稳定性肥料在中国不同区域的施用效果及施用量
张 蕾1,2,4，王玲莉1,2,4，房娜娜1,2,4，石晓雨3，武志杰1,4，张丽莉1,4，石元亮1,2,3,4*
（1 中国科学院沈阳应用生态研究所/土壤养分管理国家工程实验室，辽宁 110016；2 沈阳中科新型肥料有限公司，辽宁
110016；3 辽宁中科生物工程有限公司，辽宁本溪 117000；4 中国科学院沈阳应用生态研究所/
中国科学院绿肥料工程实验室，辽宁 110016）
摘要: 【目的】对单个区域或者单种作物开展的抑制剂或者稳定性肥料效果研究受土壤类型和气候区域限制，无法为稳定性肥料在不同地理区域的生产和施用提供科学的数据支持。为此，我们在全国范围进行了稳定性肥料施用效果试验，为稳定性肥料的科学施用提供依据。【方法】稳定性肥料产业技术战略联盟于2009—2018年在全国7大地理区域进行了大田试验，比较了等养分条件下，施用稳定性肥料和常规施肥的增产效果，统计分析了2014—2018年的研究结果。【结果】在华南、西南、华中、华东、华北、西北、东北地区，等常规施肥养分稳定性肥料 (SF) 相对常规施肥 (CK) 的作物平均增产率分别为5.00%、13.40%、6.96%、8.68%、16.30%、8.72%和5.80%，氮肥农学利用率 (NAE) 增幅分别为36.11%、29.84%、27.25%、51.02%、54.73%和21.00% (无华北NAE 数据)；80%常规施肥养分稳定性
肥料 (80%SF) 处理相比CK 的增产率分别为1.62%、10.38%、1.78%、6.34%、8.35%、1.44%和0.09%，NAE 增幅分别为78.24%、81.41%、49.22%、20.10%、38.96%和62.10%；80%SF 处理相对SF 处理的作物产量平均减少3.92%、1.22%、1.25%、3.49%、0.07%、1.08%和0.05%，NAE 增幅分别为30.95%、40.11%、17.27%、–20.48%、–10.19%和33.97%，与SF 处理的作物产量相比，减施20%常规施肥养分稳定性肥料在各个区域均带来小幅减产，80%SF 处理相对SF 处理的减产幅度在华中、华北、西北和东北地区差异显著 (P < 0.05)，在华南、西南和华东地区差异不显著，80%SF 处理相对SF 处理的NAE 差异多不显著；从全国范围来看，等常规施肥养分稳定性肥料处理平均能提高作物产量8.54%和提高NAE 21.77%，80%常规施肥养分稳定性肥料处理能使产量和NAE 分别提高3.13%和26.39%。主成分分析结果发现，稳定性肥料增产率主要受到两种有效公因子的影响，即养分因子和pH 因子；稳定性肥料增产率与土壤养分主要呈负相关关系，土壤养分越低，稳定性肥料的增产效果越强，稳定性肥料在贫瘠土壤上产生的经济效益越大 (西北极端干旱地区土壤除外)；稳定性肥料增产率与土壤pH 呈正相关关系，土壤pH 越高，稳定性肥料肥效和增产效果越强。【结论】施用稳定性肥料在全国主要种植区域均取得了明显的增产节肥效应，完全可以替代常规施肥模式。综合对比等常规施肥养分稳定性肥料施肥模式和80%常规施肥养分稳定性肥料施肥模式对增产和提高NAE 的效果，华东、华中、华北、西北、东北以等常规施肥养分施用稳定性肥料的效果较好，华南、西南稳定性肥料的施用量则以80%的常规施肥养分量为宜。影响稳定性肥料肥效和增产效果最重要的土壤因素是土壤养分，其次是土壤pH 。
关键词: 稳定性肥料；硝化抑制剂；脲酶抑制剂；增产率；氮肥农学利用率
Effect of stabilized fertilizer in different regions of
China and the suitable application rate
ZHANG Lei 1,2,4, WANG Ling-li 1,2,4, FANG Na-na 1,2,4, SHI Xiao-yu 3, WU Zhi-jie 1,4, ZHANG Li-li 1,4, SHI Yuan-liang 1,2,3,4*( 1 Shenyang Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, National Engineering Lab of Soil Nutrient Management,Liaoning 110016, China; 2 Shenyang Zhongke New Fertilizers Co. Ltd., Liaoning 110016, China; 3 Liaoning Zhongke Biological Engineering Co. Ltd, Benxi 117000, Liaoning, China; 4 Shenyang Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences/
Engineering Lab of Green Fertilizers, Chinese Academy of Sciences, Liaoning 110016, China )
Abstract: 【Objectives 】Experimental results of stabilized fertilizers from one region or one type of crop represent limited soil and climate conditions, hardly provide precise support for the extension of different
植物营养与肥料学报 2021, 27(2): 215–230doi: 10.11674/zwyf.20272Journal of Plant Nutrition and Fe
rtilizers
收稿日期：2020–06–12 接受日期：2020–08–27
