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1 应用生态学报 2018 年 1 月第 29 卷第 1 期 http: / / Chinese Journal of Applied Ecology, Jan. 2018, 29(1): DOI: / j 控失尿素对稻田氨挥发氮素转运及利用效率的影响薛欣欣吴小平张永发罗雪华邹碧霞王大鹏王文斌 ( 中国热带农业科学院橡胶研究所 / 土壤肥料研究中心, 海南儋州 ) 摘要通过田间试验, 以普通尿素分次施用处理 ( CU) 为对照, 研究了控失尿素分次施用 (LCUS) 和一次施用 (LCUB) 对水稻田土壤氨挥发特征水稻氮素营养状况稻谷产量及氮肥利用效率的影响. 结果表明 : 普通尿素分次施用控失尿素分次施用和控失尿素一次施用条件下, 生育期氨挥发总量占总施氮量的比例分别为 15.8% 13.4% 和 19.7%. 与普通尿素分次施用处理相比, 控失尿素分次施用处理可降低土壤氨挥发损失量 4.4 kg N hm -2, 降幅达 18.0%, 而控失尿素一次施用处理稻田土壤氨挥发总量却增加了 7. 2 kg N hm -2, 增幅达 24.7%. 与普通尿素分次施用处理相比, 控失尿素分次施用处理的水稻叶片叶绿素籽粒和茎叶氮含量与氮素积累量稻谷产量均有不同程度提高, 氮肥利用率显著提高了 7.6%, 但氮素转运量转运率和对穗氮贡献率均显著降低, 而控失尿素一次施用处理的水稻叶片叶绿素籽粒和茎叶氮含量与氮素积累量以及氮肥利用率均显著降低, 氮素转运量转运率对穗氮贡献率以及稻谷产量无显著差异. 综上所述, 控失尿素分次施用处理可以在保证稻谷稳产的同时, 有效降低稻田土壤氨挥发损失, 改善植株氮素营养状况, 显著提高氮肥利用效率. 关键词控失尿素 ; 水稻 ; 氨挥发 ; 氮肥利用效率 Effects of loss controlled urea on ammonia volatilization, N translocation and utilization effi ciency in paddy rice. XUE Xin xin, WU Xiao ping, ZHANG Yong fa, LUO Xue hua, ZOU Bi xia, WANG Da peng, WANG Wen bin ( Rubber Research Institute / Soil and Fertilizer Center, Chinese Academy of Tropical Agriculture Science, Danzhou , Hainan, China). Abstract: With the common urea split application ( CU) as the control, a field experiment was conducted to examine the effects of loss controlled urea by split application ( LCUS) and loss controlled urea by basal application ( LCUB) on ammonia volatilization ( NH 3 ), nitrogen ( N) nutrition status, grain yield and N utilization efficiency in rice plants. The results showed that the ratio of NH 3 volatilization loss to total N application were 15. 8%, 13. 4% and 19. 7% under the conditions of CU, LCUS and LCUB treatments, respectively. Compared to CU, LCUS significantly reduced the NH 3 emission by 4. 4 kg N hm -2, with a decrease of 18. 0%, while the LCUB significantly increased the NH 3 emission by 7.2 kg N hm -2, which increased by 24.7%. Compared to CU, LCUS increased the chlorophyll contents of leaf, the N content and N accumulation of seed and straw and grain yield, and significantly increased the N recovery efficiency by 7. 6%, while significantly reduced the amount of N translocation, apparent N translocation rate and the rate of contribution to N in spike, respectively. However, compared to CU, LCUB significantly reduced the chlorophyll contents of leaf, the N content and accumulation of seed and straw as well as N utilization efficiency, but the grain yield, the amount of N translocation, apparent N translocation rate and the rate of contribution to N in spike were not affected. In conclusion, LCUS could maintain stable production, as well as decrease NH 3 emission, improve N nutrition status and increase N utilization efficiency in rice plants. Key words: loss controlled urea; rice; ammonia volatilization; N utilization efficiency. 