水稻控释肥的氮素释放特性及农田应用效应研究

【摘要】： 本研究主要针对我国南方水稻种植区农民氮肥施用量高，氮肥利用率低下，氮肥的增产效果下降，且农业非点源污染加剧等问题，采用试验室培养、田间小区和网室等试验手段，研究了水稻控释肥在田间和水培条件下的氮素养分释放特性；水稻控释肥的氮素在农田生态系统中的去向；水稻控释肥氮素释放速率与早、晚稻不同生育期养分需求速度的同步性；水稻控释肥不同用量对水稻氮素利用和产量的影响；不同土壤肥力条件下水稻控释肥的增产效果及其氮素利用。主要结果如下： 1．在25℃恒温水培条件中，早稻控释肥N的释放率达到80％时的持续时间为50天，晚稻控释肥为70天。2种水稻控释肥N的释放速率曲线呈指数线型，且是温度的函数，其公式为：N=No[1—exp(-kt)]。水稻控释肥N的释放速率在15—35℃范围内随温度的提高而提高，温度每提高10℃，N的释放速率提高1.8—2.0倍。在田间条件下，水稻控释肥的累积氮素释放率与对应施肥后天数呈二次曲线，通式为CNR=a+bD+cD~2。累积土温与水稻控释肥氮素累积释放率的函数关系为CNR=a+b(CST)+c(CST)~2。 2．~(15)N示踪结果表明，施肥后11天内，水稻控释肥和尿素的NH_3挥发损失分别占施入氮量的0.69％和1.81％。NH_3的挥发损失在施肥后第5天时达到最大值，此后逐渐降低。水稻控释肥和尿素氮的淋溶损失分别占施入氮量的0.95％和1.02％。水稻控释肥氮的淋溶损失在水稻整个生长期间均比较平缓，只是到施肥后40天时略有上升，此后又缓慢降低。用氮素平衡帐中的亏缺量计为硝化—反硝化损失量的结果表明，水稻控释肥氮的硝化—反硝化损失量占施入氮量的3.46％，而尿素氮的硝化—反硝化损失量却高达37.75％。肥料氮在土壤中的残留主要集中在0～35cm的土层中，达91.4—91.5％，残留在35cm以下土层中的氮甚微。水稻控释肥残留在土壤中的氮量略高于尿素处理。水稻控释肥利用率高达73.8％，比尿素高出34.9个百分点。水稻控释肥氮利用率高的原因是因氮从颗粒中缓慢释放、受淋溶、氨挥发、尤其受硝化—反硝化途径损失的氮较少。 3．早、晚稻控释肥在田间条件下氮的释放速率与早、晚稻稻株吸氮速度基本同步。水稻控释肥料氮的释放速率在水稻生育前期高，但随着时间的进程而逐渐降低。水稻从早、晚稻控释肥料中吸收的氮遵循三次曲线。因此，早、晚稻控释肥料能够满足早、晚稻本田生长期对氮的需求。施用水稻控释肥料后，稻田的水层含氮量(尿素-N+NH_4-N含量)极低，pH与无氮对照接近，且无可见的水藻生长。而施用尿素后，稻田的水层含氮量(尿素-N+NH_4-N含量)和pH都较高，水藻活动繁茂，滞留于水层的肥料氮5—6天内迅速地降至无氮对照水平。水稻控释肥料氮的利用率高达72.3％，比尿素高出36.5个百分点。 4．水稻控释肥料不同用量水平对水稻氮素利用和产量影响的结果表明，在 试验设计的氮素用量范围内，稻谷产量随着水稻控释肥料用量的增加而增加。 CRF，。、CRF；。。和CRF。处理的稻谷产量比U。。处理分别提高10．4％、7．9％和6．8％。 水稻干物质积累量呈现出相同的趋势。氮素利用指数表现为CRr，。＞CRNo CR卜。 ＞U，。。植株成熟期的吸氮量以mF；。处理为最高，比 U；。。增加 18．8％，CRF；。。和觎F。 处理的稻株吸氮量达到或接近U。处理。 5．不同肥力水平水稻土上水稻控释肥对早、晚稻的增产效果和肥料氮利用 串结果表明，依据水稻土肥力水平的高低，确定水稻控释尿素的施用量，将能更 好地发挥肥料的增产效应。在肥力水平较低的水稻上施用水稻控释肥对水稻的增 产效果极为显著，应当增加施用量：在肥力水平较高的水稻土上，水稻吸收土壤 氮较多，肥料氮的吸收量与增产作用自然减少，应适当减少施用量。不同肥力水 平的上壤上水稻控释肥较对照增产的幅度在 13．8％到 60．9％之间，较等氮量尿素 增产的幅度在 4．4％到 16．e之问。水稻控释氮素利用率的高低与土壤肥力水平有 关。水稻控释肥作一次性全量基肥施川，氮索生，”’效率！川显高于尿索，是助产的 主要原因。