緩控釋氮肥對水稻生長發(fā)育及氮素利用的影響

蔣偉勤 馬中濤 胡群 馬會珍 任高磊 朱盈 劉國棟 張洪程 魏海燕

摘要：速效氮肥對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要作用，但也存在用量大、損失途徑多、損失量高等特點(diǎn)，造成了一系列環(huán)境問題。相較而言緩控釋氮肥養(yǎng)分釋放緩慢，可減少氮素?fù)p失，提高氮肥利用效率，應(yīng)用于水稻也能夠一定程度地增加產(chǎn)量。施用緩控釋氮肥對水稻的影響是全方面的，從稻田氮素?fù)p失、氮素吸收利用到產(chǎn)量形成均產(chǎn)生不同的影響。本文概述了緩控釋氮肥對稻田氮素?fù)p失、水稻氮素利用、器官生長、群體變化及產(chǎn)量形成的影響，探討了水稻上施用緩控釋氮肥產(chǎn)生不同效應(yīng)的原因，闡述了緩控釋氮肥在水稻上應(yīng)用存在的問題及改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：水稻;緩控釋氮肥;氮素?fù)p失;氮素利用;產(chǎn)量

中圖分類號：S511.062文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000-4440（2020）03-0777-08

Effects of slow and controlled release nitrogen fertilizer on rice growth and nitrogen utilization

JIANG Wei-qin，MA Zhong-tao，HU Qun，MA Hui-zhen，REN Gao-lei，ZHU Ying，LIU Guo-dong，ZHANG Hong-cheng，WEI Hai-yan

（Yangzhou University/Jiangsu Key Laboratory of Crop Cultivation and Physiology/Jiangsu Co-Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops/Research Institute of Rice Industrial Engineering Technology， Yangzhou University/Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze Valley， Ministry of Agriculture， Yangzhou 225009， China）

Abstract：Quick-acting nitrogen fertilizer plays an important role in agricultural production， but it also has the characteristics of large amount of use， many ways of loss and high amount of loss， which has caused a series of environmental problems. Compared with quick-acting nitrogen fertilizer， the slow release of slow and controlled release nitrogen fertilizer can reduce nitrogen loss， improve nitrogen fertilizer utilization efficiency and increase rice yield to a certain extent. The effects of slow and controlled release nitrogen fertilizer on rice were all-round， including nitrogen loss， nitrogen uptake and utilization， yield formation in paddy fields. The effects of slow and controlled release nitrogen fertilizers on nitrogen loss in paddy field， nitrogen use in rice， organ growth， population change and yield formation were summarized in this article. The reasons for different effects of slow-release nitrogen fertilizer on rice were discussed， and the existing problems and improvement measures in the application of slow and controlled release nitrogen fertilizer on rice were expounded.

Key words：rice;slow and controlled release nitrogen fertilizer;nitrogen loss;nitrogen utilization;yield

化學(xué)肥料自誕生后便被廣泛用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，它為作物增產(chǎn)，解決人類糧食短缺的問題起到了重要作用 [1-3]。速效氮肥是化學(xué)肥料中最常用的一類，但由于其在施用過程中存在用量大、活性高、養(yǎng)分釋放快、損失途徑多等特點(diǎn)[1]，使得目前中國氮肥當(dāng)季利用率僅為35%左右[4]。未能被植物利用的氮素，會被土壤固定或進(jìn)入水體、大氣中，造成一系列環(huán)境污染等問題[4-5]。緩控釋氮肥是緩慢釋放氮肥的統(tǒng)稱，包括緩釋氮肥和控釋氮肥兩類。緩釋氮肥是指用物理、化學(xué)、生物化學(xué)方法制得的使養(yǎng)分緩慢釋放的肥料，而控釋氮肥是指采用聚合物包膜，可定量控制肥料中養(yǎng)分釋放數(shù)量和釋放期的肥料[5]。作物高產(chǎn)、高效施肥方式的實質(zhì)在于養(yǎng)分供應(yīng)和作物養(yǎng)分吸收保持時空的相對一致性，即作物在大量需要養(yǎng)分時養(yǎng)分供應(yīng)充足而其他時間養(yǎng)分供應(yīng)相應(yīng)減少[6-7]。緩控釋氮肥正因其緩慢釋放養(yǎng)分的特性從而能基本滿足作物不同生長階段的養(yǎng)分需求，且與速效氮肥相比，可減少氮素?fù)p失、提高氮肥利用效率。中國自上世紀(jì)60年代起就開始緩控釋氮肥的研究[8]，近15年內(nèi)發(fā)展迅速，部分產(chǎn)品已達(dá)國外同類產(chǎn)品的質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)，在水稻、小麥等大田作物上的應(yīng)用研究也同步開展。本文基于前人的研究成果，概述緩控釋氮肥對水稻氮素吸收利用、生長發(fā)育等方面的影響，探討水稻上應(yīng)用緩控釋氮肥產(chǎn)生不同效應(yīng)的原因，闡述其在實際生產(chǎn)中的問題及改進(jìn)措施。