本文由农业部植物营养与肥料学科群开放基金项目 ( APF ) 资助 This work was supported by the Open Fund for discipline group of Plant Nutrition and Fertilizer Science, Ministry of Agriculture, China ( APF ) Received, Accepted. 通讯作者 Corresponding author. E mail: mywwb@ 163.com

2 134 应用生态学报 29 卷我国作为主要的水稻生产国, 其种植面积约占世界水稻种植面积的 20%, 然而水稻生产所消耗的氮肥却占世界水稻氮肥总消费量的 37% [1]. 氮作为水稻生长的三大必需元素之一, 在稻谷产量形成和品质方面起着至关重要的作用 [2]. 然而近些年来农田氮素的损失已经成为我国农田生态系统中非点源污染的重要来源之一 [3-4]. 我国稻田长期不合理施氮造成氮肥利用率低, 损失量大, 其中以氨挥发为主要的损失途径 [5-9]. 据统计, 施入土壤的氮素有 14% ~ 52% 以各种形式损失, 其中氨挥发占总损失量的 4% ~ 12% [10]. 施用尿素的稻田生态系统中氨挥发损失占施肥量的比例可高达 37.8% [11]. 基于当前氮肥施用不合理造成的氮肥利用率低以及一系列环境问题, 通过对肥料性质的改良控制氮素损失提高氮素在土壤中的吸附和固定能力, 可以达到提高肥料利用率减少养分损失提高水稻产量等效果, 控失尿素就是针对目前氮肥损失率大而研制产生的一种复合型肥料 [12]. 控失尿素所采用的技术是利用高分子纳米材料进行物理和生物改性, 利用其固有的吸附性能和胶体性能与复配材料协同作用, 形成分子网格吸附和固定氮素, 将其中的氮素养分固定在土壤或者植物根际中, 阻止其流失和损失而被作物有效吸收, 提高肥料利用率, 降低环境污染 [13]. 已有研究表明, 施用控失尿素可以明显降低土壤氨挥发损失量, 与普通尿素相比, 玉米地施用控失尿素氨挥发减排可达 22.6% [13] [14]. 孙祥鑫等研究表明, 添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂的缓释尿素具有明显的减排效果, 相比普通尿素, 水田减排最高可 [8] 达 73. 4%. Xu 等在中国南方双季稻上的研究发现, 普通尿素和包膜尿素处理的稻田氨挥发损失占总施氮量的比例分别为 16% ~ 30% 和 4% ~ 8%, 包膜尿素显著降低氨挥发损失. 综上所述, 尿素经过改性后的缓释化肥料对作物具有明显的产量效应, 可以达到减排增效减少环境污染的效果. 然而, 纵观以往的研究, 关于控失尿素对海南省稻田土壤氨挥发损失动态的影响及总体评估的相关研究报道较少. 海南省处于强光照强降雨的地理环境条件下, 土壤中氮素极易以气态挥发径流渗漏等途径损失, 导致植株氮营养供应不足, 造成氮肥利用率低等问题 [5]. 研究控失尿素在海南省水稻生产上的应用效果和特点, 有利于解决以上问题. 为此, 本研究在海南省儋州市开展水稻田间试验, 通过与普通尿素进行比较, 探明控失尿素施用条件下稻田土壤氨挥发氮素吸收与利用氮素转运以及稻谷产量等响应, 旨在揭示控失尿素在海南水稻生产上的肥效及环境效益, 为其合理施用提供理论依据. 1 研究地区与研究方法 1 1 试验地概况试验于 2016 年 8 月在海南省儋州市中国热带农业科学院试验基地进行, 土壤类型为花岗片麻岩发育的砖红壤, 供试土壤基本理化性状为 :ph 4.98, 有机质 g kg -1, 全氮 1.39 g kg -1, 速效磷 mg kg -1, 速效钾 mg kg -1. 该地区处于东亚大陆季风气候的南缘, 属热带湿润季风气候, 5 10 月为雨季,11 月至次年 4 月为干季, 年平均气温为 23.5, 年平均降雨量为 1815 mm.2016 年晚稻季降雨及温度情况如图 1 所示. 1 2 试验设计试验共设置 4 个处理, 分别为无氮处理 ( CK) 普通尿素分次施用 ( CU ) 控失尿素分次施用 (LCUS) 控失尿素一次施用 (LCUB). 氮肥分别为普通尿素 ( 含 N 46%) 控失尿素 ( 含 N 43.2%) ( 氮肥均由河南心连心化肥有限公司提供 ), 磷肥和钾肥分别为过磷酸钙 ( 含 P 2 O 5 12%) 和氯化钾 ( 含 K 2 O 60%); 氮 (N) 磷 (P 2 O 5 ) 钾 (K 2 O) 肥施用量分别为和 135 kg hm -2, 肥料用量参照当地农技推广部门的建议施用. CU 和 LCUS 处理的氮肥均按 50% 基肥 30% 分蘖肥和 20% 幼穗分化肥施入, LCUB 处理的氮肥作为基肥一次性施入, 磷肥均作基肥一次性施入, 钾肥均按 50% 基肥 30% 分蘖肥和 20% 幼穗分化肥施入. 每个处理 3 次重复, 采用小区试验, 各小区面积 20 m 2, 随机区组排列. 小区之间用图年晚稻季日平均气温和降雨情况 Fig. 1 Variation of daily air temperature and precipitation in late rice season in Ⅰ: 基肥施用时间 Basal fertilizer application time; Ⅱ: 分蘖肥追施时间 Tillering fertilizer dressing time; Ⅲ: 穗肥追施时间 Panicle fertilizer dressing time. 下同 The same below. T: 气温 Air temperature; P: 降雨量 Precipitation.

