全 文 ：太湖地区稻田氮肥吸收及其利用的研究 3
宋勇生　范晓晖 3 3
(中国科学院南京土壤研究所 ,南京 210008)
Nitrogen uptake and its utilization by rice in paddy f ield of Taihu area. SON G Yongsheng , FAN Xiaohui ( In2
stitute of Soil Science , Chinese Academy of Sciences , N anjing 210008 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2003 ,
14 (11) :2081～2083.
The effects of different amounts and kinds of nitrogen fertilizer on rice yield and its nitrogen uptake and utiliza2
tion were studied on a main paddy soil ( Wushan soil) of Taihu area. The results indicated that the optimal
amount of nitrogen fertilizer was about 180 kg N·hm - 2 for rice production. Applying ammonium sulfate was
better than applying urea for increasing rice yield. The efficiency of nitrogen fertilizer in this experiment was
about 41. 8～48. 5 % , and its loss was 22. 8～38. 1 % .
Key words 　Rice , Nitrogen fertilizer , Nitrogen utilization efficiency.
文章编号 　1001 - 9332 (2003) 11 - 2081 - 03 　中图分类号 　S143 　文献标识码 　A
3 国家重点基础研究发展规划项目 ( G1999011802) 、中国科学院知
识创新工程项目 ( KZCX2241323)和国家自然科学基金重大资助项目
(30390080) .3 3 通讯联系人.
2003 - 02 - 27 收稿 ,2003 - 05 - 28 接受.
1 　引 　　言
随着乡镇企业的发展和农村城市化进程的加快 ,我国太
湖平原大面积高肥力稻田长期坚持的“草塘泥 + 化肥”有机
无机配合施肥制度已在生产上消失. 取而代之的是施用大量
化学肥料 ,尤其是氮素化肥的施用量急剧增加 ,形成“无机化
高氮化”施肥格局[8 ] . 1978 年苏州地区耕地氮素的年均投入
量已达 311kg·hm - 2 ,其中化肥氮 246 kg·hm - 2 ,占 79 % ;有
机肥氮 65 kg·hm - 2 ,占 21 %[1 ] . 1982 年太湖地区平均年施
用氮达 395 kg·hm - 2 [17 ] . 进入 20 世纪 90 年代耕地每年施化
肥氮量已达 520 kg·hm - 2 [14 ] .
多年生产实践证明 ,在“无机化高氮化”施肥条件下 ,并
没有显著提高稻麦单产与经济效益. 相反 ,生产成本增高 ,产
投比下降 ,土壤有机质和营养元素的不平衡状况加剧 ,土壤
养分供应能力降低 ,河湖水域营养化日趋严重等生态环境问
题相继出现 ,一定程度上制约了生产效益的提高和农村生态
环境的改善.
当前 ,在太湖地区稻田中化肥氮使用量大量增加的同
时 ,氮肥的增产效果明显降低 ,其主要原因是高产地区氮肥
的施用量偏高 ,导致氮肥利用率低、损失大 [6 ,17～20 ] . 针对这
种情况 ,为了探索高肥力地区稻田氮肥的合理施用问题 ,本
试验进行了不同施肥处理对稻田氮素平衡影响的研究.
2 　材料与方法
211 　试验地点
江苏省常熟市辛庄镇农技站试验地 . 土壤属太湖平原圩
区乌栅土. 0～20cm 土壤的基本理化性质为 :全 N 2. 62 g·
kg - 1 ,全 P 0. 81 g·kg - 1 ,全 K 18. 41 g·kg - 1 ,速效 P 22. 3 mg·
kg - 1 ,速效 K 127. 4 mg·kg - 1 ,有机质 43. 9 g·kg - 1 ,pH 7. 07(土∶
水 = 1∶2. 5) .水稻品种为 9522 , 前作为小麦 ,2001 年 6 月 20 日
移植水稻 , 10 月 26 日收获. 试验分为两组 :小区试验 :试验
小区面积为 15 m2 (长 5 m、宽 3 m) . 各小区之间筑 20cm 高
的埂 ,并用塑料膜隔开 ,以免小区之间肥水相互渗透. 水稻种
植密度与当地习惯一致. 化肥氮品种为尿素和硫酸铵. 共设
5 个处理 : (1) CK为无肥对照区 ,不施任何氮肥 ; (2) U1 为
低氮区 ,施尿素氮 120 kg·hm - 2 ; (3) U2 为中氮区 :施尿素氮
180 kg·hm - 2 ; (4 ) U3 为高氮区 ,施尿素氮 225 kg·hm - 2 ;
(5) AS为高氮区 ,施硫酸铵氮 225 kg·hm - 2 .
每个处理重复 4 次 ,采用随机排列. 各处理中磷肥和钾
肥用量一致 , P2O5 肥 ( KH2 PO4 ) 47. 7 kg·hm - 2 , K2O 肥
( KCl) 60 kg·hm - 2 . 各处理均不施有机肥料. 基肥∶分蘖肥∶
穗肥 = 3∶3∶4 ,施肥方式为有水层混施或撒施 ,磷、钾肥也同
时施入.
