不同施氮处理对水稻油菜轮作土壤氮素供应与作物产量的影响

何杰，李冰，王昌全，李玉浩，杨帮凤，张敬昇，向毫，尹斌，李鸿浩



不同施氮处理对水稻油菜轮作土壤氮素供应与作物产量的影响

何杰1，李冰1，王昌全1，李玉浩1，杨帮凤1，张敬昇1，向毫1，尹斌2，李鸿浩1

（1四川农业大学资源学院，成都611130；2中国科学院南京土壤研究所，南京210008）

【目的】探究不同施氮处理对水稻油菜轮作区土壤氮素养分及作物产量的影响，并重点分析不同处理在水稻油菜轮作间的差异及原因。【方法】2014—2015年在成都市典型水稻油菜轮作区进行连续两年小区定位试验，试验处理包括不施氮（CK）、单施尿素（UR）、40%控释氮肥+60%尿素（40%CRU）和单施控释氮肥（CRU）。研究不同处理对水稻油菜轮作条件下土壤无机氮、酶活性、作物产量及氮素利用率的影响。【结果】（1）相较UR处理，40%CRU处理能显著提高水稻生育中后期土壤无机氮含量；油菜蕾薹期到成熟期，土壤无机氮含量随控释氮肥添加量的增加而增大，40%CRU、CRU处理间无显著差异。（2）各施氮处理相比，在作物生育前期UR处理土壤脲酶和蛋白酶活性最高。随生育期推进，添加控释氮肥处理土壤酶活性均高于UR处理，但40%CRU、CRU处理间差异较小。两季作物相比，水稻季土壤脲酶和蛋白酶活性整体均呈升高-降低的趋势，孕穗期出现峰值；而油菜季土壤脲酶活性随生育期发展逐渐降低，添加控释氮肥处理蛋白酶活性先升高后降低。（3）水稻油菜产量均以40%CRU处理最大，两年水稻产量分别较UR处理增产597.04 kg·hm-2（2014年）和582.61 kg·hm-2（2015年），提高了7.50%—7.83%；油菜增产391.19 kg·hm-2（2014年）和378.49 kg·hm-2（2015年），提高了15.39%—16.70%。产量与构成因子的回归方程显示，水稻穗粒数和结实率与产量呈显著正相关，40%CRU处理穗粒数较UR处理提高15.17%（2014年）和17.72%（2015年），结实率提高4.49%（2014年）和4.44%（2015年）。油菜产量与每角粒数和总角果数相关性显著，40%CRU处理每角粒数最多，总角果数较UR处理两年分别增加8.98%（2014年）和13.80%（2015年）。（4）施氮显著提高水稻油菜成熟期地上部分氮积累量，且均以40%CRU处理最大。相较其余施氮处理，40%CRU处理的水稻成熟期氮积累量提高了6.21%—21.83%（2014年）、6.51%—20.74%（2015年），油菜成熟期氮积累量提高了8.42%—24.74%（2014年）、9.39%—22.77%（2015年）。施氮处理能有效提高水稻油菜作物的氮肥表观利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学利用率，且均以40%CRU处理最优，CRU处理次之。【结论】添加控释氮肥的处理可有效改善水稻油菜生育中后期的土壤酶活性与氮素供应，显著增加水稻和油菜作物产量，提高氮素利用率。其中，控释掺混尿素处理土壤的氮素供应适宜，能有效促进作物对氮素的吸收利用，产量水平更大。