基金项目：国家重点研发计划项目—专用型稳定性复混肥料研制与推广示范 （2017YFD0200708-2）。：张蕾 E-mail ：*************** ； * 通信作者 石元亮 E-mail ：************
geological regions. So continuous field experiments in large area were conducted in the seven typical regions of China for the scientific application of stabilized fertilizer.【Methods】Field experiments were carried out throughout China by Strategic Alliance of Stabilized Fertilizer Industry and Technology from 2009 to 2018. All the stabilized fertilizer treatments (SF) were applied in the same amount of N with the local controls, and the P and K input amounts were made equal by chemical fertilizers as well, and 80% of SF treatments (80%SF) were applied in 80% of the N, P, K amount with the SF. The experimental results in 2014–2018 were summarized.【Results】Compared with the local fertilization controls, the SF treatments increased the average yield by 5.00%, 13.40%, 6.96%, 8.68%, 16.30%, 8.72% and 5.80% in South China, Southwest China, East China, Central China, North China, Northwest China and Northeast China, respectively, and increased the nitrogen agronomic efficiencies (NAE) by 36.11%, 29.84%, 27.25%, 51.02%, (no data f
or North China), 54.73% and 21.00%, respectively; the 80%SF treatments increased the average yield by 1.62%, 10.38%, 1.78%, 6.34%, 8.35%, 1.44% and 0.09%, respectively, and enhanced the NAE by 78.24%, 81.41%, 49.22%, 20.10%, 38.96% and 62.10%, respectively. The average yield increase rate of 80%SF were 3.92%, 1.22%, 1.25%, 3.49%, 0.07%, 1.08% and 0.05% lower than those of SF, the NAE growth rate of 80%SF were 30.95%, 40.11%, 17.27%,–20.48%, –10.19% and 33.97% higher than those of SF. The national average growth rate of yield and NAE were 8.54% and 21.77% higher under SF, and 3.13% and 26.39% higher under 80%SF. According to the principal component analysis, soil nutrient content and pH were founded as the two main factors affecting the effect of stabilized fertilizers. The yield growth rate of stabilized fertilizer was negatively correlated with soil nutrient content (P < 0.05), and positively correlated with soil pH. The higher the soil pH, the better the yield promotion effect of stabilized fertilizer.【Conclusions】Stabilized fertilizer is capable of replacing the conventional nitrogen fertilizers in China. Application of 100% stabilized fertilizer is recommended in the East, Central, North, Northwest and Northeast China, and application of 80% stabilized fertilizer is more adaptable in South and Southwest China. Soil nutrient contents and pH values are the two key factors that affect the function of stabilized fertilizer.
