尿素缓释肥在我国农作物生产中的应用研究状况与前景

雷海波，王胜杰，王浩迪，杨奕曼，郑润东，刘文

尿素缓释肥在我国农作物生产中的应用研究状况与前景

雷海波，王胜杰，王浩迪，杨奕曼，郑润东，刘文通信作者

（天津农学院 基础科学学院，天津 300392）

尿素缓释肥是提高氮肥利用率的一种新型肥料，是提升氮营养素利用率和提高农作物产量的重要途径。本文综述了近几年来尿素缓释肥在我国粮食作物小麦、玉米、水稻和经济作物棉花、大豆等作物种植过程中的应用研究现状，认为尿素缓释肥配施应用于农作物种植过程中具有明显的减氮增收作用。同时指出尿素缓释肥在农作物应用中存在的一些问题，例如关于尿素缓释肥对作物品质的影响、缓释材料对环境的影响、缓释曲线与作物营养需求曲线的匹配等相关问题仍缺乏研究。本研究将为今后关于尿素缓释肥的应用研究和广泛推广提供理论参考。

尿素缓释肥；农作物；应用

氮素是作物生长所必需的大量营养元素，提高作物氮利用效率是作物高产优质的重要目标[1]。20世纪70年代以来，尿素被认为是提供作物氮素营养的重要肥源，也是世界上使用最多的氮肥种类。但尿素施用过程中，氮素利用率不高，还对土地及环境有一定的破坏[2]。例如，在普通尿素施用过程中只有47%的氮被植物吸收，而超过40%的氮流失到土壤或水体环境中，很大程度上造成了资源浪费和环境污染。尿素缓释肥是能够大幅降低氮素损失且提高作物产量的肥料[3-5]，是通过调控机制使氮营养素缓慢释放以延长作物对氮营养素吸收利用有效期的肥料。在作物种植过程中施用尿素缓释肥不但可以提高作物对氮的吸收率，减轻施肥对环境造成的污染问题，还能减少作物在整个生长期的施肥量和施肥次数。

目前，我国已经逐步将尿素缓释肥推广应用到大田作物的种植中，本文拟对尿素缓释肥在小麦，水稻、玉米及其他一些作物种植的应用研究现状进行总结概括，对比分析尿素缓释肥与普通尿素的肥效差异，旨在为肥料研究与合理利用提供参考。

1 尿素缓释肥在农作物生产应用研究现状

我国目前还是以增加粮食产量为主要任务，因此尿素缓释肥在大田的推广应用研究主要集中在粮食作物——小麦、水稻和玉米的种植上。另外，在油菜、花生、大豆和棉花等经济作物也有部分应用研究。目前，应用较为广泛的尿素缓释肥是以包膜尿素缓释肥为主，即在颗粒尿素表层包裹上一层或多层具有渗透扩散能力的理想材 料[6-9]来延缓尿素的溶解释放，如常见的淀粉基尿素缓释肥[10-16]、聚氨酯包膜尿素缓释肥[17-20]、涂硫尿素缓释肥[21-24]及各种包衣尿素缓释肥[25-28]等。

1.1 尿素缓释肥在小麦种植上的应用研究

我国的小麦种植集中在北方地区，北方温度较低，光照时间长，昼夜温差大，有利于小麦蛋白质的形成。小麦的种植过程中尿素施用量大，研究尿素缓释肥在小麦种植中的施用方法和应用效果是非常必要的。

吴月琴[29]将尿素缓释肥用于小麦种植，将基肥与尿素缓释肥混合施肥与基肥与普通尿素混合施肥做对比试验。研究结果表明，基肥施配方肥600 kg/hm2加尿素缓释肥150kg/hm2后期不再追肥处理，产量及产投比分别为8 288.89kg/hm2和7.89。王光禄等[30]在基施条件相同的情况下，于返青期对强筋小麦分别进行追施尿素缓释肥（氮含量≥46.2%）和普通尿素处理，试验得出前者的小麦成穗率提高1.2%，产量提高了237 kg/hm2，原因在于缓释尿素能够提高有效穗数和千粒重。司贤宗等[31]研究高分子材料包膜尿素缓释肥与纯尿素配施对种植冬小麦-夏玉米的施肥效果，研究结果表明，在冬小麦-夏玉米轮作体系中，采用尿素缓释肥与纯尿素按8∶2的比例配施，在施一次基肥一次追肥处理模式下的产量、上部氮素积累量、氮肥利用率均高于常规施肥，总产量可超过22 500 kg/hm2。佟国香等[32]在返青期对小麦追施不同量的尿素缓释肥（含N≥46%，含脲酶抑制剂），研究发现，返青期追施一次尿素缓释肥的处理，与春季返青期和拔节期两次追施普通尿素的处理相比，小麦产量增产4.5%～11.3%，尿素缓释肥处理增产的主要原因在于该施肥方法增加了单位面积的麦穗数。翟彩霞等[33]采用田间小区试验方法，对小麦进行一次性基施变性淀粉包裹型尿素缓释肥，小麦单株干质量高于相同条件下施用普通尿素的小麦，小麦根系活力提高了4.9%～16.6%，最终小麦产量提高了14.7%～16.5%。陈冬萍等[34]开展了丰卉牌尿素缓释肥在小麦种植上的应用试验，结果表明在小麦的拔节期施用尿素缓释肥165 kg/hm2，剑叶期施用尿素缓释肥37.5 kg/hm2时，氮肥利用率高于普通尿素，小麦的株高约为87.45 cm，产量最高为10 248.8 kg/hm2。

