范華峰+鄧婉琴+李瑛++梁玉祥

摘要 長期大量施用化肥易使其有效成分在根區(qū)以下土層無效積累，這不僅影響化肥的經(jīng)濟(jì)效益，而且造成生態(tài)環(huán)境問題。為了解決這一問題，本次試驗以膨潤土和5種不同性質(zhì)的復(fù)合肥為試材，采用模擬土柱試驗的方法，研究了不同性質(zhì)的化肥在不同比例膨潤土影響下有效元素在土壤耕作層中縱向遷移情況。結(jié)果表明：與對照組相比，添加膨潤土顯著增加了土壤中速效鉀的含量，且隨著膨潤土施用量的增加，速效鉀的含量也有增加的趨勢。此結(jié)果為提高化肥利用率奠定了基礎(chǔ)，也為合理施用化肥以及研制高效化肥提供理論支持。

關(guān)鍵詞 農(nóng)耕地；功能成分；縱向遷移；膨潤土；化肥利用率

中圖分類號 S143 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）05-0166-03

Abstract Long-term excessive use of fertilizer can cause invalid accumulation of the active ingredient in the soil below the root zone，which can not only affect the economic benefits of fertilizer，but also cause environmental problems. To solve this problem，this experiment used bentonite and five different types of fertilizer as test materials，the simulated soil column experiments were carried out to study the vertical migration of effective elements of the different fertilizer in soil tillage layer，under the effects of different proportions of bentonite. The results showed that compared with the control group，the bentonite significantly increased the potassium contents of the soil，and with the increase of bentonite，K content also showed an increasing trend. The test results can lay the foundation for improving the utilization of fertilizer，and provide theoretical support for rational application of fertilizer and the development of efficient fertilizers.

Key words agricultural land；functional component；vertical migration；bentonite；fertilizer utilization rate

我國耕地面積占全球耕地面積的比例為9%，人口為全球的22%，隨著我國化肥生產(chǎn)能力逐步提升，為全球提供了40%左右的化肥供給。隨著中國農(nóng)村收入的提升，農(nóng)民對肥料的購買力增長了近10%，隨著人均耕地面積的縮小，農(nóng)民對高效、環(huán)保、高產(chǎn)肥料的需求日益迫切。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，化肥投入約占農(nóng)民種植業(yè)生產(chǎn)總投入的50%，化肥在糧食增產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用[1]。但目前我國當(dāng)季氮肥利用率僅為30%～35%，磷肥利用率僅為15%～20%，鉀肥利用率僅為35%～40%[2]，遠(yuǎn)低于世界發(fā)達(dá)國家利用水平。當(dāng)前糧食增產(chǎn)主要建立在農(nóng)業(yè)資源高投入、高消耗的基礎(chǔ)上，我國化肥施用量高和利用率低的矛盾日益突出[3]，大量投入肥料對環(huán)境造成的污染，已經(jīng)成為一個亟待解決的問題。

鉀可以使植物避開特定時期的病害威脅，提前開花成熟，提高植物抗病性[4]。本試驗以肥料中有效成分的遷移為切入點，通過土柱培養(yǎng)等試驗方式，研究肥料中鉀的遷移。裝土完畢后，在土壤上層緩慢加入蒸餾水，直至水面接近最上層土柱邊緣。第0、5、10、15、20、25天在距離土柱上方5、15 cm處取樣，探討不同比例膨潤土作用下不同性質(zhì)的肥料中有效元素遷移機(jī)制，為化肥合理施用以及高效化肥的研制提供理論支持。本文將肥料與膨潤土混合施入土壤，同時整個試驗裝置也形成了一個較為完整的環(huán)境系統(tǒng)，使研究對象所處的環(huán)境具有動態(tài)性，較好地模擬了肥料在自然環(huán)境中的遷移狀態(tài)，確定肥料性質(zhì)對于土壤有效成分的遷移影響[5]。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

試驗儀器：紫外分光光度計（721N），有機(jī)玻璃柱子（直徑20 cm），電熱鼓風(fēng)干燥箱。試驗試劑：甲醛、硼砂、NaNO3、EDTA二鈉鹽、四苯硼鈉、KCl、H2O。供試土壤：取自四川省彭州市軍樂鎮(zhèn)黑龍村2組的黑土地。

1.2 試驗設(shè)計

將5種肥料加入不同比例的膨潤土（5%、10%、20%、30%、45%），以不添加膨潤土作對照。

1.3 試驗方法

1.3.1 土壤處理。將土壤裝入培養(yǎng)柱中，控制試驗所需的條件，保證其他因素的穩(wěn)定，如溫度、濕度、風(fēng)速等。

1.3.2 土壤有效成分測定。每隔5 d取樣1次，取樣深度在5 cm和15 cm處。對樣品進(jìn)行有效成分測定：土壤速效鉀的測定采用1 mol/L NaNO3浸提-四苯硼鈉比濁法，原理為用四苯硼鈉比濁法測定速效鉀時[6]，NH4+有干擾，故浸提劑不宜用NH4Ac，而用1 mol/L NaNO3溶液。浸出液中的K+，在微堿性介質(zhì)中與四苯硼鈉（NaTPB）反應(yīng)，生成溶解度很小的微小顆粒四苯硼鉀（KTPB）白色沉淀：

