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摘 要：为了探讨控释氮肥施用的最佳用量，试验设5个处理，研究水稻控释氮肥对寒地水稻植株和土壤氮素含量及产量的影响。结果表明：整个生育期控释氮肥处理提高了土壤铵态氮和硝态氮含量，且铵态氮先升高后下降，抽穗期含量最高，硝态氮先下降后升高，抽穗-乳熟期含量最低。不同氮肥处理植株全氮逐渐升高，成熟期达到最大值，T3处理最高。控释氮肥处理产量高于常规施肥处理，T4处理产量最高，达到7944.44 kg/hm2，与T2处理相比提高7.3%，与T1处理相比提高19.0%，差异都达到显著水平。因此，控释氮肥合理施用提高了土壤铵态氮和硝态氮及植株全氮的含量，促进了水稻植株干物质的积累，从而提高作物产量。
关键词：控释尿素；寒地水稻；氮含量；产量
中图分类号：S143.1 文献标志码：A 论文编号：2013-0563
Abstract： For the purpose of application of controlled release nitrogen fertilizer best dosage， five treatments were used to clarify the effect of controlled release nitrogen fertilizer on plant and soil N concentration and yield of rice in cold region. The results showed that controlled release nitrogen fertilizer promote soil ammonium and soil nitrate nitrogen contents of whole growth stage， soil ammonium increased at first， then decreased， the highest content heading stage. Soil nitrate nitrogen contents showed increased first decline， ear-milk stage content minimum； different nitrogen treatment plant total nitrogen gradually raised at maturity to maximum， and T3 treatment the highest. Controlled release nitrogen treatment yield higher than conventional fertilization treatment， T4 treatment was the highest reached 7944.44 kg/hm2， compared with T2 treatment increased by 7.3%， compared with the T1 treatment increased by 19.0%， the difference reached significant level. In addition， controlled release nitrogen fertilizer rational application improved the soil and plant nitrogen content， promoted the rice plant dry matter accumulation， so as to improve crop yield.
Key words： Controlled Release Urea； Rice in Cold Region； Nitrogen Content； Yield
0 引言
