提高水稻氮肥利用率及效果研究进展

徐 春春 ，李凤 博 ，周锡跃 ，方福 平
（ 国 水稻 研 究 所 ，浙 江 杭 州 中 ３０ ０ ） １０ ６
摘
要 ：综 述 水 稻 生 育 过 程 中影 响 氮 肥 损 失 及 氮 肥利 用 率 的各 种 因 素 ，不 同 水 稻 品 种 、施 氮 量 、种 植 方 式 、
化 肥 种类 以 及不 同施 肥 方 法 对 水 稻 的 氮 肥 利 用 率 的 影 响 及 提 高我 国氮 肥 利 用 率 的 相 应 的 方 法 。
关 键 词 ：水 稻 ；氮 肥 利用 率 ；技 术
中 图 分 类 号 ：ｓ５ １ ０ ２ １ ．６ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文章 编 号 ：０ ２ —０ ７ ２ １ ） １０ ９ —４ ５ ８ ９ １ （ ０ ２ ０ —０ ８ ０
水稻是我国最重要的粮食作物 ，其播种 面积和总 产分别 占全国粮食面积和总产 的 ２． ％和 ３． ％。我 ７２ ６８
产效 益 的提 高和农 业 的可持 续发 展 。总体 来说 ，稻 田中氮 素 的损 失 主要 有氨挥 发 、硝化 和反 硝化 、淋 洗 和径 流等途 径 ¨ 。
２ １ 氨 挥 发 ．
形式 在植 物体 内累 积 ；降低食 品和 饲料 品质 ；以气 体 的形式 逸散 到大气 中 ，造成 对大 气 的污染 。
国 ６ ％以上 的人 口以稻米为主食 ，常年稻谷 消费量保 ０ 持在 １８亿 ｔ ． 以上。为 了减轻人 Ｅ增加对 粮食需求 的 ｌ 压力 ，我国一直将提高水稻单位面积产量 （ 以下简称
单 产）作为水稻生产的主要任务 。１４ ９９年以来 ，我 国 水稻产 量 已经 从 １ ９． ｇ・ ｍ 提高 至 ２０ １５ｋ ｈ ８ ０９年 的
Ｎ Ｎ含量大 于 １ ｇ・ 的 占 ２ ．７ ％ ，根 据 国 Ｏ一 １ｍ Ｌ ９ ３ 际卫 生组 织颁 布 的饮用 水质 量标准 ，Ｎ Ｎ 的最大 Ｏ－
允许 浓度 为 １ ｇ・Ｌ ０ｍ 一，因此 已有 许 多 井 水 是 不 能 被人 畜 饮 用 的 。水 体 的 氮 素 污染 ，不仅 加 剧 了地面水 体 的富 营养化 过程 ，同时还严 重影 响 了地 下 水资 源 。 自 ２ ０世纪 ７ ０年代 以来 ，化肥 氮 的使用 增 长 了 ６ ％ ，同 期地 下水 中 硝 态 氮 含量 增 加 了 约 ４
２ 氮 肥的 主要损 失途径
（ Ｅ ，氮肥 农 学 利 用 率 （ Ｅ） 和 氮 肥 偏 生 产 力 Ｒ ） Ａ （Ｅ ） Ｐ Ｐ ，这些 指标 从不 同 的侧 面描述 了作物 对 氮素
氮肥 施用 量 的不断增 加在促使 我 国的水 稻单产 水 平大 幅度提 高 的同时 ，更在一定 程度 上提 高 了水
稻 田土壤 中 的硝化 和反硝 化作 用 ，其 中间产 物 可被水 溶解 ，形 成 的 Ｎ ０和 Ｎ ：自土壤 内逸 出 ，成 为土壤 氮 素损失 的基本途 径 之一 。 国内 的水 稻 田间
试 验 中 ，研究人 员 通过 从 氮肥 总损 失 Ｎ平 衡 法 中
２ ％ ，严 重危 害 了饮用 者 的身体健 康 。 ３
由于种 种原 因导 致 目前 广 大农 民过分依 赖使 用 化肥 ，有机 肥 的施 用 却大 大减少 ，从 而导致 了土壤 中腐殖 质 含量 降低 ，土壤 不易形 成 团粒结 构而 比较 分散 。 同时 ，由于 氮肥 施 用 过 多 ，大量 的 Ｎ 可 Ｈ
