关于水稻氮肥研究的论文题目

一块看似肥沃的土地，农民却仍要施用大量的肥料，来维持农产品的产量。土壤之中，到底隐藏着怎样的秘密，让土地“似肥实瘦”？

省农科院土肥所研究员张玉树带领团队采用15N同位素示踪技术，发现通过对土壤的调控，可提高土壤无机氮供应能力，实现氮肥形态与作物氮喜好的耦合，可显著增加作物产量、减少氮肥损失。

在玻璃温室内，张玉树（右一）在讲解土壤氮转化过程。 林霞 摄

“好比说有些人喜欢吃面食、有些人喜欢吃米饭，尽管土壤中存在大量氮素，也需要调控成为不同作物‘喜爱’的氮肥形态，才能让它们尽情吸收。”张玉树说。

基于此，他们根据我省果园、茶园、水田和旱地土壤无机氮供应特征和作物氮素形态喜好，分别制订了基于土壤无机氮供应过程调控的柑橘、茶叶、水稻和马铃薯氮肥减量增效施肥模式4套，累计推广至上百万亩田地中。

为何土壤“似肥实瘦”？

人类对化肥的依赖，可追溯至上世纪60年代初。彼时起，随着化肥的大量施用，粮食产量逐年增加。据联合国粮农组织统计，在全球耕地面积仅增加的条件下，截至2018年末，以小麦、水稻、玉米计的全球粮食年总产量达亿吨，是1961年的倍。

其中的主要推手，便是氮肥。

有研究表明，福建省氮肥利用效率是国外（如日本）先进水平的84%左右，环境影响却高于国外先进水平。

“化肥的过量施用，不仅会造成大量的经济损失，还会对空气、土壤和水体造成污染，给农业可持续发展带来了巨大的环保压力。”张玉树说。如，过量氮肥容易流失，是导致地下水硝酸盐超标的主要原因；过量氮肥还会增加温室气体排放，导致大气中氧化亚氮的浓度不断上升……

2022年5月，《福建省深入打好污染防治攻坚战实施方案》中提出，“十四五”期间，挥发性有机物、氮氧化物重点工程减排量分别达到万吨、万吨。

在“双碳”背景下，如何在氮肥中做文章，实现温室气体减排，是我省面临的重要而又紧迫的任务。“减少氮肥的使用量，又能保证作物该有的营养吸收，即‘喂得少，却吃得饱、长得好’，才是破解此题的关键。”张玉树说。

早在10年前，张玉树就开始关注“氮肥利用效率低”这一问题。

2012年，张玉树赴 泉州市 永春县 桃城镇人民政府挂职副镇长。芦柑，是永春农业发展的支柱产业。挂职伊始他就一心扑在永春县的芦柑园管理调研工作中。

福建土壤以花岗岩发育的红壤为主，有机质含量低，新开垦果园均为很贫瘠的红壤，随着种植年限的延长，土壤颜色会逐渐加深，趋向于黑褐色。在多家芦柑园中，果农却说，老果园与新果园相比，树体相似、产量相近的果树氮肥用量并无二致。“一旦降低施肥量，芦柑的产量与质量就下降了。”

这里产生了一个矛盾。传统的观念认为，颜色越深的土壤，肥力越强。既是如此，为何“肥”土的肥料用量不能减少？

追踪氮素的迁移“足迹”

原来，土壤中的氮95%左右为有机氮，并不能被作物直接吸收利用，要转化为无机氮（铵态氮、硝态氮）才能供作物使用。

张玉树采用15N同位素示踪技术，在微观世界中追踪氮素的流动“足迹”。“从有机氮，到铵态氮，再到硝态氮，只要给土壤中的氮素装上‘追踪器’，就能知道它们跑哪里去了。”

“追踪器”果然给力，清晰地展示了土壤中氮素的轨迹——

有机氮在一定条件下，会转化为无机氮，包括铵态氮、硝态氮，而铵态氮在一定情况下也能变成硝态氮。这些反应又是可逆的，导致这些调皮的“小家伙”根据“心情”变来变去，而它们的“心情”与环境、气候、土壤酸碱度等都有关系。

