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        晚稻種衣肥ZFWW—6的養(yǎng)分釋放特性

        2018-05-14 08:59:45熊海蓉熊文洋胡仁杰文祝友熊遠福彭雪風(fēng)
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018年11期
        關(guān)鍵詞:環(huán)境因素晚稻

        熊海蓉 熊文洋 胡仁杰 文祝友 熊遠福 彭雪風(fēng)

        摘要[目的]研究晚稻種衣肥ZFWW-6的養(yǎng)分釋放特性。[方法]用ZFWW-6制備包肥種子,測定種衣肥中養(yǎng)分N.P.K的初期釋放率、微分釋放率、累積釋放率和養(yǎng)分釋放期,探討溫度、肥水比及pH對養(yǎng)分釋放的影響。[結(jié)果]種衣肥中N、P、K的初期釋放率<30.00%,微分釋放率<2.00%;養(yǎng)分N、P.K的釋放期分別為62.2.57.8和79.5d。溫度、肥水比和pH對晚稻種衣肥養(yǎng)分的釋放有一定的影響,可能是這些因素能改變養(yǎng)分的溶解速率、擴散速率等所致。[結(jié)論]該晚稻種衣肥的養(yǎng)分緩釋特性良好。

        關(guān)鍵詞 種子包衣肥;養(yǎng)分釋放;環(huán)境因素;晚稻

        中圖分類號 S145.5 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611(2018)11-0106-03

        肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的生產(chǎn)要素之一,它的出現(xiàn)和應(yīng)用推動了世界農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展。肥料的大量施用對保障我國糧食安全起到了不可替代的支撐作用,由于長期的超量施用導(dǎo)致了一系列如土壤退化、環(huán)境污染、能源損耗、肥料利用率低等問題,為了協(xié)調(diào)農(nóng)業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護的關(guān)系,迫切需要建立具有可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)養(yǎng)分管理體系和科學(xué)施肥技術(shù)體系,新型化學(xué)肥料的研究與施用則是實現(xiàn)這一目標(biāo)的有力舉措,從而促進傳統(tǒng)施肥模式向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)施肥的轉(zhuǎn)變。緩/控釋肥料是化肥工業(yè)的全新技術(shù)革命,它能通過調(diào)控肥料養(yǎng)分的釋放達到與作物需肥規(guī)律相一致,被譽為“21世紀(jì)的理想肥料”,我國將其列為新型肥料重點發(fā)展。

        在前期研究種衣劑的基礎(chǔ)上,結(jié)合緩/控釋肥的養(yǎng)分控釋理論,研發(fā)出一種水稻種子包衣肥,種衣肥就是將肥料直接包裹于水稻種子表面,使之形成具有一定牢固度和厚度的種衣肥,隨種子一起播種。種子吸水萌發(fā)的同時,種衣肥中的包衣膜控制養(yǎng)分的釋放從而滿足水稻生長所需,這既能減少肥料養(yǎng)分的流失又能提高肥料利用率,且操作簡單方便、省工省時,可大大減輕勞動強度,種子顆粒增大還有利于機械播種。筆者研究了晚稻種衣肥ZFWW-6的養(yǎng)分釋放特性。

        1材料與方法

        1.1試驗材料 晚稻種子:黃花占,湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻科學(xué)研究所提供。晚稻種衣肥:ZFWW-6,由填充劑(粉劑A)、肥料(粉劑B)、包膜劑構(gòu)成。其中,粉劑A由滑石粉、高嶺土等組成;粉劑B為ZFW-6,養(yǎng)分總含量(N+P2O5+K2O)≥50.0%,N:P2O5:K2O=2:1:2,用量10.0%,內(nèi)含植物生長調(diào)節(jié)劑多效唑;包膜劑為YCP-8,用量0.2%;種子負載率75%,湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院研制。

        1.2試驗方法

        1.2.1種子包衣及浸提方法。準(zhǔn)確稱取一定量的水稻種子,放入包衣機內(nèi),按照75%的種子負載率及10%的肥料用量進行包衣,包衣步驟參考文獻進行。

        準(zhǔn)確稱取一定量的包肥種子(粒度大小一致、無破損),參考GB/T23348-2009《緩釋肥料》規(guī)定的肥水比,在25℃恒溫條件下浸提,按規(guī)定時間采集浸提液,待測。

