一次性施用缓释氮肥草酰胺颗粒粒径的优选方法

摘要

一次性施用缓释氮肥草酰胺颗粒粒径的优选方法，首先测定该地区水稻土的pH值；测定土壤有机质含量OM，单位g·kg‑1；测定土壤总氮含量TN，单位g·kg‑1；收集该地区水稻生长季土壤10 cm深度的平均温度T，单位℃；对于生育期为D的水稻品种，单位天，利用公式匹配水稻生育期氮素需求的一次性施肥用缓释氮肥草酰胺颗粒的直径。利用本发明的技术方法优选得到的特定粒径的草酰胺颗粒的氮素释放周期与目标水稻产区的水稻生育期最为吻合，可以最大限度的发挥缓释氮肥草酰胺颗粒在水稻一次性施肥中的经济效益和环境效益。

权利要求

1.一次性施用缓释氮肥草酰胺颗粒粒径的优选方法，其特征在于，步骤为：首先测定该‑1

地区水稻土的pH值，pH在4到9之间；测定土壤有机质含量OM，OM在5到50 g·kg 之间；测定‑1

土壤总氮含量TN，TN在0.3到3 g·kg 之间；收集该地区水稻生长季土壤10 cm深度的平均温度T，T在10到35 ℃之间；对于生育期为D的水稻品种，D为60到160天之间，利用匹配水稻生育期氮素需求的一次性施肥用缓释氮肥草酰胺颗粒的直径d ，单位mm。

2.根据权利要求1所述一次性施用缓释氮肥草酰胺颗粒粒径的优选方法，其特征在于，‑3

所用缓释氮肥草酰胺颗粒为球形颗粒，密度为1.1到1.3 g·cm 之间，颗粒硬度为25到50 N之间。

3.根据权利要求1所述一次性施用缓释氮肥草酰胺颗粒粒径的优选方法，其特征在于水稻生育期的天数是从秧苗移栽入稻田当天到收获当天的总天数，或是从水稻种子播入稻田当天到收获当天的总天数，缓释氮肥草酰胺颗粒在水稻秧苗或种子植入稻田的同一天施入稻田。

4.权利要求1所述优选方法在中国水稻产区的应用。

说明书

一次性施用缓释氮肥草酰胺颗粒粒径的优选方法

技术领域

[0001] 本发明属于土壤学、肥料学和植物营养学技术领域，具体涉及一种可以适用于我国不同水稻产区土壤性质、气候条件和水稻生育期的缓释氮肥草酰胺颗粒粒径的优选方
法。

背景技术

[0002] 水稻是世界上最重要的粮食作物之一，全球有超过半数的人口以大米为主粮。我国则是世界上最大的水稻生产国，2017年，我国水稻种植面积占全球的18.4％，而产量占全
球的27.6％。然而，我国水稻的氮肥利用率却远低于世界平均水平，这主要是由于我国现阶
段水稻用速效氮肥通过地表径流、淋溶、氨挥发和氧化亚氮排放等各种途径的损失率较高，
同时也加重了农业面源污染。而且，水稻生长季的多次追肥需要大量的人工劳动，增加了生
产成本，这也是制约水稻全程机械化种植的瓶颈。而在水稻生产中使用缓/控释氮肥，则可
以控制氮素释放速率与水稻需求协同，减少氮素的损失，减轻对环境的污染，并且一次性施
用可适用于机械化生产，节省了大量的人力成本。

[0003] 在众多的缓/控释氮肥中，草酰胺((CONH2)2)具有广阔的应用前景，它是一种含氮31.8％的优良缓释氮肥，在空气中不吸潮，无毒，易于贮存，微溶于水，25℃时在水中的溶解
‑1
度仅为4g·L 。草酰胺通过溶于水后缓慢的水解和土壤微生物的分解作用逐步释放出铵态
氮，可以为水稻生长供给氮素养分。草酰胺作为优质的水稻一次性施肥用缓释氮肥，其缓释
效果已在日本和中国台湾等地区的试验中得到了证实。