“这个时候，如果长期过量施氮肥，土壤的酸化程度会增加，有机氮就不‘乐意’转化成无机氮，这下子氮素就没法被植物吸收了。”张玉树说。

如此一来，土壤“似肥实瘦”的原因找到了，竟是因长期过量施氮肥！这会引起果园土壤酸化，降低了土壤有机氮矿化（转化为无机氮）速率。“就是说，土壤中的氮素‘形态转变’，第一步就被卡住了。”这就解释了土壤氮含量很高，却仍需要施用大量氮肥的原因。

必须摸清植物们的喜好，通过一定方法，“引导”土壤中的氮变成作物喜欢的无机氮形态，这样肥沃的土壤就能被利用，里头的氮素就能成为植物的“口粮”，不至于浪费。

为此，张玉树提出了通过增强土壤自身供氮能力来减少氮肥用量的思路，即通过施用酸性土壤调理剂，增强土壤自身供氮能力，从土壤内部挖掘氮肥减量增效空间。“这区别于以往主要通过肥料改性、改进施肥方法和时间等氮肥减量增效技术。”

初步掌握了“氮”密码，但在实践过程中很快又出现了另一个难题。

永春县桃城镇上沙村，双峰山家庭农场坐落于此，这里经营茶果园面积超过200亩。2018年，负责人姚连枝愁上心头，他的果园按照张玉树提供的“方子”治病，但果树长势却仍未好转。

施了调理剂，减施氮肥，为何果树长势还是不行？

张玉树在老姚的果园中安装了不少地下渗漏水采集和气体采集装置。“收集农田渗漏水和气体排放情况，继续使用15N同位素示踪技术，进一步追踪氮素去向。”

结果发现，土壤中的无机氮含量是高了，但在雨季时期，土壤氮素流失量显著增加。“施了调理剂，铵态氮更多转化成硝态氮，而硝态氮极易随水流失。”

因此，他们为雨季中的果园开出“新药方”：施了调理剂，还要配合施硝化抑制剂。

自此起，每年的3—7月，老姚家的芦柑园在施春梢和夏梢肥时，还会配施硝化抑制剂，减少硝态氮流失。同行们发现，老姚家的肥料施少了，但产量比之前的还好！

自此，张玉树团队大力推广基于果园土壤无机氮供应过程调控的柑橘氮肥减量增效施肥模式：在氮肥减量30%的条件下，配施土壤调理剂处理的芦柑和脐橙产量分别增加和；而同时配施土壤调理剂与硝化抑制剂的芦柑和脐橙产量分别增加和。

双峰山家庭农场也成了远近闻名的“领头雁”：每年辐射带动 永春芦柑 种植新技术示范点10个以上，已辐射带动近万亩芦柑种植。目前，该施肥模式在泉州、福州、南平等地柑橘园累计推广26万亩。

减“肥”增产的捷径

自然界中，有些作物主要吸收铵态氮或硝态氮，也因此被分类为喜铵作物或喜硝作物。

所谓“甲之蜜糖，乙之砒霜”。微观世界里的营养吸收，也需要投其所好。张玉树说，只要提高土壤中氮素供应形态与作物喜好的耦合程度，那无论是哪种作物，都能“对症下药”，从而科学提高土壤氮肥利用效率。

因此，他针对水稻、茶叶、马铃薯等作物的氮素形态喜好特征，分别制订了基于土壤无机氮供应过程调控的氮肥减量增效模式。

得益于此，一笔又一笔“生态账”“经济账”很快从四方传来：

水稻氮肥减量增效技术在泉州、三明、福州等地备受农户欢迎；茶叶氮肥减量增效技术在泉州、宁德、南平等地累计推广60万亩；马铃薯氮肥减量增效技术在宁德、三明、福州等地解决了实际问题……在氮肥减施20%~30%的条件下，茶叶、水稻和马铃薯分别平均增产、和以上，每亩新增经济效益从63元到248元不等。

这几年，张玉树团队深挖土壤中的秘密，在氮素的理论世界里尽情遨游——

他们发现了水田土壤独特保氮机制和影响水稻氮吸收的关键过程，明确了有机物料、农药等对土壤无机氮供应的影响，阐明了有机物料长期投入提高土壤无机氮供应能力，提出了通过调节土壤内部氮转化过程来提高土壤供氮能力、调节供氮形态……