3 1 期薛欣欣等 : 控失尿素对稻田氨挥发氮素转运及利用效率的影响 cm 宽 20 cm 高的田埂隔开, 并用塑料薄膜覆盖田埂, 防止小区间水肥相互影响. 水稻采用大田育秧, 品种为博优 225 ( 海南省农业科学院粮食作物研究所选育 ), 于秧苗 4 叶期选取长势均匀的幼苗进行移栽, 行株距为 20 cm 17 cm, 每穴 2 株. 水稻生长期间的田间其他管理措施同当地农民习惯保持一致. 1 3 样品采集与分析土壤样品采集与测定试验开始前按照 S 型采样法于试验地均匀采集 0 ~ 20 cm 耕层混合土样, 土壤样品带回实验室, 经过风干过筛后, 按照普通分析方法测定基础土壤样品的 ph 有机质全氮有效磷和速效钾含量 [15] 植株样品采集与测定于水稻抽穗期和成熟期在各小区选择长势均匀的 6 株水稻样品, 去除根, 带回实验室. 植株样品分为茎叶和稻穗, 于 105 杀青 30 min,75 烘干至恒量, 换算水稻干物质重. 各部位样品经过磨碎过 1.0 mm 筛, 称取 0.10 g 植株样品, 经 H 2 SO 4 H 2 O 2 消煮, 采用 AA3 连续流动分析仪测定植株全氮含量. 根据水稻各部位干物质质量和全氮含量计算氮素积累量 [15]. 成熟期各小区单打单收, 取 500 g 稻谷带回实验室烘干, 换算含水率, 以 14% 的标准含水率计算稻谷产量 [16] 叶绿素含量测定于水稻抽穗期在各小区选择长势均匀的 10 株水稻, 采集其主茎顶端完全展开的叶片, 用自封袋封装并迅速放入冰块中保鲜, 带回实验室用于测定叶绿素含量. 叶绿素测定采用 95% 乙醇对新鲜叶片浸提 48 h, 采用双波长分光光度计测定叶绿素 a 和叶绿素 b 含量 [17] 田间氨挥发测定稻田氨挥发收集采用通气法 [18]. 收集装置由内径为 16 cm 高度为 30 cm 的聚氯乙烯硬质管 ( PVC) 制成,PVC 管下层 5 cm 处浸入土壤中, 为防止降雨对测定结果的影响, 在装置顶部 10 cm 处支起一个半径大于收集装置的顶盖. 测定过程中分别将两块厚度 2 cm 直径 16 cm 的海绵均匀地浸在 15 ml 的磷酸甘油溶液 (50 ml 磷酸 +40 ml 丙三醇, 定容至 1000 ml) 并过夜, 待完全吸收后, 置于 PVC 管中, 下层的海绵距管底 20 cm( 防止稻田水污染海绵 ), 上层海绵与管顶部相平, 用于吸收空气中的氨. 施肥后的 1 周每天采样 1 次, 之后根据测到的挥发氨量的多少, 每 1 ~ 3 d 取样 1 次, 以后可延长至 7 d, 直至监测不到氨挥发. 各小区均匀放置 2 个收集装置, 全部试验共 24 个. 收集的海绵带回实验室, 采用 200 ml 2 mol L -1 KCl 对海绵所吸收的氨进行浸提, 在 25 恒温转速 180 r min -1 条件下震荡 2 h, 过滤, 采用 AA3 连续流动分析仪测定滤液中的铵态氮含量 [19]. 1 4 计算公式氮素积累量 (kg hm -2 ) = 氮素含量干物质积累量茎叶氮素转运量 (kg hm -2 )= 抽穗期茎叶氮素积累量 - 成熟期茎叶氮素积累量茎叶氮素转运率 = 茎叶氮素转运量 / 抽穗期茎叶氮素积累量 100% 氮肥农学利用率 (kg kg -1 )= ( 施氮区产量 - 不施氮区产量 ) / 施氮量氮肥回收利用率 = ( 施氮区地上部吸氮量 - 不施氮区地上部吸氮量 ) / 施氮量 100% 每日氨挥发通量 (kg hm -2 )= 单个装置平均每日测得的氨量 (mg) / 为捕获装置的横截面积 ( m 2 ) / 为每次连续捕获的时间氨挥发累积量 (kg hm -2 )= 测定时期内每次收集的氨挥发通量之和氨挥发累积量中化肥的贡献率 = ( 施肥处理氨挥发量 - 不施肥对照氨挥发量 ) / 施肥处理氨挥发量 100% 氨挥发累积量占施肥量的比例 = ( 施肥处理氨挥发量 - 不施肥对照氨挥发量 ) / 施氮量 100% 1 5 数据处理采用 Excel 2007 软件计算数据,Origin 8.0 软件绘图,SPSS 20.0 软件进行统计分析,LSD 法检验差异显著性 (α = 0.05). 2 结果与分析 2 1 田间氨挥发速率和累积动态变化特征基肥分蘖肥和穗肥施用后, 氨挥发速率均呈先增加后降低的趋势, 而前两次施肥后的氨挥发速率明显高于第 3 次施肥, 各施氮处理氨挥发速率均显著高于无氮处理 ( CK) ( 图 2). 