1緩控釋氮肥的種類

在中國水稻栽培研究中，常見的緩控釋氮肥包括脲醛緩釋氮肥、包膜氮肥、生化抑制劑型氮肥。脲醛緩釋氮肥是一類化學(xué)合成微溶型緩釋氮肥，由尿素和甲醛縮合而成，其分子鏈越長，釋放速率越慢，緩釋期越長 [9-10] 。包膜氮肥包括無機(jī)包膜氮肥和有機(jī)聚合物包膜氮肥[8]，前者為緩釋肥，其中最常見的、發(fā)展時間最長的是硫包衣尿素[11-12]，而后者為控釋肥，其中最常見的是熱固性、熱塑性樹脂包膜尿素[8]。兩者因其包膜材料不同而各具特點(diǎn)：硫包衣尿素因其易受氣候、機(jī)械外力及土壤狀況的影響，田間往往表現(xiàn)出不穩(wěn)定的釋放特征;聚合物包膜尿素價格昂貴、包膜材料難以降解，除溫度和水分外，不易受其他環(huán)境因素影響[5，7，11，13]。生化抑制劑型氮肥指添加抑制劑減緩尿素的水解或抑制銨態(tài)氮的硝化作用，這類肥料又被稱為穩(wěn)定性氮肥[14]，其中包括穩(wěn)定性尿素和穩(wěn)定性銨態(tài)氮肥。穩(wěn)定性氮肥主要分為脲酶抑制劑型氮肥（Ⅰ型）、硝化抑制劑型氮肥（Ⅱ型）和脲酶抑制劑與硝化抑制劑復(fù)合型氮肥（Ⅲ型）。

在現(xiàn)有的緩控釋氮肥類型中，聚合物包膜氮肥因其養(yǎng)分穩(wěn)定釋放的特性而備受關(guān)注。但此類包膜材料一般難以降解，疏水性較強(qiáng)，因此研發(fā)新型可降解保水包膜材料成為研究熱點(diǎn)之一。Li等[15]把液化甘蔗渣和雙酚a縮水甘油醚以一定比例配合制作成生物環(huán)氧膠包膜尿素，其中以1∶4（質(zhì)量比）生物環(huán)氧膠控釋效果最好，且對環(huán)境友好。Yang等[16]把利用液化玉米秸稈和其他化合物合成的生物基聚氨酯作為內(nèi)涂層，把從雞毛粉提取的親水性蛋白材料作為外涂層，由此制成的控釋尿素不僅具有良好的親水性，還能改善土壤保水能力。淀粉、木質(zhì)素、纖維素等是一類價格便宜、易降解、保水能力強(qiáng)的材料，經(jīng)過改良也可作為包膜材料 [13]。Li等 [17]利用從小麥秸稈提取的纖維素制造了纖維素水凝膠，由此制得的控釋肥在pH6～9的環(huán)境中具有更好的保水能力。Han等[18]制作了生物可降解的淀粉-聚乙烯醇混合物包膜尿素，其透水性、保水性、NH+4透過性均有顯著提高。盡管目前很多可用且符合要求的膜材料及制作方法已被研究出來，但很多僅限于實驗室的基礎(chǔ)研究，大田試驗效果還有待后續(xù)試驗進(jìn)行驗證。

