全 文 ：收稿日期：!""#$"%$%% 接受日期：!""#$"&$%"
基金项目：国家自然科学基金项目（’"##%%!"）；国家“十一五”科技支撑计划课题（!""()*+",)"&）；中加合作项目（-.$%/）资助。
作者简介：鲁艳红（%&#’—），女，湖北武穴人，博士研究生，主要从事植物营养与农业环境研究。012345：567389:8;(/#(’/!<%(/= >:2
! 通讯作者 ?@5："#/%$’(&/&##，012345：ABC9@8;33AE 3>E >8
施用控释氮肥对减少稻田氮素径流损失和
提高水稻氮素利用率的影响
鲁艳红，纪雄辉，郑圣先!，廖育林
（湖南省土壤肥料研究所；农业部望城红壤水稻土生态环境重点野外观测试验站，湖南长沙 ’%"%!,）
摘要：采用渗漏池模拟研究了洞庭湖区双季稻种植条件下施用控释肥料对氮素径流损失、水稻产量和稻株氮素含
量的影响。结果表明，施用等 .量控释氮肥（FG.H）和 #"I.量控释氮肥（#"IFG.H）的处理总氮（?.）径流损失
量比施用尿素处理（FH）分别降低了 !’=,I和 !#=!I（! J "=",）。主要是施用控释氮肥显著降低了水稻前期（施
肥后 %" K内）的径流水中氮素浓度。与施用尿素相比，两种土壤上施用控释肥的早、晚稻产量均明显提高，特别是
在河沙泥上，稻谷总产量以 #"IFG.H处理最高，比尿素处理增产 ’=&,I（! J "=",）。控释氮肥能明显提高水稻生
长后期的植株和子粒中的 .含量；在水稻增产显著的河沙泥上，#"IFG.H处理的早、晚稻子粒 .含量较 FH处理
提高了 &=’I（! J "=",）和 !/=/I（! J "="%）；其氮素利用率高于施用全量尿素的 FH处理。
关键词：控释氮肥；氮素径流损失；水稻产量；氮含量；氮素利用率
中图分类号：L%’/=% M ,；L,%%="( 文献标识码：* 文章编号：%""N$,",O（!""N）"/$’&"$"(
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PQ R3819:8;，ST O4:8;1964，U-0.V L9@8;1B438!，PT*W R61548
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植物营养与肥料学报 !""N，%’（/）：’&" $ ’&,
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_538Y .6YZ4Y4:8 38K H@ZY454C@Z L>4@8>@
水稻是我国南方主要种植作物之一。有研究结
果表明，稻田泡田弃水和地表径流所损失的氮分别
相当于目前施氮量［!"# $% &（’()·*）］的 )+,-和
#+,-［.］。地表径流水中的 /01" 和地下水中的 /23!
污染的增加与集约化生产中氮用量增加有关［)］。过
去，提高水稻氮肥利用率的研究主要集中在氮肥用
量、施肥方法、施肥时间和灌溉管理方面［!3#］。然
而，即使因土壤、季节进行长期氮肥管理和合理灌
溉，由于灌溉或施肥后降雨量的不可预测性，控制 /
径流和淋溶也很困难［4］。因此，需要一种降低 /素
径流和渗漏损失可供选择的方法。
控释氮肥是一种能够调节或控制养分释放的天
然或半天然高分子材料包膜的尿素肥料或复合
肥［,］。控释氮肥与普通商品肥料相比有许多优点：
它可作为一次性全量基肥施用，减少施肥用工，作物
对氮素的吸收效率高［"］；它是一种环境友好型肥
料，可以减少氨挥发损失［!］和反硝化损失［5］。以往
对水稻控释氮肥的研究大多只涉及到 /的吸收、利
用和水稻增产的效果［#］，而对水稻全生育期内养分
