俞海平，俞鎮(zhèn)浩

(紹興市上虞區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 紹興 312300)

5種不同工藝肥料的養(yǎng)分釋放特性

俞海平，俞鎮(zhèn)浩

(紹興市上虞區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，浙江 紹興 312300)

以5種不同工藝制成的肥料為供試材料，利用靜水試驗(yàn)和土柱淋溶試驗(yàn)研究其氮、磷、鉀養(yǎng)分釋放特性。結(jié)果表明，有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥、緩釋肥在靜水、土壤介質(zhì)中的氮、磷、鉀初次養(yǎng)分釋放率和累積養(yǎng)分釋放率均低于無機(jī)肥，緩釋肥對(duì)養(yǎng)分的緩釋作用優(yōu)于有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥，3種有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥之間養(yǎng)分釋放情況無明顯差異。

有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥； 緩釋肥； 養(yǎng)分釋放； 土柱淋溶

施肥對(duì)于提高糧食增產(chǎn)和保持土壤肥力具有重要意義。近年來，我國(guó)農(nóng)田化肥施用量不斷增加，其單位耕地用量為世界平均用量的2.9倍，而肥料利用率并不高，氮肥為40%～50%，磷肥為10%～20%，鉀肥為30%～40%，而發(fā)達(dá)國(guó)家氮肥為 40%～60%，磷肥為10%～20%，鉀肥為50%～60%[1]?；适┤胪寥篮?，被植物吸收利用和土壤吸附固定后，剩余部分進(jìn)入環(huán)境。由于化肥大量施用或不合理氮、磷、鉀肥配比，破壞了土壤養(yǎng)分平衡，阻礙作物根系生長(zhǎng)，降低了作物對(duì)化肥的吸收利用，造成化肥在土壤中大量殘留，破壞土壤理化性質(zhì)[2]。傳統(tǒng)化肥為速溶型化肥，施入土壤中前期供肥能力高而后期降低，不符合作物在不同階段的養(yǎng)分需求，降低了肥料利用率。有機(jī)無機(jī)配合施用是我國(guó)提倡的重要科學(xué)施肥技術(shù)。研究表明，有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥不僅可以改善土壤環(huán)境，增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，發(fā)揮土壤有機(jī)質(zhì)中重要物質(zhì)腐殖質(zhì)吸附養(yǎng)分離子的能力，提高土壤的肥力[3-4]，減少養(yǎng)分損失；而且可以結(jié)合供應(yīng)作物對(duì)養(yǎng)分的需求，提高肥料的利用率[5-6]。因此，與化肥相比，有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥可以提高養(yǎng)分的利用率，促進(jìn)作物產(chǎn)量提高，有效地改善作物品質(zhì)[7-8]，同時(shí)減少化肥的施用量。緩釋肥是根據(jù)作物對(duì)養(yǎng)分的需求調(diào)節(jié)養(yǎng)分釋放模式，使肥料的養(yǎng)分釋放與作物的養(yǎng)分吸收相協(xié)調(diào)的肥料[9-11]。緩釋肥在水中溶解度小，在土壤中養(yǎng)分釋放緩慢，肥效長(zhǎng)期、穩(wěn)定，能源源不斷地供給，滿足植物在整個(gè)生長(zhǎng)期對(duì)養(yǎng)分的需求，減少營(yíng)養(yǎng)元素的損失，提高肥料利用率，近年來，在各類肥料中發(fā)展速度較快。目前，普遍應(yīng)用靜水試驗(yàn)和土柱間歇淋溶試驗(yàn)對(duì)肥料養(yǎng)分緩釋性能進(jìn)行評(píng)價(jià)[12]。靜水試驗(yàn)具有操作簡(jiǎn)單、快速等特點(diǎn)，但是由于水中成分單一，與實(shí)際土壤中物理化學(xué)成分差別很大[13]；土柱試驗(yàn)中肥料的養(yǎng)分釋放特性可以較為真實(shí)地反映肥料在實(shí)際土壤中的養(yǎng)分釋放率[14]。因此，通常采用靜水試驗(yàn)和土柱間歇淋溶試驗(yàn)相結(jié)合的方式來評(píng)價(jià)肥料的養(yǎng)分釋放率。

本試驗(yàn)通過靜水釋放試驗(yàn)、土柱間歇淋溶試驗(yàn)對(duì)5種不同工藝的肥料在水和土壤介質(zhì)中氮、磷、鉀3種養(yǎng)分元素的釋放特性進(jìn)行研究，從而為肥料科學(xué)研究、肥料生產(chǎn)及農(nóng)田施用的進(jìn)一步改良提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試肥料。S1，聚失肥(高塔造粒)，N、P2O5、K2O分別為26%、12%和12%。S2，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥(摻混造粒)，N、P2O5、K2O分別為9%、5%和6%。S3，有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥(滾筒造粒)，N、P2O5、K2O分別為15%、5%和10%。S4，無機(jī)復(fù)合肥，N、P2O5、K2O分別為22%、13%和5%。S5，緩釋肥，N、P2O5、K2O分別為 9%、14%、9%。