水稻油菜轮作；控释氮肥；土壤无机氮；酶活性；产量；氮素利用率

0 引言

【研究意义】氮是作物生长发育所需的重要营养元素[1]。但片面追求高产而过量施用氮肥不仅造成氮肥利用率低[2]、资源浪费[3]，还可能加剧温室效应、水体富营养化等环境问题[4-5]。水稻和油菜是四川省的主要作物，普遍采用水稻油菜轮作模式种植[6]，在种植中往往需要多次追肥，增大了劳动投入。控释氮肥能延长氮素供应周期[7]，减轻劳作强度，但单施控释氮肥易造成作物前期缺肥[8]。采用控释肥掺混尿素处理改进一次性施肥技术[9]，可望既满足于作物生长需求，又降低劳动投入。【前人研究进展】王晓琪等[10]研究发现一次性基施控释肥掺混尿素能使水稻土壤无机氮维持在较高水平，相较多次施用普通尿素处理，掺混处理能提高水稻产量和氮素利用率。王素萍等[11]研究发现，60%控释氮肥掺混40%尿素能明显提高油菜籽粒产量和经济效益。张敬昇等[12]研究了不同比例配施控释氮肥在水旱轮作下对稻麦作物生长和产量的影响，结果表明均以添加40%控释氮肥处理的效果最优。【本研究切入点】该类研究对土壤养分供应特征及养分与作物联系不足，且对水稻油菜轮作区综合施用效果的研究相对较少。【拟解决的关键问题】本研究基于前期在成都平原粮油生产基地多年开展的控释氮肥与速效氮肥配施比例筛选与优化的定位田间试验结果[12-14]，通过筛选出的最优掺混配比继续监测，以不施氮为对照，研究单施尿素、单施控释氮肥以及配施40%控释氮肥对水稻油菜轮作条件下土壤无机氮、酶活性、作物产量及氮素利用率的影响，以期为成都平原水稻油菜轮作下控释掺混尿素一次性施肥技术的推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

本试验于2014—2015年在四川省成都市郫县古城镇花牌村进行。该区域年均气温15.7℃，日照时数1 161.5 h，降雨量963 mm，无霜期280 d。供试土壤类型为水稻土，土壤有机质29.80 g·kg-1，全氮1.90 g·kg-1，碱解氮114.30 mg·kg-1，有效磷12.30 mg·kg-1，速效钾58.90 mg·kg-1，pH 6.70。

1.2 供试材料

聚合物包膜控释氮肥（N 41.4%），中国科学院南京土壤研究所研制，控释期为90 d；尿素（N 46.4%），四川美丰化工有限公司生产；过磷酸钙（P2O512%），湖北祥云化工股份有限公司生产；氯化钾（K2O 60%），湖北宜昌涌金工贸有限公司生产。供试水稻品种为F498，生育期约为130 d；供试油菜为德油5号，生育期约为180 d。

1.3 试验设计

试验共设4个处理：水稻季为CK（不施氮肥）；UR（100%普通尿素），基追比7∶3；40%CRU（控释氮肥40%+普通尿素60%）；CRU（控释氮肥100%）。除CK处理外，各处理氮、磷、钾用量一致。施氮量150 kg·hm-2，施磷量60 kg·hm-2，施钾量75 kg·hm-2，磷钾肥一次性基施。UR处理在基肥施用10 d后追施。40%CRU、CRU处理氮肥一次性基施。油菜季CK（不施氮肥）；UR（100%普通尿素）；40%CRU（控释氮肥40%+普通尿素60%）；CRU （控释氮肥100%）。除CK处理外，各处理氮、磷、钾用量一致。施氮量150 kg·hm-2，施磷量90 kg·hm-2，施钾量90 kg·hm-2，氮磷钾肥均一次性基施。试验小区面积30 m2（5 m×6 m）。设置3次重复，随机排列。小区田埂设农膜，四周设保护行，避免水肥相互渗透，田间管理以当地习惯方式进行。

1.4 测定项目与方法

施肥前采集试验地土样分析其理化性质[15]。水稻于2014年5月24日移栽，全生育期划分为分蘖期（移栽后32 d）、拔节期（移栽后64 d）、孕穗期（移栽后80 d）、成熟期（移栽后110 d）；2015年5月28日移栽，分蘖期（移栽后35 d）、拔节期（移栽后65 d）、孕穗期（移栽后83 d）、成熟期（移栽后114 d）。油菜于2014年10月21日移栽，全生育期划分为苗期（移栽后38 d）、蕾薹期（移栽后117 d）、花期（移栽后148 d）、成熟期（移栽后180 d）；2015年10月23日移栽，苗期（移栽后41 d）、蕾薹期（移栽后120 d）、花期（移栽后153 d）、成熟期（移栽后185 d）。在各生育时期用土钻于各小区采用多点混合法采样，采集0—30 cm耕层土样。土样进行冷藏保鲜，用于无机氮、酶活性及含水量测定（图1）。成熟期采集代表性样品5株，各植株采集后先在105℃杀青30 min，然后在70℃烘干，测定植株吸氮量。成熟期单打单收，计产并测定产量构成因子。