基肥施用后, 各施氮处理氨挥发速率均在施肥后第 3 天出现峰值, 控失尿素一次施用处理 ( LCUB) 的氨挥发速率最高, 为 8.05 kg N hm -2 d -1, 控失尿素分次施用 ( LCUS) 和普通尿素分次施用处理 ( CU) 均显著低于 LCUB 处理, 分别为 3.04 和 2.69 kg N hm -2 d -1,CU 和 LCUS 两者间差异较小. 基肥施用后第 3 ~ 6 天, 各施氮处理氨挥发速率均呈急剧下降趋势, 第 6 天之后, LCUB 处理则呈现缓慢下降趋势, 直到基肥施用后第 22 天时, 氨挥发速率下降到最低, 之后波动较小 ;

4 136 应用生态学报 29 卷图 2 田间氨挥发速率和挥发累积量动态变化 Fig.2 Dynamics of ammonia volatilization rate and accumula tion. CK: 无氮处理 No N application; CU: 普通尿素分次施用 Common urea by split application; LCUS: 控失尿素分次施用 Loss controlled urea by split application; LCUB: 控失尿素一次施用 Loss controlled urea by basal application. 下同 The same below. CU 和 LCUS 处理在基肥施用第 6 ~ 12 天呈缓慢下降趋势, 而在分蘖肥施用之后第 3 天, 两者氨挥发速率再次达到峰值, 此时的氨挥发速率分别为和 2.83 kg N hm -2 d -1, 之后开始下降, 直到分蘖肥施用后 17 d 达到较低水平 ; 穗肥施用后,CU 和 LCUS 处理氨挥发速率均出现较小峰值, 此时两者的氨挥发速率分别仅为 0.34 和 0.19 kg N hm -2 d -1, 之后降低到较低水平, 波动较小. 由图 2 可以看出, 水稻全生育期 CK 处理氨挥发积累量均处于极低水平, 而 LCUB 处理则均处于最高水平. 随生育期推进,LCUB 处理的氨挥发积累量呈快速增加缓慢增加平稳的趋势, 基肥施用第 20 天之后基本达到稳定水平 ; 而 CU 和 LCUS 处理氨挥发积累量在基肥和分蘖肥施用之后均分别呈快速增加缓慢增加的过程, 在基肥施用第 32 天之后基本达到稳定水平, 其较 LCUB 处理推迟 12 d. 水稻生育期各处理间氨挥发积累量大小顺序表现为 LCUB> CU> LCUS> CK. 2 2 不同施肥时期的阶段氨挥发损失与损失率不同时期施肥后的氨挥发总量与当期损失率生育期氨挥发总量及损失率如表 1 所示. 可以看出, 各施氮处理的氨挥发损失量均显著高于 CK 处理. 基肥施用后, 各施氮处理氨挥发总量和当期损失率均以 CU 和 LCUS 处理较低, 两者均显著低于 LCUB 处理, 而 CU 和 LCUS 处理间无显著差异. 在分蘖肥期,LCUB 处理的氨挥发总量及损失率较基肥期显著降低,CU 和 LCUS 处理氨挥发总量和损失率则均高于 LCUB;LCUS 处理氨挥发总量及损失率较 CU 处理明显降低, 分别降低 18.7% 和 7%. 幼穗分化肥期,LCUB 处理氨挥发总量及损失率达到较低水平, LCUS 处理的氨挥发总量和损失率均显著低于 CU 处理. 从整个生育期氨挥发总量和损失率来看, 各处理之间差异显著, 表现为 LCUB>CU>LCUS>CK, 其中 LCUB 处理氨挥发总量比 CU 和 LCUS 处理分别提高 24. 7% 和 47. 1%, 损失率分别提高 3. 9% 和 6.3%. 施用氮肥对氨挥发损失的贡献率则以 LCUB 处理最高. 2 3 控失尿素施用对水稻剑叶叶绿素含量的影响叶绿素含量可以较好地反映水稻氮素营养状况 ( 图 3). 从水稻抽穗期叶绿素各组分含量可以看出, 与 CK 处理相比, 各施氮处理均可显著提高水稻剑叶叶绿素 a b 和 a+b 含量 ; 与 CU 处理相比,LCUS 处理叶绿素 a b 和 a+b 含量均有增加的趋势, 增幅分别为 5. 9 % 6. 9 % 和 6. 