[0004] 目前仅有研究表明，随着草酰胺颗粒的增大，其氮素释放的周期将延长。然而，我国各个水稻种植区域的水稻土有着截然不同的物理、化学和生物性质，同一种尺寸的草酰
胺颗粒在不同的水稻土中其氮素释放的速率必然有很大的差异，草酰胺颗粒释放氮素的过
程主要受哪些土壤性质的影响，目前尚无深入的研究。而一旦氮素释放过快，会导致水稻生
育后期氮素供应不足，严重影响水稻产量；反之氮素释放过慢，会导致水稻生育后期氮素供
应过量，引起贪青倒伏，影响水稻产量，同时多余的肥料不仅是一种资源浪费也会对环境造
成负面影响。因此，草酰胺颗粒释放氮素的速率与哪些土壤性质参数相关性最高，值得深入
的研究。另外，我国幅员辽阔，水稻种植区从南到北跨越了热带、亚热带、暖温带、中温带和
寒温带5个温度带，各水稻主产区的气候特征差异很大，不同水稻品种生长周期和需肥峰值
也大相径庭。因此，针对我国不同水稻种植地区的土壤性质和气候条件，优选一次性施用草
酰胺颗粒的粒径，使其氮素释放周期匹配该地区水稻的生长周期，这些都需要进行大量的
试验进行探索和优化。

发明内容

[0005] 解决的技术问题：本发明通过大量的试验进行相关性分析和验证，找出了影响草酰胺颗粒释放氮素速率的主要土壤性质和气候条件，提出了一种适用于我国不同水稻产区
土壤性质、气候条件、匹配该地区水稻生长周期的缓释氮肥草酰胺颗粒粒径的优选方法。

[0006] 技术方案：一次性施用缓释氮肥草酰胺颗粒粒径的优选方法，步骤为：首先测定该‑1
地区水稻土的pH值；测定土壤有机质含量OM，单位g·kg ；测定土壤总氮含量TN，单位g·
‑1
kg ；收集该地区水稻生长季土壤10cm深度的平均温度T，单位℃；对于生育期为D的水稻品
b c f g i
种，单位天，利用d＝a×T×pH×OM×TN×D匹配水稻生育期氮素需求的一次性施肥用缓
释氮肥草酰胺颗粒的直径d(mm)，其中a、b、c、f、g、i为根据试验数据进行相关性分析和多元
非线性回归拟合所得到的参数。

[0007] 优选的，对于pH在4到9之间、有机质含量OM在5到50g·kg‑1之间、总氮含量TN在0.3‑1
到3g·kg 之间的水稻土，水稻生长季土壤10cm深度的平均温度T在10到35℃之间，生育期
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为60到160天之间的水稻品种，利用d＝2.34×10 ×T ×pH ×OM ×TN ×
1.091
D 匹配水稻生育期氮素需求的一次性施肥用缓释氮肥草酰胺颗粒的直径d(mm)。

[0008] 优选的，所用缓释氮肥草酰胺颗粒为球形颗粒，密度为1.1到1.3g·cm‑3之间，颗粒硬度为25到50N之间。

[0009] 上述水稻生育期的天数是从秧苗移栽入稻田当天到收获当天的总天数，或是从水稻种子播入稻田当天到收获当天的总天数，缓释氮肥草酰胺颗粒在水稻秧苗或种子植入稻
田的同一天施入稻田。

[0010] 上述优选方法在中国水稻产区的应用。

[0011] 有益效果：只需要获取土壤的pH值、有机质含量和总氮含量以及该地区水稻生长季土壤10cm深度的平均温度这四个参数，就可以用本发明技术方法中所述公式计算得到匹
配特定生育期的水稻品种氮素需求的一次性施肥用缓释氮肥草酰胺颗粒的直径。通过室内
培养试验进一步验证，粒径与该计算值最接近的草酰胺颗粒在该土壤特性和温度条件下释
放90％氮素所需时间与目标水稻品种生育期最为吻合。由此可以说明，利用本发明的技术
方法优选得到的特定粒径的草酰胺颗粒的氮素释放周期与目标水稻产区的水稻生育期最
为吻合，可以最大限度的发挥缓释氮肥草酰胺颗粒在水稻一次性施肥中的经济效益和环境
效益。