径流损失的影响以及水稻 /素吸收效益很少进行
评价。
本研究的目的是探讨施用控释氮肥对减少稻田
/素径流损失的影响以及提高水稻产量的作用，对
提高水稻子粒及植株 /含量的影响以及对提高氮
素利用率的效果，以期为水稻生产中高产、高效、节
氮、降污的合理施肥技术提供科学依据。
! 材料与方法
!"! 试验设计
试验在湖南省土壤肥料研究所构建的稻田土壤
模拟渗漏池上进行。试验点的年平均降雨量为
."66 ((，降雨主要集中在春季和夏季。年平均温度
为 .4+57，最高和最低月平均温度分别为 )5+87（,
月）和 "+,7（.月）。供试土壤取自洞庭湖区由河流
冲积物发育的河沙泥和湖积物发育的紫潮泥，其主
要理化性状见表 .。
表 ! 洞庭湖区两种供试水稻土的理化性状
#$%&’ ! #(’ )(*+,-$& $./ -(’0,-$& )12)’13,’+ 24 352 )$//* +2,&+ 6+’/ ,. 3(’ ’7)’1,0’.3+
土壤
9:;<
=0
有机质
2>
全氮
?:@*< /
碱解氮
AB*;< C /
速效磷
AB*;< C D
速效钾
AB*;< C E FGF
（H(:< & $%）
I 6+6.((粘粒
F<*J
（-）（% & $%） （(% & $%）
河沙泥 A9KD9 "+8) )!+5 .+5, .5#+, )6+) 8.+6 8+84 !4+")
紫潮泥 DFFD9 ,+4, ""+) !+6) )##+! ),+, ..#+6 ."+#" ,,+4"
A9KD9：A<!)个渗漏池于 )66!年春季建在湖南省土壤肥
料研究所网室。渗漏池规格为 .44 H( R .)6 H( R ##
H(（图 .）。渗漏池壁涂覆一层防水漆和一层油基漆
并提供粗糙表面，阻止水分侧漏及沿土壤和池壁间
隙下渗。在渗漏池底部出水口装上 . ((不锈钢丝
网，并覆盖砾石。砾石能够改善排水，也能防止细土
冲入 .# (( DSF外流管。外流管的斜度为 .66 T #，
保证渗漏水流向收集容器。在渗漏池上部安装直径
为 #6 (( DSF管，并使其底部与土壤表面保持 # H(
高度，超过 # H(高度表面水被认为是可产生径流的
部分，通过该管收集于密闭的容器内。在渗漏池中
按剖面特征确定土壤剖面层次填装土壤。)66" 年
对渗漏池中的土壤先用灌溉水饱和、反复沉降，并人
工模拟制作犁底层，放置 4个月至 )66#年春季用于
试验。
试验设 "个处理：.）对照，不施肥料（FE）；)）
施用化肥（FU）；!）等 / 量控释氮肥（FV/U）；"）
,6-/控释氮肥（,6-FV/U）。FU 和 FV/U 处理每
季水稻的 /、D)2#和 E)2用量分别按每季 .#6，,#和
.#6 $% & ’() 施入，,6- FV/U 处理氮用量仅为每季
.6# $% & ’()，磷、钾肥与 FU 相同。上述肥料用量是
按照当前洞庭湖水稻种植区施肥水平设计的［.6］。
施肥处理的所有肥料均于早、晚稻插秧前一天作基
肥施入，并立即用铁齿耙耖入 # H(深的土层中。试
验重复 "次，随机区组排列。在水稻整个生育期间，
稻田始终保持约 ! H(的淹水层。其它管理措施与
洞庭湖水稻种植区一致。
供试水稻品种（组合）：早稻为湘早籼 !. 号，"
月 )5日插秧，株行距为 ., H( R )6 H(，,月 .6日收
割；晚稻为威优 "4，,月 .4日插秧，株行距为 )6 H(
R )6 H(，.6月 .5日收割。
.8"!期 鲁艳红，等：施用控释氮肥对减少稻田氮素径流损失和提高水稻氮素利用率的影响
试验用肥料品种为：尿素（! "#$）、过磷酸钙
（%&’( )*+($）、氯化钾（,&’ #-$）和控释氮肥（!