土壤铵态氮采用靛酚蓝比色法，硝态氮采用紫外双波段比色法[15]，土壤脲酶采用苯酚钠比色法[16]，蛋白酶采用三氯乙酸沉淀蛋白质的改良Folin法[17]。植株全氮采用浓H2SO4-H2O2-凯氏定氮法。

图1 水稻油菜各生育时期土壤含水量

1.5 数据统计与分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0软件对数据处理分析，采用单因素方差分析（＜0.05），LSD法进行多重比较。

1.6 计算方法

氮积累量（kg·hm-2）=干物质量×氮含量；

氮肥表观利用率NAUE（%）=（施氮区植株吸氮量-不施氮区植株吸氮量）/施氮量×100；

氮肥偏生产力NPP（kg·kg-1）=施氮区产量/施氮量；

氮肥农学利用率NAE（kg·kg-1）=（施氮区产量-不施氮区产量）/施氮量。

2 结果

2.1 不同处理对水稻油菜轮作土壤无机氮的影响

2.1.1 土壤铵态氮 由图2可以看出，施氮能显著提高水稻油菜轮作水稻季土壤铵态氮含量，且施氮处理铵态氮呈先上升后下降趋势。水稻分蘖期，相较单施控释氮肥CRU处理，UR和40%CRU处理显著提高了土壤铵态氮；拔节至成熟期，添加控释氮肥的处理比单施尿素UR处理显著提高了土壤铵态氮含量。

TS—水稻分蘖期；JS—水稻拔节期；BS—水稻孕穗期；MS—水稻成熟期。 SS—油菜苗期；BS—油菜蕾薹期；FS—油菜花期；MS—油菜成熟期。柱图上方不同小写字母表示不同处理间差异显著（P＜0.05）。下同

两年油菜试验结果显示，油菜苗期土壤铵态氮含量较高，其余时期较为稳定。除蕾薹期外，施氮处理均能显著提高土壤铵态氮。从苗期到花期，各施氮处理间土壤铵态氮无显著差异；成熟期土壤铵态氮含量随控释氮肥添加量的升高而增大，且CRU处理与UR处理间差异显著。

2.1.2 土壤硝态氮 从两年的水稻季试验结果可以看出，施氮显著提高土壤硝态氮含量（图3）。除孕穗期外，其余时期土壤硝态氮含量趋于平稳。分蘖期，UR处理较40%CRU、CRU处理能显著提高土壤硝态氮，且硝态氮含量随控释氮肥添加比例升高而减小；拔节到成熟期均以40%CRU处理硝态氮含量最大，与UR处理差异显著。

油菜季土壤硝态氮含量在其生育期内呈逐渐下降的规律，施肥处理较CK处理能显著提高耕层土壤硝态氮含量。油菜苗期，土壤硝态氮含量随控释氮肥添加量的升高而减小，且单施控释氮肥（CRU）处理硝态氮含量均显著低于其他施氮处理；蕾薹期到成熟期，添加控释氮肥处理的硝态氮含量显著高于单施尿素（UR）处理，且CRU处理相对较高。

2.2 不同处理对水稻油菜轮作土壤酶活性的影响

2.2.1 土壤脲酶 相比CK处理，施氮能有效提高水稻季土壤脲酶活性（图4）。总体而言，孕穗期是脲酶活性变化的拐点时期，UR处理表现为“降-升-降”特征；而40%CRU、CRU处理呈现先升高后降低的趋势。除分蘖期外，单施尿素（UR）处理的脲酶活性均明显低于添加控释氮肥处理，且40%CRU和CRU处理脲酶活性变化趋势类似，差异较小。