水稻是中国种植面积最大的粮食作物[1]，同时也是黑龙江省三大作物之一，其产量高低直接影响中国粮食安全。作物生长所需要的多种元素中，氮尤为重要，是限制生长和产量的首要因素[2]。为了提高产量，化肥的用量越来越大，生产成本投入过高，且氨的挥发、淋失、硝化与反硝化作用造成氮肥损失[3-4]，土壤质量退化、农业面源污染严重等问题[5-6]。然而怎样合理施肥提高产量，是当前解决的关键因素。控释肥料的应用，能够根据作物生长发育的需求控制和供给养分的释放速度，基本上消除养分的淋溶和挥发损失[7]，减少了肥料的用量，提高肥料的利用率，能有效改善作物开花至成熟期的营养状况，增加干物质积累，并最终达到增产效果[8-11]。以往人们研究主要是控释肥对微生物、品质及肥料利用率等较多[12-16]，而对寒地水稻不同生育期氮素变化研究较少，本研究旨在从不同时期氮素变化来研究肥料对作物产量的影响，从而为农民科学施肥提供理论基础和支撑。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于2012年在黑龙江省江滨农场试验站进行。土壤类型为岗地白浆土。其基本肥力指标为：有机质32.5 g/kg、pH 6.15、碱解氮109 mg/kg、有效磷37.5mg/kg、速效钾130 mg/kg、全氮1.34 g/kg、全磷0.98 g/kg、全钾4.68 g/kg。
作物品种为‘龙粳31’水稻。供试氮肥为控释尿素（含N 46.4%，河南心连心牌），普通尿素（含N 46.4%，大庆生产），磷肥为过磷酸钙（P2O5 43%），钾肥为硫酸钾（含K2O 50%）。
试验采用随机区组排列，宽4 m，长10 m，小区面积40 m2，3次重复，栽秧规格为30 cm×13.3 cm，25万穴/hm2，3苗/穴。试验设5个处理：T1不施氮肥、T2常规施肥、T3控释尿素100%、T4控释尿素90%、T5控释尿素80%。施肥量如表1，所有处理肥料作底肥一次施入。 2.2 土壤铵态氮
土壤硝态氮在整个生育期内先降低再升高（图2），在水稻抽穗-乳熟期硝态氮含量最低。乳熟期以前，控释尿素处理高于常规尿素处理，乳熟期以后，除处理T5外，常规尿素高于控释尿素处理，说明控释尿素的缓释特性，合理缓释肥用量促进了硝态氮的转化，且生育后期土壤中硝态氮积累很少，有利于水稻对氮素的吸收。
2.3 植株全氮
植株全氮含量随着生育期而不断增加（图3），到收获期达到最大值，T3（控释尿素100%）处理植株全氮含量最高，T1（不施氮肥）处理全氮含量最低。拔节期以前，常规尿素处理高于控释尿素处理，原因是控释尿素释放慢，植株吸收氮少，在抽穗-成熟期随着控释尿素的释放加快，植株吸收氮增多，含氮量升高，且T3处理大于T2处理。表明控释尿素处理整个生育期提高了植株氮素的含量。
2.4 产量及其构成因素
从产量构成因素来看（表2），不同氮肥的施用提高了水稻的穗长、穗粒数，T4处理高于其他处理，表明该处理比其他处理更有利于提高水稻的穗长、穗粒数，但对水稻的千粒重影响不大。从产量结果看，不同氮肥施用产量显著高于不施氮肥处理，控释氮肥处理又好于普通尿素处理，特别是T4处理产量最高，达到7944.44 kg/hm2，与常规尿素处理相比，产量提高7.3%，与不施肥处理相比产量提高19.0%，差异都达到显著水平。
2.5 水稻经济效益的影响
从表3可以看出，不同氮肥处理利润高于不施肥处理，而控释尿素处理高于常规尿素处理，T4处理最高。表明控释尿素80%以上用量，经济效益高于普通尿素施用。
3 结论与讨论
综合以上分析可见，由于控释肥的释放特性[18]，控释氮肥的施用，促进水稻增产的机理主要表现为提高水稻氮素供应水平，明显促进水稻生长发育[19]，张海军等[20]认为控释氮肥可以提高土壤中铵态氮的含量，减少硝态氮的积累，本试验中也得到相似结论。常规尿素用量土壤中氮素高于不施肥处理，而合理控释肥用量土壤中的铵态氮和硝态氮又高于普通尿素的含量，并且在整个生育期内，铵态氮和硝态氮的变化规律不同，土壤铵态氮含量先升高后下降，抽穗期含量最高，土壤硝态氮含量先下降后升高，抽穗-乳熟期含量最低，说明抽穗期到乳熟期是水稻需氮关键期，也是肥料转化最快时期，满足了不同时期水稻需氮量，促进籽实形成，从而提高产量。常规尿素释放快，后期氮素不能满足需要，导致产量低于控释肥处理。并且在本试验中，控释氮肥是常规尿素等氮量的80%的情况下水稻都增产，这与孙磊[21]研究有相同之处。但本研究控释尿素100%处理并不是最好的处理，而控释尿素90%处理，产量最高，比常规尿素处理提高7.3%，说明以常规尿素施用量来施用控释尿素，氮素的释放量大于水稻不同时期需氮量，导致氮素释放过量，加大植株营养生长，干物质积累多，对产量提高反而减少，所以与常规尿素用量相比控释尿素必须减施，因此从经济效益和生态环境来看控释尿素90%处理是比较好的肥料施用量。
本试验在选择地点和土壤类型上存在较大不足，且试验只有1年，今后打算进行多点多年开展控施氮肥试验研究。以期找到不同土壤类型控释氮肥最佳施肥比例，为水稻合理施用氮肥和水稻高产优质提供理论依据。
参考文献
[1] 周江民.有机-无机配施对水稻产量、品质及氮素吸收的影响[J].植物营养与肥料学报，2012，18（1）：234-240.
[2] 陆景陵.植物营养学（上册）[M].北京：中国农业大学出版社，2003.