随着土壤中氮素的面纱被揭开，更为科学的施肥蓝图也向农户们徐徐展开：畜禽粪便类有机肥、作物秸秆类有机物料等，也能轻松调控土壤无机氮形态；“秸秆还田，变废为宝”，还能阻止水田土壤中的氮“离家出走”；一些除草剂、杀虫剂还能成为喜铵作物的“好帮手”……

围绕“增强土壤无机氮供应能力，提高氮素供应形态与作物氮形态喜好的耦合程度”这一项目研究，张玉树团队与南京师范大学、英国洛桑试验站、德国吉森大学等高校和科研院所开展长期合作研究，取得显著科研成果：共获授权国家发明专利2件，发表论文48篇。同行专家评审认为，该研究成果整体达到同类研究国际先进水平。

他们仍然在探索土壤中氮素秘密的路上，“目前我们调节土壤氮转化过程的手段还不够多，今后还需进一步创新调控技术，提高氮肥利用效率，同时还需进一步监测调控技术对土壤质量的影响”。

那是一道又一道专业且未知的门槛，但并非不可跨越。“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！”（记者 林霞）

科研论文1. 施用氮肥对小白菜、番茄中硝酸盐积累的影响，胡承孝、邓波儿、刘同仇，华中农业大学学报，1992，11（3）：239～243。2. 鄂南红壤性水稻土双晚杂交稻NPK经济配比施用研究，胡一凡、胡承孝、尹名济等，华中农业大学学报，1992，11（3）：244～248。3. 武汉市菜园土硝酸盐的持留和运移，胡承孝、邓波儿、刘同仇等，土壤通报，1993，24（3）：118～120。4.鄂南红壤性水稻土油稻稻轮作制中肥料分配的研究，胡承孝、胡一凡、尹名济，华中农业大学学报，1995， 20：122～125。5.过量硼对小白菜品质及氮代谢的影响，胡承孝、刘同仇，华中农业大学学报，1995， 21：49～52。6.磷肥对看麦娘生长发育的影响，张礼福、胡承孝，华中农业大学学报，1996，15(1)：39～40。7.氮肥水平对蔬菜品质的影响，胡承孝、邓波儿、刘同仇，土壤肥料，1996，3：34～36。8.不同小麦品种施钾效应的差异Ⅰ:生物学产量和钾积累，胡承孝、王运华，华中农业大学学报，1996，15(3)：243～248。9.鄂南4种土壤施用氯化钾对油菜幼苗生长及养分积累的影响，胡承孝、谭云，华中农业大学学报，1996，15(4)：350～353。10.不同小麦品种施钾效应的差异，胡承孝、王运华，植物营养与肥料学报，1996，2(3)：273～278。11.不同小麦品种施钾效应的差异Ⅱ: 氮、磷营养元素吸收与平衡，胡承孝、王运华，华中农业大学学报，1996，15(5)：442～446。12.磷肥对小麦与看麦娘相互关系的影响，张礼福、胡承孝，华中农业大学学报，1996，15(5)：450～453。13.氮肥对小白菜、番茄供食器官品质的影响，胡承孝、邓波儿，植物营养与肥料学报，1997，3(1)：85～89。14.湖北省部分茶园土壤肥力及茶树营养状况分析，胡承孝、黄芳鹤，华中农业大学学报，1997，16(3)：287～290。15（会议）.植物钼营养研究进展，胡承孝、王运华、魏文学，见：中国土壤学会、中国植物营养与肥料学会青年委员会编，《迈向21世纪的土壤和植物营养科学》,中国农业出版社，1997：344～348。16.鄂南棕红壤旱地施用石灰和硫酸镁对油菜的效应，胡承孝、吴平，华中农业大学学报，1997，16(6)：571～575。17.黄棕壤有效钼水平对冬小麦产量结构及叶绿素、可溶性糖的影响，胡承孝、王运华、魏文学等，土壤肥料，1998，1：19～22。18.利用钼值作为冬小麦缺钼土壤诊断指标的探讨，胡承孝、庞静、魏文学等，植物营养与肥料学报，1998，4(4)：393～398。19（会议）.迅速发展的中国钼肥研究，王运华、胡承孝、魏文学等，见：中国农学会微量元素与食物链研究会编著，第二届国际微量元素与食物链学术研讨会论文集，北京：中国农业出版社，1999：33～41。20（会议）.钼肥研究进展，王运华、胡承孝、魏文学等，见：李生秀主编，土壤－植物营养研究文集，陕西科学技术出版社，1999：63～71。