缓控释肥在水稻生产中的应用研究

齐晓磊　鄢继伟　刘硕然

（吉林农业大学资源与环境学院，吉林长春130118）

缓控释肥在水稻生产中的应用研究

齐晓磊鄢继伟刘硕然

（吉林农业大学资源与环境学院，吉林长春130118）

为推动缓控释肥在水稻生产中的应用，实现水稻高产高效，该文总结了国内有关缓控释肥在水田的研究与应用文献资料，介绍了缓控释肥对水稻产量和氮肥利用率的影响。结果表明，缓控释肥与等养分含量常规化肥相比，均表现出不同程度增产、增效。并且展望了缓控释肥在水稻上应用前景，大力推广缓控释肥和水稻专用肥对农业生产势在必行。

水稻；缓控释肥；增产；应用

2013年我国水稻产量为20 361.2万t，2014年我国水稻产量为20 650.7万t，相比2013年产量提高1.42%（2015年中国统计年鉴）。水稻产量高，需肥量大，施用肥料对提高作物单产起着至关重要的作用。据报道，我国每年的肥料使用量约5 000万t（折纯），占全世界肥料消耗量的35%，但平均利用率不到30%，远低于发达国家55%的水平。其中，稻田氮肥的消耗量占中国总化肥用量的30%以上［1］，肥料利用率低意味着大量肥料浪费在环境生态系统中，同时也带来了一系列的问题，如资源浪费，环境污染，土壤板结，补施肥料增加的劳动强度，补施过程中对作物的机械损伤以及不能持续满足作物生长对养分的需求等。当前水稻生产存在重施氮肥、肥料用量大、肥料浪费严重、产量徘徊不前、施肥不平衡等诸多问题［2］。水稻对氮素吸收是呈阶段性的，主要在生长中期，氮素占全生育期吸收氮素的50%以上。水稻生育后期追肥极为不便，劳动强度大，劳动成本高，加之高温多雨的天气，致使追施肥料反硝化、淋溶、挥发和径流，对环境产生压力。随着国家对肥料研究工作的大力投入，在这个背景下研发出来的缓控释肥，具有肥效长、氮肥利用率高、温室气体排放少的特征［3-4］，同时对作物生长和产量有一定的积极作用［5-6］。本文探讨了缓控释肥应用中存在的问题及前景，旨在推动其在稻田上广泛使用，实现水稻简化施肥。

1　缓控释肥定义与分类

国际标准化组织（ISO）对缓/释肥料作出如下定义：一种肥料所含的养分是以物理的或以化合某种形态存在，使其养分对植物的有效性延长［7］，但它不能达到一种控制释放的效果。缓释肥料的高级形式为控释肥料，其外表面涂一层低水溶性的物质作为包衣，或通过化学方法将肥料均匀地融入分解在聚合物中，形成多孔网络体系，再通过聚合物的降解情况来促进或延缓养分的释放，实现肥料的养分释放速度与作物的养分需求速度一致，使肥料的利用率达到最高［8］。

根据生产工艺和农业化学性质，可以把缓控释肥料分为以下几种类型：（1）化学合成缓溶性有机氮肥，如脲甲醛等［9］；（2）包膜（包裹）型缓控释肥料，如最常见的是包硫尿素，是生产量最大的缓效肥［10］，控释肥多为聚合物包膜肥料如日本Chisso-Asahi生产的MEISTER包膜尿素［11］；（3）稳定剂改良的缓控释肥料。

2　施用缓控释肥对水稻生长发育的影响

施用缓控释肥后，返青期后分蘖数迅速增加，拔节期4个控释氮肥处理最高分蘖数接近并介于空白处理和习惯施肥之间而成穗率最高，表明控释氮肥提高成穗率［12］。水稻分蘖期与成熟期，等氮条件下一次性施用脲甲醛比常规施肥植株干物质积累量22.9%，而齐穗期差异不明显［13］。在生长前期对叶色观察缓/控释肥处理叶色淡绿色，SPAD值成上升趋势，到灌浆期缓控释肥处理的SPAD值比习惯施肥与空白对照处理高［14］。比较开花期地上部生物量得出：3种缓释肥生物量比对照高出46.9%、43.8%、39.3%，差异显著［15］。