Key words: Stabilized fertilizer; nitrification inhibitor; urease inhibitor; yield growth rate; nitrogen agronomic efficiency (NAE)
据联合国粮农组织F A O的统计数据估计，
2018年世界氮磷钾肥料 (纯量养分计算N + P
2O
5 +
K
四字吉祥语大全2
O) 施用总量达到2 × 108 t左右，其中全球氮肥
(纯N)、磷肥 (P
2O
5
)、钾肥 (K
2
O) 的消耗量分别为
1.19 × 108、4.66 × 107和3.44 × 107 t。亚洲氮肥需求量占全球氮肥需求总量的58%，而中国氮肥需求量占据亚洲的18%，中国是亚洲乃至世界氮肥消耗量最多的国家，约占世界氮肥消耗量的10.44%[1]。通过施肥补充土壤养分和满足作物养分需求是粮食增产的主要措施，是保障国家粮食安全和维护社会稳定的重要方面。据联合国粮农组织 (FAO) 估计，肥料在农作物增产中的作用占40%～60%[2]，但肥料利用率低下 (30%左右)，损失的肥料给水体、土壤、环境和农产品带来风险[3-4]。因此，如何提高化肥利用率一直是全球研究热点和重点。
稳定性肥料，即长效缓释肥，是指在肥料的生产过程中添加脲酶抑制剂或硝化抑制剂，或者同时添加两种抑制剂的肥料，脲酶抑制剂和硝化抑制剂是稳定性肥料的技术核心[2, 5]。稳定性肥料包括以下3类：I型稳定性肥料，只添加脲酶抑制剂的肥料；Ⅱ型稳定性肥料，只添加硝化抑制剂的肥料；Ⅲ型稳定性肥料，同时添加两种抑制剂的肥料[6]。
脲酶抑制剂通过抑制土壤脲酶活性延缓尿素水解为铵态氮 (NH4+-N)，从而延长尿素的肥效。硝化抑制剂通过抑制硝化和亚硝化细菌的活性，抑制NH
4
大学学生会工作计划+-N的硝化作用，从而延长NH4+-N类肥料的肥效并减少硝态氮 (NO3–-N) 的形成、淋失以及随后的反硝化损失[7-10]。国内外大量室内和田间试验研究的Meta分析结果表明，添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂可明显增加作物产量和提高氮肥利用率，同时显著减少环境污染和增加经济价值[11-13]，且抑制剂的作用效果取决于pH、质地等土壤因子及氮肥施用水平和灌溉等管理措施[13]。
我国主要种植制度区气候及土壤母质差异较大，
216植 物 营 养 与 肥 料 学 报27 卷
导致土壤理化性质和生物性质不同，加之各区域农田管理措施的不同，稳定性肥料在不同区域土壤和作物上表现出不同的应用效果[14-17]，在单个区域或者对单种作物开展的抑制剂或者稳定性肥料效果研究代表的土壤类型和气候区域有限，无法为稳定性肥料在不同地理区域的生产和施用提供严谨和科学的数据支持。因此，为能更好地生产、施用稳定性肥料以及扩大稳定肥料在农业生产中的贡献，由沈阳应用生态研究所牵头成立了稳定性肥料产业联盟，并于2009—2018年在全国7大地理区域 (华南、西南、华中、华东、华北、西北、东北) 的代表性作物上，开展了与常规施肥等养分的稳定性肥料及减施常规施肥养分20%的稳定性肥料的田间应用效果研究。本研究通过统计分析2014—2018年间等常规施肥养分稳定性肥料和减施常规施肥养分20%稳定性肥料对各区域作物平均增产率和氮肥农学利用率(NAE) 的作用效果，明确不同区域适宜的稳定性肥料施肥模式。
1 材料与方法
十大洗面奶排行榜1.1 试验材料与试验设计
稳定性肥料产业技术战略联盟在2014—2018年期间选取中国华南 (茶叶、龙眼，2个试验点，3年)、西南 (玉米、水稻、马铃薯、小椒、花椒，7个试验点，1～3年)、华东 (玉米、水稻、小麦、花生、大姜，11个实验点，2～3年)、华中 (玉米、水稻、小麦、花生、油菜、棉花，19个试验点，1～5年)、华北 (玉米、马铃薯、红干椒，5个试验点，2年)、东北 (玉米、水稻、大豆，24个试验点，2～5年)、西北区域 (玉米、小麦、苹果、甜瓜、棉花、番茄，20个试验点，1～5年) 的典型土壤类型和代表性作物，在全国范围内开展了5年的稳定性肥料田间肥效试验和示范研究。各区域的试验点、土壤类型、作物和稳定性肥料信息见表1，稳定性肥料均是Ⅲ型稳定性肥料 (脲酶抑制剂和硝化抑制剂均添加的稳定性肥料)，均由施可丰肥料有限公司生产和提供。
本研究中各个试验点均设置以下4个处理：1)不施肥处理 (CK0)；2) 常规施肥处理 (CK)；3) 等常规施肥养分稳定性肥料处理 (SF)；4) 80%常规施肥养分稳定性肥料处理 (80%SF)。CK的施肥水平采用当地供试作物的习惯施肥水平；SF与CK是等氮磷钾养分的，SF施用的稳定性肥料与CK施用化肥是等氮养分的，SF中磷肥和钾肥的不足部分用普通磷肥和钾肥补充；80%SF是在SF施肥总量的基础上减少20%肥料施用量。各试验点种植的作物不同，习惯施肥水平不同，因而供试的稳定性肥料类型不同，施用的普通磷肥和钾肥类型也不尽相同。
1.2 产量测定与计算方法
1.2.1 产量测定 均在作物收获期从试验小区中多点取样，测定果实或者种子的产量。