具体实施方式

[0012] 下面通过具体实施例进一步对本发明进行详细描述，但不以任何方式限制本发明的范围。本发明所述技术方案，如未特别说明，均为常规技术。

[0013] 实施例1：

[0014] 在黑龙江省海伦市某地水稻土的pH＝6.35，土壤有机质含量OM＝34.2g·kg‑1，总‑1
氮含量TN＝2.02g·kg ，该地区水稻生长季土壤10cm深度的平均温度T＝15.6℃，水稻从插
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秧到收获的总天数D＝125天，利用本发明技术方法中的公式d＝2.34×10 ×T ×pH
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×OM ×TN ×D 计算可得适合该地区水稻生长施用的缓释氮肥草酰胺颗粒的直
‑3
径为3.32mm。采集该地区水稻土，选取密度为1.145g·cm ，颗粒硬度为32N的草酰胺颗粒，
在培养罐中以每千克风干土150mg氮的添加量将草酰胺颗粒与土壤混合后，在无光照的培
养箱中进行淹水培养，培养温度保持在15.6℃。培养结果表明，从培养当天开始计算，粒径
为3.0±0.1mm和3.5±0.1mm的草酰胺颗粒达到90％氮素释放量的总天数分别为116天和
133天。这证明利用本发明技术方法中的公式得到的优选3.32mm直径的草酰胺颗粒的氮素
释放周期可以匹配该地区125天生长周期的水稻需求。

[0015] 实施例2：

[0016] 在辽宁省盘锦市某地水稻土的pH＝7.30，土壤有机质含量OM＝23.5g·kg‑1，总氮‑1
含量TN＝1.72g·kg ，该地区水稻生长季土壤10cm深度的平均温度T＝18.9℃，水稻从插秧
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到收获的总天数D＝120天，利用本发明技术方法中的公式d＝2.34×10 ×T ×pH ×
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OM ×TN ×D 计算可得适合该地区水稻生长施用的缓释氮肥草酰胺颗粒的直径
‑3
为4.21mm。采集该地区水稻土，选取密度为1.145g·cm ，颗粒硬度为32N的草酰胺颗粒，在
培养罐中以每千克风干土150mg氮的添加量将草酰胺颗粒与土壤混合后，在无光照的培养
箱中进行淹水培养，培养温度保持在18.9℃。培养结果表明，从培养当天开始计算，粒径为
4.0±0.1mm和4.5±0.1mm的草酰胺颗粒达到90％氮素释放量的总天数分别为112天和125
天。这证明利用本发明技术方法中的公式得到的优选4.21mm直径的草酰胺颗粒的氮素释放
周期可以匹配该地区120天生长周期的水稻需求。

[0017] 实施例3：

[0018] 在江苏省太仓市某地水稻土的pH＝8.08，土壤有机质含量OM＝15.1g·kg‑1，总氮‑1
含量TN＝1.43g·kg ，该地区水稻生长季土壤10cm深度的平均温度T＝24.9℃，水稻从插秧
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到收获的总天数D＝115天，利用本发明技术方法中的公式d＝2.34×10 ×T ×pH ×
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OM ×TN ×D 计算可得适合该地区水稻生长施用的缓释氮肥草酰胺颗粒的直径
‑3
为5.36mm。采集该地区水稻土，选取密度为1.133g·cm ，颗粒硬度为28N的草酰胺颗粒，在
培养罐中以每千克风干土150mg氮的添加量将草酰胺颗粒与土壤混合后，在无光照的培养
箱中进行淹水培养，培养温度保持在24.9℃。培养结果表明，从培养当天开始计算，粒径为
5.0±0.1mm和5.5±0.1mm的草酰胺颗粒达到90％氮素释放量的总天数分别为108天和118
天。这证明利用本发明技术方法中的公式得到的优选5.36mm直径的草酰胺颗粒的氮素释放
周期可以匹配该地区115天生长周期的水稻需求。