供試土壤。在河南省采集具有代表性的土壤，采樣深度0～20 cm，風(fēng)干去除土中雜物，研磨過1 mm篩，以備試驗(yàn)用。

1.2 處理設(shè)計(jì)

1.2.1 靜水釋放試驗(yàn)

用水靜置浸泡試料，在規(guī)定的溫度和時(shí)間內(nèi)，試料中的養(yǎng)分從肥料顆粒中溶到水中，用相應(yīng)方法測(cè)定浸提液中養(yǎng)分含量。稱取顆粒完整的肥料樣品10.00 g(稱準(zhǔn)至0.01 g)，放入孔徑為0.149 mm(100目)的尼龍紗網(wǎng)做成的小袋中，封口，放入盛有200 mL蒸餾水(肥∶水為20∶1)的250 mL燒杯中，用封口膜密封后將燒杯置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，取樣時(shí)間為0.25、0.5、1、3、5、7、10、24 h。取樣時(shí)將尼龍袋取出，將瓶中的浸提液搖勻后轉(zhuǎn)入250 mL容量瓶中冷卻定容，測(cè)定養(yǎng)分含量，并計(jì)算肥料養(yǎng)分釋放率。

1.2.2 土柱間歇淋溶試驗(yàn)

將肥料與土壤混合置于淋溶器中，表層、底部均覆蓋適量石英砂和紗布，定期加入蒸餾水淋溶，下部收集淋溶液，測(cè)定淋溶液中養(yǎng)分含量。土柱淋溶裝置直徑8 cm，高30 cm。在淋溶器底部放置2層0.75 mm紗布，底部裝入250 g石英砂，其上裝入300 g風(fēng)干土與3 g肥料(土∶肥為10∶1)混勻的土肥混合物，土柱上面加150 g石英砂覆蓋以防加水時(shí)擾亂土層。以不加肥料的土柱作為對(duì)照，每個(gè)處理重復(fù)3次。第1次先加200 mL蒸餾水使土壤水分接近飽和，分別在1、3、5、10、20、30 d用100 mL蒸餾水進(jìn)行土柱淋溶，底部用三角瓶收集淋溶液，測(cè)定淋溶液中養(yǎng)分含量，計(jì)算養(yǎng)分釋放率。

2 結(jié)果與分析

2.1 靜水試驗(yàn)

2.1.1 氮素釋放

靜水試驗(yàn)不同肥料氮素釋放情況如圖1所示，S1、S2、S3肥料的氮素累計(jì)釋放率曲線趨勢(shì)較為一致。S4在0.25 h時(shí)初始釋放率明顯高于其他肥料，1 h累積釋放率達(dá)90.4%，隨著時(shí)間的推移氮素釋放曲線趨于平緩。0.25 h初始釋放率由高到低為S4>S2>S3>S1，24 h累積釋放率為S4>S1>S2>S3。

圖1 供試肥料在靜水中的氮素釋放率

2.1.2 磷素釋放

靜水試驗(yàn)不同肥料磷素釋放情況如圖2所示，磷素在0.25 h初始釋放率為S4>S2>S3>S1，24 h累積釋放率為S4>S3>S1>S2。S4在0.25 h時(shí)磷素釋放率明顯高于其他肥料，3 h時(shí)累積釋放率達(dá)96.8%，隨后釋放量減小，釋放曲線趨于平緩。S1、S2和S3釋放曲線趨勢(shì)相似。24 h時(shí)S1、S3和S4的磷素累積釋放率無明顯差異。

圖2 供試肥料在靜水中的磷素釋放率

2.1.3 鉀素釋放

由圖3可知，鉀素0.25 h初始釋放率為S4>S2>S3>S1，24 h累積釋放率為S4>S3>S2>S1。S4相對(duì)于S1、S2、S3釋放更加迅速，在0.25 h時(shí)鉀素釋放率明顯高于其他肥料，5 h累積釋放率達(dá)97.8%，隨后釋放量減小，曲線趨于平緩。S1、S2和S3的鉀素釋放曲線整體相似，釋放后期的累積釋放率相差不大。

圖3 供試肥料在靜水中的鉀素釋放率

2.1.4 緩釋肥養(yǎng)分釋放

由圖4可知，與其他4種肥料相比，緩釋肥的養(yǎng)分元素釋放率極低，隨著時(shí)間推移累計(jì)釋放率增長(zhǎng)，在24 h時(shí)累積釋放率氮素為5.2%，磷素為5.1%，鉀素為6.2%，均顯著低于其他4種肥料。