两季油菜试验结果显示，CK处理土壤脲酶活性明显低于各施氮处理，且各处理脲酶活性均呈逐渐降低趋势。单施尿素（UR）处理脲酶活性除在油菜苗期外，均明显低于添加控释氮肥处理。40%CRU处理脲酶活性在油菜苗期较CRU处理有明显提高，但在油菜生育中后期，添加控释氮肥处理脲酶活性差异不大。

2.2.2 土壤蛋白酶 由图5可以看出，水稻生育期内，施氮处理土壤蛋白酶活性高于CK处理。除UR处理外，其余处理蛋白酶活性变化呈现先升高后降低规律，在孕穗期达到峰值。水稻分蘖期，单施控释氮肥CRU处理明显低于其余施氮处理；水稻拔节到成熟期，添加控释氮肥处理蛋白酶活性高于单施尿素UR处理，且40%CRU、CRU处理蛋白酶活性差异不大。

图3 不同处理对水稻油菜土壤硝态氮的影响

图4 不同处理对水稻油菜土壤脲酶活性的影响

图5 不同处理对水稻油菜土壤蛋白酶活性的影响

两年油菜试验结果表明施氮有利于提高土壤蛋白酶活性。油菜整个生育期内，CK处理土壤蛋白酶活性较为稳定，添加控释氮肥处理蛋白酶活性先升高后降低。相较40%CRU、CRU处理，UR处理在油菜苗期对蛋白酶活性的提高效果更明显；而40%CRU、CRU处理在油菜生育中后期的蛋白酶活性增长明显，且二者差异较小。

2.3 不同处理对水稻油菜产量和氮素利用率的影响

2.3.1 产量及构成因子 由表1可知，各施氮处理具有显著增产效果，2014与2015年产量分别提高18.53%—27.81%和19.71%—28.70%。其中40%CRU处理增产效果最佳，两年水稻产量分别较UR处理增产597.04 kg·hm-2（2014年）和582.61 kg·hm-2（2015年），提高了7.50%—7.83%。产量各构成因子中，两年的试验结果表明施氮显著增加水稻穗粒数和结实率。各施氮处理千粒重无显著差异；添加控释氮肥处理较单施尿素UR处理显著提高水稻穗粒数15.17%—17.32%（2014年）、17.72%—18.46%（2015年）；40%CRU处理较单施尿素UR处理显著提高水稻穗长、结实率22.50%、4.49%（2014年）和17.04%、4.44%（2015年）。

表2可以看出，施氮显著提高油菜实际产量，且40%CRU处理增产效果最显著。相比单施尿素UR处理，40%CRU处理两年分别增加实际产量391.19 kg·hm-2和378.49 kg·hm-2，提高了16.70%与15.39%。产量构成因子中，除每角粒数外，施氮均显著提高其余产量构成因子。施氮处理间，主序角果数、每角粒数以及千粒重无显著差异；总角果数表现为40%CRU、CRU处理分别显著高于单施尿素UR处理8.98%、6.76%（2014年）和13.80%、9.43%（2015年）；施氮处理间主序花长仅在2015年有所差异，40%CRU与CRU处理较单施尿素（UR）处理显著增加2.77 cm和2.78 cm。

表1 不同处理对水稻产量构成因子的影响

同列不同小写字母表示不同处理间差异显著（＜0.05）。下同

Small letters in column indicate significant differences at 0.05 level.The same as below

表2 不同处理对油菜产量构成因子的影响

2.3.2 作物产量与产量构成因子的相关性分析 建立作物产量（）与产量构成因子（X）的多元回归方程（表3）。水稻回归方程显示，穗粒数和结实率与产量有极显著正相关关系。40%CRU水稻处理产量最高，其穗粒数与CRU处理无显著差异，较单施尿素UR处理提高15.70%（2014年）、17.72%（2015年），且结实率最高，较单施尿素UR处理提高4.49%（2014年）、4.44%（2015年）。油菜产量与每角粒数和总角果数呈极显著正相关。40%CRU处理油菜产量最大，施氮处理间每角粒数无显著差异，但以40%CRU处理最大；总角果数也以40%CRU处理最优，与单施尿素UR处理差异显著，两年分别增加8.98%（2014年）、13.80%（2015年）。