与土 壤 所 吸 附 的 ｃ “ 、Ｍｇ 等 阳 离 子 发 生 交 换 ， ａ “ 使 土壤胶 体分散 ，破坏 了土壤 结构 ，于是 造成 土地 板结 ，通 气 蓄水 的能力 大大 降低 。
用 量 已 经 达 到 ５ ４４４ 万 ｔ ０． ，其 中 氮 肥 用 量 达 ２３ ９ ９万 ｔ ２ ． ，是 １８ ９ ０年 的 ２ ５倍 ， 已经 处 于 一 个 ． 相 当高 的水 平 。我 国 水 稻 种 植 面 积 约 占世 界水
季 晚 稻 的 氮 肥 生 理利 用 率 分 别 为 ３ ． ，４ ． ６ ２ １５和 ３． ｇ・ ｇ Ｎ 。。在 中国稻 田碳 酸 氢铵 的氮 肥 吸 ３ １ｋ ｋ 。
一
收利用率低 于 ３ ％ ，尿素 为 ３ ％ ～ ０ ０ ０ ４ ％ 。中 国稻 田氮肥吸 收利 用率 为 ３ ％ ～ ５ 。江苏 省水 稻 的 ０ ３％
氮 肥 吸 收 利 用 率 仅 １． ％ ，显 著 低 于 全 国 平 均 ９９ 水平 。
２０ ２０ ０ １— ０ ５年 在 全 国水 稻 主 产 区进 行 的 ３ ６ ９
３４ 引发 “ 境 激 素 ” 问题 ． 环
２３ ．
淋 洗 和 径 流
氮素 的淋 洗损 失是 指土 壤 中的氮 随水 向下 移动 至根 系活 动层 以下 ，从 而不 能被作 物 根 系吸收 所造
太湖地区进行 的 ２ ６个 田间试 验的研究 结果指 出 ，当 稻 田施氮 量 由 ４ ｇ・ ｍＩ增 加￣ ２ ｏｋ ｈ 时 ， ６ｋ ｈ ２ ］３ ｇ・ ｍ
氮肥的施用对于提高水 稻单产 发挥 了重要作用 ，但氮
肥的利用率一直较低 ，损耗严 重 ，并带来 了一系列环
境问题。
１ 稻 田 氮 肥 利 用 率
料 氮损 失 占施氮 量 的 ４ ％ ～ ４ 。 ７ ５％
２２ ． 硝 化 和 反 硝 化
的发 生 。 吕殿 青等 对陕 西 ３个 主要农 业生 态 区的施 氮情 况及 其 对 土壤 和地 下 水 污 染 的 影 响 进 行 了研
究 ，结果 表 明 ，在 绥 德 到 榆 林 间 沿 公 路 两侧 的 ９ ３ 个井 水 Ｎ Ｎ含 量 大 于 １ ｍ Ｏ一 １ ｇ・ 的 占 ２ ． ％ ； Ｌ １５ 在关 中 灌 区 和 渭 北 旱 源 地 区。 ４个 县 ７ 口 井 ， ２ ４
的氮 肥 利 用 率 ，与 ２ ０世 纪 ８ ０年代 相 比 也 呈 下 降
趋 势 ］ ｍ
到 目前 为止 ，氮 肥利用 率 的定 义在 国内仍 然 没 有形 成统一 的标 准 。国外通 用 的氮肥利 用率 的定 量 指标 有氮 肥 生 理 利 用 率 （ Ｅ） Ｐ ，氮 肥 吸 收利 用 率
３ ｔ 对 水 体 的 影 响 ．
我 国研 究 人 员 用 微 气 象 学 原 理 测 定 氨 挥 发 技
般 说来 ，在 封 闭性 湖泊 和水 库 的水 中，氮浓 度超 过 ０ ２ｍ Ｌ 时 ，就 可能 引起 “ ． ｇ・ 藻华 ” 现象
一