212 　微区试验
　　PVC 微区筒直径为 30 cm ,筒高 60 cm. 各微区筒处理对
应小区处理 ,打入各小区土中 45 cm ,高出田面约 15 cm ,筒
距田埂 1. 5 m. 尿素 15 N 丰度为 5 % ,硫酸铵 15 N 丰度为
22. 6 %. 每筒栽秧 3 穴 ,每穴 3 株.
213 测定项目
在水稻收获后 ,小区测籽粒、稻草产量和全 N 量 ,0～
20cm 土层的全 N 量 ;微区筒土样分 4 层取样 :0～20、20～40
、40～60 和 60～80 cm ,每层称鲜土总重 ,测水分含量、全 N
含量和15N 丰度 ,植株分籽粒、茎秆和根 3 部分测总重、全 N
含量和15N 丰度.
应 用 生 态 学 报 　2003 年 11 月 　第 14 卷 　第 11 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Nov. 2003 ,14 (11)∶2081～2083
214 分析方法
　　土壤和植株全 N 含量用凯氏半微量定氮法 ,15 N 用质谱
仪测定. 参见土壤农业化学分析方法 [9 ] .
3 　结果与讨论
311 　氮肥施用与作物产量
　　表 1 为不同氮肥处理与施肥水平下的水稻产量 . 结果表
明 ,作物产量并不是随着施氮量的增加而增加 ,而是有一个
适度的范围. 从表 1 可见 ,与对照相比 ,在 U1、U2 和 U3 处
理中 ,水稻产量并未增加或虽然有所增加但是没有达到显著
性水平. 究其原因 ,可能是在太湖地区 ,土壤基础肥力较高并
且加上多年来大量施用氮肥 ,造成土壤中的氮肥大量积累 ,
外界施加的氮肥增产效果不显著 ,施入的氮肥通过各种氮素
损失途径如氨挥发或硝化2反硝化等进入环境. 在 U2 水平
下 ,虽然有一定的增产效果 ,但是增产作用十分有限. 总体上
看来 ,施加尿素肥料出现施氮微效或无效现象 ,这与李伟波
等[8 ] 、高家骅等[2 ]研究结果一致.
　　以硫酸铵作为氮源 ,有一定增产效果 ,达到 5 %显著性
水平 ,表明不同氮肥对土壤释放或者是水稻吸收氮素存在某
种激发效应 ,可认为硫酸铵在此表现为正激发效应 [7 ] ,说明
硫酸铵氮肥有助于土壤氮素的保持和水稻的吸收. 关于肥料
氮和土壤氮的相互作用 ,Jenkinson[5 ]等进行了理论分析 ,但
对于太湖地区这种现象的普遍性及其供氮机理 ,尚待进一步
研究.
表 1 　氮肥施用量对水稻产量的影响
Table 1 Effect of the amount of N fertilizer on rice yield
处理
Treat2
ment
水稻产量
Rice yield
(kg·hm - 2)
5 %显著性水平
Significant
level at 5 %
1 %显著性水平
Significant
level at 1 %
CK 7089. 35 B A
U1 7065. 53 B A
U2 7465. 68 Ab A
U3 7242. 45 B A
AS 7791. 13 A A
312 　氮肥施用与水稻对养分的吸收
　　在无肥条件下作物吸收的养分量是土壤供肥特性的一
个指标. 由表 2 可见 ,无肥区 (CK) 从土壤中带走氮肥 82. 72
kg·hm - 2 ,从农田生态系统养分平衡的角度来看 ,必须通过
施肥来补充由于水稻收获后带走的养分 ,保持整个系统的养
分收支处于平衡状态 ,可以说 ,无肥区养分吸收量是制定施
肥计划的重要参数 [3 ] .
　　不同施肥处理下 ,养分吸收总量的趋势是随着施氮水平
的提高而增加 ,在 4 个施肥处理中 ,除了 U1 的茎秆外 ,其它
和对照相比 ,在籽粒、茎秆和地上部全部达到极显著性水平.
籽粒中占据着绝大部分养分 ,施肥能够显著增加籽粒含氮
量 ,籽粒含氮量占整个地上部含氮量的 57. 4 %～63. 9 % ,但
是当施肥处理超过 U1 外 ,籽粒含氮量占整个地上部含氮量
逐渐降低. 硫酸铵中氮的去向和美国 Louisiana 水稻试验站
1977 年的报道相近[4 ] . 可见 ,在现有土壤肥力条件下 ,水稻
吸收的氮素主要被茎秆截留 ,致使营养生长过旺. 在水稻成
熟期间 ,在田间同时可以看到 ,氮肥用量大的处理 ,水稻容易
贪青 ,成熟晚 ,而且容易倒伏 ,稻谷空秕率增加.
