期为肥料的合理施用提供依据。结果表明,与不施肥处理(CK)相比,各施肥处理均显著提高了稻谷产量,增产率为28.5%~40.0%;不同施肥处理间却无显著差异。施肥处理水稻产量的提高主要归因于有效穗和每穗粒数的增加,增幅分别为5.5%~26.1%,25.2%~57.0%。养分吸收结果表明,施氮处理显著提高了水稻的氮素吸收量,且主要分配于稻谷,所占比例为71.3%~79.0%。与习惯施肥处理(T1)相比,优化施肥(T2)、控释尿素(T3)、控释尿素与普通尿素配施(T4)处理在减少氮肥用量21.6%的条件下,稻谷产量没有降低,而氮肥农学利用率、氮肥偏生产力以及氮肥生理利用率和氮收获指数都有所增加,分别提高3.2~6.9 kg/kg、11.7~15.4 kg/kg、7.0~30.6 kg/kg、0.04~0.08,且均表现为控释尿素处理(T3)处理最高。可见,采用合理的肥料及科学的施用方法均可显著提高养分的利用效率。     

一次性施用控释肥对水稻根系活力及养分吸收特性的影响

采用盆栽试验,研究了一次性施用控释肥对水稻根系活力及养分吸收特性的影响。结果表明,在等养分量下,控释肥BNCRF和BRCU处理较专用肥分次施用的SNRSF处理能提高水稻生育前期、中期根系伤流强度,显著提高全生育期伤流液的氨基酸态氮输出强度;明显增加了根系总吸收面积和有效吸收面积。同时,BNCRF处理在前、中期氮、磷吸收速率显著增强,BRCU处理仅在生育中期显著提高。采用低钾控释肥BLCRF处理,水稻前期伤流强度、氨基酸态氮输出强度及吸收面积均较小,但中、后期明显增高,氮、磷吸收速率与高钾含量的SNRSF处理相当。说明一次性施用控释肥能显著增强根系活力,提高生育中期养分吸收速率,改善水稻根系生理功能。     

控释肥料与平衡施肥和提高肥料利用率

肥料及施肥仍然是我国目前农业生产的重要因素。化肥对农作物增产作用占30％～40％,化肥支出约占农民全部生产性支出的50％。但是肥料利用率还较低,N约为30％～35％,P约为10％～20％,K约为35％～50％。可见,如何提高肥料利用率对农业生产和我国经济发展具有极其重大的意义。能够有效地提高肥料利用率的措施可能是,生产包容平衡施肥原理与技术的科学施肥的技术载体一控释肥料,实现作物生产期养分促释和缓释的双向调控;形成了使平衡施肥原理与技术产业化,并通过控释肥料的施用使平衡施肥原理和技术自然而然地被农民掌握和实施的完整思路。     

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。     

新型控释肥对水稻产量与氮肥利用率的影响探讨

以晚粳稻"秀水110"和"秀水11"为供试水稻品种,在田间条件下对金正大控释肥料对水稻产量及氮素利用效率的影响作了研究。控释肥掺混比例试验结果表明,与当地农民习惯施用普通尿素PU100%(N210kghm-2)处理相比,等氮量下一次性基施控释尿素CRU100%和CRU70%+PU30%处理产量为8242.3kghm-2和7694.2kghm-2,显著增产16.0%和8.2%;氮肥利用率为27.38%和26.57%,显著提高144.90%和137.66%。控释肥用量试验结果表明,与当地农民习惯施用普通尿素(N240kghm-2)相比,等氮量下一次性基施CRU100%产量为7021.4kghm-2,显著增产2.9%;氮肥利用率为36.80%,显著提高37.52%。     

控释氮肥配施尿素对土壤无机氮、微生物及水稻生长的影响

为发挥控释氮肥与速效氮肥各自优势,从土壤氮素供应与作物生长角度探索其适宜配比,通过盆栽试验研究了不同控释氮肥配比(0,10%,20%,40%,80%,100%)尿素处理对土壤无机氮含量、微生物数量及水稻株高、干物质累积和产量构成的影响。结果表明,配施40%控释氮肥处理对水稻生育中后期土壤无机氮影响最优,NH4+-N和NO–3-N含量较单施尿素处理分别提高10.11%~17.02%和12.17%~17.21%。拔节至成熟期,40%控释氮肥处理土壤细菌数量最多,与单施尿素处理差异显著;放线菌数量以20%~40%控释氮肥处理较为丰富;真菌数量在80%控释氮肥处理下最大。水稻生育中后期,40%控释氮肥处理的水稻株高和干物质量较单施尿素处理提高4.73%~10.18%和13.7%~17.88%;水稻产量以40%控释氮肥处理最高,较单施尿素和单施控释氮肥分别提高13.59%和11.4%,且水稻有效穗数、千粒重和穗粒数显著高于单施尿素处理。综上,40%控释氮肥+60%尿素处理增加了土壤中无机氮含量,促进土壤微生物繁殖,水稻株高和干物质积累量大,优化了产量构成因子,达到了水稻增产目标,是值得推荐的控释氮肥配施处理。     