由此可知，尿素缓释肥在小麦种植中的应用效果良好。尿素缓释肥大多以配施的方式进行施肥，施用尿素缓释肥能够减少施肥次数，提升氮肥的利用率，提高小麦根系活力，提高有效麦穗数量和麦粒的千粒重，从而使小麦增产增收。

1.2 尿素缓释肥在玉米种植上的应用研究

玉米是世界上重要的粮食作物，也是我国重要的粮食作物之一。玉米的施肥量较大，如果能将缓释肥在玉米种植中推广使用，将大幅减少肥料使用量。

薛振亚[35]采用树脂包膜尿素缓释肥与普通大颗粒尿素配施的方式进行玉米种植，其中施用45%尿素缓释肥＋55%普通尿素效果最好，生育性状好，百粒重为39.2 g，产量最高为766.44 kg/hm2。赵聪等[36]通过田间试验研究了施用福思德尿素缓释肥对春玉米产量的影响，结果表明，与全部基施尿素处理比较，施用尿素缓释肥时氮肥用量减少20%时，产率最高，产量比对照样提高了10.8%。娄伟香[37]将福思德尿素缓释肥与普通尿素采用不同基施搭配比例和不同追肥比例进行试验，发现最优的施肥方法为：基肥比例为50%（尿素缓释肥：常规尿素为6∶4），追肥比例为50%时，产量达到10 340.9 kg/hm2。李玮[38]研究了尿素缓释肥（含N量为44%）对玉米产量的影响，结果表明，一次性施用尿素缓释肥（N）310 kg/hm2做基肥，后期不追肥，同等情况下与常规尿素比，玉米产量提高了12.98%，氮肥利用率提高了2.14%。李胜[39]在玉米种植过程中将施用尿素缓释肥与施用普通尿素做对比，试验结果表明，与施用普通尿素相比，施用尿素缓释肥可使玉米产量提高17.1%，氮肥利用率提高20.71%。杨利军等[40]分别将尿素缓释肥1（添加脲酶抑制剂的缓释尿素）、尿素缓释肥2（添加硝化抑制剂的缓释尿素）及普通尿素在玉米种植过程中作为基肥一次性施用，后期不再不追肥。试验结果表明，与施用普通尿素相比，两种缓释肥均有增产效果，增产均幅分别为10.35%和10.1%，平均穗粒数分别增加19.72和4.26。

由此可知，尿素缓释肥应用于玉米种植，可以与普通尿素配施，也可以作为基肥一次性基施。总体上，施用尿素缓释肥能够使玉米的穗位增高，穗长增长，增加穗粒数，从而提高了玉米产量。其原因在于施用缓释尿素，延长了肥效，有利于植株对养分的吸收，提高了氮元素的利用率，同时降低了土壤中硝态氮含量。