2緩控釋氮肥對水稻氮素吸收利用的影響

常規(guī)氮肥施用后養(yǎng)分迅速釋放，部分氮素在短時間內(nèi)以各種形式流失到環(huán)境中，制約著水稻氮肥利用率的提升，而施用緩控釋氮肥可減少氮素?fù)p失、提高水稻對氮素的吸收利用能力。

2.1緩控釋氮肥對稻田氮素?fù)p失的影響

稻田氮肥的損失途徑主要包括：NH3揮發(fā)、淋失滲漏、地表徑流、N2O排放等途徑，損失氮肥占所施氮肥用量的20%～70%[13]。施用緩控釋氮肥能夠減少稻田氮素?fù)p失量。與常規(guī)氮肥相比，緩控釋氮肥能降低養(yǎng)分釋放速率，使得施肥后7～10 d內(nèi)稻田水層NH+4濃度顯著降低，并持續(xù)穩(wěn)定在較低的水平，從而可使稻田NH3揮發(fā)損失降低27.8%～91.0% [19-24 ]。同時，田間水層氮素濃度的下降還有利于減少氮素淋失滲漏和地表徑流的損失。與常規(guī)氮肥相比，稻田施用緩控釋氮肥能夠增加0～40 cm土層NH+4-N、NO-3-N含量，同時降低40～100 cm土層NH+4-N、NO-3-N含量[25]，可使水稻全生育期氮素的淋失滲漏量降低26.1%～39.5% [25-28]，地表徑流損失量下降20.8%～32.8%[27，29-33]。除此之外，施用緩控釋氮肥后，土壤中相對較低的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮濃度，還可抑制N2O的形成，從而使水稻擱田期和中后期干濕交替時N2O的排放量下降7.2%～85.3%[34-38]。上述施用緩控釋氮肥降低稻田氮素?fù)p失的效果，還會因肥料種類、水稻類型的不同而有所差異。Ke等[19]將10%磷酸銨+90%樹脂包膜氮肥配制的摻混肥、硫包膜和樹脂包膜3種控釋氮肥以控釋氮肥基施+尿素作分蘗肥（基肥∶分蘗肥5∶1）和控釋肥全部基施2種施肥方式施用，試驗結(jié)果表明，和常規(guī)施肥方式相比，摻混肥2種施肥方式下稻田氨揮發(fā)量均顯著下降，硫包膜尿素“一基一蘗”處理和樹脂包膜尿素基施處理氨揮發(fā)量均有所下降，而硫包膜尿素基施處理氨揮發(fā)量增加，樹脂包膜尿素“一基一蘗”處理未能減少氨揮發(fā)量。在雙季秈稻上，田昌等[21]研究發(fā)現(xiàn)施用緩控釋氮肥可減少稻田氨揮發(fā)量，其中晚稻的氨揮發(fā)量高于早稻。而王斌等[35]研究發(fā)現(xiàn)，在晚稻上應(yīng)用緩控釋氮肥的N2O減排效果要優(yōu)于早稻。造成上述差異的原因可能是晚稻生育期間溫度要高于早稻，緩控釋氮肥養(yǎng)分釋放加快，施用前期稻田表層水的NH+4濃度升高，NH3揮發(fā)量遂增加，同時土壤NO-3-N濃度受到限制，N2O排放減弱。