2.3.3 氮素利用率 施氮显著提高水稻成熟期氮积累量（表4）。两年试验结果显示， 40%CRU处理对水稻成熟期吸氮量影响效果最好，较其余施氮处理提高6.21%—21.83%（2014年）、6.51%—20.74% （2015年）。氮肥表观利用率、偏生产力和农学利用率均呈现40%CRU＞CRU＞UR。2014年40%CRU处理较其余施氮处理分别提高了氮肥表观利用率、偏生产力和农学利用率14.60%—64.02%、3.88%—7.85%、20.63%—50.06%，2015年分别提高13.47%—50.00%、4.07%—7.49%、21.41%—45.60%。

表3 水稻油菜产量与产量构成因子的相关性

表4 不同处理对水稻成熟期地上部氮积累量和氮素利用率的影响

表5可以看出，油菜成熟期氮积累量以40%CRU处理最优，与其余处理差异显著。相较其余施氮处理，40%CRU处理油菜成熟期氮积累量显著提高8.42%—24.74%（2014年）、9.39%—22.77%（2015年）。施氮处理间氮肥表观利用率、偏生产力和农学利用率变化规律与水稻季类似，仍以40%CRU处理效果最好，较其余施氮处理两年的氮肥表观利用率、偏生产力和农学利用率分别依次提高15.85%—53.71%、1.79%—16.72%、3.43%—35.56%（2014年）、16.30%—43.45%、2.05%—15.44%、3.62%—30.14%（2015年）。

表5 不同处理对油菜成熟期地上部氮积累量和氮素利用率的影响

3 讨论

水稻与油菜是中国主要的粮油作物，氮素需求量巨大。合理的氮肥施用能有效促进作物生长、提高产量[18]。土壤无机氮作为植物直接吸收利用的氮素形式之一，其丰缺程度能有效表征土壤供氮状况[19]。本试验中，水稻季无机氮变化可能受水分条件变化的影响，分蘖到拔节期，稻田处于淹水状态，硝化作用受到抑制[20]，铵态氮累积增多；抽穗期排水晒田，土壤通透性改变，硝化作用增强[21]，故水稻季土壤硝态氮在该时期出现峰值。油菜苗期铵态氮含量较高，苗期吸收了大量氮素，且温度的提高有利于土壤微生物活动，促进铵态氮向硝态氮转化[22]，土壤铵态氮含量降低，而土壤本身的氮素调节能力能补充一定铵态氮，故铵态氮含量保持较稳定水平。旱地土壤的硝化作用有利于土壤铵态氮向硝态氮的转化补充，故油菜季硝态氮含量丰富，随生育期推移缓慢下降。本试验结果表明，单施尿素处理在作物生长前期氮素释放迅速，在作物生育中后期土壤无机氮含量低，而添加控释氮肥的处理能不同程度延长氮素供应周期，维持或提高土壤氮素肥力，这与前人的研究结果一致[9,11,23]。水稻分蘖期UR处理土壤含氮量过高，可能造成无效分蘖增多，氮素流失[24-25]。40%CRU处理较其余处理在水稻抽穗至成熟期无机氮含量丰富既有利于水稻孕穗结实，提高产量[25]，也能对后续作物进行持续供氮。有研究表明，油菜苗期需氮量较大，以此保障油菜根系活力[26]，而在生育中后期，油菜仍需吸收一定的土壤氮素，促进氮素养分在油菜中向籽粒转运的再分配[27-29]。本试验表明，控释掺混尿素处理既能在油菜苗期保持较高无机氮含量，保证作物的快速生长，又可在油菜生育中后期供应适宜的氮素水平，刺激油菜地上部各营养器官保持活力，有利于籽粒灌浆结实。而CRU处理前期的硝态氮显著低于其余施氮处理，一定程度抑制了油菜在苗期的氮素需求，影响其在关键生殖时期的发育。