        1.2.2N、P、K養(yǎng)分測定。將“1.2.1”制備的包肥種子或浸提液,按國標(biāo)GB/T8572-2001《復(fù)混肥料中總氮含量的測定蒸餾后滴定法》中的樣品處理方法進行處理,N含量采用凱式定氮儀測定,P含量采用釩鉬黃比色法測定,K含量采用原子吸收分光光度法測定;具體步驟參考文獻進行。

        1.2.3種衣肥養(yǎng)分釋放率及釋放期的測定。種衣肥ZFWW-6養(yǎng)分的初期釋放率、微分釋放率和累積釋放率的測定參考GB/T23348-2009《緩釋肥料》和文獻方法進行。種衣肥養(yǎng)分釋放期的測定,參考GB/T23348-2009《緩釋肥料》方法進行。

        1.2.4環(huán)境因素對種衣肥養(yǎng)分釋放的影響。準(zhǔn)確稱取“1.2.1”制備的包肥種子,按“1.2.1”中所述浸提方法,固定其他條件,分別考察不同溫度(5、15、25、35、45℃)、不同pH(3、5、7、9、11)和不同肥水比(1:10、1:15、1:20、1:25、1:30)等環(huán)境因素下晚稻種衣肥的養(yǎng)分釋放情況,浸提時間均為1d。浸提液中養(yǎng)分含量按“1.2.1”所述方法測定。

        2結(jié)果與分析

        2.1種衣肥中N、P、K初始值 種衣肥養(yǎng)分N、P、K的初始值,為刨肥種子中N、P、K的質(zhì)量分別扣除未包肥對照種子本身所含N、P、K的質(zhì)量。制備的晚稻種衣肥ZFWW-6,其養(yǎng)分初始值:N、P2O5、K2O分別為2.32%、1.02%和1.75%,養(yǎng)分總含量(N+P2O5+K2O)為5.09%,N:P2O5:K2O=2.27:1.00:1.70。

        2.2初期釋放率與微分釋放率 由表1可知,晚稻種衣肥N、P、K的初期釋放率<30.00%,微分釋放率<2.00%,其中以P的初期釋放率和微分釋放率最小。初期釋放率從包衣技術(shù)而言反映的是包衣肥中包衣不完整的肥料顆粒數(shù)量,就肥效而言則可看做速效養(yǎng)分,為包衣肥料中個體顆粒的養(yǎng)分釋放,而微分釋放率可以作為評價包衣肥料緩效性的尺度,微分釋放率<2.00%說明具有較好的緩釋能力。綜合而言,晚稻種衣肥ZFWW-6具備一定的緩釋性能,初期養(yǎng)分適量釋放能滿足晚稻前期生長所需。

        2.3養(yǎng)分累積釋放曲線 由圖1可知,包肥種子浸提第1天,N的釋放量最大,K2O次之,P2O5最慢;第3~10天,是N、P、K的快速釋放階段;第11~56天,N、P、K的釋放逐漸放緩并趨于平穩(wěn),且第56天時N、P、K累積釋放率分別為64.64%、67.38%和51.43%。總體而言,P2O5的累積釋放率最高,N次之,K2O最小。

        2.4養(yǎng)分釋放期 國標(biāo)《緩釋肥料》GB/T23348-2009規(guī)定,緩釋肥的養(yǎng)分釋放時間,用緩釋養(yǎng)分在25℃靜水中浸提開始至達到80%養(yǎng)分累積釋放率所需的時間來表示。晚稻種衣肥ZFWW-6所含養(yǎng)分中K2O的釋放期最長,為79.5d,N次之,為62.2d,P2O5最短,為57.8d,表明該種衣肥具有良好的緩釋性能,能充分滿足晚稻生長所需養(yǎng)分。

        2.5環(huán)境因素對晚稻種衣肥ZFVVW-6養(yǎng)分釋放的影響

        2.5.1溫度的影響。由圖2可知,隨著溫度由5℃上升至45℃,晚稻種衣肥ZFWW-6的N、P、K釋放量也隨之增加,其中P的釋放量隨溫度的升高變化最大,K次之,而N相對較小。溫度升高,包衣膜內(nèi)養(yǎng)分的溶解度增加,養(yǎng)分濃度增大,引起膜內(nèi)外的濃度差、壓力差均升高,膜內(nèi)養(yǎng)分在濃度梯度和壓力梯度的作用下透過膜孔的速率增大;同時溫度升高加快了養(yǎng)分分子的熱運動,增加了養(yǎng)分的擴散速率,這均導(dǎo)致養(yǎng)分釋放率明顯增大。此外,包衣肥養(yǎng)分釋放率隨溫度升高并未出現(xiàn)陡增現(xiàn)象,說明種衣肥的包膜結(jié)構(gòu)完好,養(yǎng)分能夠緩慢釋出,具有緩釋效果。