2.2緩控釋氮肥對水稻氮素吸收利用的影響

緩控釋氮肥的氮素緩慢釋放特性，不僅可以有效地減少氮素?fù)p失，還能保證水稻生長各時期對氮素的需求，提高水稻對氮素的吸收利用效率[21，39-46]。Ye等[39]在粳稻的研究中發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)尿素分次施用相比，樹脂包膜尿素一次性基施處理的氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥吸收利用率、氮肥偏生產(chǎn)力分別顯著增加29.9%、7.7% 、11.5%，較高的氮素吸收量可能是其利用率增加的主要原因。田昌等[21]在雙季秈稻的研究中發(fā)現(xiàn)，在早、晚稻上采用樹脂包膜尿素一次性基施，其氮肥吸收利用率均有所提高，分別達(dá)48.7%～75.6%和68.8%～96.0%。李玥等[44]在一季中秈稻的研究中也發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)施肥處理相比，樹脂包膜緩控釋氮肥基施處理氮肥農(nóng)學(xué)利用率比常規(guī)尿素處理提高18.71%，氮肥吸收利用率提高57.97%，氮肥偏生產(chǎn)力提高5.54%。然而，也有研究者認(rèn)為，緩控釋氮肥對水稻氮素吸收利用的促進(jìn)作用會因肥料類型和運(yùn)籌方式不同而有所差異。魏海燕等[46]在研究不同緩控釋肥類型（脲甲醛、樹脂包膜和硫包衣尿素）與運(yùn)籌方式（緩控釋肥與尿素按一定比例摻混后全部基施或緩控釋肥基施加分蘗期施尿素）對南粳9108和甬優(yōu)2640水稻產(chǎn)量的影響時發(fā)現(xiàn)，在所有緩控釋肥處理中僅南粳9108中脲甲醛基施后分蘗期施用尿素處理的水稻氮肥吸收利用率高于常規(guī)施肥處理，而其他緩控釋肥處理無明顯優(yōu)勢。這可能是由于不同緩控釋肥料在不同運(yùn)籌下，肥料養(yǎng)分釋放與水稻養(yǎng)分吸收難以協(xié)調(diào)所致。

3緩控釋氮肥對水稻生長及產(chǎn)量形成的影響

3.1緩控釋氮肥對水稻根、莖、葉生長的影響

根系是水稻吸收養(yǎng)分、水分的重要器官[47]，根系的數(shù)量、活性與同化產(chǎn)物生產(chǎn)、分配和水稻衰老等關(guān)系密切 [48-49]。緩控釋肥中緩慢釋放的養(yǎng)分有利于增加水稻深層土壤中的根系數(shù)量，擴(kuò)大根系養(yǎng)分?jǐn)z取范圍，提高根系活力 [50-52]。同時，應(yīng)用緩控釋氮肥可使水稻生育后期根系中丙二醛含量下降，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）等酶的活性提高，從而減少了對根系具有強(qiáng)烈傷害的活性氧累積速率與數(shù)量，延緩根系衰老[53]，使水稻開花結(jié)實后的根系活力維持在相對較高的水平，促進(jìn)根系對氮、磷、鉀等養(yǎng)分的吸收，為提高光合生產(chǎn)量奠定基礎(chǔ)[52]。

在一定范圍內(nèi)水稻植株增高有利于提高生物產(chǎn)量 [54]，但株高增加后倒伏風(fēng)險也隨之增加，在水稻株高增加的同時縮短基部節(jié)間、增加莖稈節(jié)間厚度可有效增強(qiáng)水稻抗倒伏能力[55-56]。緩控釋氮肥的養(yǎng)分可持續(xù)緩慢供應(yīng)水稻，使得其節(jié)間伸長時期的養(yǎng)分狀況優(yōu)于常規(guī)分施處理，水稻株高有所增加[41，57-58]。同時也有研究者發(fā)現(xiàn)，一次性施用控釋氮肥的水稻莖基部粗度顯著增加5.43%～12.79%，水稻抗倒伏能力增強(qiáng)[50，59]。

