緩控釋肥在水稻生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

齊曉磊　鄢繼偉　劉碩然

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，吉林長春130118）

緩控釋肥在水稻生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

齊曉磊鄢繼偉劉碩然

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，吉林長春130118）

為推動緩控釋肥在水稻生產(chǎn)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)高效，該文總結(jié)了國內(nèi)有關(guān)緩控釋肥在水田的研究與應(yīng)用文獻(xiàn)資料，介紹了緩控釋肥對水稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響。結(jié)果表明，緩控釋肥與等養(yǎng)分含量常規(guī)化肥相比，均表現(xiàn)出不同程度增產(chǎn)、增效。并且展望了緩控釋肥在水稻上應(yīng)用前景，大力推廣緩控釋肥和水稻專用肥對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勢在必行。

水稻；緩控釋肥；增產(chǎn)；應(yīng)用

2013年我國水稻產(chǎn)量為20 361.2萬t，2014年我國水稻產(chǎn)量為20 650.7萬t，相比2013年產(chǎn)量提高1.42%（2015年中國統(tǒng)計(jì)年鑒）。水稻產(chǎn)量高，需肥量大，施用肥料對提高作物單產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。據(jù)報道，我國每年的肥料使用量約5 000萬t（折純），占全世界肥料消耗量的35%，但平均利用率不到30%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家55%的水平。其中，稻田氮肥的消耗量占中國總化肥用量的30%以上［1］，肥料利用率低意味著大量肥料浪費(fèi)在環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中，同時也帶來了一系列的問題，如資源浪費(fèi)，環(huán)境污染，土壤板結(jié)，補(bǔ)施肥料增加的勞動強(qiáng)度，補(bǔ)施過程中對作物的機(jī)械損傷以及不能持續(xù)滿足作物生長對養(yǎng)分的需求等。當(dāng)前水稻生產(chǎn)存在重施氮肥、肥料用量大、肥料浪費(fèi)嚴(yán)重、產(chǎn)量徘徊不前、施肥不平衡等諸多問題［2］。水稻對氮素吸收是呈階段性的，主要在生長中期，氮素占全生育期吸收氮素的50%以上。水稻生育后期追肥極為不便，勞動強(qiáng)度大，勞動成本高，加之高溫多雨的天氣，致使追施肥料反硝化、淋溶、揮發(fā)和徑流，對環(huán)境產(chǎn)生壓力。隨著國家對肥料研究工作的大力投入，在這個背景下研發(fā)出來的緩控釋肥，具有肥效長、氮肥利用率高、溫室氣體排放少的特征［3-4］，同時對作物生長和產(chǎn)量有一定的積極作用［5-6］。本文探討了緩控釋肥應(yīng)用中存在的問題及前景，旨在推動其在稻田上廣泛使用，實(shí)現(xiàn)水稻簡化施肥。

1　緩控釋肥定義與分類

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對緩/釋肥料作出如下定義：一種肥料所含的養(yǎng)分是以物理的或以化合某種形態(tài)存在，使其養(yǎng)分對植物的有效性延長［7］，但它不能達(dá)到一種控制釋放的效果。緩釋肥料的高級形式為控釋肥料，其外表面涂一層低水溶性的物質(zhì)作為包衣，或通過化學(xué)方法將肥料均勻地融入分解在聚合物中，形成多孔網(wǎng)絡(luò)體系，再通過聚合物的降解情況來促進(jìn)或延緩養(yǎng)分的釋放，實(shí)現(xiàn)肥料的養(yǎng)分釋放速度與作物的養(yǎng)分需求速度一致，使肥料的利用率達(dá)到最高［8］。

根據(jù)生產(chǎn)工藝和農(nóng)業(yè)化學(xué)性質(zhì)，可以把緩控釋肥料分為以下幾種類型：（1）化學(xué)合成緩溶性有機(jī)氮肥，如脲甲醛等［9］；（2）包膜（包裹）型緩控釋肥料，如最常見的是包硫尿素，是生產(chǎn)量最大的緩效肥［10］，控釋肥多為聚合物包膜肥料如日本Chisso-Asahi生產(chǎn)的MEISTER包膜尿素［11］；（3）穩(wěn)定劑改良的緩控釋肥料。