0 % ; 与 LCUB 处理相比, 表 1 不同施肥时期的氨挥发损失量损失率和化肥贡献率 Table 1 Ammonia volatilization loss, emission rate and fertilizer contribution to N emission in different stages of rice growth 处理 Treatment 基肥期 Base stage 氨挥发损失量 Ammonia volatilization loss (kg N hm -2 ) 分蘖肥期 Tillering Dressing stage 幼穗分化肥期 Panicle dressing stage 总损失率 Total emission rate 化肥贡献率 Fertilizer contribution to N emission CK 0.25c 0.62d 0.36c 1.2c - CU 9.93(10.8%) b 17.30(32.4%) a 1.33(3.6%) a 29.2(15.8%) ab 95.8 LCUS 9.84(10.7%) b 14.06(25.4%) b 0.84(2.3%) b 24.7(13.4%) b 95.0 LCUB 29.64(16.1%) a 6.35(3.4%) c 0.40(0.2%) bc 36.4(19.7%) a 96.6 CK: 无氮处理 No N application; CU: 普通尿素分次施用 Common urea by split application; LCUS: 控失尿素分次施用 Loss controlled urea by split application; LCUB: 控失尿素一次施用 Loss controlled urea by basal application. 括号内数值表示氨挥发占该时期施肥量的比例 The values in parenthesis meant the proportion of ammonia volatilization in this period to total N application rate. 不同字母表示处理间差异显著 (P<0.05) Different letters meant significant difference among treatments at 0.05 level. 下同 The same below.

5 1 期薛欣欣等 : 控失尿素对稻田氨挥发氮素转运及利用效率的影响 137 图 3 幼穗分化期水稻叶片叶绿素含量 Fig.3 Leaf chlorophyll contents of rice at panicle initiation stage. 不同字母表示处理间差异显著 (P<0.05) Different letters meant significant difference among treatments at 0.05 level. 下同 The same below. LCUS 处理叶绿素 b 和 a+b 含量均显著增加, 增幅分别为 32.5% 和 12.3%, 而叶绿素 a 差异不显著. 从叶绿素 a / b 来看,CU 和 LCUS 处理的叶绿素 a / b 显著低于 CK 和 LCUB 处理,LCUS 处理略低于 CU 处理, 但未达显著水平. 2 4 控失尿素施用对水稻植株氮含量的影响从水稻抽穗期和成熟期植株氮含量可以看出 ( 图 4), 各处理间氮含量的变化趋势与叶绿素含量规律基本相似. 各施氮处理茎叶和穗的氮含量均显著高于 CK 处理 ;CU 和 LCUS 处理茎叶和穗的氮含量均显著高于 LCUB 处理 ; 与 CU 处理相比,LCUS 处理氮含量有所提高. 2 5 控失尿素施用对水稻植株氮素吸收及转运的影响抽穗期和成熟期氮素积累量及营养器官氮素转运情况如表 2 所示. 抽穗期茎叶和穗部的氮素积累图 4 幼穗分化期和成熟期茎叶穗氮含量 Fig.4 Nitrogen contents of straw and panicle at panicle initiation and maturity stages. Ⅰ: 幼穗分化期 Panicle initiation stage; Ⅱ: 成熟期 Maturity stage. S: 茎叶 Straw; P: 穗 Panicle.