1.2.2 增产率计算 增产率 (%) = (处理产量 − 对照产量)/对照产量 × 100
1.2.3 氮肥农学利用率计算 氮肥农学效率(NAE，kg/kg)，是指单位施氮量所增加的作物籽粒产量，即，NAE = (Y－Y0)/F，式中，Y为施肥后所获得的作物产量；Y0为不施肥条件下作物的产量；F代表氮肥的投入量。
1.3 数据处理
采用Microsoft Excel 2007软件对数据进行处理和绘图，采用SPSS 11.5统计分析软件对数据进行差异显著性检验 (LSD法)。
2 结果与分析
2.1 稳定性肥料在不同区域的增产率
2.1.1 等养分条件下稳定性肥料在不同区域的增产率 在华南、西南、华东、华中、华北、东北、西北地区，稳定性肥料处理 (SF) 相对常规施肥处理(CK)的作物平均增产率分别为5.00%、1
3.40%、8.68%、6.96%、16.30%、5.80%、8.72% (图1)。从全国水平来看，稳定性肥料对作物的增产率平均达到8.54%。由此可发现，等常规施肥养分稳定性肥料施肥在华北地区的增产效果最佳 (16.30%)，在西南地区次之 (13.40%)，在华东和西北地区居中(8.7%左右)，在华南、华中和东北地区较小(5.00%～6.96%)。与常规施肥等养分的稳定性肥料施用后，在各个地区均能产生明显的增产效果，完全可以代替常规施肥。
2.1.2 减施肥条件下稳定性肥料在不同区域的增产率 在华南、西南、华东、华中、华北、东北和西北地区，80%常规施肥养分稳定性肥料处理 (80% SF) 相对CK的作物平均增产率分别为1.62%、10.38%、6.34%、1.78%、8.35%、0.09%和1.44% (图1)。80%SF对作物的全国平均增产率达到
3.13% 。由此可发现，80%SF在西南地区的增产效果最佳 (10.38%)，在华东、华北地区次之 (6.34%、8.35%)，在华南、华中、西北和东北地区很小 (1.78%～0.09%)。这说
2 期张蕾，等：稳定性肥料在中国不同区域的施用效果及施用量217
表 1 稳定性肥料示范试验具体信息
T a b l e 1 I n f o r m a t i o n o f s t a b i l i z e d f e r t i l i z e r e x p e r i m e n t s
区域
R e g i o n 试验和示范地点
D e m o n s t r a t i o n s i t e 作物
C r o p
年份
Y e a r 试验个数
T e s t n u m b e r 土壤类型
S o i l t y p e N –P 2O 5–K 2O (k g /h m 2)
C K 处理肥料类型C K t r e a t m e n t f e r t i l i z e r t y p e
稳定性肥料类型
S F t y p e (N –P 2O 5–K 2O )
华南
S o u t h C h i n a
福建福州市茶叶 T e a
2014—2016
2红泥土 R e d c l a y s o i l
594–180–180
复合肥 (15–15–15)、尿素
C o m p o u n d f e r t i l i z e r (15–15–15), U r e a 16–8–18
福建莆田市龙眼 L o n g y a n
2014—2016
2红泥土 R e d c l a y s o i l
0.43–0.22–0.47
(k g /p l a n t )
复合肥 (15–15–15)、尿素
C o m p o u n d f e r t i l i z e r (15–15–15), U r e a
16–8–18
西南
S o u t h w e s t C h i n a
重庆涪陵区玉米 M a i z e
2014—2016
5紫土 P u r p l e s o i l
226.5–66–82.5
尿素、过磷酸钙、硫酸钾
U r e a , S u p e r p h o s p h a t e , P o t a s s i u m s u l p h a t e
22–8–10
重庆涪陵区水稻 R i c e
2014—2016
4紫土 P u r p l e s o i l
165–60–75
尿素、普钙、硫酸钾
小二郎歌词U r e a , S u p e r p h o s p h a t e , P o t a s s i u m s u l p h a t e
22–8–10
重庆江津区
花椒S i c h u a n p e p p e r
2017
4
紫土 P u r p l e s o i l
0.23–0.11–0.26(k g /p l a n t )
尿素、普钙、硫酸钾
U r e a , S u p e r p h o s p h a t e , P o t a s s i u m s u l p h a t e
16–8–18
云南玉溪玉米 M a i z e
2016—2018
3
砖红壤 L a t e r i t e
405–150–255
尿素、普钙、硫
