减少氮素损失，提高氮肥利用率的原则和措施
出处：按学科分类—工业技术 中国农业出版社《肥料实用手册》第349页（5602字）
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我国是世界上最大的氮肥消耗国。据联合国粮农组织统计，我国的农田面积占全世界农田总面积的6．6%，1993—1994年度氮肥的消耗量却占全世界消耗量的24．7%。平均每公顷农田氮肥消耗量达188kg，比世界平均消耗50．3kg／hm2的水平高3．7倍。
1．农田中氮肥的去向及影响因素 氮肥施入土壤后有3个去向：一部分氮肥被当季作物吸收利用；一部分残留在土壤中；另一部分则离开土壤—作物系统而损失。据粗略计算，作物当季吸收利用率一般为30%～40%，氮素损失率可达20%～60%，土壤中残留约为25%～35%，旱作上肥料氮的利用率通常比水稻高，而氮素总损失比稻田少。残留于土壤中氮素，尽管当季没有贡献，但可以保持土壤氮素水平并为后季作物所利用。影响氮肥去向的因素有：
(1)氮肥用量。从绝对值来看，作物吸收氮量，土壤中残留的以及损失的肥料氮量都随着氮肥用量的增加而增加。从相对值看，氮肥利用率随着施肥量的增加而减少，损失率则随施肥量增加而增大。当施氮量由75kg／hm2，增至150kg／hm2时，氮素损失率从28．6%增至36．5%，换算成损失量则由每公顷损失氮21kg增至55kg，净增34kg，增加了1．6倍(表5-51)。
表5-51 小麦在不同水肥条件下尿素氮的去向
(2)氮肥施用时期。在作物生长中期追施氮肥，一般比早期追施或作基肥施用利用率提高，损失率较少。
(3)氮肥施用方法。大量研究表明，铵态氮肥或尿素深施是提高氮肥利用率，减少肥料氮损失最有效的一种措施。因为深施既能减少氨挥发，又可降低硝化一反硝化损失。旱作上将尿素或硝酸态氮肥结合灌溉施用，也是行之有效的措施。表5-52是深施及表施化肥氮去向的比较。
表5-52 深施和表施后灌水化肥氮去向比较(田间15N微区比较)
(4)氮肥种类。尿素和碳酸氢铵是我国重要的两种氮肥，尿素的利用率一般比碳酸氢铵高而损失低。这是因为碳酸氢铵容易氨挥发。硝酸氮肥不宜施于稻田，因为在还原条件下硝态氮易于遭受反硝化损失。但旱作上的研究结果表明，硝态氮肥是作物很喜欢的一种氮素形态，作物对硝酸钾的利用率明显高于碳酸氢铵，并略高于尿素，在土壤中的残留量比尿素和碳酸氢铵低。
(5)水分状况。适宜的水分供应是作物正常生长的必要条件，水分供应与作物吸收养分密切相关，水分过多或过少对旱作的根系生长和吸收养分都不利。适量灌溉能较大程度提高氮肥利用率，干旱及过量灌水使氮肥利用率下降。
(6)养分平衡。养分平衡是通过提高氮肥利用率而影响氮肥去向的。在磷、钾供应能力较低，微量元素缺乏的土壤上，配合施用磷、钾肥和微肥，有利于作物生长和氮肥利用率的提高，减少氮在土壤中的残留。例如潮土10年定位试验结果表明，在土壤磷素缺乏的单施氮肥(N)和氮钾肥(NK)处理上小麦氮的利用率逐年下降，由1990年的43%和44%下降到2000年的1．7%和0．6%，而全量施肥NPK处理的氮肥利用率却稳中有升，由1990年的47%升到2000年的58%(黄绍敏，2001)。
(7)化学氮肥和有机肥的配合施用。有机肥和化学氮肥配施时，氮肥提高了有机氮肥的矿化率，有机肥提高了化肥氮的生物固持率，有机肥和化学肥料氮的总利用率、土壤残留率和氮素损失率约分别等于二者单独施用时的代数和。
分析了各因素对氮肥去向的影响，减少氮肥损失，提高氮肥利用率的措施就显而易见了。
2．提高氮肥利用率，减少氮肥对环境污染的施肥措施
(1)深施或混施。尽量避免表层土壤中无机态氮的过量积累，是减少氮损失的施肥原则。深施特别是粒肥深施是目前各种方法中效果最大且较稳定的一种(曹志洪，S．K迪达塔，1983及朱兆良，1992)。与氮肥表施相比，将氮肥混施于土壤耕层中，也能减少氮素损失。深施和混施的主要作用是减少氨挥发和径流损失，也可能减少反硝化损失。
(2)水肥综合管理。前面分析过灌水量和施肥量均是影响氮损失的重要因素，适宜的水肥综合管理可以达到提高氮肥增产效果的目的。在水稻田中常采用“无水层混施法”(施用基肥)和“以水带氮法”(施用追肥)，这种方法可降低施肥后存留于田面水中的肥料氮量，从而减少氮素损失。与习惯施肥相比，氮肥利用率平均提高12%，每667m2产量提高11%(朱兆良，1991)。旱作上撒施氮肥后随即灌水，可以达到部分深施的目的。在河南封丘潮土上进行的小麦试验中，用返青肥表施后灌水，尿素的氮素损失比灌水后表施降低7%。
(3)脲酶及硝化抑制剂。脲酶抑制剂的作用是延缓脲酶对尿素的水解，使较多的尿素能扩散到土表以下的土层中，从而减少旱地表层土壤或稻田田面水中铵态氮或硝态氮的总浓度，以减少挥发损失。目前研究较多的脲酶抑剂有O-苯基磷酰二胺(PPD)、N—J基硫代磷酰三胺(NBPT)、氢醌和硫脲等。
硝化抑制剂的作用是抑制硝化速率，减缓铵态氮向硝态氮的转化，从而可能减少氮素的反硝化损失和硝酸盐的淋溶损失，还可以减少硝化过程中N2O的逸出和
的积累以及改善作物的品质。硝化抑制剂的种类有2-氯-6-三氯甲基吡啶(CP)、脒基硫脲(ASU)、双氰胺(DCD)等。近年来，国际上还发展了蜡包膜碳化钙(CCC)。我国试验较多的有CP和DCD，CP对减缓硝化作用有明显的效果，添加CP的石灰性水稻土和潴育性水稻土的硝化率为不添加的30%～33%(李良漠，1992)。在非石灰性土壤上施用抑制剂优于石灰性土壤。
(4)缓效(长效)肥料。缓效肥料指将粒状氮肥表面包裹一层薄膜，使其可溶性氮逐渐释放出来，这有利于作物吸收，减少氮素损失和生物固特。中国科学院南京土壤研究所研究了钙镁磷肥包膜碳酸氢铵(长效碳酸氢铵)和钙镁磷肥包膜尿素(长效尿素)的增产效果，结果表明长效肥在水稻直播上的增产效果显着，在质地疏松的砂质土壤上施用长效肥的效果优于保水保肥性能好的黏质土壤。
总之，科学地施用氮肥的目的是减少氮素损失，减少可能造成污染物的面源。与表面施氮肥相比，深施及混施有一定效果，这已经在生产上广泛应用。以水带氮，让灌溉水或降雨将表施的氮肥带入土层中，是提高氮肥增产效果的又一措施。抑制剂是一个有希望的措施，但目前大多还处于试验阶段。