K++[B（C6H5）4]-=K[B（C6H5）4]

根據(jù)溶液的渾濁度，可用比濁法測定鉀含量。待測液含K+在3～20 mg/kg范圍內(nèi)符合比爾定律。浸出液中如有NH4+存在，也將生成四苯硼銨白色沉淀（NH4TPB），干擾鉀的測定。消除NH4+干擾可在堿性條件下用甲醛排蔽，因為二者能縮合生成水溶性的、穩(wěn)定的六亞甲基四胺：

4NH3+6HCHO=（CH2）6N4+6H2O

浸出液中如有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+ 等金屬離子存在，在堿性溶液中會生成碳酸鹽或氫氧化物沉淀而干擾測定，可加EDTA掩蔽。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析。記錄試驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析整理，最終得出有效結(jié)論。

2 結(jié)果與分析

以下各圖分別為5種肥料在加不同比例膨潤土[7]情況下，測得在0、5、10、15、20、25 d時土柱5、15 cm處速效鉀的含量，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后得到的速效鉀素在土壤中的遷移規(guī)律曲線。

2.1 土壤一號（化肥代號）5、15 cm處土樣鉀含量

由圖1（a）可知，在土柱5 cm處，速效鉀的含量整體趨勢是先升高然后趨于穩(wěn)定，第5天時速效鉀含量就達(dá)到最大，隨著時間增長，速效鉀含量會有小幅度減少，最后趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定在900 mg/kg左右。仔細(xì)觀察速效鉀穩(wěn)定后的數(shù)據(jù)（15 d），發(fā)現(xiàn)膨潤土對提高土壤中速效鉀的含量有很大作用（400 mg/kg左右），并且隨著膨潤土施用量的增加，速效鉀的含量逐漸增加。圖1（b）與圖1（a）進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，在15 cm處的速效鉀含量明顯少于5 cm處的含量，而且速效鉀含量升高的時持續(xù)間比5 cm處要長，速效鉀的含量也會隨著膨潤土施用量的增加而增加，但是膨潤土的影響效果并不顯著。

2.2 土壤二號（化肥代號）5、15 cm處土樣鉀含量

由圖2（a）可知，土壤15 cm處速效鉀含量隨時間變化的趨勢是先升高，第5天后，速效鉀含量稍微有所下降，第10天開始趨于穩(wěn)定。跟對照組相比，發(fā)現(xiàn)膨潤土的施用對速效鉀含量有顯著的提高作用，且對施用20%膨潤土的艷陽天肥料土壤中速效鉀的含量影響最大。圖2（b）與圖2（a）相比發(fā)現(xiàn)，15 cm處的速效鉀含量明顯低于5 cm處的速效鉀含量。

2.3 土壤三號（化肥代號）5、15 cm處土樣鉀含量

由圖3（a）可知，根據(jù)圖形總體可以看出，速效鉀的含量是先升高再趨于穩(wěn)定。與對照組相比，不同比例膨潤土的施用并未對速效鉀的含量有影響，可能是因為施可豐中鉀含量比較低。

2.4 土壤四號（化肥代號）5、15 cm處土樣鉀含量

由圖4（a）可知，5 cm處土樣速效鉀的含量呈現(xiàn)先升高然后趨于穩(wěn)定的趨勢。與對照組相比，加入膨潤土可明顯提高速效鉀的含量（提高了600 mg/kg左右），而且隨著施用膨潤土含量的增加，速效鉀的含量也逐漸增加。圖4（a）與圖4（b）相比，膨潤土在15 cm處對速效鉀的影響并不明顯，且15 cm處的速效鉀含量明顯低于5 cm處的速效鉀含量。

2.5 土壤五號（化肥代號）5、15 cm處土樣鉀含量

由圖5（a）可知，5 cm處速效鉀含量隨時間變化，整體上是先上升后下降的趨勢。跟對照組相比，加入膨潤土之后，土壤中速效鉀的含量明顯提高。且隨著膨潤土比例的增加，土壤中速效鉀的含量也逐漸增加。圖5（a）與圖5（b）相比，15 cm處的速效鉀含量明顯低于5 cm處的速效鉀含量。根據(jù)圖5（b）分析，施用不同量的膨潤土對于速效鉀含量的提高有很明顯的作用。

3 結(jié)論與討論

根據(jù)試驗得出以下結(jié)論：化肥中速效鉀的含量隨時間的整體變化是先在0～8 d內(nèi)迅速升高，然后稍微有所下降，最后趨于穩(wěn)定；5 cm處的速效鉀含量明顯高于15 cm處速效鉀的含量；根據(jù)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，膨潤土對土壤中速效鉀含量有提高作用，隨著化肥中本身鉀元素百分含量的增加，這種提高速效鉀含量的作用也就更加明顯；隨著施用膨潤土比例的增加，速效鉀的含量也會逐漸增加[8-11]。分析圖片發(fā)現(xiàn)，對于鉀的百分含量為15%的桂湖，膨潤土的作用就更加明顯。但是對于鉀的百分含量只有6%的施可豐，膨潤土的作用就不太明顯。

因此，為了提高化肥利用率，可施用一定量的膨潤土[12-14]，但是也不能盲目施用，要根據(jù)實際情況確定施用量，以免造成浪費[15-18]。

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