不同新型功能尿素对水稻产量及氮肥吸收利用率的影响

许凤英+秦亚平+王晓玲+田小海+张秀娟+马国辉

摘要：旨在探讨水稻氮肥吸收利用效率，减少氮肥流失的措施，并研究不同功能尿素对稻米产量的影响。以超级杂交稻C两优343为材料，设置未施氮处理（0N）、普通尿素（对照）、增效缓释尿素、多肽尿素、海藻酸尿素、加锌尿素等6种处理，比较分析施用不同新型功能尿素时水稻产量的形成特点和氮肥吸收利用效率。结果表明，增效缓释尿素、多肽尿素、海藻酸尿素、加锌尿素处理后水稻产量分别为10.21、10.36、10.24和10.31 t/hm2，较对照分别提高了8.73%、10.33%、9.05%、9.80%。与对照相比，上述各处理的氮肥吸收利用率分别提高了52.77%、81.92%、56.21%和65.41%，氮肥农学利用率分别提高了49.94%、59.15%、51.86%和56.08%；氮肥及肥料偏生产力显著增加，但氮肥生理利用率略有下降，其中多肽尿素与加锌尿素分别比对照减少了12.56%和5.65%；中后期氮的吸收与干物质的积累也均显著增加。因此，通过施用新型功能尿素，可以提高氮素吸收利用效率，同时增加了产量，不同新型功能尿素处理产量差异不显著。

关键词：水稻；新型功能尿素；产量；氮素吸收利用效率

中图分类号：S147.5文献标识码：A文章编号：0439-8114（2014）10-2257-04

Effects of Different Novel Functional Urea on the Yield and Efficiency of Nitrogen Absorption and Utilization of Hybrid Rice

XU Feng-ying1a，QIN Ya-ping1a，WANG Xiao-ling1a，TIAN Xiao-hai1a，ZHANG Xiu-juan1b，MA Guo-hui1a，2

（1a.College of Agriculture；1b.College of Horticulture， Yangtze University， Jingzhou 434023，Hubei， China；

2.China National Hybrid Rice Research and Development Center，Changsha 410125，China）

Abstract： To investigate the effects of novel functional urea on efficiency of nitrogen use and yield of rice， the super hybrid rice cultiva（C Liang-you No.343） was used as test material and six treatment modes with different urea were conducted. No nitrogen application（0N）， conventional urea（control）， controlled release urea （CRU）， polypeptide urea（PU）， seaweed urea（SU） and zinc coating urea（ZCU）were designed to analyze the formation characteristics of yields， the uptake and accumulation features of nutrients（nitrogen， phosphorus， and potassium）， and the efficiency of nitrogen use. Results showed that the rice yields after application with CRU， PU， SU and ZCU were 10.21， 10.36， 10.24 and 10.31 t/hm2， respectively， with 8.73%， 10.33%， 9.05% and 9.80% than higher that of the control. Compared with the control the nitrogen absorption and utilization efficiency after application with PU， ZCU，SU and CRU increased by 52.77%， 81.92%， 56.21% and 65.41%，and agronomic efficiency of rice increased by 49.94%， 59.15%， 51.86% and 56.08%， respectively. Both the nitrogen and fertilizer partial factor productivity increased significantly. The nitrogen physiological efficiency was decreased（especially for PU and ZCU by 12.56% and 5.65%， respectively）. The nitrogen absorption and dry matter accumulation increased significantly in the medium-later growing stages. Application of different functional urea in super hybrid rice could increase the nutrients absorption and utilization. The yields of rice after application of the four novel functional urea had no significantly different.

Key words： rice； novel functional urea； yield； nitrogen absorption and utilization efficiency

基金项目：国家科技支撑计划“两系杂交稻营养生理特征与氮肥高效利用技术研究”（2012BAD07B02）项目；湖北省重点（优势）学科作物学（长江大学）资助项目

化肥是农业可持续发展的物质保证，是粮食增产的物质基础。通过施肥，补充土壤养分，满足作物生长的需要，是提高作物产量最迅速、最有效的重要措施之一。发展中国家粮食的增产作用有55% 以上归功于化肥[1]。目前中国氮肥用量占全球氮肥用量的36.9%，成为世界第一大消费国，其中24.4%的氮肥用于水稻生产[2]。