6 138 应用生态学报 29 卷表 2 水稻植株氮素吸收分配及转运 Table 2 Nitrogen uptake, distribution and translocation in rice plant 处理 Treatment 茎叶氮素积累量 N accumulation in straw (kg N hm -2 ) 抽穗期 Heading 成熟期 Maturity 穗氮素积累量 N accumulation in panicle (kg N hm -2 ) 抽穗期 Heading 成熟期 Maturity 氮素转运量 N translocation (kg N hm -2 ) 氮素表观转运率 Apparent N translocation rate 对穗氮的贡献率 Contribution to N in spike CK 27.5c 13.4d 8.8c 23.9c 14.1c 50.9a 58.7b CU 83.6a 43.1b 12.1a 58.0a 40.4a 48.3a 71.2a LCUS 83.9a 53.5a 12.9a 61.6a 30.4b 36.1b 50.1b LCUB 76.1b 33.7c 11.1b 45.2b 42.3a 55.3a 78.8a 量均以 CU 和 LCUS 处理最高, 均显著高于 LCUB 和 CK 处理,CU 和 LCUS 处理间无显著差异. 成熟期茎叶和穗的氮素积累量在各处理中均以 LCUS 处理最高, 与 CU 处理相比, 茎叶氮素积累量差异达显著水平, 而穗氮积累量无显著差异 ;LCUS 和 CU 处理的茎叶和穗氮素积累量均显著高于 LCUB 处理. 对于氮素转运量而言, CU 和 LCUB 处理均显著高于 LCUS 处理, 所有施氮处理均显著高于 CK 处理. 而氮素表观转运率则以 CK 处理最高, 其次为 LCUB 和 CU 处理, 以 LCUS 处理最低. 对穗氮的贡献率则以 LCUB 和 CU 处理最高, 均显著高于 LCUS 处理. 2 6 影响控失尿素施用对稻谷产量及氮肥利用效率的与 CK 处理相比, 各施氮处理均显著提高稻谷产量, 增幅为 66.6% ~ 73.3%( 表 3).LCUS 处理的稻谷产量高于 CU 和 LCUB 处理, 增幅分别为 2.4% 和 4.0%, 均未达到显著水平.LCUS 处理氮肥农学利用率较 CU 和 LCUB 处理分别提高 6.3% 和 10.5%. 对于氮肥回收利用率而言,LCUS 处理显著高于 CU 和 LCUB 处理, 分别增加 7.6% 和 19.6%, 而 LCUB 处理较 CU 处理降低 12.0%, 达显著水平. 各施氮处理间的氮肥偏生产力无显著差异. 与 CK 处理相比, 施氮处理均显著提高了水稻百千克籽粒需氮量, 增幅为 26.4% ~ 77.5%; 与 CU 处理相比,LCUS 处理的百千克籽粒需氮量显著增加, 增幅为 11.3%, 而 LCUB 处表 3 氮肥利用效率 Table 3 Nitrogen fertilizer utilization efficiency 处理 Treatment 产量 Grain yield (kg hm -2 ) 氮素积累量 N accumulation (kg N hm -2 ) 氮肥农学利用率 N agronomic efficiency (kg kg -1 ) 氮肥回收利用率 N recovery efficiency 百千克籽粒需氮量 N uptake of 100 kg grain (kg) CK b 37.4c c CU a 101.1a 7.9a 34.5b 2.84a LCUS a 115.1a 8.4a 42.1a 3.16a LCUB a 78.9b 7.6a 22.5c 2.25b 理则显著降低, 降幅为 20.8%. 3 讨论 3 1 合理施用控失尿素, 减少 NH 3 挥发损失氨挥发是氮肥施入稻田后导致氮素气态损失的重要途径, 其主要受土壤条件气候因子田面水的 NH 4 + N 浓度和施肥状况等因素的影响 [20]. 目前, 氮肥缓释化是一种降低氨挥发损失提高氮肥利用率的有效措施 [13]. 本研究结果表明, 不同施氮处理的稻田氨挥发损失占总施氮量的比例为 13. 4% ~ 19.7%, 其中以控失尿素分次施用处理的损失率最低, 其次为普通尿素分次施用, 而以控失尿素一次施用处理的损失率最高. 以上结果可以说明, 控失尿素分次施用具有降低氨挥发损失的作用. 然而, 已往研究表明, 与普通尿素相比, 控失尿素一次施用可以明显降低夏玉米氨挥发量 [13], 该结果与本研究结果有所不同, 主要与降雨和土壤水分有较大关系 ; 海南省降雨量大, 稻田土壤水分含量高, 控失尿素作基肥施用会造成其随雨水径流损失, 从而提高其损失率. 