圖4 緩釋肥在靜水中的養(yǎng)分元素釋放率

2.2 土柱間歇淋溶試驗(yàn)

2.2.1 氮素釋放

由圖5可知，土柱間歇淋溶時(shí)，氮素1 d初始釋放率為S4>S2>S3>S1，30 d累積釋放率為S4>S2>S3>S1。S4淋溶釋放率明顯高于其他肥料，1 d時(shí)氮素釋放率為69.6%，5 d后釋放率降低，曲線趨于平緩，30 d時(shí)累積釋放率達(dá)89.0%。S1和S3釋放曲線趨勢(shì)較為一致，2種肥料在1 d和30 d時(shí)釋放率無明顯差異。

圖5 供試肥料在土柱間歇淋溶中的氮素釋放率

2.2.2 磷素釋放

土柱間歇淋溶試驗(yàn)不同肥料的磷素釋放曲線如圖6所示，4種肥料的釋放曲線趨勢(shì)較為一致，磷素1 d初次釋放率由高到低依次為S4>S2>S1>S3，30 d累積釋放率為S4>S2>S3>S1。

圖6 供試肥料在土柱間歇淋溶中的磷素釋放率

2.2.3 鉀素釋放

鉀素釋放情況如圖7所示，S4釋放率顯著高于其他S1、S2、S3，其1 d釋放率達(dá)65.6%，30 d累積釋放率達(dá)91.7%。S1、S2、S3的鉀素累計(jì)釋放率變化趨勢(shì)較為一致，1 d初次釋放率為S4>S2>S3>S1，30 d累積釋放率為S4>S2>S3>S1。

圖7 供試肥料在土柱間歇淋溶中的鉀素釋放率

2.2.4 緩釋肥養(yǎng)分釋放

由圖8可以看出，與其他4種肥料相比，緩釋肥的養(yǎng)分元素釋放緩慢得多，30 d時(shí)累積釋放率為氮素18.3%，磷素16.5%，鉀素15.8%，均遠(yuǎn)低于其他肥料。

圖8 緩釋肥在土柱間歇淋溶中的養(yǎng)分元素釋放率

3 小結(jié)和討論

3.1 靜水試驗(yàn)不同肥料氮、磷、鉀養(yǎng)分釋放特性

總體來看，無機(jī)肥S4相比于其他4種肥料，其氮、磷、鉀0.25 h初期釋放率和24 h末期累積釋放率皆高于其他肥料，說明無機(jī)肥在水中極易溶解，釋放更加迅速、徹底，肥效快[15]。比較3種不同工藝制成的有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥可以發(fā)現(xiàn)，其氮、磷、鉀素0.25 h初期釋放率均為S2>S3>S1，釋放前期累積釋放率為S2>S3>S1；釋放后期，S2和S3釋放率下降，逐漸低于聚失肥釋放率，3種肥料24 h末期累積釋放率相近，S1相對(duì)于S2和S3釋放更加緩慢。即聚失肥在前期營(yíng)養(yǎng)元素釋放率低于其他2種有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥，而隨著時(shí)間的推移，累積釋放率逐漸高于其他2種有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥。而緩釋肥氮、磷、鉀營(yíng)養(yǎng)元素釋放率均遠(yuǎn)低于其他4種肥料，有明顯的緩釋性；隨著時(shí)間的延長(zhǎng)釋放率逐漸增加，3種營(yíng)養(yǎng)元素的累積釋放率大小為鉀素>氮素>磷素。

比較氮、磷、鉀3種養(yǎng)分元素釋放情況，總的來說，磷素和鉀素累積釋放率高于氮素，磷素和鉀素整體釋放情況雖有差異但不明顯，且無明顯規(guī)律，分析其原因，可能是因?yàn)樵谠囼?yàn)操作和指標(biāo)測(cè)定過程中氮的揮發(fā)導(dǎo)致其含量流失，使得累積釋放率降低。

3.2 土柱間歇淋溶試驗(yàn)不同肥料氮、磷、鉀養(yǎng)分釋放特性

與其他4種肥料相比，無機(jī)肥的氮、磷、鉀素1 d初期釋放率和30 d末期累積釋放率皆高于其他肥料，說明無機(jī)肥在土壤中養(yǎng)分釋放更快。3種有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥相比，其氮、磷、鉀素1 d初期釋放率和末期累計(jì)釋放率均為S2>S3>S1，S2的營(yíng)養(yǎng)元素釋放整體高于S3和S1。而緩釋肥的養(yǎng)分釋放較緩慢，隨著時(shí)間延長(zhǎng)釋放率逐漸增加，3種營(yíng)養(yǎng)元素的累積釋放率大小為氮素>磷素>鉀素。