U r e a , S u p e r p h o s p h a t e , P o t a s s i u m s u l p h a t e u l p h a t e
24–10–14
云南玉溪水稻 R i c e
2016—2018
3
黄红壤 Y e l l o w r e d s o i l 150–60–90
尿素、普钙、硫酸钾
U r e a , S u p e r p h o s p h a t e , P o t a s s i u m s u l p h a t e l p h a t e
24–10–14
云南文山州小椒 P e p p e r
2017
2黄壤 Y e l l o w s o i l 300–150–150
尿素、普钙、硫酸钾
U r e a , S u p e r p h o s p h a t e , P o t a s s i u m s u l p h a t e
常规施肥+
5.6‰抑制剂C K f e r t i l i z e r +5.6‰ i n h i b i t o r s
贵州省土壤肥料研究所马铃薯 P o t a t o 2016—20173
寡黄泥土
B a r r e n y e l l o w c l a y s o i l
181.5–66–82.5
尿素、普钙、氯化钾U r e a , S u p e r p h o s p h a t e , P o t a s s i u m c h l o r i d e
22–8–10
华东
E a s t C h i n a 安徽阜阳市棉种场
玉米 M a i z e
2014—2016
6砂姜黑土 L i m e
c o n c r e t i o n b l a c k s o i l
195–82.5–82.5
复合肥 (28–6–6)、尿素C o m p o u n d f e r t i l i z e r (28–6–6), U r e a
26–11–11
安徽阜阳市插花县
玉米 M a i z e
2017—2018
5砂姜黑土 L i m e
c o n c r e t i o n b l a c k s o i l
195–82.5–82.5
复合肥 (25–6–9)、尿素C o m p o u n d f e r t i l i z e (25–6–9), U r e a
26–11–11
安徽寿县水稻 R i c e
2014—2016
花束包装4水稻土 P a d d y s o i l
156–66–66
复合肥 (15–15–15)、碳铵
C o m p o u n d f e r t i l i z e r (15–15–15), A m m o n i u m b i c a r b o n a t e
26–11–11
安徽五河县水稻 R i c e
2017—2018
4水稻土 P a d d y s o i l
144–60–84
复合肥 (15–15–15)、尿素
C o m p o u n d f e r t i l i z e r (15–15–15), U r e a
24–10–14
山东泰安
夏玉米S u m m e r m a i z e
2014—2015
5
棕黄壤Y e l l o w b r o w n s o i l
195–45–60
复合肥 (26-6-8)C o m p o u n d f e r t i l i z e r (26–6–8)
24–10–14
山东莱阳市玉米 M a i z e
2016—2018
3
棕黄壤
Y e l l o w b r o w n s o i l 160.5–64.5–112.5
复合肥 (27.5–7.5–10)
C o m p o u n d f e r t i l i z e r (27.5–7.5–10)
20–8–14
218
植 物 营 养 与 肥 料 学 报
27 卷
续表 1 T a b l e 1 c o n t i n u e d
区域
R e g i o n 试验和示范地点
D e m o n s t r a t i o n s i t e 作物
C r o p
年份
Y e a r 试验个数
T e s t n u m b e r 土壤类型
S o i l t y p e N –P 2O 5–K 2O (k g /h m 2)
C K 处理肥料类型C K t r e a t m e n t f e r t i l i z e r t y p e
稳定性肥料类型
S F t y p e (N –P 2O 5–K 2O )
山东莒县
春花生
S p r i n g p e a n u t 2014—2015
2褐土 C i n n a m o n s o i l
201–81–141复合肥 (15–15–15)、尿素C o m p o u n d f e r t i l i z e r (15–15–15), U r e a 20–8–14
山东安丘市
大姜 G i n g e r
2014—2015
2褐土 C i n n a m o n s o i l 283.5–141–
319.5复合肥 (15–15–15)、尿素