控失尿素中的控失剂为网状结构, 它可以减缓尿素氨化, 进而使养分更多地供给作物吸收利用, 这是控失尿素氨挥发较低的重要原因 [21-22] [23]. 王国文等在水稻上的研究表明, 施用控失尿素可以明显提高土壤矿质氮素含量, 减少氮素损失. 然而, 大量研究也表明了氮肥一次基施并不是较理想的施肥方式, 不能满足植株体生育期需求, 而且还会增加氮损失 [23-24]. 综上所述, 控失尿素采用分次施用的方式是南方稻田相对较好的施肥措施. 不同处理在各施肥阶段的氨挥发存在较大差异, 各阶段控失尿素分次施用处理氨挥发损失量和损失率均较普通尿素低, 这也说明控失尿素分次施用可以有效降低各施肥阶段的氨挥发损失. 根据本研究结果结合海南省的自然条件因素, 建议采用基肥期适当减少氮肥用量, 氮肥施用适当后移的管理措施 [25].

7 1 期薛欣欣等 : 控失尿素对稻田氨挥发氮素转运及利用效率的影响控失尿素对水稻氮素营养状况的影响氮是叶绿素组成的重要元素, 缺氮会造成水稻叶色失绿分蘖减少, 最终造成减产 [26]. 利用水稻叶色参数进行植株氮素营养诊断是重要的诊断方法, 合理施用氮肥可以显著提高叶绿素含量, 并可以节省肥料及提高产量 [27]. 本研究结果表明, 控失尿素分次施用可以提高叶绿素和氮含量, 降低叶绿素 a / b, 而控失尿素一次施用则显著降低叶绿素和氮含 [28] 量, 显著提高叶绿素 a / b.kitajima 等研究表明, 作物体内叶绿素 a / b 值的变化是对强光和氮有效性低时的一种适应机制, 当叶片氮含量下降时, 叶绿素 a / b 值呈增加的趋势, 当供氮不足或缺氮均会造成叶片叶绿素 a / b 提高, 从而不利于水稻叶片在弱光下对光能的利用, 造成水稻生长受抑制 [29]. 叶片氮含量测定结果也表明, 控失尿素一次施用处理明显低于普通尿素和控失尿素分次施用处理. 另外, 控失尿素分次施用处理的营养器官和籽实器官氮积累量也明显较控失尿素一次施用高, 这更有利于保证水稻植株的氮素营养供应. 综上所述, 控失尿素一次施用处理造成了水稻生长后期供氮不足光照利用能力降低, 水稻生长受到抑制, 而控失尿素分次施用是一种较合理的氮肥管理措施. 3 3 控失尿素对稻谷产量和氮肥利用效率的影响由 FAO [30] 统计数据来看, 海南省稻谷平均单产为 5.0 t 左右, 明显低于全国平均单产 ; 而海南省晚稻季由于强降雨天气频繁, 造成其单产明显低于早稻和中稻 [31]. 本研究是在晚稻季开展的试验, 由于该季节降雨量较大日照时数明显缩短太阳辐射强度降低等原因 ( 图 1), 明显限制了产量水平. 因此, 通过氮肥优化管理改善晚稻季的水稻产量及氮肥利用率具有更重要的现实意义. 已有研究表明, 氮肥缓释化可以明显提高作物吸氮量籽实产量和氮肥利用率 [8,13]. 本研究结果表明, 控失尿素分次施用处理可以明显提高水稻后期的氮素吸收量, 说明控失尿素分次施用处理可以较好地满足作物生育后期生殖生长的需求 ; 普通尿素处理和控失尿素一次施用处理条件下水稻在后期氮素供应不充足的条件下, 籽实器官所需氮素应该较多地来自营养器官的氮素转运. 结合本研究产量及氮肥利用率结果可以发现, 与普通尿素相比, 控失尿素分次施用处理稻谷产量和氮素吸收量均有一定的增幅, 但未达到显著水平, 而氮肥利用率显著提高 7.6%, 说明在等氮量投入的条件下, 控失尿素分次施用在水稻生产上具有稳产增效的作用. 纵观全文研究结果可知, 控失尿素分次施用可以在保证产量水平条件下, 显著降低稻田氨挥发损失, 改善水稻植株氮素营养状况并提高氮肥利用率. 因此, 在海南省水稻生产中控失尿素可以代替普通尿素施用, 进而实现稳产增效减排. 参考文献 [1] Peng S B ( 彭少兵 ), Huang J L ( 黄见良 ), Zhong X H ( 钟旭华 ), et al. Research strategy in improving fertilizer nitrogen use efficiency of irrigated rice in China. Scientia Agricultura Sinica ( 中国农业科学 ), 2002, 35(9): ( in Chinese) [2] Liu L J ( 刘立军 ), Sang D Z ( 桑大志 ), Liu C L ( 刘翠莲 ), et al. Effects of real time and site specific nitrogen management on rice yield and nitrogen use efficiency. Scientia