3　施用缓控释肥对水稻产量及产量构成的影响

国内一些学者对树脂包膜尿素、硫包膜、控释肥和脲甲醛施肥效果有研究，如孙永红［16］、彭玉［17］和张木［18］在2006-2016年间对树脂包膜尿素的研究表明：等量条件下施用树脂包膜尿素比普通尿素产量增加了6.39%～22%，有效穗数增加6.88%～36%；郑磊［19］和彭玉［17］等在2009年和2013年对硫包膜缓释肥研究表明：等量条件下施用硫包膜缓释肥比常规施肥产量增产11.89%和4.60%，硫包膜处理的秸秆重显著高于其他处理而且与其他处理相比差异显著；秦道珠［20］、张超［12］等对控释肥研究试验结果得出当控释肥用量为常规施肥的52%～87%时，产量比常规施肥的高出6.72%～12.86%，相比常规施肥处理成穗率提高4.5%～11.61%；刘彦伶［13］等对脲甲醛研究表明：在早稻上脲甲醛一次性基施与普通尿素相比增产达12%以上，有效穗数增加8.1%～16.0%，且经济效益增加达2 400元/hm2以上。以上研究结果表明，缓/控释肥不仅能节肥，而且增加产了产量和收益。

4　施用缓控释肥对水稻氮利用率的影响

就肥效而言，由于缓/控释肥肥效长，减少了施肥次数，提高肥料利用率，学者们研究表明田间试验施用缓/控释肥后，肥料利用率都出现不同程度增加。例如，孙永红等［16］研究表明，施用树脂包膜尿素比普通尿素氮肥利用率高出39.1%；纪熊辉［21］和吕玉虎［14］等研究表明：施用缓/控释肥后，水稻氮素利用率达到69.3%～81.4%，比等氮量尿素高。胡春花等［22］研究表明，富岛脲甲醛缓释肥和富岛包膜尿素比小颗粒尿素氮肥利用率提高6.67%～15.12%；在不同生育期控释肥氮利用率也不一样。郑圣先等［23］研究表明：在水稻生育前期控释肥料氮的利用率为48.4%，在生育中期利用率为85.6%；在成熟期，其利用率为72.3%，而尿素的利用率各生育期平均只有35.5%。国外也有对缓控释肥氮素利用率的研究，Stutterheim［24］等总结了新型肥料试验在10a间超过30个水稻试验点，得出结论：控释肥氮素利用率比传统肥料利用率高出26%～37%。

5　施用缓控释肥对稻田温室气体等的排放的影响

稻田生态系统是主要的CH4、N20和NH3排放源，氮肥是影响稻田温室气体排放的重要因素。林匡飞［25］等在华中地区对早、晚稻的观测发现，包膜控释肥处理比施用尿素处理的CH4排放量减少48.6%；2013年易琼［26］等在华南地区对晚稻的观测试验发现，控释肥比常规尿素CH4排放量减少11.3%；李方敏［27］等在华南也观测到一次性施用控释肥具有一定的CH4减排效果。但是Majumdar［28］认为施用控释肥的CH4排放量与传统尿素差异不显著。国内外学者对稻田N20排放的关注也日益增多，大多数研究者（Shoji［29］，李方敏［30］，纪洋［31］）认为控释肥能显著而高效地降低稻田N20排放，与施用尿素对比减排幅度能达到40%以上。张文学［32］等与单施尿素相比施用新型氮肥后稻田氨挥发峰值降低27.04%，累积氨挥发损失量降低21.65%。郑圣先［33］等的研究表明：农民习惯处理17d内的累积氨挥发量为4.23kg/hm2，占施入氮量的4.7%；而水稻控释肥料处理的累积氨挥发量为1.98kg/hm2，只占施入氮量的2.2%。以上研究结果表明，缓/控释肥能减少稻田温室气体排放，降低环境污染。