葉片是水稻最重要的光合器官，抽穗后適宜的葉面積指數(shù)、較長的光合持續(xù)時間及較高的光合作用強(qiáng)度有利于光合產(chǎn)物的積累[60]。相關(guān)研究結(jié)果表明，與常規(guī)施肥相比，施用緩控釋氮肥能夠提高水稻各生育期的葉面積指數(shù)，尤其是抽穗期的高效和有效葉面積指數(shù)，拔節(jié)后較多且持續(xù)的養(yǎng)分供應(yīng)能夠保證主要功能葉生長發(fā)育的養(yǎng)分需求[46，51，61-62]。但不同緩控釋氮肥和運(yùn)籌方式對水稻各生育期葉面積指數(shù)的影響各異。緩控釋氮肥尤其是樹脂包膜尿素單一基施處理，因其前期養(yǎng)分釋放較慢，對增加拔節(jié)期葉面積指數(shù)的作用小于緩控釋氮肥和尿素配合施用處理[61-62]。而緩控釋氮肥和尿素配合施用，又因緩控釋氮肥種類、配施比例、運(yùn)籌方式及環(huán)境等因素有所差異，部分肥料（如硫包膜氮肥和尿素配施）處理拔節(jié)后的養(yǎng)分釋放相對較少，抽穗期葉面積指數(shù)的增幅相對較小[ 46，49，62]。除增加葉面積外，緩控釋氮肥還可提高水稻生育中后期葉片內(nèi)硝酸還原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）等氮同化酶的活性[42，63]，促進(jìn)植株體內(nèi)氮素的代謝，增加葉片葉綠素含量[64]。同時，施用緩控釋氮肥在提高灌漿后葉片中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）等酶的活性以及植物生長素（IAA）含量的同時還可降低丙二醛（MDA）和脫落酸（ABA）含量[65]。在上述酶和激素的共同作用下能夠抑制水稻中后期葉片葉綠素的降解，延緩葉片衰老，使葉片保持較高的光合速率和維持較長的生理功能期，有利于光合物質(zhì)的生產(chǎn)和積累[27，63，65-67]。

3.2緩控釋氮肥對水稻群體構(gòu)建及產(chǎn)量的影響

水稻生長發(fā)育過程中，合理的莖蘗動態(tài)與較高的莖蘗成穗率有利于高產(chǎn)群體的形成[68]。因氮素釋放特征的差異，不同種類緩控釋氮肥對于水稻莖蘗變化的影響也各異。樹脂包膜尿素養(yǎng)分釋放僅受溫度調(diào)節(jié)[11，13]，當(dāng)水稻分蘗期氣溫較低時，其養(yǎng)分釋放量少，水稻莖蘗數(shù)增加較慢 [62，69]，反之則莖蘗數(shù)快速增加[41]。與樹脂包膜尿素相比，硫包衣尿素易受土壤環(huán)境影響，在分蘗前期養(yǎng)分釋放較快，水稻分蘗數(shù)多[62，70]。多數(shù)研究者認(rèn)為，與常規(guī)速效氮肥相比，緩控釋氮肥處理下水稻分蘗盛期的高峰苗數(shù)及最終有效穗數(shù)、成穗率均較高[ 22，41，69-70] ，且高峰苗出現(xiàn)時間滯后于尿素分施處理[70]。而這種滯后效應(yīng)因水稻類型不同會有差異。周亮[22]發(fā)現(xiàn)晚稻樹脂包膜氮肥處理的高峰苗出現(xiàn)時間較尿素分施處理推遲14 d，而在早稻上與尿素分施處理一致，這可能是由于晚稻生長季溫度高，分蘗前期分蘗發(fā)生快且多，水稻群體對氮素的吸收隨之增多，尿素分施處理分蘗后期土壤中可利用氮素相對減少，不利于分蘗的持續(xù)發(fā)生，高峰苗出現(xiàn)提前，而緩控釋氮肥處理養(yǎng)分則持續(xù)供應(yīng)，保證了分蘗的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)生。