土壤酶参与土壤中一切生物化学过程，对土壤肥力有直接影响[30-31]。脲酶和蛋白酶是决定土壤氮转化的关键酶，其活性可在一定程度上反映土壤供氮能力[32-34]。本研究结果表明，水稻油菜脲酶活性变化存在明显差异，随作物生育期推进，水稻土壤脲酶活性先上升后下降，这与前人的研究结果类似[35-36]，这主要是受水稻生长情况影响。另外，万水霞等[37]研究表明，水稻生长旺期，根系分泌物大量增加，刺激了脲酶活性，故水稻孕穗期土壤脲酶活性出现峰值。油菜季土壤脲酶活性随生育期推进而逐渐降低，其可能原因是随着养分被作物吸收利用，酶促反应浓度降低，从而引起脲酶活性下降。连续两年水稻油菜试验结果表明，土壤蛋白酶活性随作物生育期推进先升高后下降，这可能是由于氮肥在前期供氮为蛋白酶提供了激活底物，随着作物关键生育期对氮素需求量的增加，土壤有机氮向无机氮转化，引起蛋白酶活性升高。本研究还表明，添加控释氮肥可提高作物中后期土壤脲酶、蛋白酶活性，这与前人的研究结果基本一致[38]。与UR处理相比，40%CRU处理对作物前期土壤脲酶、蛋白酶活性促进效果更优，而在生育中后期二者差异不明显，这主要是因为40%CRU处理在作物前期通过尿素水解供氮，为酶促反应提供了充足底物，中后期掺混处理配比适宜可有效延长肥效释放周期，基本实现单施控释氮肥效果。可见，控释掺混处理通过尿素与控释氮肥的合理配施，养分供应较为持续且丰富，土壤脲酶和蛋白酶的底物充足，进一步又促进了土壤氮素转化与供应，为作物生长提供了较为理想的生长条件。

大量研究结果显示，控释肥掺混尿素进行一次性基施具有降低劳动投入，提高作物产量和氮素利用率[39-41]、优化产物品质[42]、减少温室气体排放[43]等诸多优势。本试验基于水稻油菜轮作体系研究发现，控释肥掺混尿素（40%CRU）处理下水稻增产效果最佳，较其余施氮处理增产306.03—597.04 kg·hm-2。同时，该处理显著提高水稻成熟期氮素积累量，氮素利用率最优。这可能是因为掺混处理在水稻生育期内能持续供氮，避免了单施尿素（UR）处理的后期供氮不足与单施控释氮肥可能造成的贪青晚熟现象[8]，充足的氮素供应和较高的酶活性合理调节了土壤与作物间对氮素的供需平衡，为水稻生长创造了适宜的生长条件。张敬昇等[12]研究指出，施用控释氮肥能提高水稻穗粒数和结实率，进而影响水稻产量，本试验中40%CRU处理优化了作物产量构成关键因子，且产量构成因子回归方程也出现了相同结论。各施氮处理对油菜季产量和氮素利用率的影响与水稻季类似，均呈现40%CRU＞CRU＞UR的规律，其可能原因40%CRU处理在保证油菜前期优良生长的同时也为油菜中后期持续供氮，籽粒充实时间延长，优化了角果发育和单株生产力[44-45]，从而提高了籽粒产量。同时，产量构成因子回归方程显示，总角果数和每角粒数与油菜产量呈显著正相关，40%CRU处理总角果数显著高于UR处理，每角粒数最大，证明该处理对油菜增产效果较佳。

4 结论

水稻分蘖期和油菜苗期的土壤无机氮含量与土壤酶活性基本呈现出UR处理＞40%CRU处理＞CRU处理。而添加控释氮肥的处理可有效地改善水稻、油菜生育中后期的土壤酶活性与氮素供应，且水稻油菜两季的氮素状况分别以40%CRU处理和CRU处理相对更优。

各施氮处理均显著增加水稻和油菜作物的产量，且均以40%CRU处理增产效果最好，与UR处理差异显著。水稻油菜作物成熟期氮积累量和氮素利用率均呈现40%CRU处理＞CRU处理＞UR处理的规律。