"&$）。
早稻、晚稻控释氮肥分别选择 .-日型和 (- 日
型、"-日型和 #- 日型等比例混合而成。根据试验
研究，如将水稻本田全生育期划分为前期（移栽至幼
穗分化）、中期（幼穗分化至齐穗）和后期（齐穗至成
熟），则早、晚稻前期对本试验所用控释氮肥的氮吸
收量分别占全生育期吸收肥料氮总量的 )/+0$和
)0+.$；中期吸氮分别占 *-+0$和 #(+"$；后期分
别占 )-+&$和 )(+.$，其氮释放速率基本上与水稻
对氮的生理需求量同步［0］。
图 ! 模拟渗漏池结构示意图
"#$%! & ’()*+(*), ’+-,., /0 (-, 12’#.,(,) 3//1
!45 样品采集和测定项目与方法
每次降雨时用密闭的塑料容器从径流水管收集
径流水，降雨后将容器中的径流水混匀、取样，并迅
速测全氮（1!）含量。
分别在分蘖盛期、齐穗期和收获期从每个处理
各重复小区内取 (蔸植株，洗净、连同根系一起烘干
并称重，粉碎后测定植株养分含量；稻谷样品于收
获期取 ( 蔸，脱粒后烘干并称重，粉碎测定养分含
量。
土壤的机械组成、23、有机质、全 !、解碱 !、速
效 %、速效 ,和 454以及植株中的 !素含量均采用
常规分析方法［))］。水样中 1!采用凯氏法测定［))］。
每次降雨事件的降雨量用 678#9型雨量器测量。
肥料氮素利用率用以下公式计算：
!:5 ;（施肥处理稻草和稻谷总氮量 <不施肥
处理稻草和稻谷总氮）=施入总氮量
所有数据均为 " 个重复的平均值，采用
6%66))+-软件进行统计。
5 结果与分析
54! 施用控释氮肥对稻田氮素径流损失的影响
&--(年双季稻种植期间，双季稻田共有 /次降
雨后产生了径流。对径流液中的全氮（1!）监测结
果表明，双季稻田 1! 因径流损失以早稻施肥后第
)- >（(月 (日）的最大，第 )* >（(月 )&日）次之。
其中，河沙泥和紫潮泥 4?处理的前 &次径流 1!损
失分别占全年总径流损失量的 */$和 ##$，平均为
*&$；两种土壤施用控释肥的前 & 次径流中 1!损
失量占全年总径流损失量的比例略低于化肥，4@!?
和 *-$4@!? 处理分别为 *-$和 (/$。施肥 &- >
后发生的径流液中 1!的浓度逐渐接近 4,，基本上
与雨水中的 1! 浓度（/ 次降雨的雨水平均 1! 为
-+*" AB = C）相近。在 &--(年晚稻期间，第 )次降雨
产生径流发生在 /月 )"日（施肥后第 .- >），因径流
引起的稻田中 1!的损失与 4,接近。
对各处理第 )次（(月 (日）径流液中 1!浓度
的方差分析（表 &）表明，河沙泥施控释肥和尿素处
理的径流水中 1!浓度均高于紫潮泥；两种土壤各
施肥处理的径流水 1!浓度均高于 4,，其中 4?处
理径流液 1!浓度明显地高于 4@!?和 *-$ 4@!?
处理，但 4@!? 和 *-$ 4@!? 处理间差异不显著。
其他各次径流水的 1!浓度施用控释氮肥与尿素之
间差异不显著。由此可见，控释肥料主要是明显地
降低了水稻施肥前期（)- > 内）径流水中的 1! 浓
度。
表 &还看出，&--(年因径流损失的 1!量，河沙
泥和紫潮泥分别为 /+(#和 #+/" DB = EA&，分别占总施
!量（稻田年施尿素 ! .-- DB = EA&）的 &+/($和
&+&/$；其中早稻径流损失量为 /+)& 和 #+./ DB =
EA&，分别占早稻施 !量的 (+")$和 "+&($。降雨
量、降雨时期对 1!径流损失起着重要的作用，&--(
年第 )、&次径流发生距早稻施肥较早（第 0!)- >、
第 )#!)* >），其径流损失远高于径流发生较迟的晚
稻，河沙泥和紫潮泥早稻 1! 的径流损失量分别占
双季稻总损失量的 0"+0$和 0.+.$。
两种土壤上 4@!? 和 *-$ 4@!? 处理的 1! 损
失量均小于 4? 处理，其中，河沙泥和紫潮泥的
4@!?处理分别比相应的 4?处理减少了 &*+-$（!
F -+-(）、&)+0$（ ! F -+-(），平均为 &"+($；*-$
4@!?处理分别比相应的 4?处理降低了 .-+"$（!
F -+-(）、&"+-$（! F -+-(），平均为 &*+&$。这说明
控释氮肥对减少 !素径流损失有明显的效果。
&0" 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 )"卷
表 ! !""#年第 $次径流水的 %&浓度和双季稻田 %&径流损失总量
%’()* ! %& +,-+*-./’.0,-1 0- /2-,33 4’.*/ ’. 30/1. /2-,33 ’-5 .6* ’7,2-. ,3 /2-,33 %& 3/,7
8’559 30*)5:(’1*5 5,2()* +/,880-; /0+*
项目
!"#$
河沙泥
%&&’()*& +*,-. &/*$. 0*--. +/)&
紫潮泥
1’20&# 3*&3*2#/’+ 3&*.#- 0*--. +/)&
45 46 4786 9:;4786 45 46 4786 9:;4786
第 <次径流水的 =8浓度
=8 3/,3#,"2*")/, ), <+" 2’,/>> ?*"#2（$@ A B） :CDE F 9C:< % GCH: 4 GCIJ 4 :CH: F DCIK L GCII 4 GCGJ 4
双季稻田 =8径流量
=8 *$/’," /> 2’,/>> >2/$ 0*--. +/)&（M@ A N$E）
EC:E - KCDH * HCED O3 DCJH O3 EC注（8/"#）：数据后不同大小写字母分别表示处理间差异达 <;和 D;显著水平，下同 P*&’#+ >/&&/?#- O. -)>>#2#," 3*0)"*& *,- +$*&& &#""#2+ $#*,
+)@,)>)3*,"&. -)>>#2#," *$/,@ "2#*"$#,"+ *" <; *,- D; &#(#&+，2#+0#3")(#&.Q =N# +*$# +.$O/& )+ ’+#- >/2 "*O&# G Q
!施用控释氮肥的早、晚稻子粒产量差异不显著。
在河沙泥上，以 9:;4786处理产量最高，比 45增
产 EDCE;（! R :C:<），比 46处理增产 ICJD;（! R
:C:D）；在紫潮泥上，以 4786处理产量最高，比对照
增产 IECG;（! R :C:<），比 46处理增产 <:CG;（!