水稻抽穗后干物質(zhì)積累量對籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率達(dá)60%～80%。前人研究結(jié)果表明，與常規(guī)施肥相比，施用緩控釋氮肥能夠增加水稻各生育階段的干物質(zhì)積累量，尤其是抽穗至成熟階段的干物質(zhì)積累量，進(jìn)而增加產(chǎn)量[22，39，51，62-63，70]。這主要是因為能持續(xù)緩慢釋放養(yǎng)分的緩控釋氮肥有利于保證水稻中后期生長對養(yǎng)分的需求，進(jìn)而生產(chǎn)較多的生物量。緩控釋氮肥在水稻生產(chǎn)中的應(yīng)用方式多樣，包括單一施用緩控釋氮肥和緩控釋氮肥和尿素搭配施用。其中單一施用的緩控釋氮肥還可根據(jù)其施用時期分為緩控釋氮肥一次性基施，緩控釋氮肥按照一定比例作基肥、分蘗肥（穗肥）分次施用。而緩控釋氮肥和尿素搭配施用時，?？梢苑譃閷⒕徔蒯尩逝c尿素混合后一次性作基肥施用和緩控釋氮肥基施后分蘗期或穗期施用尿素等方式。一般認(rèn)為對于提高水稻拔節(jié)前干物質(zhì)積累，單一基施緩控釋氮肥的作用相對較小[39，62，70]，尤其是有機(jī)高分子包膜氮肥，因其包膜材料性質(zhì)穩(wěn)定，施用前期氮素釋放量較少[71]，而釋放期較長且持續(xù)穩(wěn)定釋放的緩控釋氮肥能夠穩(wěn)定提高拔節(jié)后的干物質(zhì)積累[40，44，67，71]，同時也可實現(xiàn)產(chǎn)量平穩(wěn)甚至增加的效果，產(chǎn)量增幅可高達(dá)22.9%[20-22，25，43-44，52，63，66-67，69-76]。單一緩控釋氮肥一基一蘗分次施用也是常用的運(yùn)籌方式，前人認(rèn)為此類運(yùn)籌下，相對于常規(guī)施肥，也能在一定程度上提高成熟期干物質(zhì)積累及產(chǎn)量[41，73，77]。

緩控釋氮肥價格昂貴，單一施用易增加生產(chǎn)成本，農(nóng)民往往不愿采用[78]，而緩控釋氮肥與尿素搭配施用（一般選用釋放穩(wěn)定的有機(jī)高分子包膜氮肥）則能夠在降低成本的同時，增加水稻生物量和產(chǎn)量[24，46，61-62，66 ]。但緩控釋氮肥與尿素的搭配施用常因兩者配施比例及運(yùn)籌方式不同，對水稻干物質(zhì)積累和產(chǎn)量產(chǎn)生顯著的影響 [51，58，61，70]。在緩控釋氮肥和尿素搭配一次性基施試驗中，前人設(shè)置了緩控釋氮肥和尿素以10∶0、9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7、2∶8、1∶9、0∶10等處理，研究發(fā)現(xiàn)緩控釋氮肥占比在20%以上便能增加秈稻抽穗期到成熟期的干物質(zhì)積累和產(chǎn)量，而在粳稻上獲得最高產(chǎn)量的緩控釋氮肥占比為40%～80% [51，58，61]。與緩控釋氮肥和尿素?fù)交旌笠淮涡曰┫啾龋徔蒯尩驶┖笤谶m宜的時期補(bǔ)施一定量的尿素對增加水稻物質(zhì)生產(chǎn)及產(chǎn)量效果更佳。前人研究指出緩控釋氮肥基施后分蘗期施用尿素，水稻拔節(jié)前后的干物質(zhì)積累均高于緩控釋氮肥與尿素?fù)交旌笠淮涡曰?，增產(chǎn)表現(xiàn)也更為穩(wěn)定[46，62]。而程金秋[49]對比緩控釋氮肥基施后分蘗期或穗期施用尿素處理（一基一蘗和一基一穗）的效果時發(fā)現(xiàn)，一基一穗處理水稻無論是拔節(jié)后的干物質(zhì)積累還是最終產(chǎn)量均要高于一基一蘗處理。與常規(guī)分次施肥相比，緩控釋氮肥配施尿素最優(yōu)處理可在粳稻上實現(xiàn)5.2%～12.2%的增產(chǎn)幅度，在秈稻上增產(chǎn)幅度更是高達(dá)31.7%，且與單一緩控釋氮肥全部基施相比，不僅能增加產(chǎn)量，還能夠降低種植成本，提高凈收入[46，51，58，61-62，66，79]。鑒于緩控釋氮肥良好的增產(chǎn)效果，相關(guān)減氮研究逐步展開，結(jié)果表明秈稻在常規(guī)施肥水平（早稻150 kg/hm2、晚稻180 kg/hm2）上減氮10%～20%，也可實現(xiàn)平產(chǎn)甚至增產(chǎn)的效果，晚稻增幅高于早稻，增幅可達(dá)20.9%[21-22，61，69，71]。