1.3 尿素缓释肥在水稻种植上的应用研究

水稻是我国最主要的粮食作物。2019年我国水稻播种面积2.97万hm2[41]，对氮素需要量很高。

周波等[42]将日本尿素缓释肥和普通尿素作为基肥应用在水稻生产上，研究结果表明，在相同试验条件下，施用尿素缓释肥比施用普通尿素的纯氮用量少165 kg/hm2，纯收益却增加了774元/hm2。刘文等[43]将尿素缓释肥与普通尿素配施，研究其对水稻产量及氮素利用率的影响，结果表明，与常规施肥相比，氮肥利用率提高了2.55%。王强等[44]对比研究稳定性肥料、包膜尿素肥及普通尿素对单季水稻进行一次性施肥处理（氮肥用量225 kg/hm2）的减施效果和稳产情况，结果表明，树脂包膜缓释尿素处理的水稻生长的氮素吸收率最高，比普通尿素提高了2.8%～9.0%；当采用三种缓释尿素一次性基施时，氮肥用量比现阶段常规施肥量减少16.7%时，可以满足单季稻一次性施肥要求。王琰等[45]对比研究了富思德尿素缓释肥和普通尿素对水稻种植的影响，结果表明，在同等生产条件下，富思德尿素缓释肥处理的比常规尿素肥处理的水稻增产18.4%，节约了肥料费用207元/ hm2，增收为5 125.50元/hm2。辛闯[46]通过对水稻施用尿素缓释肥与施用普通尿素进行对比，发现水稻在插秧前施用尿素缓释肥，生育期不追肥，增产效果明显，产量可提高43.3 kg/hm2，纯效益增加126.6 元/hm2。姜娟等[47]在辽宁开展一次性底施尿素缓释肥的田间试验，结果表明，水稻增产31.1～88.9 kg/hm2，增产率为5.9%～21.3%。郭淑鲜等[48]研究结果显示，施用尿素缓释肥与普通尿素相比，水稻增产34 kg/hm2，增加净收入66.62元/hm2。聂守军[49]研究发现，施用尿素缓释肥比施用普通尿素增产243 kg/hm2，且每公顷的缓释尿素施用量比常规尿素少50kg。陈良娣等[50]研究表明，尿素缓释肥用量600 kg/hm2，分蘖肥施尿素150 kg/hm2，提高了水稻抗逆性，增加了有效穗和结实率，减轻了劳动强度。

通过上述研究表明，尿素缓释肥对水稻的应用大多可以一次性施肥进行，缓释肥的施用能够提高水稻产量，提升氮素利用率，减少施肥量。由此可知，尿素缓释肥在水稻种植中具有广阔的应用前景。

1.4 尿素缓释肥在其他作物种植上的应用研究

除了主要的粮食作物外，我国还大面积种植油料作物，如油菜、花生和大豆等。另外，作为纤维原料的棉花种植面积也非常大。除此之外，一些蔬菜的种植也需要施用尿素肥料。因此，研究在这些作物种植中以尿素缓释肥代替一般尿素很有必要。

张抗萍等[51]在油菜‘三峡油5号’种植过程中，对比不同施肥量的缓释肥（树脂包膜尿素或硫包裹尿素）配施常规尿素的作用效果，发现在生育期降水量充足时，缓释肥配施常规尿素比例为8∶2，油菜籽产量显著高于仅施纯尿素肥。在第2年的重复试验中，以同样的配施比例施肥，产量仍然最高，为2 509.35 kg/hm2。廖佳元[52]通过盆栽土培试验研究了施用生物炭缓释尿素对油菜种植的影响，结果表明，施用生物炭缓释尿素与施用常规尿素相比，前者最终使油菜增产16.9%，氮素利用率提高了66.4%，显著提高了油菜干物质量和产量。李元[53]进行了不同尿素处理对油菜产量及品质的影响试验，得出了当尿素缓释肥（添加0.2% NBPT脲酶抑制剂）的氮施肥量为992.24 mg/盆时，油菜中全氮和叶绿素含量最高，分别为9.77 g/kg和0.51 g/kg，此时尿素缓释肥的氮肥利用率达44.7%。

王振宇[54]将花生生育期追肥改为一次基施NT尿素缓释肥，不再追肥，研究发现施肥75 kg/hm2，可以使花生提前出苗，且苗匀称壮实，每公顷增产124.4～425.8 kg。刘溪[55]在花生生育期追施普通尿素与追施尿素缓释肥进行对比试验，发现在花生生育期追施尿素缓释肥150 kg/hm2，可以使花生株高长3～5 cm，与追施等量的普通尿素相比，每公顷可增产178.10 kg，增产率为3.6%，收益增加66.1 元/hm2。潘德斌等[56]通过在大豆生长过程中施用硫包衣尿素缓释肥与普通尿素的对比试验，发现与每公顷施用普通尿素37.5 kg相比，施用等量的尿素缓释肥可使大豆增产392.1 kg/hm2，且株高高，分枝数多，株粒数增加。

李玮等[57]用不同浓度的尿素缓释肥（含N 44%）与普通尿素在棉花的滴灌种植过程中开展基施对比试验，结果发现当基施尿素缓释肥量与追施普通尿素量各占50%时，棉花产量最高，比普通尿素增产8.4%，氮肥利用率比基施尿素缓释肥量与追施普通尿素量为2∶8和10∶0时分别高4.18%和24.37%。杨阳等[58]将基质型尿素缓释肥应用于蕹菜的田间试验，结果表明，与常规尿素相比，基质型尿素缓释肥可降低氮素淋溶9.2%，降低氨挥发8.7%，提高田间土壤矿质氮含量6.7%以上，提高蕹菜叶面积8.5%以上，从而提高了蕹菜生物学产量和氮肥表观利用率7.3%上。李伟等[59]对比在南瓜生长过程中施用尿素缓释肥和普通尿素的效果，得出结论施用尿素缓释肥的南瓜茎蔓比施用普通尿素缩短51.3 cm，坐瓜率提高11%，每公顷增产22 kg，增幅为28.5%。曹洪凤等[60]通过对大白菜施用不同配比的尿素缓释肥（含N25%）和普通尿素，得出在同等氮素水平下，大白菜产量以尿素缓释肥450.00 kg/hm2配施尿素244.50 kg/hm2的比例最好，产量达到138 731.30 kg/hm2，比单施尿素处理增产11 570.30 kg/hm2，增产率9.1%，比单施尿素缓释肥处理增产27 757.60 kg/hm2，增产率达20.0%。