[3] Mosier A R， Zhu Z L. Changes in patterns of fertilizer nitrogen use in Asia and its consequences for N2O emissions from agricultural systems[J]. Nutr. Cyc. in Agroecosystems，2000，57：107-117.
[4] Li Y E， Liu E D. Emissions of N2O， NH3 and NOX from fuel combustion， industrial processes and the agricultural sectors in China[J]. Nutr. Cyc. in Agroecosystems，2000，57：99-106.
[5] 张维理，武淑霞，冀宏杰，等.中国农业面源污染估计及控制对策Ⅰ.21世纪初期中国农业面源污染的形式估计[J].中国农业科学，2004（34）：1008-1017.
[6] 王德建，林静慧，孙瑞娟，等.太湖地区稻麦高产的氮肥适宜量及其对地下水的影响[J].土壤学报，2003（40）：426-432.
[7] 于立芝，李东坡，俞守能，等.缓/控释肥料研究进展[J].生态学杂志，2006，25（12）：1559-1563.
[8] 陈祥，同延安，亢欢虎，等.氮肥后移对冬小麦产量、氮肥利用率及氮素吸收的影响[J].植物营养与肥料学报，2008，14（3）：450-455.
[9] 吴文革，张四海，赵决建，等.氮肥运筹模式对双季稻北缘水稻氮素吸收利用及产量的影响[J].植物营养与肥料学报，2007，13（5）：757-764.
[10] 易镇邪，王璞.包膜复合肥对夏玉米产量、氮肥利用率与土壤速效氮的影响[J].植物营养与肥料学报，2007，13（2）：242-247.
[11] 侯雪坤.王鹏.控释氮肥对玉米生长发育及产量和品质的影响[J].黑龙江农业科学，2009，5：61-63.
[12] 李敏，李广涛，叶舒娅，等.连续施用控释氮肥对超级水稻产量、氮肥利用率及土壤养分变化的影响[J].中国农学通报，2012，28（33）：130-134.
[13] 罗兰芳，郑圣先，廖育林，等.控释氮肥对稻田土壤微生物的影响及其与土壤氮素肥力的关系[J].湖南农业大学学报：自然科学版，2007，33（5）：608-613.
[14] 聂军，肖剑，戴平安，等.控释氮肥对水稻氮代谢关键酶活性及糙米蛋白质含量的影响[J].湖南农业大学学报：自然科学版，2003，29（4）：318-321.
[15] 罗兰芳，聂军，郑圣先，等.施用控释氮肥对稻田土壤微生物生物量碳、氮的影响[J].生态学报，2010，11：2925-2932.
[16] 纪雄辉，郑圣先，聂军，等.稻田土壤上控释氮肥的氮素利用率与硝态氮的淋溶损失[J].土壤通报，2003，38（3）：467-471.
[17] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000：42-58.
[18] 王亮，秦玉波，于阁杰，等.新型缓控释肥的研究现状及展望[J].吉林农业科学，2008，4：38-42.
[19] 唐拴虎，杨少海，陈建生，等.水稻一次性施用控释肥料增产机理探讨[J].中国农业科学，2006，39（12）：2511-2520.
[20] 张海军，武志杰，李荣华，等.控释氮肥对土壤NH4+-N、NO3-N及番茄产量和品质的影响[J].土壤通报，2004，35（1）：30-34.
[21] 孙磊.控释氮肥对寒地粳稻产量及氮肥利用率的影响[J].中国稻米，2011，17（4）：25-26.
关键词：控释尿素；寒地水稻；氮含量；产量
中图分类号：S143.1 文献标志码：A 论文编号：2013-0563
Abstract： For the purpose of application of controlled release nitrogen fertilizer best dosage， five treatments were used to clarify the effect of controlled release nitrogen fertilizer on plant and soil N concentration and yield of rice in cold region. The results showed that controlled release nitrogen fertilizer promote soil ammonium and soil nitrate nitrogen contents of whole growth stage， soil ammonium increased at first， then decreased， the highest content heading stage. Soil nitrate nitrogen contents showed increased first decline， ear-milk stage content minimum； different nitrogen treatment plant total nitrogen gradually raised at maturity to maximum， and T3 treatment the highest. Controlled release nitrogen treatment yield higher than conventional fertilization treatment， T4 treatment was the highest reached 7944.44 kg/hm2， compared with T2 treatment increased by 7.3%， compared with the T1 treatment increased by 19.0%， the difference reached significant level. In addition， controlled release nitrogen fertilizer rational application improved the soil and plant nitrogen content， promoted the rice plant dry matter accumulation， so as to improve crop yield.