R :C:<）（表 G）。其中，早稻产量两种土壤均以 9:;
4786处理最高；晚稻产量在河沙泥上仍以 9:;
4786处理最高，在紫潮泥上则以 4786处理最高。
可见，施用控释氮肥由于控制了养分流失，即使降低
了 G:;的氮量，也有利于水稻增产。
表 G还看出，河沙泥和紫潮泥均以 4786处理
的稻草产量最高，以晚稻稻草产量的提高幅度最大。
其中，河沙泥早、晚稻 4786处理的稻草产量分别比
46处理的提高 4786 处理的稻草产量分别比 46 处理的增加
氮肥释放较多的氮素使水稻植株过旺生长，导致水
稻生物量的过多积累。
河沙泥的 45、46、4786和 9:;4786处理的早
稻谷草比分别为 为 :CJD、:CK:、:CH9和 :C9E；紫潮泥相应的 I个处理
的早稻谷草比分别为 ECDE、EC分别为 :CJH、:CKE、:C9J和 :CKI。4786由于有较多
的有效氮供水稻植株后期吸收，促进了水稻生物量
的过旺增长，使两种土壤的早、晚稻的谷草比均较尿
素和 9:;4786处理的低；河沙泥两个控释氮肥处
理的谷草比低于紫潮泥的相应处理。这是由紫潮泥
中粘粒和 4S4含量较高，土壤对养分吸持能力强而
解吸能力弱，水稻苗期分蘖差和有效穗低所致。
!<= 施用控释氮肥不同生育期植株及子粒氮含量
试验表明，控释氮肥能显著增加水稻生长后期
植株、稻谷中的氮含量，达到延缓水稻根系和叶片早
衰［稻分蘖期、孕穗期的植株氮含量差异不明显，但均高
于对照；晚稻各生育期间，水稻植株的氮含量均以
表 = 两种土壤上各施肥处理的稻谷和稻草产量（>; ? 67!）
%’()* = @0*)5 ,3 /0+* ;/’0- ’-5 /0+* 1./’4 0- 3*/.0)0A’.0,- ./*’.7*-.1 0- .4, 1,0)1
土壤
T/)&
处理
=2#*"$#,"+
稻谷产量 U)#&- /> 2)3# @2*),+ 稻草产量 U)#&- /> 2)3# +"2*?
早稻
S*2&. 2)3#
晚稻
B*"# 2)3#
总产量
=/"*&
早稻
S*2&. 2)3#
晚稻
B*"# 2)3#
稻草总量
=/"*&
河沙泥
%TB1T
45 DEIJCH O DIGIC9 O <:HKICG 3 GEGDC< 3 D9E:CE - KJDDCG 4
46 HGDICE * HGKKCH * 4786 HD9HCJ * HIIDC< * 9:;4786 HJ紫潮泥
1441T
45 IHKDCI 3 DIKKCH 3 <:<9IC: 3 46 HG9DCD O H9IGCH O 4786 HKIIC: * 9HG:CD * 9:;4786 HKH:CK * 9IGJIG期 鲁艳红，等：施用控释氮肥对减少稻田氮素径流损失和提高水稻氮素利用率的影响
!"#$处理为最高。施用控释氮肥能明显地提高水
稻生育后期（收获期）植株和子粒的氮含量。在河沙
泥上，早稻 !"#$和 %&’!"#$处理的子粒中的氮含
量分别比 !$处理提高了 ()*+’（! , &*&)）和 +*-’
（! , &*&.）；晚稻分别比 !$处理提高了 )&*.’（!
