氮素对水稻生产的重要性仅次于水，中国水稻生产所消耗的氮肥占世界水稻氮肥总消耗量的37%，稻田氮肥用量约占氮肥总消费量的24%左右^[1]。安徽是我国水稻主产省份之一，常年水稻种植面积220万hm²左右，水稻种植面积和产量约占全省粮食种植面积和产量的40%和50%^[2]。农民常常以施用过量氮肥来获得高产，水稻过量施肥现象普遍存在。中国稻田单季水稻氮肥用量平均为180 kg·hm^-2，这一用量比世界稻田氮肥单位面积平均用量大约高75%左右^[1]。太湖地区稻季化学氮肥投入量高达300 kg N·hm^-2，以尿素为主^[3]。

稻田氮素损失率高达30%～70%^[4]，氮素利用率低引起的大量损失导致地下水污染和江河湖泊富营养化加剧。调查显示，稻作区稻农饮用的地下水中能检测出铵和硝酸盐^[5]。脲酶抑制剂和硝化抑制剂分别对尿素转化的某一特定过程产生作用，添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂等生物化学方法是减少氮素损失、提高氮肥利用率最为有效和常见的方法^[6]。脲酶抑制剂减缓水稻分蘖期尿素水解和氮素损失，提高孕穗期土壤铵态氮含量，显著增加水稻产量和氮肥利用率^[7]。硝化抑制剂能够抑制铵态氮向硝态氮转化来降低氮素损失，降低氮氧化物排放量^[8]。脲酶抑制剂和硝化抑制剂存在一定的协同作用^[9]，配合施用较单独施用能更有效提高氮肥回收率和稻株根际土壤氮素损失^[10]。

近年来随着农田氮磷流失导致的环境污染问题加重，农田氮素合理施用措施之一的环境友好型新型肥料的研发与施用成为研究热点。笔者就旱地玉米稳定氮肥最佳用量已进行系统研究^[11]，但针对尿素中添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂复配剂制成稳定氮肥，不同用量和施用方式对水稻产量和氮素效应研究鲜见报道。本试验通过研究稳定氮肥不同用量和施用方式对水稻产量、氮肥利用率、经济效益及土壤养分含量的影响，找出稳定氮肥在安徽水稻最佳用量和施用方式，以期为稳定氮肥在水稻生产中合理施用提供科学依据。

试验于2014年6月5日—9月24日在安徽省芜湖县六郎镇东八村进行。研究区属亚热带湿润性季风气候，光照充足，雨量充沛，四季分明，年平均气温15～16 ℃，日照时数2 000 h左右，年降雨量1 200 mm，无霜期每年达219～240 d。当地习惯种植制度为水稻-油菜两熟制。供试土壤为河流冲积物发育形成的潴育型水稻土砂泥田。供试土壤初始理化性质：全氮2.23 g·kg^-1，全磷0.74 g·kg^-1，有机质38.10 g·kg^-1，碱解氮158.28 mg·kg^-1，有效磷（P）42.00 mg·kg^-1，速效钾（K）87.75 mg·kg^-1，pH值6.06。

稳定氮肥由中国科学院沈阳应用生态研究所提供，为普通尿素中加入脲酶抑制剂氢醌和硝化抑制剂双氰胺复配制成，氢醌和双氰胺配比为1∶2；普通氮肥为尿素，含氮量为46%；磷肥为过磷酸钙，P₂O₅含量为12%；钾肥为氯化钾，K₂O含量为60%。

试验共设6个处理：（1）无N对照（N0）；（2）农民习惯施氮240 kg N·hm^-2，分两次6∶4基蘖肥施用（N1）；（3）稳定氮肥240 kg N·hm^-2，一次性基施（N2）；（4）稳定氮肥240 kg N·hm^-2，分两次6∶4基蘖肥施用（N3）；（5）85%稳定氮肥204 kg N·hm^-2，一次性基施（N4）；（6）70%稳定氮肥168 kg N·hm^-2，一次性基施（N5）。小区面积7.50 m×3.33 m=25 m²，3次重复，随机区组排列。

水稻品种为超级稻两优6326，水稻播期2014年4月29日，6月4日各小区基肥混匀撒施耙匀，6月5日水稻移栽，密度为27.4万穴·hm^-2，9月24日收获。各处理磷钾肥用量相同，P₂O₅ 60 kg·hm^-2、K₂O 120 kg·hm^-2，一次性基施。各小区统一按照当地习惯方式进行田间管理。