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（责任编辑 李云霞）

Effects of Different Nitrogen Fertilization Treatments on Soil Nitrogen Supply and Yield in Rice-Rape Rotation

HE Jie1, LI Bing1, WANG ChangQuan1, LI YuHao1, YANG BangFeng1, ZHANG JingSheng1, XIANG Hao1, YIN Bin2, LI HongHao1

(1College of Resources, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130;2Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008)

【Objective】In order to study the effects of different nitrogen fertilization treatments on soil nitrogen supply and yield in rice- rape rotation system, the differences of effects in different treatments in the rice and rape rotation system were analyzed. 【Method】In 2014 and 2015, field experiments were carried out to study the effects of different N treatments on the inorganic nitrogen, enzyme activity, yield and nitrogen use efficiency. Four four fertilization patterns were designed, including CK (non- N fertilization), UR (100% urea), 40%CRU (40% controlled- release urea+ 60% urea), CRU (100% controlled- release urea). 【Result】（1）Compared to UR, the soil inorganic nitrogen at the mid-late stage of rice in CRU treatment was increased significantly. With the increasing of N in CRU, the soil inorganic nitrogen in the mid-late stage of rape was all increased. 40%CRU and CRU had a little influence on the soil nitrogen in the mid-late stage of rape. (2) The highest urease activity and protease activity in the early stage of rice and rape were obtained in UR. With the development of growth period, the enzyme activity was higher than UR by controlled- release fertilizers with different patterns. 40%CRU and CRU had a little influence on the soil enzyme at the mid-late stage of rice and rape. The enzyme activity of rice increased at beginning and then decreased afterwards, with the peak at booting stage. With the development of rape growth period, the urease activity reduced gradually. After adding controlled- release fertilizer, the protease activity increased at beginning and then decreased afterwards. (3) The yields of rice and rape were the highest in 40%CRU treatment, compared with UR treatment, the yield of rice increased by 597.04 kg·hm-2(2014) and 582.61 kg·hm-2(2015), respectively, improved by 7.50%-7.83%; the yield of rape increased by 391.19 kg·hm-2(2014) and 378.49 kg·hm-2(2015), improved by 15.39%-16.70%, respectively. The regression equation of yield and component factors showed that grain number and seed setting rate were positively correlated with rice yield, compared with UR treatment, 40%CRU treatment increased grain number by 15.17% (2014) and 17.72% (2015), the seed setting rate increased by 4.49% (2014) and 4.44% (2015). The rape yield showed a significant correlation with seed number per pod and total silique number, 40%CRU treatment had the biggest seed number per pod, total silique number increased by 8.98% (2014) and 13.80% (2015) compared with the UR treatment. (4)Nitrogen application significantly increased the overground nitrogen accumulation at the mature stage of rice and rape, and 40%CRU treatment was the highest. Compared with other nitrogen treatments, the nitrogen accumulation in the mature stage of rice in 40%CRU treatment increased by 6.21%-21.83% (2014), 6.51%-20.74% (2015), and the nitrogen accumulation at the mature stage of rape increased by 8.42%-24.74% (2014), and 9.39%-22.77% (2015). Nitrogen application could effectively improve the NAUE, NPP, NAE, and the optimal treatment was 40%CRU, followed by CRU treatment. 【Conclusion】Controlled-release fertilizer could improve the soil nitrogen and enzyme activity, increase significantly yield of rice and rape, enhance nitrogen use efficiency. And controlled release blend bulk urea will enhance the nitrogen supply of soil at the mid-late growing stage of rice and rape, which can effectively promote the absorption and utilization of nitrogen, thus increase the yield effectively.

rice-rape rotation; controlled release nitrogen fertilizer; soil inorganic nitrogen; enzyme activity; yield; nitrogen use efficiency

2016-12-23；接受日期：2017-03-13

国家科技支撑计划（2013BAD07B13）、四川省科技支撑计划（2012JZ0003）

何杰，E-mail：hejie930824@163.com。通信作者王昌全，E-mail：w.changquan@163.com