6　施用缓控释肥对养分淋溶的影响

肥料被认为是造成水污染现状的主要因素之一。施用缓控释肥，可以有效减少地下水的浓度，对缓减水体富营养化有一定的效果。工小治［34］等研究一次性施用包膜尿素（MEISTER）后淋溶液中-N浓度最高为0.83mgN/L，表明通过径流损失的可能性很小。纪雄辉［35］等比较控释肥和普通尿素-N、-N浓度变化动态，得出施用控释肥能降低径流液中氮的浓度，从而减少径流量。

7　水稻生产中施用缓控释肥存在问题与前景

当前限制缓控释肥在稻田大面积推广应用主要存在以下几个问题：农资市场上优质的缓/控释肥料是常规肥料的3～5倍，这是限制农民在稻田等大田作物上使用缓/控释肥料的主要因素；同一种缓/控释肥在不同地点不同作物上同时使用。没有认识当地作物所需水分、养分、温度不同；没有认识外部条件如土壤养分、降雨量等差异，使用的结果是缓/控释肥增产效果不明显。

经过科研工作者的不懈努力，农民传统观念正在改变，缓控释肥正在逐渐被认可［35］，研发专用缓/控释肥市场潜力巨大。从环境友好、降低成本、增产增效等角度出发，筛选更丰富，成本更低的缓控释肥包膜材料［36］，将包膜与多种方法结合开发新型缓控释肥料是今后的必然趋势。水稻专用缓/控释肥料的应用不仅能满足水稻对养分的需求，更重要的是能降低肥料损失，提高肥料利用率，将会对水稻的高产、优质、高效生产发挥重要作用。

［1］贺帆，黄见良，崔克辉，等.实时实地氮肥管理对不同杂交水稻氮肥利用率的影响［J］.中国农业科学，2008，41（2）：470-479.

［2］沈娟，高强.吉林省水稻施肥现状的调查分析［J］.吉林农业科学，2011，36（2）：40-43，59.

［3］Blaylock A D，Kaufmann J，Dowbenko R D.Nitrogen fertilizer technologies［J］.Western Nutrient Management，2005，6：8-13.

［4］Tang S H，Yang S H，Chen J S，et al.Studies on the Mechanism of Single Basal Application of Controlled-Release Fertilizers for Increasing Yield of Rice［J］.Agricultural Sciences in China，2007，6（5）：586-596.

［5］李雨繁，高强，焉莉，等.高氮复混（合）肥在不同类型土壤上的氨挥发特性和氮素转化［J］.水土保持学报，2014，28（5）：215-220

［6］张显东，高强，王培顺，等.硅肥在水稻上的应用研究进展［J］.吉林农业科学，2012，37（2）：24-26.

［7］李萍，许秀成，王好斌.国内外缓/控释肥料标准现状［J］.中国农资，2005（10）：1.

［8］王月祥.缓/控释肥料的研究现状及进展［J］.化工中间体，2010（3）：11-15.

［9］廖宗文，杜建军，宋波，等.肥料养分控释的技术、机理和质量评价［J］.土壤通报，2003，34（2）：107-110.

［10］邱现奎.粉煤灰包膜缓释肥的制备及其对作物生长的影响研究［D］.泰安：山东农业大学，2011.

［11］胡霭堂.植物营养学下［M］.北京：中国农业大学出版社.2003.

［12］张超，孟凡勤，史春余.水稻应用控释氮肥增产效果［J］.山东农业科学，2009，12：84-86.

［13］刘彦伶，来庆，张宣，等.不同氮肥类型对黄泥田双季稻产量及氮素利用率的影响［J］.浙江大学学报，2013，39（4）：403-412.

［14］吕玉虎.豫南稻田水稻缓/控释肥应用效果研究［J］.中国农学通报，2012，28（09）：97-101

［15］熊海容，文卓琼，熊远福.3种水稻缓控释肥一次性施用效果比较［J］.中国农学通报，2015，31（33）：1-5.