2　施用緩控釋肥對水稻生長發(fā)育的影響

施用緩控釋肥后，返青期后分蘗數(shù)迅速增加，拔節(jié)期4個控釋氮肥處理最高分蘗數(shù)接近并介于空白處理和習(xí)慣施肥之間而成穗率最高，表明控釋氮肥提高成穗率［12］。水稻分蘗期與成熟期，等氮條件下一次性施用脲甲醛比常規(guī)施肥植株干物質(zhì)積累量22.9%，而齊穗期差異不明顯［13］。在生長前期對葉色觀察緩/控釋肥處理葉色淡綠色，SPAD值成上升趨勢，到灌漿期緩控釋肥處理的SPAD值比習(xí)慣施肥與空白對照處理高［14］。比較開花期地上部生物量得出：3種緩釋肥生物量比對照高出46.9%、43.8%、39.3%，差異顯著［15］。

3　施用緩控釋肥對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

國內(nèi)一些學(xué)者對樹脂包膜尿素、硫包膜、控釋肥和脲甲醛施肥效果有研究，如孫永紅［16］、彭玉［17］和張木［18］在2006-2016年間對樹脂包膜尿素的研究表明：等量條件下施用樹脂包膜尿素比普通尿素產(chǎn)量增加了6.39%～22%，有效穗數(shù)增加6.88%～36%；鄭磊［19］和彭玉［17］等在2009年和2013年對硫包膜緩釋肥研究表明：等量條件下施用硫包膜緩釋肥比常規(guī)施肥產(chǎn)量增產(chǎn)11.89%和4.60%，硫包膜處理的秸稈重顯著高于其他處理而且與其他處理相比差異顯著；秦道珠［20］、張超［12］等對控釋肥研究試驗(yàn)結(jié)果得出當(dāng)控釋肥用量為常規(guī)施肥的52%～87%時，產(chǎn)量比常規(guī)施肥的高出6.72%～12.86%，相比常規(guī)施肥處理成穗率提高4.5%～11.61%；劉彥伶［13］等對脲甲醛研究表明：在早稻上脲甲醛一次性基施與普通尿素相比增產(chǎn)達(dá)12%以上，有效穗數(shù)增加8.1%～16.0%，且經(jīng)濟(jì)效益增加達(dá)2 400元/hm2以上。以上研究結(jié)果表明，緩/控釋肥不僅能節(jié)肥，而且增加產(chǎn)了產(chǎn)量和收益。

4　施用緩控釋肥對水稻氮利用率的影響

就肥效而言，由于緩/控釋肥肥效長，減少了施肥次數(shù)，提高肥料利用率，學(xué)者們研究表明田間試驗(yàn)施用緩/控釋肥后，肥料利用率都出現(xiàn)不同程度增加。例如，孫永紅等［16］研究表明，施用樹脂包膜尿素比普通尿素氮肥利用率高出39.1%；紀(jì)熊輝［21］和呂玉虎［14］等研究表明：施用緩/控釋肥后，水稻氮素利用率達(dá)到69.3%～81.4%，比等氮量尿素高。胡春花等［22］研究表明，富島脲甲醛緩釋肥和富島包膜尿素比小顆粒尿素氮肥利用率提高6.67%～15.12%；在不同生育期控釋肥氮利用率也不一樣。鄭圣先等［23］研究表明：在水稻生育前期控釋肥料氮的利用率為48.4%，在生育中期利用率為85.6%；在成熟期，其利用率為72.3%，而尿素的利用率各生育期平均只有35.5%。國外也有對緩控釋肥氮素利用率的研究，Stutterheim［24］等總結(jié)了新型肥料試驗(yàn)在10a間超過30個水稻試驗(yàn)點(diǎn)，得出結(jié)論：控釋肥氮素利用率比傳統(tǒng)肥料利用率高出26%～37%。

