《Next Nanotechnology》：Synergistic effects of liquid and powder nano-urea fertilizers in single and combined applications with conventional urea on rice growth and yield parameters
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水稻（Oryza sativa L.）是主要粮食作物，氮素有效性对其生长和生产力至关重要。本研究探讨了粉末和液体纳米尿素（nano-urea）单独施用及与常规尿素（conventional urea）配合施用对水稻生长和产量表现的影响。田间试验于2025年9月
水稻（Oryza sativa L.）是主要粮食作物，氮素有效性对其生长和生产力至关重要。本研究探讨了粉末和液体纳米尿素（nano-urea）单独施用及与常规尿素（conventional urea）配合施用对水稻生长和产量表现的影响。田间试验于2025年9月至12月采用非因子随机区组设计（randomized block design, RBD）进行。数据采用方差分析（analysis of variance, ANOVA），并在5%显著性水平下进行最小显著性差异（least significant difference, LSD）检验。液体和粉末纳米尿素产生了不同的农艺响应。T2（100%液体纳米尿素）获得了最高的千粒重（25.35 g），比常规尿素（25.09 g）高1.0%，但差异未达统计显著水平。在粉末纳米尿素处理中，T3（50%常规尿素+50%粉末纳米尿素）产生了最多的分蘖数和有效分蘖数。同时，T6（40%常规尿素+60%粉末纳米尿素）产生了48.25个穗/穴（panicles hill?1），较常规尿素（29.72个穗/穴）增加62.4%，千粒重为27.49 g，较常规尿素（24.70 g）增加11.3%；两项差异均具有统计显著性。这些发现表明，纳米尿素的农艺表现取决于其物理剂型和施用比例，其中粉末纳米尿素与常规尿素配合使用在田间条件下对关键产量性状表现出最强的响应。
**纳米尿素剂型与配比影响水稻生长和产量的协同效应——论文解读**
水稻（Oryza sativa L.）是全球最重要的粮食作物之一，对保障粮食安全具有关键作用。氮素是水稻生长和产量形成的核心限制因子，参与叶绿素合成、蛋白质生成、营养器官发育及产量性状建成。然而，传统尿素肥料的氮素利用效率普遍偏低，仅有30%–40%的施氮量能被作物有效吸收，其余氮素通过氨挥发、反硝化和淋溶等途径损失，不仅降低了肥料效益，还引发土壤和水体污染及温室气体排放等环境问题。近年来，纳米尿素（nano-urea）作为新一代氮肥受到广泛关注，其微小粒径可增大比表面积，影响分散性、溶解性及与介质的相互作用，从而可能改善养分供应与作物吸收。目前纳米尿素已有液体和粉末两种剂型，二者理化性质不同，可能导致氮素释放动态、移动性及植物吸收行为的差异。然而，在相同常规尿素配比下直接比较液体和粉末纳米尿素田间农艺响应的研究仍然有限。为此，研究人员开展了田间试验，旨在比较液体和粉末纳米尿素单独施用或与常规尿素按不同比例配合施用对水稻营养生长、产量构成及籽粒产量的影响，并检验“不同剂型纳米尿素诱导不同农艺响应”及“纳米尿素与常规尿素配合优于单独施用”的假设。该研究发表于《Next Nanotechnology》。
研究采用非因子随机区组设计（randomized block design, RBD），在印度尼西亚东爪哇省谏义里县（Kediri Regency）的实验田进行，时间为2025年9月至12月。液体和粉末纳米尿素分别设置独立试验，各包含7个处理：T1（100%常规尿素）、T2（100%纳米尿素）、T3（50%常规尿素+50%纳米尿素）、T4（30%常规尿素+70%纳米尿素）、T5（70%常规尿素+30%纳米尿素）、T6（40%常规尿素+60%纳米尿素）、T7（60%常规尿素+40%纳米尿素），每处理重复4次，共28个试验单元。粉末处理按3 g/株/次总量施用，液体处理采用200 mg L?1浓度，总体积85 mL/株/次，于移栽后14、28、42天分次施用。研究人员合成了纳米尿素粉末，采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、场发射扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱（FESEM–EDX）和粒径分析（PSA）对其进行了表征；测定了株高、分蘖数、叶片数、叶面积、叶绿素含量及产量构成指标，并用方差分析（ANOVA）和最小显著性差异（LSD）检验（p<0.05）进行统计比较。