Key words： Controlled Release Urea； Rice in Cold Region； Nitrogen Content； Yield
0 引言
水稻是中国种植面积最大的粮食作物[1]，同时也是黑龙江省三大作物之一，其产量高低直接影响中国粮食安全。作物生长所需要的多种元素中，氮尤为重要，是限制生长和产量的首要因素[2]。为了提高产量，化肥的用量越来越大，生产成本投入过高，且氨的挥发、淋失、硝化与反硝化作用造成氮肥损失[3-4]，土壤质量退化、农业面源污染严重等问题[5-6]。然而怎样合理施肥提高产量，是当前解决的关键因素。控释肥料的应用，能够根据作物生长发育的需求控制和供给养分的释放速度，基本上消除养分的淋溶和挥发损失[7]，减少了肥料的用量，提高肥料的利用率，能有效改善作物开花至成熟期的营养状况，增加干物质积累，并最终达到增产效果[8-11]。以往人们研究主要是控释肥对微生物、品质及肥料利用率等较多[12-16]，而对寒地水稻不同生育期氮素变化研究较少，本研究旨在从不同时期氮素变化来研究肥料对作物产量的影响，从而为农民科学施肥提供理论基础和支撑。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于2012年在黑龙江省江滨农场试验站进行。土壤类型为岗地白浆土。其基本肥力指标为：有机质32.5 g/kg、pH 6.15、碱解氮109 mg/kg、有效磷37.5mg/kg、速效钾130 mg/kg、全氮1.34 g/kg、全磷0.98 g/kg、全钾4.68 g/kg。
作物品种为‘龙粳31’水稻。供试氮肥为控释尿素（含N 46.4%，河南心连心牌），普通尿素（含N 46.4%，大庆生产），磷肥为过磷酸钙（P2O5 43%），钾肥为硫酸钾（含K2O 50%）。
试验采用随机区组排列，宽4 m，长10 m，小区面积40 m2，3次重复，栽秧规格为30 cm×13.3 cm，25万穴/hm2，3苗/穴。试验设5个处理：T1不施氮肥、T2常规施肥、T3控释尿素100%、T4控释尿素90%、T5控释尿素80%。施肥量如表1，所有处理肥料作底肥一次施入。 2.2 土壤铵态氮
土壤硝态氮在整个生育期内先降低再升高（图2），在水稻抽穗-乳熟期硝态氮含量最低。乳熟期以前，控释尿素处理高于常规尿素处理，乳熟期以后，除处理T5外，常规尿素高于控释尿素处理，说明控释尿素的缓释特性，合理缓释肥用量促进了硝态氮的转化，且生育后期土壤中硝态氮积累很少，有利于水稻对氮素的吸收。
2.3 植株全氮
植株全氮含量随着生育期而不断增加（图3），到收获期达到最大值，T3（控释尿素100%）处理植株全氮含量最高，T1（不施氮肥）处理全氮含量最低。拔节期以前，常规尿素处理高于控释尿素处理，原因是控释尿素释放慢，植株吸收氮少，在抽穗-成熟期随着控释尿素的释放加快，植株吸收氮增多，含氮量升高，且T3处理大于T2处理。表明控释尿素处理整个生育期提高了植株氮素的含量。
2.4 产量及其构成因素
从产量构成因素来看（表2），不同氮肥的施用提高了水稻的穗长、穗粒数，T4处理高于其他处理，表明该处理比其他处理更有利于提高水稻的穗长、穗粒数，但对水稻的千粒重影响不大。从产量结果看，不同氮肥施用产量显著高于不施氮肥处理，控释氮肥处理又好于普通尿素处理，特别是T4处理产量最高，达到7944.44 kg/hm2，与常规尿素处理相比，产量提高7.3%，与不施肥处理相比产量提高19.0%，差异都达到显著水平。
2.5 水稻经济效益的影响