5　施用緩控釋肥對稻田溫室氣體等的排放的影響

稻田生態(tài)系統(tǒng)是主要的CH4、N20和NH3排放源，氮肥是影響稻田溫室氣體排放的重要因素。林匡飛［25］等在華中地區(qū)對早、晚稻的觀測發(fā)現(xiàn)，包膜控釋肥處理比施用尿素處理的CH4排放量減少48.6%；2013年易瓊［26］等在華南地區(qū)對晚稻的觀測試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，控釋肥比常規(guī)尿素CH4排放量減少11.3%；李方敏［27］等在華南也觀測到一次性施用控釋肥具有一定的CH4減排效果。但是Majumdar［28］認(rèn)為施用控釋肥的CH4排放量與傳統(tǒng)尿素差異不顯著。國內(nèi)外學(xué)者對稻田N20排放的關(guān)注也日益增多，大多數(shù)研究者（Shoji［29］，李方敏［30］，紀(jì)洋［31］）認(rèn)為控釋肥能顯著而高效地降低稻田N20排放，與施用尿素對比減排幅度能達(dá)到40%以上。張文學(xué)［32］等與單施尿素相比施用新型氮肥后稻田氨揮發(fā)峰值降低27.04%，累積氨揮發(fā)損失量降低21.65%。鄭圣先［33］等的研究表明：農(nóng)民習(xí)慣處理17d內(nèi)的累積氨揮發(fā)量為4.23kg/hm2，占施入氮量的4.7%；而水稻控釋肥料處理的累積氨揮發(fā)量為1.98kg/hm2，只占施入氮量的2.2%。以上研究結(jié)果表明，緩/控釋肥能減少稻田溫室氣體排放，降低環(huán)境污染。

6　施用緩控釋肥對養(yǎng)分淋溶的影響

肥料被認(rèn)為是造成水污染現(xiàn)狀的主要因素之一。施用緩控釋肥，可以有效減少地下水的濃度，對緩減水體富營養(yǎng)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濃度最高為0.83mgN/L，表明通過徑流損失的可能性很小。紀(jì)雄輝［35］等比較控釋肥和普通尿素-N、-N濃度變化動態(tài)，得出施用控釋肥能降低徑流液中氮的濃度，從而減少徑流量。

7　水稻生產(chǎn)中施用緩控釋肥存在問題與前景

當(dāng)前限制緩控釋肥在稻田大面積推廣應(yīng)用主要存在以下幾個問題：農(nóng)資市場上優(yōu)質(zhì)的緩/控釋肥料是常規(guī)肥料的3～5倍，這是限制農(nóng)民在稻田等大田作物上使用緩/控釋肥料的主要因素；同一種緩/控釋肥在不同地點(diǎn)不同作物上同時使用。沒有認(rèn)識當(dāng)?shù)刈魑锼杷?、養(yǎng)分、溫度不同；沒有認(rèn)識外部條件如土壤養(yǎng)分、降雨量等差異，使用的結(jié)果是緩/控釋肥增產(chǎn)效果不明顯。

經(jīng)過科研工作者的不懈努力，農(nóng)民傳統(tǒng)觀念正在改變，緩控釋肥正在逐漸被認(rèn)可［35］，研發(fā)專用緩/控釋肥市場潛力巨大。從環(huán)境友好、降低成本、增產(chǎn)增效等角度出發(fā)，篩選更豐富，成本更低的緩控釋肥包膜材料［36］，將包膜與多種方法結(jié)合開發(fā)新型緩控釋肥料是今后的必然趨勢。水稻專用緩/控釋肥料的應(yīng)用不僅能滿足水稻對養(yǎng)分的需求，更重要的是能降低肥料損失，提高肥料利用率，將會對水稻的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)發(fā)揮重要作用。

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（責(zé)編：張宏民）

S511

A

1007-7731（2016）09-80-03

齊曉磊（1986-），男，吉林長春人，研究方向：植物營養(yǎng)學(xué)。

2016-04-19