C o m p o u n d f e r t i l i z e r (15-15-15), U r e a 16–8–18
江苏姜堰县水稻 R i c e
2014—2015
3潮土 F l u v o -a q u i c s o i l 300–60–120
尿素、过磷酸钙、氯化钾
U r e a , S u p e r p h o s p h a t e , P o t a s s i u m c h l o r i d e 23–13–10
江苏太湖流域水稻 R i c e
2017—20183黄泥土 Y e l l o w c l a y s o i l 297–45–120尿素、过磷酸钙、氯化钾
U r e a , S u p e r p h o s p h a t e , P o t a s s i u m c h l o r i d e
常规施肥+
0.8‰ 抑制剂C K f e r t i l i z e r +0.8‰ i n h i b i t o r s 江苏太湖流域小麦 W h e a t 2017—20183黄泥土 Y e l l o w c l a y s o i l 198–90–60
尿素、过磷酸钙、氯化钾
U r e a ,S u p e r p h o s p h a t e , P o t a s s i u m c h l o r i d e
常规施肥+
0.8‰抑制剂C K f e r t i l i z e r +0.8‰ i n h i b i t o r s 华中
C e n t r a l C h i n a
河南遂平县玉米 M a i z e 2014—20183潮土 F l u v o -a q u i c s o i l 234–99–99
复合肥 (15–15–15)、尿素
C o m p o u n d f e r t i l i z e r (15-15-15), U r e a 26-11-11
河南项城市小麦 W h e a t
2014—2018
3潮土 F l u v o -a q u i c s o i l 180–75–105
复合肥 (15–15–15)、尿素
C o m p o u n d f e r t i l i z e r (15–15–15), U r e a 24–10–14
河南驻马店市玉米 M a i z e
2017—2018
3潮土 F l u v o -a q u i c S o i l 279–60–45复合肥 (28–8–6)、尿素
C o m p o u n d f e r t i l i z e r (28–8–6), U r e a 26–11–11
河南驻马店市花生 P e a n u t
2017—2018
3潮土 F l u v o -a q u i c s o i l 124.5–90–90复合肥 (15–15–15)、尿素
C o m p o u n d f e r t i l i z e r (15–15–15), U r e a 26–11–11
河南驻马店市玉米 M a i z e
2016—2017
3潮土 F l u v o -a q u i c s o i l 195–82.5–82.5
复合肥 (15–15–15)、尿素
C o m p o u n d f e r t i l i z e r (15–15–15), U r e a 26–11–11
河南漯河市玉米 M a i z e华东地区包括
2016—2017
3潮土 F l u v o -a q u i c s o i l 195–82.5–82.5
复合肥 (15–15–15)、尿素
C o m p o u n d f e r t i l i z e r (15–15–15), U r e a 26–11–11
湖南岳阳市水稻 R i c e
2015—20163红黄泥
R e d y e l l o w c l a y s o i l 早稻 E a r l y r i c e :
150–81–37.5晚稻 L a t e r i c e :
180–69–121.5尿素、过磷酸钙、氯化钾
U r e a , S u p e r p h o s p h a t e , P o t a s s i u m c h l o r i d e
23–13–6
20–8–14
湖南湘阴县水稻 R i c e 2015—20163
红黄泥
R e d y e l l o w c l a y s o i l 早稻 E a r l y r i c e :
150–81–37.5晚稻 L a t e r i c e :
180–69–121.5
尿素、过磷酸钙、氯化钾
U r e a , S u p e r p h o s p h a t e , P o t a s s i u m c h l o r i d e
23–13–6
20–8–14
2 期
张蕾，等：稳定性肥料在中国不同区域的施用效果及施用量
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