水稻成熟后，按小区收获脱粒风干后测实产。同时每小区采水稻2穴地上部进行室内考种。植株按籽粒和秸秆分开，烘干、称重、粉碎，分析不同部位氮含量，采用H₂O₂-H₂SO₄消煮，凯氏定氮法测定。土壤基本理化性质用常规方法测定^[12]。

收获指数=经济产量/生物产量；

氮肥表观利用率（%）=（施氮区植株总吸氮量-不施氮区植株总吸氮量）/氮肥用量×100；

氮肥农学效率（kg·kg^-1）=（施氮区产量-不施氮区产量）/氮肥用量；

氮肥生理效率（kg·kg^-1）=（施氮区产量-不施氮区产量）/（施氮区植株总吸氮量-不施氮区植株总吸氮量）；

氮肥偏生产力（kg·kg^-1）=施氮区产量/氮肥用量。

应用Excel 2003和SPSS17.0统计分析软件进行数据统计与分析。

稳定氮肥施用对水稻产量有显著影响（表 1），施氮处理显著高于不施氮处理。各处理水稻籽粒产量表现为：N3>N2>N1>N4>N5>N0。N3产量最高，显著高于其他处理，但与N2无显著性差异，比N0增产61.6%。等氮施用稳定氮肥处理N2和N3高于农民习惯N1处理，分别增产5.7%和11.6%，其中N3达到显著性差异水平，说明等氮施用稳定氮肥处理高于农民习惯施氮，且分次施用达到显著性差异。地上部秸秆产量以N2最高，与N3、N4、N1无显著性差异。收获指数N3最高，与其他施氮处理无显著性差异。从水稻产量、秸秆产量和收获指数结果看，N3处理对提高水稻产量效果最好，说明等氮稳定氮肥分次施用效果最高，其次是一次性施用，均高于农民习惯施氮处理。

表 1 稳定氮肥对水稻产量的影响 Table 1 Effects of stabilized nitrogen fertilizer on rice yield

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稳定氮肥对水稻产量构成因素的影响结果见表 2。各处理对水稻株高、结实率和千粒重无显著性影响。穗长以N0最高，与N1、N2、N3无显著性差异。有效穗数以N3最高，与N1和N2无显著性差异。穗实粒数以N3最高，与N0、N1、N2无显著性差异。说明施用稳定氮肥N3处理通过提高水稻有效穗数和穗实粒数来提高产量。

表 2 稳定氮肥对水稻产量构成的影响 Table 2 Effects of stabilized nitrogen fertilizer on the yield components of rice

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不同肥料组合的经济效益分析结果见表 3。由表 3可以看出，施用稳定氮肥处理经济效益显著高于不施氮N0处理，收益比N0增加34.5%～59.5%。各施氮处理以N3处理最高，其次为N2，均高于农民习惯施氮处理N1，N2和N3比N1分别增收1 290.5 元·hm^-2和2 718.6 元·hm^-2，收益增加5.8%和12.2%。

表 3 稳定氮肥对水稻经济效益的影响 Table 3 Effects of stabilized nitrogen fertilizer on economic benefits of rice

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稳定氮肥对水稻氮素吸收累积量的影响结果表明（表 4），籽粒和秸秆吸氮量以N3最高，与N2秸秆吸氮量无显著性差异，显著高于其他施氮处理。总吸氮量以N3最高，显著高于其他施氮处理，其次为N2，显著高于农民习惯N1处理。氮素在籽粒中分配比例以N5最高，其次为N3和N1。说明稳定氮肥分次施用能够较农民习惯施氮显著提高水稻吸氮量。

表 4 稳定氮肥对水稻氮素累积量的影响 Table 4 Effects of stabilized nitrogen fertilizer on nitrogen accumulation of rice

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氮肥表观利用率、氮肥农学利用率、氮肥生理利用率和氮肥偏生产力从不同的侧面描述了作物对氮素或氮肥的利用率^[13]。本试验研究结果表明（表 5），氮肥表观利用率以N3处理最高，显著高于其他施氮处理，其次为N2处理，但与N1农民习惯施氮处理无显著性差异。农学效率以N3最高，显著高于N1，但与其他施氮处理无显著性差异。生理利用率以N5最高，与N4无显著性差异。偏生产力以N5最高，显著高于其他施氮处理，施用稳定氮肥各处理均高于农民习惯施氮N1处理。