[0019] 实施例4：

[0020] 在安徽省六安市某地水稻土的pH＝5.91，土壤有机质含量OM＝11.2g·kg‑1，总氮‑1
含量TN＝1.29g·kg ，该地区水稻生长季土壤10cm深度的平均温度T＝25.1℃，水稻从插秧
‑6 1.282 1.732
到收获的总天数D＝105天，利用本发明技术方法中的公式d＝2.34×10 ×T ×pH ×
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OM ×TN ×D 计算可得适合该地区水稻生长施用的缓释氮肥草酰胺颗粒的直径
‑3
为2.41mm。采集该地区水稻土，选取密度为1.172g·cm ，颗粒硬度为35N的草酰胺颗粒，在
培养罐中以每千克风干土150mg氮的添加量将草酰胺颗粒与土壤混合后，在无光照的培养
箱中进行淹水培养，培养温度保持在25.1℃。培养结果表明，从培养当天开始计算，粒径为
2.0±0.1mm和2.5±0.1mm的草酰胺颗粒达到90％氮素释放量的总天数分别为86天和107
天。这证明利用本发明技术方法中的公式得到的优选2.41mm直径的草酰胺颗粒的氮素释放
周期可以匹配该地区105天生长周期的水稻需求。

[0021] 实施例5：

[0022] 在江西省鹰潭市某地水稻土的pH＝6.26，土壤有机质含量OM＝10.8g·kg‑1，总氮‑1
含量TN＝1.01 g·kg ，该地区早稻生长季土壤10cm深度的平均温度T＝24.8℃，早稻从插
秧到收获的总天数D＝71天，晚稻生长季土壤10cm深度的平均温度T＝24.4℃，晚稻从插秧
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到收获的总天数D＝90天，利用本发明技术方法中的公式d＝2.34×10 ×T ×pH ×
0.677 ‑0.311 1.091
OM ×TN ×D 计算分别可得适合该地区早稻和晚稻生长施用的缓释氮肥草酰胺
‑3
颗粒的直径为1.80mm和2.28mm。采集该地区水稻土，选取密度为1.172g·cm ，颗粒硬度为
35N的草酰胺颗粒，在培养罐中以每千克风干土150mg氮的添加量将草酰胺颗粒与土壤混合
后，在无光照的培养箱中进行淹水培养，培养温度分别保持在24.8℃和24.4℃。培养结果表
明，培养温度为24.8℃的，从培养当天开始计算，粒径为1.5±0.1mm和2.0±0.1mm的草酰胺
颗粒达到90％氮素释放量的总天数分别为60天和78天。这证明利用本发明技术方法中的公
式得到的优选1.80mm直径的草酰胺颗粒的氮素释放周期可以匹配该地区71天生长周期的
早稻需求。培养温度为24.4℃的，从培养当天开始计算，粒径为2.0±0.1mm和2.5±0.1mm的
草酰胺颗粒达到90％氮素释放量的总天数分别为80天和98天。这证明利用本发明技术方法
中的公式得到的优选2.28mm直径的草酰胺颗粒的氮素释放周期可以匹配该地区90天生长
周期的晚稻需求。

[0023] 实施例6：

[0024] 在湖南省桃源县某地水稻土的pH＝5.23，土壤有机质含量OM＝21.1g·kg‑1，总氮‑1
含量TN＝1.78g·kg ，该地区早稻生长季土壤10cm深度的平均温度T＝26.6℃，早稻从插秧
到收获的总天数D＝82天，晚稻生长季土壤10cm深度的平均温度T＝25.7℃，晚稻从插秧到
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收获的总天数D＝95天，利用本发明技术方法中的公式d＝2.34×10 ×T ×pH ×
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OM ×TN ×D 计算分别可得适合该地区早稻和晚稻生长施用的缓释氮肥草酰胺
‑3
颗粒的直径为2.22mm和2.50mm。采集该地区水稻土，选取密度为1.172g·cm ，颗粒硬度为
35N的草酰胺颗粒，在培养罐中以每千克风干土150mg氮的添加量将草酰胺颗粒与土壤混合
后，在无光照的培养箱中进行淹水培养，培养温度分别保持在26.6℃和25.7℃。培养结果表
明，培养温度为26.6℃的，从培养当天开始计算，粒径为2.0±0.1mm和2.5±0.1mm的草酰胺
颗粒达到90％氮素释放量的总天数分别为73天和91天。这证明利用本发明技术方法中的公
式得到的优选2.22mm直径的草酰胺颗粒的氮素释放周期可以匹配该地区82天生长周期的
早稻需求。培养温度为25.7℃的，从培养当天开始计算，粒径为2.5±0.1mm的草酰胺颗粒达
到90％氮素释放量的总天数为96天。这证明利用本发明技术方法中的公式得到的优选
2.50mm直径的草酰胺颗粒的氮素释放周期可以匹配该地区95天生长周期的晚稻需求。