中国是水稻的主要生产国之一，其产量约占世界水稻总产的35%，平均单产已达到6.18 t/hm2[3]。但是，随着水稻产量的提高，化肥的施用量也不断增加，目前中国稻田单季氮肥用量平均为180 kg/hm2，比世界平均用量高75%左右，太湖流域稻区有的高产田单季施氮量甚至高达270～300 kg/hm2[4]。而中国水稻的当季氮素利用效率平均在30%～35%之间[5-6]，低于世界发达国家水平[7]。因此，提高氮肥利用率是肥料科学研究的重要课题，通过研发和应用新型肥料，改善化肥养分的吸收利用，提高作物产量，得到了人们的广泛关注[8-10]。

新型多功能性肥料是将作物营养与其他限制作物高产的因素相结合的多功能性肥料，其施用技术将凝聚农学、土壤学、信息学等领域的相关先进技术，具有提高养分吸收利用率及水分利用率，改善土壤结构与作物抗倒伏性，防治杂草以及抗病虫害等功能[9]。本研究以超级杂交稻C两优343为材料，设置增效缓释尿素、多肽尿素、海藻尿素以及加锌尿素4种新型功能尿素与普通尿素作对比，研究其对水稻产量及氮素吸收利用效率的影响，以期为今后新型功能尿素的生产及施用推广提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料与试验地基本情况

试验于2011年5月至2012年10月在湖北省荆州市三红村进行，前茬为油菜，耕作层pH 6.28，有机质29.13 g/kg，全N 0.89 g/kg，全P 0.97 g/kg，速效N 32.6 mg/kg，速效P 32.6 mg/kg，速效K 41.4 mg/kg。供试水稻品种为超级杂交稻C两优343，新型功能尿素为增效缓释尿素（含氮46.4%）、多肽尿素（46.2%）、海藻酸尿素（46.0%）和加锌尿素（46.3%），分别由中化化肥公司研制和提供。

1.2试验设计

试验设未施氮处理（0N）、普通尿素（对照）、增效缓释尿素、多肽尿素、海藻酸尿素、加锌尿素6个处理。小区面积为30 m2，3次重复，随机区组设计，小区间以20 cm高、30 cm宽的埂隔离，埂上覆膜，实行单独排灌。各施氮处理的氮肥用量均为N210 kg/hm2，按基肥施60% N，移栽后5～7 d施20% N，晒田复水后施15%的N，齐穗后3～5 d施5% N分配施用。磷肥用过磷酸钙（P2O5 60 kg/hm2），钾肥用氯化钾（K2O 120 kg/hm2），钾肥按基肥40%、晒田复水后施30%、齐穗后3～5 d施30%施用。各处理基肥部分均于插秧前一天施入，基肥施入后，立即用铁齿耙耖入5 cm深的土层內。小区5月30日播种，6月30日插秧，其他管理同当地水稻高产栽培大田生产。

1.3测定项目及方法

1.3.1分蘖动态观察记载插秧14 d后，每隔7 d调查一次分蘖数，直到分蘖停止或减少为止，以观察水稻分蘖动态。

1.3.2干物质积累量测定分蘖盛期、孕穗期、抽熟期、成熟期取样，每小区每次3穴，将叶、茎、穗分开，于烘箱经105 ℃恒温下杀青40 min，再在40 ℃恒温下烘干（4～8 h）至恒重，称取干重。

1.3.3养分含量的测定用1.3.2所取样株粉碎后分别测定其全N含量，用FOSS公司的KjeltecTM8400型全自动凯氏定氮仪测定氮。

1.3.4理论产量测定收获前1～2 d每处理选有代表性的稻株5蔸，进行室内考种，测定有效穗数、总粒数、实粒数、结实率、千粒重、风干谷重和风干草重；收获时各小区分开脱粒、扬净、干燥并称重，单独计产，同时取稻草样和谷粒样分别测定其氮素含量，计算不同处理的氮素生理利用率、氮素农学利用率等。