由此可知，尿素缓释肥在经济作物和蔬菜的种植中，一次性基施和与普通尿素配施的施肥方式均存在，以配施应用居多。尿素缓释肥能使作物的氮元素利用率提高，淋溶氮素降低，具有明显的增产增收效果。

2 尿素缓释肥在农作物生产应用中存在的问题

总结发现，尿素缓释肥在水稻，小麦、玉米等常见农作物的种植过程中具有节氮增产的效果，而对作物品质方面的影响研究不够，例如对作物的生化指标、物理指标及生物学指标等方面的研究较少。此外，目前我国尿素缓释肥的应用面还不够广，在棉花、油菜和大豆等农作物种植中的应用研究相对较少，对于土豆、西红柿和西瓜等常见瓜果蔬菜的种植应用研究则更为少有。随着全社会对生态平衡发展愈发重视，道路绿化、风景园林和景观绿化等都将是尿素缓释肥应用研究的重点同时，中药材[61-62]的种植也越来越广泛，尿素缓释肥在中药材种植的应用还处于空白。

目前大多研究只关注了氮元素利用率和最佳施肥量或配施比，未来尿素缓释肥应用于农作物的研究中，应该关注缓释材料的筛选、尿素缓释肥的效果与产投效益的比较研究。同时也要关注尿素缓释肥与控释肥的研发，对基于作物生长过程中氮素需求的规律与尿素释放特性进行更深入更系统的匹配研究，也要寻找对土壤不良影响更小的尿素缓释肥及缓释材料。

3 研究应用前景

近些年来，关于尿素缓释肥的研究与开发的报道层出不穷，这与世界各国日益重视生态环境保护和实行经济可持续发展战略有关[63]。同时随着社会现代化农业的建设，我国越来越重视生产目标的高效性，生产环境的绿色化。尿素缓释肥能明显的使粮食增产，这对于解决我国三大主粮长期短缺问题意义重大。

化学肥料尤其是氮肥尿素的广泛施用会造成面源污染，这种污染现象已经引起了世界各地的高度重视[64-66]。而尿素缓释肥能够高效利用氮元素，减少生产种植过程中氮素的损失。实现尿素缓释材料的绿色化，缓释材料能够降解且不会对环境造成污染，将有利于尿素缓释肥被广泛使用。

此外，鉴于尿素缓释肥的诸多优势，日后其应用将不局限于常见农作物的种植上，也会逐渐向园林园艺产业延伸，在更多植物的种植上发挥其高氮利用率和增产增收等作用。

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Research progress and prospect on application of sustained release urea fertilizer in China

Lei Haibo, Wang Shengjie, Wang Haodi, Yang Yiman, Zheng Rundong, Liu WenCorresponding Author

（College of Basic Science, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300392, China）

Urea slow-release fertilizer is a new fertilizer to improve the utilization rate of nitrogen fertilizer, which is important for improving the utilization rate of nitrogen nutrients and crop yield. The application of sustained-release urea in the cultivation of grain crops such as wheat, corn, rice and economic crops such as cotton, soybean and so on in recent years is summarized in this paper. It is believed that the application of urea slow-release fertilizer in the process of crop planting has obvious effect of reducing nitrogen and increasing yield. At the same time, some problems still lacking research of urea sustained-release fertilizer in crop application are pointed out, such as the influence of slow-release urea fertilizer on the quality of crops, the influence of slow-release materials on environment and whether the slow-release curve matches the crop nutrient requirement curve. This study will provide some theoretical references for the future application research or widespread application of urea sustained-release fertilizer.

sustained release urea; crops; application

1008-5394（2023）02-0080-06

10.19640/j.cnki.jtau.2023.02.016

S145.5

A

2022-03-07

天津市技术创新引导专项（20YDTPJC01070）；天津市高等学校大学生创新创业训练计划项目（202010061070）；天津市教委科研计划项目（2021KJ113）；天津农学院研究生教育教学研究与改革（2021-YB-025）

雷海波（1982—），女，高级工程师，博士，主要从事功能材料的研究。E-mail：leihb123@126.com。

刘文（1982—），男，高级工程师，博士，主要从事化工新型材料的研究。E-mail：liuwen@tjau.edu.cn。

责任编辑：杨霞