［16］孙永红，范晓辉，高豫汝，等.包膜尿素对水稻的增产效应及提高氮素利用率的研究［J］.土壤，2006，39（4）：590-598.

［17］彭玉，马均，蒋明金，等.缓/控释肥对杂交水稻根系形态、生理特性和产量的影响［J］.植物营养与肥料学报，2013，19（5）：1048-1057.

［18］张木，唐拴虎，黄旭，等.一次性施肥对水稻产量及养分吸收的影响［J］.中国农学通报，2016，32（3）：1-7.

［19］郑磊，张民，杨越超，等.控释肥及硫膜对土壤性质和水稻生长发育的影响［J］.水土保持学报，2009，23（2）：193-197.

［20］秦道珠，黄平娜，徐明岗，等.施用控释肥对粳稻生长发育及产量的影响［J］.土壤农学通报，2008，24（8）：283-286.

［21］纪雄辉，罗兰芳，郑圣先.控释肥料对提高水稻养分利用率和削减稻田土壤环境污染的作用［J］.磷肥与复肥，2007，22（2）：67-68.

［22］胡春花，罗革彬，曾建华，等.不同类型缓释氮肥对水稻产量和氮肥利用率的影响［J］.中国农学通报，2011，27（15）：174-177.

［23］郑圣先，聂军，熊金英，等.控释肥料提高氮素利用率的作用及对水稻效应的研究［J］.植物营养与肥料学报，2001，7（1）：11-16.

［24］Stutterheim N C，Barbier J M，Nougaredes B.The efficiency of fertilizer nitrogen in irrigated，direct seeded rice（O.sativa L.）in Europe［J］.Fertilizer research，1994，37（3）：235-244.

［25］林匡飞，项雅玲.湖北地区稻田甲烷排放量及控制措施的研究［J］.农业环境保护，2000，19（5）：267-270.

［26］易琼，逢玉万，杨少海，等.施肥对稻田甲烷与氧化亚氮排放的影响［J］.生态环境学报，2013，22（8）：1432-1437.

［27］李方敏，樊小林.控释肥对稻田甲烷排放的影响［J］.应用与环境生物学报，2005，11（4）：408-411.

［28］Majumdar D，Kumar S，Pathak H，et al.Reducing nitrous oxide emission from an irrigated rice field of North India with nitrification inhibitors［J］.Agriculture，ecosystems&environment，2000，81（3）：163-169.

［29］Shoji S，Kanno H.Use of polyolefin-coated fertilizers for increasing fertilizer efficiency and reducing nitrate leaching and nitrous oxide emissions［J］.Fertilizer Research，1994，39（2）：147-152.

［30］李方敏，樊小林，刘芳，等.控释肥料对稻田氧化亚氮排放的影响［J］.应用生态学报，2005，15（11）：2170-2174.

［31］纪洋，张晓艳，马静，等.控释肥及其与尿素配合施用对水稻生长期N20排放的影响［J］.应用生态学报，2011，22（8）：2031-2037.

［32］张文学，孙刚，何萍，等.脉酶抑制剂与硝化抑制剂对稻田氨挥发的影响［J］.植物营养与肥料学报，2013，19（6）：1411-1419.

［33］郑圣先，肖剑，易国英.淹水稻田土壤条件下包膜控释肥料养分释放的动力学与数学模拟［J］.磷肥与复肥，2005，20（4）：8-11.

［34］工小治，高人，朱建国，等.稻季施用不同尿索品种的氯索径流和淋溶损失［J］.中国环境科学，2004，24（5）：600-604.

［35］纪雄辉，郑圣先，鲁艳红，等.施用尿索和控释氮肥的双季稻田表层水氮索动态及其径流损失规律［J］.中国农业科学，2006，39（12）：2521-2530.

［36］邹盛联，沙海辉，叶志伟，等.控释肥在水稻上的应用效果研究［J］.现在农业科技，2012（8）：281-282.

（责编：张宏民）

S511

A

1007-7731（2016）09-80-03

齐晓磊（1986-），男，吉林长春人，研究方向：植物营养学。

2016-04-19