钼、氮配合施用对冬小麦产量、干物质积累的影响，胡承孝、王运华、魏文学等，华中农业大学学报，1999，18(3)：225～228。植物钼营养与施用钼肥研究进展，胡承孝、魏文学、王运华，华中农业大学学报（湖北省土壤肥料研究与应用论文集），1999， 28：241～247。钼在冬小麦植株中的分布研究，胡承孝、王运华、魏文学等，华中农业大学学报，2000，19（6）：568～572。种子钼对冬小麦硝酸还原酶活性、干物质重及产量的影响，喻敏、王运华、胡承孝，植物营养与肥料学报，2000，6（2）：220～226。一个冬小麦钼营养诊断方法研究，杜昌文、胡承孝、王运华等，世界元素医学，2000，7（1）：85～88。钼对冬小麦氮代谢的影响，喻 敏、胡承孝、杨玉华等，世界元素医学，2000，7（1）：102～105。钼营养对冬小麦无机氮组分的影响，胡承孝、王运华、谭启玲等，华中农业大学学报，2001，20（2）：125～129。冬小麦不同生育阶段对钼的吸收和积累，胡承孝、王运华、庞静等，华中农业大学学报，2001，20（4）：350～353。施用工业污泥对棉花产量及土壤重金属含量的影响，谭启玲、胡承孝、魏文学，华中农业大学学报，2001，20（1）：36～39。钼对黄棕壤上冬小麦碳代谢的影响，庞静、胡承孝、王运华等，华中农业大学学报，2001，20（1）：33～35。施钼对冬小麦铵态氮含量及膜透性的影响，孙学成、胡承孝、魏文学，三峡大学学报（自然科学版），2001（4）：381～384。施钼对冬小麦脯氨酸和抗坏血酸含量的影响，孙学成、胡承孝、魏文学，三峡大学学报（自然科学版），2001（5）：473～476。施用钼肥对冬小麦游离氨基酸、可溶性蛋白质和糖含量的影响，孙学成、胡承孝、谭启玲等，华中农业大学学报，2002，21（1）：40-43。城市污泥中重金属形态及其对潮土酶活性的影响，谭启玲、胡承孝、周后建等，华中农业大学学报，2002，21（1）：36-39。钼、氮肥配合施用对冬小麦子粒蛋白质及其氨基酸组成的影响，胡承孝、王运华、谭启玲、魏文学，植物营养与肥料学报，2002，8（2）：224～228。城市污泥的特性及其农业利用现状，谭启玲、胡承孝、赵 斌等，华中农业大学学报，2002，21（6）：586-592。冬小麦缺钼反应的基因型差异，喻 敏、胡承孝、王运华，华中农业大学学报，2003，22（4）：360～364。施用钼肥对酸性黄棕壤上冬小麦叶片膜脂肪酸及叶细胞超微结构的影响，柳 勇、胡承孝（通讯作者）、谭启玲，植物营养与肥料学报，2004，10（1）：86～90。两种污泥的连续施用对潮土重金属含量及酶活性的影响，谭启玲、胡承孝（通讯作者）等，应用生态学报(Chinese Journal of Applied Ecology)，2004，15(3):497～500。硼镁营养对不同硼效率甘蓝型油菜品种苗期硼形态的影响，年夫照、石 磊、徐芳森、陈 钢、胡承孝、王运华，植物营养与肥料学报，2004，10（6）：633～637。49. 食物中的钼与人体健康，郑艺梅、胡承孝，世界元素医学，2004，11（1）：6～9。50. 不同钼效率冬小麦品种钼的吸收和分配，喻 敏、胡承孝、王运华，中国农业科学，2004，37（11）：1749～1753。51. 硼对不同效率甘蓝型油菜产量和品质的效应，年夫照、石 磊、徐芳森、陈 钢、胡承孝、王运华，中国油料作物学报，2004，26（4）：63～65。52. 菜地土壤氮素淋失及其调控措施的研究进展，张学军、赵桂芳、朱雯清、陈晓群、王黎明、吴礼树、胡承孝，生态环境，2004，13（1）：105～108。53. 不同滴灌量和施氮量对马铃薯硝酸盐累积的影响，张学军、李娜娜、陈晓群、吴礼树、胡承孝，灌溉排水学报，2004，23（4）：23～25。54. 硼对油菜产量和品质效应的研究进展，年夫照、石 磊、徐芳森、胡承孝、王运华，山地农业生物学报，2005，24（1）：79～83。