从表3可以看出，不同氮肥处理利润高于不施肥处理，而控释尿素处理高于常规尿素处理，T4处理最高。表明控释尿素80%以上用量，经济效益高于普通尿素施用。
3 结论与讨论
综合以上分析可见，由于控释肥的释放特性[18]，控释氮肥的施用，促进水稻增产的机理主要表现为提高水稻氮素供应水平，明显促进水稻生长发育[19]，张海军等[20]认为控释氮肥可以提高土壤中铵态氮的含量，减少硝态氮的积累，本试验中也得到相似结论。常规尿素用量土壤中氮素高于不施肥处理，而合理控释肥用量土壤中的铵态氮和硝态氮又高于普通尿素的含量，并且在整个生育期内，铵态氮和硝态氮的变化规律不同，土壤铵态氮含量先升高后下降，抽穗期含量最高，土壤硝态氮含量先下降后升高，抽穗-乳熟期含量最低，说明抽穗期到乳熟期是水稻需氮关键期，也是肥料转化最快时期，满足了不同时期水稻需氮量，促进籽实形成，从而提高产量。常规尿素释放快，后期氮素不能满足需要，导致产量低于控释肥处理。并且在本试验中，控释氮肥是常规尿素等氮量的80%的情况下水稻都增产，这与孙磊[21]研究有相同之处。但本研究控释尿素100%处理并不是最好的处理，而控释尿素90%处理，产量最高，比常规尿素处理提高7.3%，说明以常规尿素施用量来施用控释尿素，氮素的释放量大于水稻不同时期需氮量，导致氮素释放过量，加大植株营养生长，干物质积累多，对产量提高反而减少，所以与常规尿素用量相比控释尿素必须减施，因此从经济效益和生态环境来看控释尿素90%处理是比较好的肥料施用量。
本试验在选择地点和土壤类型上存在较大不足，且试验只有1年，今后打算进行多点多年开展控施氮肥试验研究。以期找到不同土壤类型控释氮肥最佳施肥比例，为水稻合理施用氮肥和水稻高产优质提供理论依据。
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[11] 侯雪坤.王鹏.控释氮肥对玉米生长发育及产量和品质的影响[J].黑龙江农业科学，2009，5：61-63.
[12] 李敏，李广涛，叶舒娅，等.连续施用控释氮肥对超级水稻产量、氮肥利用率及土壤养分变化的影响[J].中国农学通报，2012，28（33）：130-134.
[13] 罗兰芳，郑圣先，廖育林，等.控释氮肥对稻田土壤微生物的影响及其与土壤氮素肥力的关系[J].湖南农业大学学报：自然科学版，2007，33（5）：608-613.
[14] 聂军，肖剑，戴平安，等.控释氮肥对水稻氮代谢关键酶活性及糙米蛋白质含量的影响[J].湖南农业大学学报：自然科学版，2003，29（4）：318-321.
[15] 罗兰芳，聂军，郑圣先，等.施用控释氮肥对稻田土壤微生物生物量碳、氮的影响[J].生态学报，2010，11：2925-2932.
[16] 纪雄辉，郑圣先，聂军，等.稻田土壤上控释氮肥的氮素利用率与硝态氮的淋溶损失[J].土壤通报，2003，38（3）：467-471.
[17] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000：42-58.
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[19] 唐拴虎，杨少海，陈建生，等.水稻一次性施用控释肥料增产机理探讨[J].中国农业科学，2006，39（12）：2511-2520.
[20] 张海军，武志杰，李荣华，等.控释氮肥对土壤NH4+-N、NO3-N及番茄产量和品质的影响[J].土壤通报，2004，35（1）：30-34.
[21] 孙磊.控释氮肥对寒地粳稻产量及氮肥利用率的影响[J].中国稻米，2011，17（4）：25-26.