表 5 稳定氮肥对水稻氮肥利用率的影响 Table 5 Effects of stabilized nitrogen fertilizer on N use efficiency of rice

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稳定氮肥施用对水稻收获后土壤养分含量的影响结果得出（表 6），施用稳定氮肥主要影响土壤碱解氮含量，对土壤全氮、有效磷、速效钾含量影响不明显，主要原因可能是由于本试验地本底土壤养分含量高造成。施氮能够增加碱解氮含量，各施氮处理以N3最高，碱解氮含量排序为N3>N2>N1>N4>N5>N0，等氮施用抑制剂处理N2和N3处理高于农民习惯施肥处理N1。

表 6 稳定氮肥对水稻收获后土壤养分含量的影响 Table 6 Effects of stabilized nitrogen fertilizer on soil nutrients content after rice harvest

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尿素作为农业生产上最常用的氮肥品种，在脲酶催化作用下迅速水解成铵离子，石灰性土壤上4 d内完全水解^[14]。脲酶抑制剂与硝化抑制剂同时施用可减缓尿素水解和硝化作用^{[15, 16]}。张文学等^[17]研究表明，尿素中添加脲酶抑制剂与传统单施尿素相比，早、晚稻分别增产8.54%和12.87%。叶会财等^[18]研究表明，尿素配施0.75%脲酶抑制剂水稻增产14.75%。本试验的水稻产量结果表明，等氮施用稳定氮肥处理水稻产量高于农民习惯施氮处理，增产5.7%～11.6%，且分次施用稳定氮肥达到显著性差异，与前人研究结果一致。生物产量的高低是籽粒产量的基础^[18]，等氮施用稳定氮肥较农民习惯施氮显著提高水稻生物产量。施用稳定氮肥通过提高水稻产量构成中的有效穗数、穗实粒数来提高水稻产量。稳定氮肥通过向尿素添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂延缓尿素水解及水解后的硝化作用，达到更好调节尿素氮素的转化，进而有效提高水稻产量。

氮肥施用过量造成损失严重、氮肥利用率低一直是困扰水稻生产的现实问题。我国农田化学氮肥当季作物吸收利用率约为35%，实际上高产高肥地区可能低于25%^[19]。李荣刚^[20]报道，江苏省水稻的氮肥利用率仅19.90%。而本试验结果农民习惯施氮水稻氮肥表观利用率仅为17.76%，主要原因是由于供试土壤基础肥力高，氮肥损失严重。前人研究表明，尿素中添加硝化抑制剂能够提高水稻植株地上部及籽粒的吸氮量，促进水稻氮素营养，提高水稻产量^[21]，添加脲酶抑制剂早晚稻氮肥当季利用率分别提高6.78% 和 9.46%^[17]，氮肥农学利用率提高18.41%^[18]。本试验结果表明，等氮施用稳定氮肥处理氮肥表观利用率均高于农民习惯施氮，以N3最高，显著高于其他施氮处理，其次为N2处理，但与N1和N5无显著性差异。等氮施用稳定氮肥农学利用率高于农民习惯施氮，N3较N1达到显著性差异。说明水稻施用稳定氮肥可以有效提高氮肥表观利用率和农学利用率。稻田施用稳定氮肥是减少稻田氮素损失、提高氮肥利用率的有效途径之一，具有广阔的应用前景。

本试验结果表明，等氮施用稳定氮肥处理土壤碱解氮含量均高于农民习惯施氮，以N3最高。这与尿素中添加脲酶抑制剂/硝化抑制剂处理作物成熟后土壤有效氮含量显著高于单施尿素处理^[22]，有效提高水稻孕穗期土壤铵态氮含量结果一致^[17]。原因可能在于尿素中添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂能增加了微生物在作物生长初期对有效态N固持，有利于后期土壤有效态N的矿化^[23]，说明施用含抑制剂的稳定氮肥能有效提高土壤有效氮含量。

稳定氮肥通过向尿素中添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂能够有效减少氮素损失，提高水稻产量、经济效益和氮肥利用效率。本试验综合水稻产量、氮素利用效率、经济效益和土壤养分结果得出，等氮施用稳定氮肥优于农民习惯施氮，稳定氮肥用量240 kg N·hm^-2且基肥与分蘖肥6∶4分次施用在水稻上应用效果最佳。