        2.5.2肥水比的影響。由圖3可知,隨著肥水比增加,種衣肥中N、P、K的釋放量也隨之增加,其中N的釋放量隨肥水比的增加變化最大,其次是K,再次是P。包膜肥料養(yǎng)分釋放的過程實際上是膜內(nèi)養(yǎng)分通過包衣膜膜孔向膜外擴散的過程,其養(yǎng)分?jǐn)U散速率與膜內(nèi)外養(yǎng)分濃度差成正比例關(guān)系。肥水比越大,意味著膜外溶液中養(yǎng)分濃度越小,膜內(nèi)外的濃度差越大,養(yǎng)分由內(nèi)向外的擴散速率必然增大。

        2.5.3pH的影響。由圖4可知,隨著pH由酸性向堿性變化,晚稻種衣肥ZFWW-6P、K養(yǎng)分釋放率緩慢增加,而N的釋放則呈逐漸減緩趨勢。種衣肥中的N來源于尿素,尿素為碳酰胺,其氮主要以酰胺形式存在,酰胺的水解速率影響?zhàn)B分釋放速率;酸性越強酰胺的水解速率越大,養(yǎng)分釋放率越大;同時在強堿性條件下氮素更易揮發(fā)損失。養(yǎng)分P、K的釋放率隨著pH升高緩慢增加,可能是不同緩沖溶液影響了包膜材料的穩(wěn)定性,導(dǎo)致膜內(nèi)養(yǎng)分釋放率稍有增加。

        3結(jié)論與討論

        晚稻種衣肥zFWW一6的養(yǎng)分釋放特性:N、P、K的初期釋放率由大到小依次為N、K、P,且均<30.00%,微分釋放率<2.00%;浸提第1~10天為養(yǎng)分的快速釋放階段,其后逐漸放緩并趨于平穩(wěn),且養(yǎng)分釋放期長,N、P、K的養(yǎng)分釋放期分別為62.2、57.8、79.5d。初期釋放率指標(biāo)反映的是包衣技術(shù)水平的優(yōu)劣,若種衣肥中包衣不完整顆粒較多,則養(yǎng)分初期釋放率較大,這部分養(yǎng)分亦可看做速效養(yǎng)分,為晚稻早期的幼苗生長提供養(yǎng)分;微分釋放率是評價包膜完整的肥料顆粒平均每天釋放總養(yǎng)分的百分率,體現(xiàn)了種衣肥的緩釋能力,該晚稻種衣肥的微分釋放率<2.00%,表明其緩釋性能良好,具備較長的養(yǎng)分釋放期。

        晚稻種衣肥ZFWW-6的養(yǎng)分釋放與環(huán)境因素具有顯著相關(guān)性,隨著浸提溫度的逐漸升高,其N、P、K養(yǎng)分釋放量也隨之增加;隨著肥水比的增大,其N、P、K的養(yǎng)分釋放量也隨之增加;隨著pH由酸性向堿性變化,包肥種子的P、K養(yǎng)分釋放量隨之增加,而N的釋放量則呈逐漸減緩趨勢。由此可知,這些環(huán)境因素的變化之所以能影響種衣肥養(yǎng)分的釋放,主要原因是溫度變化引起了包衣膜的膜內(nèi)外濃度差、壓力差改變以及養(yǎng)分熱運動的改變,肥水比變化引起養(yǎng)分的擴散速率改變;pH變化引起尿素的水解速率改變,還可能引起包膜材料的穩(wěn)定性。但這些改變并未導(dǎo)致包衣肥養(yǎng)分釋放率陡增現(xiàn)象,說明種衣肥ZFWW-6的養(yǎng)分能夠緩慢釋放。

        該研究結(jié)果表明,晚稻種衣肥ZFWW-6具備良好的緩釋性能且養(yǎng)分釋放期長。該研究的環(huán)境因素與大田實際環(huán)境相比,存在較大差異,稻田環(huán)境是動態(tài)的、復(fù)雜的,溫、光、水、土壤pH及土壤微生物等均是影響種衣肥養(yǎng)分釋放的因素,下一步將進行大田試驗,進一步探明晚稻種衣肥ZFWW-6在自然條件下的養(yǎng)分釋放特性。

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