1.4氮肥利用率计算

养分的利用效率采用以下指标计算：

氮吸收利用率（%）=（施氮区作物吸氮量-氮空白区作物吸氮量）/施氮量；

氮农学利用率（kg/kg）=（施氮区产量-氮空白区产量）/施氮量；

氮生理利用率（kg/kg）=（施氮区子粒产量-氮空白区子粒产量）/（施氮区植株吸氮量-空白区植株吸氮量）；

偏生产力（kg/kg）=水稻产量/施肥量。

1.5数据处理与统计方法

用SPSS软件进行数据方差分析，用最小显著差法（LSD 0.05）检验平均数（多重比较），用Excel 2003软件进行图表绘制。

2结果与分析

2.1不同新型功能尿素处理下水稻产量及产量构成因素

表1表明，和普通尿素（对照）相比较，除0N处理外，各个新型功能尿素处理后水稻产量均显著提高（P=0.035），缓释尿素、多肽尿素、海藻尿素、加锌尿素分别比对照增产8.73%、10.33%、9.05%、9.80%。不同新型功能尿素处理间，多肽尿素处理产量最高，其余依次为加锌尿素、海藻尿素和缓释尿素，但这4种新型功能尿素处理间差异未达显著水平。

从水稻产量构成因素看，0N处理有效穗数、总颖花数显著低于普通尿素（对照），新型功能尿素处理则均显著高于对照。4种新型功能尿素处理间，总颖花数差异不显著；多肽尿素、加锌尿素的有效穗数显著高于缓释尿素、海藻尿素，但多肽尿素与加锌尿素间、缓释尿素与海藻尿素间差异不显著。0N处理及其不同尿素处理间每穗实粒数、结实率、千粒重差异不显著，与对照相比，多肽尿素与加锌尿素处理每穗实粒数、缓释尿素与多肽尿素千粒重均低于对照，其余新型功能尿素处理每穗实粒数、结实率、千粒重均高于对照，0N处理则相反。

2.2不同新型功能尿素处理下水稻茎蘖动态

由图1可知，随着生育进程的延伸，植株分蘖数逐渐增加，除0N处理外，其余处理均在移栽后36 d达到高峰，之后逐渐下降，且新型功能尿处理下降幅度均显著小于普通尿素组（对照）。分蘖初期各处理间的分蘖数差异不显著；分蘖盛期除海藻尿素处理显著高于对照外，其余均显著低于对照且各新型功能尿素处理间差异不显著；水稻分蘖末期各尿素处理间茎蘖数无显著差异。这可能因为普通尿素处理以及新型功能海藻尿素处理在水稻分蘖盛期，氮素释放速率较快，促进了水稻的生长发育，而新型功能缓释尿素及加锌尿素处理氮素释放缓慢，茎蘖数偏少；分蘖末期因新型功能尿素随着植株的生长以及植株吸氮能力的增强，氮的释放能力也逐渐增强，在水稻生育期内能持续供氮，水稻长势相对较好，茎蘖数多；对照却因氮的流失而导致氮素供应不足，水稻吸氮量减少，致使水稻分蘖减少。

2.3不同新型功能尿素处理下水稻干物质积累变化

从图2可以看出，分蘖盛期干物质积累较慢，至孕穗期开始加快，成熟期达到最大。分蘖盛期新型功能尿素处理下干物质积累量均低于普通尿素（对照），孕穗期各新型功能尿素处理多肽尿素、海藻尿素干物质积累量高于对照处理，且多肽尿素处理与对照差异达显著水平，缓释尿素、加锌尿素处理均低于对照；抽穗期不同新型功能尿素处理下水稻总干物质积累加快，此时除缓释尿素处理干物质积累与对照持平外，其余均显著高于对照，成熟期干物质积累量以多肽尿素处理最大，其次为加锌尿素。