稻田土壤上控释氮肥的氮素利用率与硝态氮的淋溶损失

在稻田土壤上对水稻的高量施用氮肥常常造成硝态氮(NO3--N)淋溶损失和肥料氮利用率低下的问题。本研究采用土壤渗漏器、微区和田间小区试验,研究了15N标记控释氮肥在稻田土壤上的氮素利用率和硝态氮的淋溶损失。在两年早稻种植期间,一次性全量作基肥施用控释氮肥与尿素分二次施用的相比,两年的早稻产量分别平均提高7.7%和11.6%。在N90 kg hm-2用量下,由差值法测得的肥料氮利用率,按平均计,控释氮肥的N利用率(平均76.3%)比尿素分次施用的(平均37.4%)高出38.9%1。5N同位素法测得的控释氮肥的N利用率(平均67.1%)比尿素分次施用的(平均31.2%)高出35.9%。在早稻种植季节,施用尿素和控释氮肥的NO3--N淋失量分别为9.19 kg hm-2和6.7 kg hm-2,占施尿素N和控释氮肥氮的10.2%和7.4%。控释氮肥的氮淋失量比尿素分2次施用的降低27.1%。本研究结果表明,在稻田土壤上施用控释氮肥能减少氮的淋失量,提高氮素利用率和水稻产量。     

控释肥料的大蒜肥效研究

对控释肥料(CRFs)的大蒜肥效进行了田间试验,结果表明:控释肥料与普通肥料(OFs)相比,在肥料施用量低和中等时具有提高肥效、增加产量的作用,大蒜的生物量分别增加80.5%和51.1%,蒜苔和蒜头产量分别增加180%、100%、和69.2%、29.3%,而高用量时产量反而降低;在比普通肥料(300kg/hm2)减少一半用量的情况下,控释肥料(150kg/hm2)处理的大蒜生物量、蒜苔和蒜头产量分别增加15.6%、61.5%和11.6%。经过大蒜的整个生长季,控释肥料处理的根际土壤有效养分仍能维持较高的水平,控释肥料能显著提高大蒜体内的氮磷钾含量及肥料的养分利用率。     

缓/控释肥的最新研究动态及其展望

缓/控释肥研制和开发是肥料领域的热点,其对提高作物肥料利用率和保护生态环境有着十分重要的现实意义。通过对缓/控释肥料的类型、最新研究动态及评价方法等方面的阐述,提出了近年来国内外控释肥料存在的问题,并展望了今后缓/控释肥料的研究方向。     

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。     

不同施肥方法对缓释尿素的肥效及氮素利用率的影响

以水稻和玉米为供试作物进行盆栽试验和田间试验。结果表明,水稻和玉米的增产效应均表现为;缓释尿素基追施结合处理>普通尿素基追施结合处理>缓释尿素一次性基施处理>普通尿素一次性基施处理。处理间差异达显著或极显著水准。相比之下,一次性基施改为基追施结合的增产幅度要优于尿素缓效化的肥效。两种作物对尿素的氮素利用率范围值分别为54.8%~70.1%(水稻)和53.6%~59.1%(玉米),其规律与上述肥效相吻合,也是各处理增产的内在原因。在水稻和玉米生产中应推荐在施用PK肥基础上,缓释尿素85%作基肥、15%作追肥这一施肥方法。     

缓控释氮素肥料的研究现状与展望

在前人有关缓控释肥料文献的基础上,介绍了缓控释氮肥的缓效途径和研究发展情况。重点阐述了缓控释氮肥的分类和缓控释机理。此外,对今后缓控释肥料研究发展提出了一些见解。     

减量施用控释氮肥对小麦产量效率及土壤硝态氮的影响

通过对控释氮肥减量且随小麦播种一次性施用(CRF),与农民习惯施肥(FP)及优化施肥(OPT)进行对比试验研究。结果表明:(1)减量施用控释氮肥使小麦群体及产量构成因素整体表现优于FP和OPT处理;(2)CRF处理能够保证小麦稳产,单位面积(667m2)较FP处理增收66.8元,其氮素回收率和氮偏生产力较FP处理分别提高19.7%和34.3%;(3)CRF处理各深度土层硝态氮含量均低于OPT和FP处理,极大降低硝态氮向土壤深层次淋溶的风险。在小麦上减量使用控释氮肥具有简化生产环节、节本增收、提高氮养分利用和减少环境污染等优势,具有应用前景。     

控释氮肥与尿素配施对单季稻产量及氮素利用率的影响

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。