, &*&.）和 (/*/’（ ! , &*&)）；在紫潮泥上，早稻
!"#$和 %&’!"#$处理的子粒中的 #含量分别比
!$提高了 )/*0’（! , &*&.）和 1 )*-’，晚稻分别提
高了 2*)’和 1 2*%’（表 -）。尽管紫潮泥土壤有效
氮含量较高，但降低控释氮肥的施氮量后子粒中的
氮含量却出现下降，这可能是与紫潮泥对 #的吸附
与解吸特性有关。控释氮肥在降低氮素径流损失效
果更为显著的河沙泥上，对提高子粒氮素含量的效
果也较为明显；而紫潮泥土壤有效 #含量较高，其
#素径流损失也低于河沙泥，导致 !$处理的稻谷 #
含量明显高于河沙泥，从而造成控释氮肥对增加稻
谷 #含量的效果不显著。
!"# 施用控释氮肥对氮素利用率的影响
表 -看出，施用控释氮肥的氮素利用率分别比
施尿素处理提高了 ()*+和 ((*2个百分点；在河沙
泥上，减少 /&’ 氮素的 %&’!"#$处理，水稻植株
的氮素利用率比施用尿素处理的提高了 /+*) 个百
分点，比 !"#$处理提高了 )%*(个百分点；在紫潮
泥上，减少 %&’!"#$处理的氮素利用率比 !$处理
的提高了 ((*-个百分点，但是比 !"#$处理略有下
降。郑圣先等［/］利用差值法和示踪法研究表明，控
释氮肥的氮素利用率比施用尿素分别提高 /%*. 和
/(*(个百分点；宋付朋等研究表明，在相同施氮量
条件下，控释氮肥处理比普通氮肥处理氮素利用率
提高 )&*)!(+*% 个百分点。这些结果与本试验得
出的控释氮肥能够显著提高氮素利用效率的结论基
本一致。在河沙泥上控释氮肥对提高氮素利用率的
效果较紫潮泥更为明显，主要是由于河沙泥粘粒含
量较低，在一次性施用速效肥料的情况下，对养分的
吸附、固定能力低，造成的径流损失较高，因而控释
氮肥的控释效果能够充分发挥出来。而紫潮泥的粘
粒含量较高，土壤对氮的吸附能力强，在释放速率相
同的情况下，可能导致土壤供氮相对不足，不利于水
稻生长，在降低控释氮肥施氮量的条件下，尽管水稻
也有一定的增产效果，但水稻植株的吸氮量，尤其是
稻谷中的氮含量明显低于等量控释氮肥。
表 # 各施肥处理在水稻不同生育期的植株及子粒 $含量及氮素利用率
%&’() # $ *+,-),-. +/ 01*) 2(&,- &,3 40&1,. &- 31//)0),- 40+5-6 .-&4). &,3 ,1-0+4), 7-1(18&-1+, )//1*1)9*9
/+0 &(( -6) /)0-1(18&-1+, -0)&-:),-.
土壤
3456
处理
789:;<9=;
早稻 >:86? 85@9（#E>
（’）
分蘖期
7566985=A
孕穗期
F44;5=A
稻草
3;8:G
子粒
H8:5=I
分蘖期
7566985=A
孕穗期
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3;8:G
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注：早、晚稻稻谷水分含量分别为 )&*2’和 )(*0’，稻草水分含量分别为 +*2.’和 )(*-’。
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; 小结
)）控释氮肥能控制氮素释放，能降低水稻生长
前期稻田表面水氮素浓度，减少了其降雨径流损失
风险。在河沙泥和紫潮泥土壤上，其降低氮素损失
的效应主要表现在施肥后 )& N内发生的径流事件。
控释氮肥缓慢释放有利于土壤对氮素的保持，可满
足作物后期对养分的需求。
(）在河沙泥上，减少 /&’氮素的控释氮肥处理
增产效果最大，超过了施用全量氮素的控释氮肥处
理，其稻谷氮含量也有较大的提高；但在紫潮泥上，
其稻谷含氮量低于施用尿素处理，增产效果低于全
-+- 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 )-卷
量氮素控释氮肥处理。
!）控释氮肥能提高水稻对肥料氮素的利用率，
尤其是在河沙泥土壤上，施用 "#$氮量的控释氮肥
的氮素利用率比尿素提高了 !%&’$。
(）施用控释氮肥，尤其是全量氮素的 )*+,处
理，表现出稻草生物量和氮含量最高，但谷草比降
低，说明水稻后期过多的氮供应将导致植株营养生
长过旺。所以，施用控释氮肥应因土壤、作物合理控
制施用量。
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