4水稻上應(yīng)用緩控釋氮肥產(chǎn)生不同效果的討論

現(xiàn)今，緩控釋氮肥應(yīng)用十分廣泛，從園藝作物到糧食作物均有使用[5]。每種作物具體生境差異巨大，如水稻，從東北地區(qū)到海南島均有種植，環(huán)境的變化對水稻生長及緩控釋氮肥養(yǎng)分釋放均有顯著影響，肥料應(yīng)用效果隨之不同。綜觀前人研究結(jié)果，水稻上應(yīng)用緩控釋氮肥的效果受3類因素影響。其一，緩控釋氮肥自身的養(yǎng)分釋放特征。依據(jù)不同機(jī)理、方法和包膜材料制造的緩控釋氮肥養(yǎng)分釋放特征存在明顯差異。緩釋肥，如硫包衣尿素、脲甲醛等，一般養(yǎng)分釋放呈L型，稻田施用后1周內(nèi)養(yǎng)分釋放10%～30%[9，78]，而后養(yǎng)分以較慢速率釋放，釋放期20～30 d。硫包衣尿素包膜易破裂，養(yǎng)分釋放難以預(yù)測[11，78]，經(jīng)過改良后，如樹脂-硫包衣尿素，穩(wěn)定性增強(qiáng)、釋放期延長[78];對于脲甲醛，可通過增加鏈長延長釋放期，如長鏈化合物聚甲基脲釋放周期在60 d以上[9]?？蒯尩?，如樹脂包膜尿素、聚氨酯包膜尿素等，一般養(yǎng)分釋放呈S型（延長釋放型），前期抑制釋放，中期加速釋放，后期穩(wěn)定持續(xù)釋放，與水稻養(yǎng)分吸收規(guī)律基本相匹配，釋放期在30～200 d[80]，釋放期內(nèi)養(yǎng)分釋放量在85%以上。其二，水稻田間生態(tài)環(huán)境因素。緩控釋氮肥田間養(yǎng)分釋放速率受諸多環(huán)境因子限制，如溫度、水分、土壤微生物等[2，9，11，78]。一般情況下高溫會增強(qiáng)分子活性，溫度升高，緩控釋氮肥養(yǎng)分加速釋放，同時水稻季溫度年際間存在較大的變化，不同年份同一生育階段的養(yǎng)分累積釋放量會出現(xiàn)波動[81]，影響水稻對養(yǎng)分的吸收利用。緩控釋氮肥的養(yǎng)分釋放需要水分作為媒介，當(dāng)田間水分不足時釋放通道受阻，養(yǎng)分釋放速率下降[11，82]，因此施用緩控釋氮肥需搭配合適的灌溉方式。彭玉等[83]發(fā)現(xiàn)與控灌、常規(guī)淹水灌溉相比，緩控釋氮肥在干濕交替灌溉條件下增加水稻干物質(zhì)積累、產(chǎn)量的效應(yīng)更優(yōu)，原因是該處理下緩控釋氮肥的養(yǎng)分釋放可與水分協(xié)調(diào)互作，在提高根系活力的基礎(chǔ)上促進(jìn)了水稻植株氮素的積累與合理分配。傳統(tǒng)栽培中，稻田長期保持水層，而硫包衣尿素等無機(jī)包膜氮肥的包膜材料脆弱，易出現(xiàn)裂紋，較長時間浸泡或外力作用下易爆裂，養(yǎng)分易提早大量釋放[11-13，78]，水稻生育中后期養(yǎng)分釋放量相對不足[62，66]。土壤微生物種類繁多，脲甲醛等緩釋肥易受土壤微生物影響。稻田長期保持水層，相關(guān)土壤微生物不活躍，因此脲甲醛施用前期養(yǎng)分釋放速率會明顯降低[78，71]。其三，水稻自身因素的差異。水稻生育期一般在90 d至180 d之間，生育期短的品種養(yǎng)分吸收時間相對集中。只有根據(jù)水稻生育期選擇釋放期適宜的緩控釋氮肥，才能使肥料養(yǎng)分釋放最大程度地符合水稻養(yǎng)分吸收[67-78]，以提高產(chǎn)量。張木等[67]研究發(fā)現(xiàn)，在早稻上施用60 d型緩釋尿素處理的產(chǎn)量顯著高于90 d型緩釋尿素處理，90 d型緩釋尿素處理還造成了水稻的貪青遲熟。因品種類型不同，水稻各生育階段對養(yǎng)分的需求量、利用特征不盡相同。魏海燕等[46]研究緩控釋氮肥對不同穗型水稻的影響時發(fā)現(xiàn)，緩控釋氮肥和尿素配施對于多穗型品種南粳9108能夠?qū)崿F(xiàn)平產(chǎn)至增產(chǎn)5.2%～5.9%的效應(yīng)，而對于大穗型品種甬優(yōu)2640無增產(chǎn)效應(yīng)，原因是緩控釋氮肥配施尿素雖然能夠滿足大穗型品種前期大群體構(gòu)建的養(yǎng)分需求，以形成較大的群體穎花量，但中后期釋放的氮素難以滿足大群體庫容充實的需求，而對于多穗型品種，生育前中期在獲得了足夠穗數(shù)的同時穎花量適中，中后期釋放的氮素能滿足其中等群體庫容充實的需求，進(jìn)而能實現(xiàn)高產(chǎn)。