Agricultura Sinica ( 中国农业科学 ), 2003, 36(12): (in Chinese) [3] Zhu Z L ( 朱兆良 ). Loss of fertilizer N from plants soil system and the strategies and techniques for its reduc tion. Soil and Environmental Sciences ( 土壤与环境 ), 2000, 9(1): 1-6 (in Chinese) [4] Zhu Z L ( 朱兆良 ). Research on soil nitrogen in China. Acta Pedologica Sinica ( 土壤学报 ), 2008, 45 ( 5): ( in Chinese) [5] Su C G ( 苏成国 ), Yin B ( 尹斌 ), Zhu Z L ( 朱兆良 ), et al. Ammonia volatilization loss of nitrogen fertilizer from rice field and wet deposition of atmospheric nitrogen in rice growing season. Chinese Journal of Applied Ecolo gy ( 应用生态学报 ), 2003, 14(11): ( in Chinese) [6] Shang QY, Gao CM, Yang XX, et al. Ammonia volatili zation in Chinese double rice cropping systems: A 3 year field measurement in long term fertilizer experi ments. Biology and Fertility of Soils, 2014, 50: [7] Feng YF, Sun HJ, Xue LH, et al. Biochar applied at an appropriate rate can avoid increasing NH 3 volatilization dramatically in rice paddy soil. Chemosphere, 2017, 168: [8] Xu MG, Li DC, Li JM, et al. Polyolefin coated urea decreases ammonia volatilization in a double rice system of southern China. Agronomy Journal, 2013, 105: [9] Mosier AR. Environmental challenges associated with needed increases in global nitrogen fixation. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2002, 63: [10] Li Y ( 李艳 ), Tang L L ( 唐良梁 ), Chen Y ( 陈义 ), et al. The effects of nitrogen application rates on uptake, utilization and losses of nitrogen for rice. Chinese Journal of Soil Science ( 土壤通报 ), 2015, 46 (2): (in Chinese) [11] Li J M ( 李菊梅 ), Xu M G ( 徐明岗 ), Qin D Z ( 秦道珠 ), et al. Effects of chemical fertilizers application combined with manure on ammonia volatilization and rice yield in red paddy soil. Plant Nutrition and Fertilizer

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5月15期

5月15期中国农学通报 2012,28(15):106-111 Chinese Agricultural Science Bulletin 旱地小麦休闲期不同耕作措施对土壤水分蓄纳利用与产量形成的影响贺立恒, 高志强, 孙敏, 李青 ( 山西农业大学农学院, 山西太谷 030801) 摘要 : 为了提