**3.1 合成纳米尿素与常规尿素的形态和元素表征（SEM-EDX）**
扫描电子显微镜（SEM）显示，常规尿素呈规则针状和棱柱状晶体，表面光滑；合成纳米尿素则为细小颗粒组成的无定形聚集体，表面粗糙。EDX分析表明，纳米尿素中碳、氧和钠含量较常规尿素升高，氮相对含量降低，这可能与合成过程中使用的柠檬酸三钠有关。结果证实合成过程将尿素从大晶体转变为纳米级颗粒，并引入了表面相关组分。
**3.2 粒径分析（PSA）**
PSA测定常规尿素平均粒径为1052.70 nm，而合成纳米尿素仅为9.62 nm，表明尿素成功纳米化。粒径的显著减小提高了比表面积，可能影响肥料润湿、溶解及与土壤或植物表面的相互作用，为纳米尿素与常规尿素行为差异提供了物理化学基础。
**3.3 FTIR功能基团分析**
FTIR光谱显示，常规尿素和纳米尿素（粉末及液体）均保留了尿素特征吸收峰，包括N–H伸缩振动（3300–3440 cm?1）、酰胺羰基C=O振动（1625–1680 cm?1）及C–N伸缩/N–H弯曲振动（1450–1460 cm?1）。纳米尿素的酰胺I带从约1629 cm?1蓝移至1637 cm?1，表明纳米化改变了羰基周围氢键网络和表面相互作用，但未形成新化学物种，说明纳米化仅产生物理修饰，未破坏尿素分子基本结构。
**3.4 纳米尿素粉末和液体及其与常规尿素组合对水稻营养生长的协同效应**
营养生长指标包括株高、分蘖数、叶数和叶面积。液体纳米尿素处理在21天时株高无显著差异，35天和49天时T2（100%液体纳米尿素）株高最高，63天时差异消失；粉末处理则在35天和63天出现显著差异，T1和T6、T7株高较高。分蘖数方面，液体处理在35天和49天有显著差异，T2数值最高，但63天无显著差异；粉末处理在49天和63天差异显著，T3（50%常规尿素+50%粉末纳米尿素）在63天分蘖数最多。叶数上，液体处理在35–63天有显著差异，T1最高，但多数处理间无显著差异；粉末处理各时期均无显著差异。叶面积在所有处理间均无显著差异。总体而言，营养生长对两种纳米尿素剂型的响应存在时空差异，但叶面积对肥料配方变化不敏感。
**3.5 粉末和液体纳米尿素单独或与常规尿素配合对水稻叶片叶绿素含量的影响**
液体纳米尿素处理中，T1（100%常规尿素）叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量最高，T7最低；粉末处理中，T5（70%常规尿素+30%粉末纳米尿素）叶绿素含量最高，超过T1和T2。各处理叶绿素b含量均高于叶绿素a。结果表明叶绿素积累受纳米尿素剂型和配比影响，粉末纳米尿素与常规尿素适当配比可能有利于叶绿素形成，但未直接测定光合速率。
**3.6 粉末和液体纳米尿素单独或与常规尿素配合对水稻产量的影响**
产量构成方面，液体纳米尿素处理对有效分蘖数和穗数无显著影响，但显著影响千粒重，T2千粒重最高（25.35 g），显著高于T5和T7。粉末纳米尿素处理对有效分蘖数、穗数和千粒重均有显著影响：T3有效分蘖数最多（60.00），T6穗数最多（48.25 panicles hill?1），比常规尿素（29.72）增加62.4%，千粒重也最高（27.49 g），比常规尿素（24.70）增加11.3%。这些结果表明，粉末纳米尿素与常规尿素配合可显著改善关键产量性状，而液体纳米尿素主要影响籽粒充实阶段。
**讨论与结论**
讨论部分指出，两种纳米尿素剂型产生不同农艺响应，可能与施用方式有关：液体叶面喷施可直接接触叶片表面，而粉末土壤施用需经土壤水分溶解后再被根系吸收。粉末纳米尿素与常规尿素组合在多个产量性状上表现最佳，可能源于两种氮源释放特性的互补，但研究未直接测定土壤矿质氮、植株氮吸收和氮释放动态，因此不能将农艺响应归因于缓释或氮损失减少。研究局限性包括未测量氮素利用效率（NUE）、氨挥发和硝酸盐淋溶等环境指标。结论认为，纳米尿素的农艺表现取决于物理剂型和与常规尿素的配比，粉末纳米尿素配合常规尿素尤其是T6（40%常规尿素+60%粉末纳米尿素）在穗数和千粒重方面表现最优，未来需在不同土壤和气候条件下验证，并纳入氮平衡和氮损失监测以评估其农艺与可持续性潜力。