5水稻上應(yīng)用緩控釋氮肥的問題及改進(jìn)措施

5.1水稻應(yīng)用緩控釋氮肥存在的問題

目前緩控釋氮肥在中國水稻上的應(yīng)用逐漸增多，而這主要得益于國內(nèi)企業(yè)緩控釋氮肥制作工藝的進(jìn)步，產(chǎn)品質(zhì)量得到了保證。同時針對不同地區(qū)專門調(diào)配的摻混BB肥又使得其價格進(jìn)一步降低，在農(nóng)業(yè)勞動力不斷減少這一大形勢及政府的大力推動下，農(nóng)民開始接受并認(rèn)可緩控釋氮肥。但其大面積推廣仍存在一些問題，如樹脂類包膜材料難以降解，長期滯留土壤會帶給環(huán)境一定的副作用。相對于常規(guī)速效肥料，緩控釋氮肥價格仍偏高，在種稻效益難以提升的大背景下，其大范圍應(yīng)用還難以被廣大農(nóng)民所接受。同時，中國水稻種植區(qū)域非常廣闊，而每個地區(qū)的生態(tài)條件復(fù)雜多樣，而且水稻種類繁多，不同類型的水稻具有各異生理特征及養(yǎng)分吸收特征，缺少針對不同類型水稻生理特征及養(yǎng)分吸收特征的專用緩控釋肥料，因此需要針對某一區(qū)域、某一類水稻開發(fā)專用緩控釋氮肥。

5.2水稻應(yīng)用緩控釋氮肥的發(fā)展方向

在當(dāng)前的水稻生產(chǎn)形勢下，水稻應(yīng)用緩控釋氮肥的發(fā)展方向為：要著力研發(fā)控釋效果好的高分子材料，開發(fā)降解周期短、肥效釋放長短可控、養(yǎng)分釋放受制約因素相對少的緩控釋氮肥產(chǎn)品。以緩控釋氮肥為氮源的水稻專用摻混BB肥有可能會是未來緩控釋氮肥在大田使用的主要產(chǎn)品形式，因為控釋氮肥和普通尿素配施能夠?qū)崿F(xiàn)肥料的2個養(yǎng)分釋放峰，而這更符合水稻養(yǎng)分吸收規(guī)律。因此在新型緩控釋氮肥開發(fā)中要考慮和普通尿素?fù)交旌蟮酿B(yǎng)分釋放特征。

緩控釋氮肥施用時的施肥深度、施肥位置、施肥時間對水稻生長會產(chǎn)生不同的影響[84-85]，需要針對水稻生長的不同生態(tài)環(huán)境、生產(chǎn)條件探索包括插秧機(jī)械側(cè)深施肥和直播稻種肥同播施肥等在內(nèi)的機(jī)械化高效施肥理論與技術(shù)，注重農(nóng)機(jī)農(nóng)藝的配套融合，形成一套促進(jìn)水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的緩控釋氮肥高效施肥技術(shù)體系。

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（責(zé)任編輯：張震林）