[0025] 实施例7：

[0026] 在四川省成都市某地水稻土的pH＝7.79，土壤有机质含量OM＝26.3g·kg‑1，总氮‑1
含量TN＝1.58g·kg ，该地区水稻生长季土壤10cm深度的平均温度T＝23.9℃，水稻从插秧
‑6 1.282 1.732
到收获的总天数D＝110天，利用本发明技术方法中的公式d＝2.34×10 ×T ×pH ×
0.677 ‑0.311 1.091
OM ×TN ×D 计算可得适合该地区水稻生长施用的缓释氮肥草酰胺颗粒的直径
‑3
为6.41mm。采集该地区水稻土，选取密度为1.118g·cm ，颗粒硬度为27N的草酰胺颗粒，在
培养罐中以每千克风干土150mg氮的添加量将草酰胺颗粒与土壤混合后，在无光照的培养
箱中进行淹水培养，培养温度保持在23.9℃。培养结果表明，从培养当天开始计算，粒径为
6.0±0.1mm和6.5±0.1mm的草酰胺颗粒达到90％氮素释放量的总天数分别为102天和112
天。这证明利用本发明技术方法中的公式得到的优选6.41mm直径的草酰胺颗粒的氮素释放
周期可以匹配该地区110天生长周期的水稻需求。

[0027] 实施例8：

[0028] 在广东省广州市某地水稻土的pH＝6.43，土壤有机质含量OM＝22.8g·kg‑1，总氮‑1
含量TN＝1.20g·kg ，该地区早稻生长季土壤10cm深度的平均温度T＝28.1℃，早稻从播种
到收获的总天数D＝142天，晚稻生长季土壤10cm深度的平均温度T＝27.6℃，晚稻从播种到
‑6 1.282 1.732
收获的总天数D＝134天，利用本发明技术方法中的公式d＝2.34×10 ×T ×pH ×
0.677 ‑0.311 1.091
OM ×TN ×D 计算分别可得适合该地区早稻和晚稻生长施用的缓释氮肥草酰胺
‑3
颗粒的直径为7.40mm和6.79mm。采集该地区水稻土，选取密度为1.118g·cm ，颗粒硬度为
27N的草酰胺颗粒，在培养罐中以每千克风干土150mg氮的添加量将草酰胺颗粒与土壤混合
后，在无光照的培养箱中进行淹水培养，培养温度分别保持在28.1℃和27.6℃。培养结果表
明，培养温度为28.1℃的，从培养当天开始计算，粒径为7.0±0.1mm和7.5±0.1mm的草酰胺
颗粒达到90％氮素释放量的总天数分别为134天和144天。这证明利用本发明技术方法中的
公式得到的优选7.40mm直径的草酰胺颗粒的氮素释放周期可以匹配该地区142天生长周期
的早稻需求。培养温度为27.6℃的，从培养当天开始计算，粒径为6.5±0.1mm和7.0±0.1mm
的草酰胺颗粒达到90％氮素释放量的总天数分别为128天和137天。这证明利用本发明技术
方法中的公式得到的优选6.79mm直径的草酰胺颗粒的氮素释放周期可以匹配该地区134天
生长周期的晚稻需求。

[0029] 从以上我国水稻主产区8个省份的实例结果所示，只需要测量当地水稻土壤的pH值、有机质含量和总氮含量以及该地区水稻生长季土壤10cm深度的平均温度这四个参数，
利用本发明技术方法中的公式就可以得到匹配该地区水稻生育期氮素需求的一次性施肥
用缓释氮肥草酰胺颗粒的直径。室内培养试验验证，粒径与该计算值最接近的草酰胺颗粒
在该地区土壤特性和温度条件下释放90％氮素所需时间与目标水稻品种生育期最为吻合。
由此可以说明，利用本发明的技术方法优选得到的特定粒径的草酰胺颗粒的氮素释放周期
与目标水稻产区的水稻生育期最为吻合，可以最大限度的发挥缓释氮肥草酰胺颗粒在水稻
一次性施肥中的经济效益和环境效益。

[0030] 上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的专业人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之
内。