55. 高等植物含钼酶与钼营养，孙学成、胡承孝（通讯作者），植物生理学通讯，2005，41（3）：395～399。56. Effects of earthworm activity on fertility and heavy metal bioavailability in sewage sludge. Xiaoli Liu, Chengxiao Hu(Corresponding author), Shuzhen Zhang. Environment International, 2005,31:874-879（SCI、EI收录）。57.缺钼对冬小麦不同品种叶绿素含量和叶绿体超微结构的影响，喻 敏、胡承孝、王运华，华中农业大学学报，2005，24（5）：465～469。58. 生态混凝土在城市面源污染控制中的应用初探，陈庆锋、单保庆、胡承孝、刘毅，上海环境科学，2005，24（5）：214-217。59. 钼对冬小麦叶绿素含量变化的影响，喻 敏、胡承孝、王运华，麦类作物学报，2006，26（2）：113-116。60. Effects of Molybdenum on Antioxdative Defense System and Membrane Lipid Peroxidation in Winter Wheat under Low Temperature Stress. SUN Xue-Cheng, HU Cheng-Xiao(Corresponding author), TAN Qi-Ling. Journal of Plant Physiology and Molecular Biology, 2006, 32(2):. 低温条件下钼对冬小麦叶绿素合成前体的影响，喻 敏、胡承孝、王运华，中国农业科学，2006 ，39（4）：702-708。61b. Effects of molybdenum on the intermediates of chlorophyll biosynthesis in winter wheat cultivars under low temperature, Min Yu, Chengxiao Hu, Yunhua Wang. Agricultural Sciences in China, 2006，5（9）：670-677。62. 低温胁迫下钼对冬小麦抗氧化酶活性的影响，孙学成、谭启玲、胡承孝（通讯作者）、甘巧巧、易长城，中国农业科学，2006 ，39（5）：952-959。63. 低温胁迫下钼对冬小麦光合作用特性的影响，孙学成、胡承孝（通讯作者）、谭启玲、甘巧巧，作物学报，2006，32（9）：1418-1422。64. 从QTL到QTG的路还有多远? 曾长英、徐芳森、孟金陵、王运华、胡承孝，遗传（HEREDITAS)，2006，28（9）：1191-1198。65. 湖北省不同地区水稻土对几种养分的吸附能力研究，廖志文、邹娟、胡承孝（通讯作者）、巩细民、鲁君明，华中农业大学学报，2006，25（4）：385-388。66. 钼对小白菜叶绿素和抗坏血酸含量以及硝酸盐累积的影响，郑艺梅、胡承孝、郑 晶、华 平、张 奎，农产品加工·学刊，2006，3：7-8。67. 不同水分条件下几种氮肥对水稻土中外源镉转化的动态影响，杨 锚、王火焰、周健民、胡承孝、杜昌文，农业环境科学学报，2006，25（5）：1202-1207。68. 利用生态混凝土控制城市坡面暴雨径流污染试验研究，陈庆锋、单保庆、尹澄清、胡承孝，环境污染治理技术与设备，2006，11（7）：23-28。69. 钼对冬小麦不同品种过氧化氢酶和过氧化物酶活性的影响，喻 敏、胡承孝、王运华，植物营养与肥料学报，2007，13(1):164-166。70. 施钼对不同钼效率冬小麦叶片呼吸作用相关酶的影响，甘巧巧、孙学成、胡承孝（通讯作者）、谭启玲，植物营养与肥料学报，2007，13(1):113-117。