由图1、2分析结果表明新型功能尿素延缓了氮素的释放，中后期氮素供应显著高于普通尿素对照，促进了成熟期有效分蘖数的增加和干物质的积累量的增加。

2.4不同新型功能尿素处理对水稻氮素吸收与利用效率的影响

不同尿素处理下水稻植株氮素吸收的变化趋势基本一致，即生长前期较小，随着水稻生育期的推进，呈逐渐增加的趋势（表2）。缓释及海藻尿素处理的吸氮量分蘖盛期低于普通尿素（对照）处理，多肽及加锌尿素处理则高于对照，但除缓释尿素外，其他3种新型功能尿素处理吸氮量均与对照差异不显著；多肽尿素、海藻尿素以及加锌尿素孕穗至成熟期吸氮量（分别为9.59～20.98、9.06～19.27和9.23～19.89 g/m2）均显著高于对照（8.05～15.48 g/m2），而缓释尿素处理孕穗期的吸氮量（7.73 g/m2）低于对照（8.05 g/m2），但差异不显著，抽穗期、成熟期的吸氮量（分别为16.47、19.04 g/m2）显著高于对照（14.45、15.48 g/m2），增幅分别为13.98%和23.00%。从表2还可以看出，不同生育阶段氮积累量，各尿素处理吸氮量最多的阶段出现在孕穗至抽穗阶段，普通尿素（对照）以及各新型功能缓释尿素、多肽尿素、海藻尿素、加锌尿素此阶段氮素积累量分别占总吸氮量的41.34%和45.90%、41.94%、42.09%、41.73%。

由表3可知，与对照相比，上述各处理的氮肥吸收利用率分别提高了52.77%、81.92%、56.21% 和65.41%，氮肥农学利用率分别提高了49.94%、59.15%、51.86%和56.08%；无论是氮肥的吸收利用率还是氮肥的农学利用率，新型功能尿素处理均显著高于普通尿素（对照），其中以多肽尿素最高。缓释尿素、海藻尿素生理利用率略低于对照，而多肽尿素与加锌尿素生理利用率却显著低于对照，分别比对照减少12.56%和5.65%，表明各新型功能尿素，尤其是多肽尿素与加锌尿素促进了稻株对氮素的吸收，但吸收的氮素较多集中于稻草中，而转化为经济（子粒）产量的效率较低，从而导致氮收获指数也低于对照。

与普通尿素（对照）相比较，缓释尿素、多肽尿素、海藻尿素以及加锌尿素各个新型功能尿素处理下肥料偏生产力分别较对照增加了8.72%、10.30%、9.05%和9.80%，均达显著水平（P<0.05），表明新型功能尿素有利于提高养分的综合利用效率。

3讨论

本研究结果表明，施用新型功能尿素较普通尿素理论产量水平提高8.73%～10.33%。从产量构成因素分析，产量水平的提高主要得益于总颖花量及有效穗数的提高。与产量关系最为密切的是有效穗数，总颖花量的提高可以通过单位面积有效穗数的提高获得，而分蘖的发生是保证有效穗数的首要前提，分蘖的增加，不仅扩大光合作用面积及根的吸收范围，是获取高产的重要基础。氮素的供应水平必会影响水稻分蘖的发生，在某种程度上也影响着茎蘖成穗率。从本研究结果来看，与普通尿素（对照）相比，分蘖盛期各新型功能尿素除海藻尿素处理显著高于对照外，其余均显著低于对照；分蘖末期各新型功能尿素处理间茎蘖数无显著差异但均高于对照。表明新型功能尿素在水稻生长的前期氮的释放量缓慢，可以控制部分无效分蘖的发生，中后期随着植株的生长以及植株吸氮能力的加强，新型功能尿素中氮的释放量也增强，促进了植株的生长，从而也可以提高植株的有效分蘖数，增加有效穗数，为水稻实现高产稳产提供了前提条件。凌启鸿[11]指出，提高群体茎蘖成穗率是水稻群体质量的重要指标，当茎蘖成穗率达80%以上时，可实现高产稳产。

从本研究结果看，施用普通尿素其水稻干物质累积量及养分吸收主要集中在分蘖和孕穗的前中期，而施用新型功能尿素处理后，干物质的积累及氮素的吸收主要集中在孕穗至成熟的中后期，更符合水稻养分吸收的需要[12]。前人研究认为[13，14]，水稻产量与抽穗前的氮素积累量和抽穗至成熟阶段的干物质积累量呈显著或极显著的相关关系，要提高水稻的产量水平，关键是提高抽穗前的氮素积累量和抽穗至成熟阶段的干物质积累量。氮素利用率是反映作物、土壤、肥料之间关系的动态参数[15]。本研究结果显示，新型功能尿素各处理均显著提高了氮的吸收利用率及农学利用率，氮的生理利用率、氮肥偏生产力也有所提高，但多肽尿素、加锌尿素处理氮的生理利用率与对照差异未达显著水平。因此，根据不同肥料的氮肥释放特性以及释放量的多少，通过其他栽培措施，在保证更高产量的前提下，促进氮素向子粒的运转，从而提高水稻氮肥的生理利用率还需进一步研究。

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