無機(jī)肥和有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥在靜水中的養(yǎng)分釋放率略高于土壤中，由于水是均相體系，成分單一，影響因素單一，而土壤中含有各種養(yǎng)分離子的鹽溶液，因此肥料在水中的養(yǎng)分釋放率與在土壤中的釋放率有一定差距。比較氮、磷、鉀3種養(yǎng)分元素釋放情況，雖有差異但不顯著，且無明顯規(guī)律，究其原因，一方面在試驗(yàn)操作和指標(biāo)測(cè)定過程中引起了氮素?fù)]發(fā)流失，另一方面，土壤對(duì)磷素和鉀素具有固定吸附的作用，也導(dǎo)致磷素和鉀素釋放率的降低，結(jié)果導(dǎo)致三元素釋放率相差不多。

3.3 不同工藝肥料養(yǎng)分釋放特性

有關(guān)研究表明，有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥對(duì)養(yǎng)分的釋放產(chǎn)生一定調(diào)節(jié)作用，利于養(yǎng)分供應(yīng)與作物的需求規(guī)律吻合，提高養(yǎng)分的利用率。武麗萍等[16]研究表明，腐植酸和尿素配施與等量的普通尿素相比，氮利用率提高了10.4百分點(diǎn)，肥效期延長(zhǎng)40～50 d。雋英華等[17]研究表明，高濃度腐殖酸能明顯地抑制尿素水解，延長(zhǎng)尿素態(tài)氮在土壤中的停留時(shí)間，降低氮素釋放速率，增加銨態(tài)氮含量，減少硝態(tài)氮的生成及氮素?fù)p失量，大大提高尿素利用效率。王海濱[18]研究表明，施用有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥可以明顯提高作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，增加土壤養(yǎng)分含量，與等養(yǎng)分無機(jī)肥處理相比，施用有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥的大白菜對(duì)氮、磷、鉀的利用率分別提高11.6、5.7、4.9百分點(diǎn)，氮、磷、鉀總的利用率提高了19.0百分點(diǎn)。胡瑩瑩等[19]研究表明，施用緩釋肥的馬鈴薯產(chǎn)量及磷素利用率均顯著提高。鄭圣先等[20]研究緩釋肥料的控釋性表明，緩釋肥料可提高氮素利用率，高達(dá)72.3%，比施尿素的氮素利用率高出36.5百分點(diǎn)。這些結(jié)論與本研究的結(jié)果一致，有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥和緩釋肥可以調(diào)節(jié)養(yǎng)分的釋放。與無機(jī)肥相比，有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥和緩釋肥在靜水和土壤介質(zhì)中的初次養(yǎng)分釋放率和累積養(yǎng)分釋放率均低于無機(jī)肥，對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的釋放具有緩釋作用。緩釋肥在水和土壤中對(duì)養(yǎng)分的緩釋作用優(yōu)于有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥。

有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥兼具有機(jī)肥和無機(jī)肥的特點(diǎn)，體現(xiàn)有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的交互作用。有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥中有機(jī)部分提供的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量較為有限，供應(yīng)養(yǎng)分的速度緩慢，無機(jī)成分是直接供應(yīng)作物最主要的養(yǎng)分來源。有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥中有機(jī)質(zhì)部分具有分散多孔的結(jié)構(gòu)以及含有較多的活性官能團(tuán)，可以通過影響化肥的釋放、轉(zhuǎn)化和供應(yīng)來調(diào)節(jié)化肥的養(yǎng)分供應(yīng)[21]，提高了無機(jī)肥中養(yǎng)分元素的生物固持率，起到優(yōu)化化肥養(yǎng)分利用的效果。緩釋肥延緩了養(yǎng)分初始的釋放速度，延長(zhǎng)了作物對(duì)有效養(yǎng)分的利用期，與化肥相比，緩釋效果明顯，避免了化肥前期釋放速率過快，供肥過量，后期供肥不足的情況，與作物的生長(zhǎng)曲線較為協(xié)調(diào)。有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥和緩釋肥的施用使養(yǎng)分平穩(wěn)釋放，帶來良好的環(huán)境效益和生態(tài)效益。

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(責(zé)任編輯：吳益?zhèn)?

2017-09-12

俞海平(1979—)，女，浙江新昌人，農(nóng)藝師，學(xué)士，從事土壤與肥料研究工作，E-mail:hpyu6@163.com。

文獻(xiàn)著錄格式：俞海平，俞鎮(zhèn)浩. 5種不同工藝肥料的養(yǎng)分釋放特性[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(11)：1961-1964，1973.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171130

S511

A

0528-9017(2017)11-1961-04