表 2 　水稻吸收养分量
Table 2 Amount of N absorbed by rice( N kg·hm - 2)
处理
Treat
ment
籽粒
Seed
茎秆
Stem
地上部
Total
籽粒/ 地上部
Seed/ Stem
( %)
CK 82. 72dC 49. 16bB 131. 88dB 62. 72
U1 97. 98cB 55. 29bB 153. 27cB 63. 93
U2 110. 68bB 77. 57aA 188. 24bA 58. 80
U3 107. 52bB 79. 74aA 187. 26bA 57. 42
AS 123. 07aA 84. 20aA 207. 27aA 59. 38
313 　不同氮素水平下水稻对氮素的表观利用
　　由表 3 可以看出 ,每 100kg 稻谷消耗的氮素随着施肥量
的增加而增加 ,对尿素而言 ,施肥量超过 U2 处理后 ,单位产
量消耗的氮素基本上达到一个稳定状态 ,100kg 稻谷中 ,U3
和 U2 吸收的氮素只相差 0. 06kg. 而在相同氮素用量的情况
下 ,水稻对硫酸铵氮肥吸收的更多些. 每公斤氮素的增产量
除硫酸铵外 ,基本上可以确定 ,在 U2 处理的条件下 ,氮素增
产效果最好 ,氮素利用率也最高.
表 3 　不同施肥处理下水稻对氮肥的利用
Table 3 N utilization by rice under different treatments
处理
Treat2
ment
耗氮量
Consumption
of N (kg·100
·kg - 1)
氮素增产量
Grain
increased
(kg·kg - 1)
氮素利用率
Utilization
rate of N
( %)
CK 1. 86 - -
U1 2. 17 - 0. 20 17. 8
U2 2. 52 2. 09 31. 3
U3 2. 58 0. 68 24. 6
AS 2. 66 3. 12 33. 5
　　不同施肥处理下化肥氮利用率的变化范围在 17. 8 %～
33. 5 %之间 ,平均为 25. 7 % ,与徐明岗等[13 ]和杨得海等[15 ]
报道的 27 %接近 ,表明大量氮肥未被水稻有效吸收利用 ,如
何提高其氮肥的利用率 ,还需进一步研究.
314 　不同肥料处理的氮素平衡
　　肥料施入农田后 ,其归宿可以划为 3 部分 :植株吸收、土
壤残留、通过各种途径进入大气和水体而损失部分 (表 4) .
在农业生产上 ,施肥的主要目的就是为了供给作物营养生
长 ,提高作物产量. 土壤残留的部分可供下季作物生长. 但
是 ,进入大气和水体的部分 ,经过长期积累到一定程度后 ,会
破坏农田生态环境 [11 ,12 ] .
表 4 　不同施肥处理的氮素平衡
Table 4 N balance in different fertilization treatments( %)
氮的去向
Fate of N
处理 ( Treatment)
U1 U2 U3 NS
籽粒 Seed grain 32. 57 26. 10 26. 36 24. 83
茎秆 Stem 14. 39 16. 71 14. 36 16. 48
根 Root 1. 51 1. 29 1. 07 1. 32
植株 Total plant 48. 47 44. 11 41. 79 42. 62
表土 Surface soil (0～20cm) 28. 16 20. 24 19. 50 20. 05
底土 Bottom soil (20～60cm) 0. 56 1. 46 0. 64 0. 70
土壤 Soil 28. 73 21. 70 20. 13 20. 75
土壤 + 植株 Soil + Plant 77. 20aA 65. 81abA 61. 92bA 63. 37abA
损失 Loss 22. 80 34. 19 38. 08 36. 63
2802 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷
　　从表 4 可以看出 ,在氮素的三个不同去向中 ,基本上是
植株吸收占据主导地位 ,平均为 44. 25 % ,土壤残留最少 ,平
均只有 22. 83 %. 在回收率中 ,低肥处理的 U1 回收率最高 ,
达到77. 20 % ,和其他处理回收率结果相比达到 5 %的显著
性水平 ,U2、U3 和 AS之间差异不显著. 从尿素处理来看 ,籽
粒、根、整个水稻吸收的氮素比例随着施肥量的增加而降低 ,
茎秆则在 U2 处理中所占比例为最大. 氮素在土壤中的残留
量也是同样趋势 ,与吴建富的报道相符 [10 ] . 相反 ,氮素亏损
却随着施肥量的增加而增加. 对于同样氮肥量的尿素和硫酸
铵相比较 ,可以看出 ,硫酸铵在各个部分均表现出明显优势.
4 　结 　　论
411 　该区域水稻氮肥施用量应以不超过 180 kg·hm - 2为
宜 ,否则 ,从经济效益、产量效益和环境效应来说都是得不偿
失.
412 　硫酸铵氮肥比尿素表现更好的增产效果.
413 　不管是施用尿素还是硫酸铵 ,其氮肥损失率在 22. 8 %
～38. 1 %之间.
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作者简介 　宋勇生 ,男 ,1977 年生 ,硕士 ,主要从事土壤植物
营养与肥料方面的研究. E2mail : xhfan @issas. ac. cn.
380211 期 　　　　　　　　　　　　　宋勇生等 :太湖地区稻田氮肥吸收及其利用的研究