术 ，对 稻 田中氨 挥发 的速 率 、过程及 其 影响 因素进 行 了许 多定 量研究 。研究结 果 表 明 ：在 有利 于氨挥 发 的条 件 下 ，通 过 氨 挥 发 损 失 的 氮 可 达 施 入 量 的 ９ ～ ２ ，成 为 氮 损 失 的 主 要 途 径 。 宋 勇 生 ％ ４％ 等 研究 太湖 地 区 水 稻 ３个 不 同施 肥 期 施 用 尿 素 后 的氨挥 发 损失 表 明 ，氨挥 发损 失 为各 时期施 氮量 的 １． ８ ６％ ～３ ． ％ 。 田玉 华 等 在 太 湖 地 区水 ８７ 稻 土上 采用 田间微 区 ” Ｎ示 踪 试 验研 究 不 同氮 磷肥 配 合下 水稻 季氮 肥去 向以及残 留肥料 氮 在麦 季 的吸 收利用 ，结 果表 明 ，在小 麦季 及水 稻泡 田时 期 ，肥
肥投 人有不 断增 加 的趋势 。
个 田间试 验结果进 行分 析 ，发现其 中氮肥 利用率 小 于 ３ ％ 的样本 占到 了 总样 本 的 ６ ％ 以上 ，远 低 于 ０ ０
一
些 国 家 和 地 区 在 试 验 条 件 下 所 得 到 的
２ ２ ｇ・ ｇ 的氮肥 的农 学 效 率 和 ４ ％ ～６ ％ Ｏ～ ５ｋ ｋ ０ ０
６５５ ０ｋ ｈ ８ ． ｇ・ ｍ～，高 出 世 界 平 均 水 平 的 ５ ％ 以 上 。 ０
或氮肥 的利 用率
。
通常 ，氮肥 的生理 利用 率 比较稳 定 ，受水 稻产
量的影 响较小 。热带 稻作 区氮肥 生 理利 用率 约 为稻 谷 ５ ｇ・ ｇ Ｎ，一般 认为 ，在 温带 地 区，在 适宜 ０ｋ ｋ 的施氮量 的条 件 下 ，水 稻的氮 肥生 理利 用 率 比热带 地 区要 高 ２ ％左右 。我 国氮肥施 用水 平在 不断提 ０ 高的同时 ，氮肥 利用 率却 相对 较低 ，多年 来许 多 学 者对我国氮肥 利用 率进 行 了研究 。张绍林 等 根据 在
氮 肥 的 生 理 利 用 率 由 ４ ． ｇ・ｋ Ｎ 下 降 至 ５０ ｋ ｇ
２ ． ｇ・ ｇ Ｎ，在江 苏 太湖 地 区 ，早 稻 、晚稻 和 ２７ ｋ ｋ ～
随着我 国水稻单 产水 平 的不断提 高 ，化 肥特 别 是 氮肥 的施 用 量 在 不 断 增 加 ，２ ０ ０ ９年 我 国化 肥 施
徐春 春 ，等 ：提高 水稻 氮肥 利用 率及 效果研 究进 展 稻 的 品质 指标 。但 是 氮肥 的大量 流失 同样 造成 了 日
趋严 重 的生态 环境 问题 ，更 在一 定程 度 上制约 了生
Байду номын сангаас
进入 地 下 水 和 地 表 水 ，造 成 地 下 水 和 地 表 水 中
Ｎ Ｏ 一Ｎ，Ｎ ． 和 Ｎ 一 的 富集 ；以 硝 酸 盐 的 Ｏ 一Ｎ Ｎ
稻种 植 面积 的 ２ ％ ，而 水 稻 氮 肥 用 量 却 占全 球 水 ０ 稻 氮肥 总用 量 的 ３ ％ 。我 国稻 田单 季 氮 肥 用 量 平 ７ 均 为 １０ｋ ８ ｇ・ｈ ｍ～，比世 界 平 均用 量 大 约 高 ７ ％ ５ 左右 。我 国水 稻 单 产 低 于 日本 ，但 是 氮 肥 用 量 却是 其 ２倍 多 。而且 随着水 稻生 产 的不 断发 展 ，氮
３ ３ 引 起 土 壤 板 结 和 酸 化 ．
减去 氨挥 发 后 计 算 出来 的硝 化 一反 硝 化 损 失 的 方
４１ ¨ 。 ％
法 ，测 出 表 观 硝 化 一反 硝 化 损 失 率 为 １ ％ ～ ６ 黄树 辉 等 研 究 认 为 ，农 田土 壤 的 Ｎ ０ ， 排放 主要 是在微 生 物 的作 用 下通过 硝 化和 反硝 化作 用产 生 的 ，稻 田土 壤在 干湿 交替 的水 分条件 下具 有 相 当大 的向大 气排 放 Ｎ Ｏ的潜力 。 ：