朱忠坤，樊志磊，李圣君，李花苗，朱仁勝

(河南心連心化學(xué)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司 河南新鄉(xiāng) 453731)

隨著水肥一體化的普及，對能夠適應(yīng)滴灌、噴灌、淋施等施肥方式的水溶肥的需求逐年增加。由于水溶肥對原料級(jí)別要求較高，造成生產(chǎn)成本偏高，同時(shí)高養(yǎng)分施肥伴隨著養(yǎng)分浪費(fèi)現(xiàn)象，故近年來低養(yǎng)分水溶性顆粒復(fù)合肥逐漸受到市場及用戶的認(rèn)可。灌溉施肥是利用微滴灌系統(tǒng)，在灌水的同時(shí)根據(jù)作物生長不同階段對養(yǎng)分的需求、氣候等條件，精準(zhǔn)地將肥料補(bǔ)加和均勻地施在根系或葉面附近，供植物直接吸收利用[1-4]，是定量供給作物水分和養(yǎng)分及維持適宜水分和養(yǎng)分濃度的有效方法。由于微滴灌系統(tǒng)噴滴頭的出水口直徑僅為0.4～1.0 mm，對低養(yǎng)分水溶性顆粒復(fù)合肥殘留有較高要求[5-8]。在低養(yǎng)分水溶性顆粒復(fù)合肥生產(chǎn)中，通常需加入水溶性物質(zhì)填充，從而避免常規(guī)膨潤土填充所產(chǎn)生的殘?jiān)?。另外，硫酸鎂在肥料與水的溶解過程中能釋放能量，與普通氮磷鉀原料在水中溶解吸熱形成互補(bǔ)，從而有利于復(fù)合肥產(chǎn)品的崩解，提高顆粒水溶速率。為此，對水溶性填充物硫酸鎂進(jìn)行了梯度篩選，通過線性擬合尋找其理論最佳填充量，從而為硝基水溶灌溉肥的開發(fā)提供理論依據(jù)。

鎂對植物具有重要的生理代謝功能，其最重要的功能是作為作物葉綠素的中心原子，位于葉綠素分子結(jié)構(gòu)卟啉環(huán)的中間，是葉綠素的重要組成成分。鎂占葉綠素分子量的2.7%，是葉綠體正常結(jié)構(gòu)所必需的成分，對維持葉綠體結(jié)構(gòu)具有舉足輕重的作用。植物一旦缺鎂，葉綠體的結(jié)構(gòu)將受到破壞，基粒數(shù)量下降，類囊體數(shù)目降低[9-10]。李延等[11]通過液體培養(yǎng)試驗(yàn)研究表明，缺鎂水稻各生育期葉綠素含量和光合速率顯著降低，而充足的鎂供應(yīng)提高了水稻主莖和分蘗的糖、淀粉含量，促進(jìn)了成熟期碳水化合物由莖鞘向穗部轉(zhuǎn)運(yùn)，使水稻產(chǎn)量增加。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年10月至2017年12月在河南心連心化學(xué)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司溫室大棚中進(jìn)行，試驗(yàn)用土壤理化性狀及鎂含量如表1所示。試驗(yàn)選用上端直徑20 cm、底面直徑12 cm、高15 cm的塑料缽，每缽裝風(fēng)干土3 kg，各處理普通硝基復(fù)合肥(22-5-10)施用量均為4 g/盆。選取生長一致的生菜，每缽分別移入1株，自種植之日起精細(xì)管理并在整個(gè)生育期防治病蟲害。試驗(yàn)共設(shè)10個(gè)處理(T1～T10)，各處理一水硫酸鎂的填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.00%、1.00%、2.00%、3.00%、4.00%、5.00%、6.00%、7.00%、8.00%和9.00%，每個(gè)處理4次重復(fù)。

表1 試驗(yàn)用土壤理化性狀及鎂含量

1.2 測定項(xiàng)目及方法

(1)生長指標(biāo)：于2017年11月5日對生菜葉片數(shù)、SPAD進(jìn)行測定。葉片數(shù)以完全展開為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)選取各處理1.5片葉片進(jìn)行SPAD測定。

(2)測產(chǎn)：2017年12月對盆栽進(jìn)行收獲測產(chǎn)，稱取鮮重，于65 ℃下烘干后稱取干重。

(3)N、P2O5、K2O和Mg含量測定：植株樣品放入網(wǎng)袋內(nèi)標(biāo)記并于80 ℃下烘干至恒重，然后用塑料袋密封降溫至室溫后粉碎；取粉碎后樣品0.22～0.23 g，采用濃硫酸-催化劑法進(jìn)行樣品消煮(消煮條件為200 ℃、2 h和350 ℃、9 h)，采用Alliance-Futura連續(xù)流動(dòng)注射分析儀測定樣品組織中的N含量；粉碎后樣品用H2SO4-H2O2法進(jìn)行消煮，采用原子吸收分光光度計(jì)測定鎂含量，采用火焰光度計(jì)測定K2O含量，采用鉬銻抗比色法測定P2O5含量。

(4)相關(guān)指標(biāo)計(jì)算：地上部分N累積量=地上部分單株植株含N量與地上部分單株植株生物量的乘積；地上部分P2O5累積量=地上部分單株植株P(guān)2O5含量與地上部分單株植株生物量的乘積；地上部分K2O累積量=地上部分單株植株K2O含量與地上部分單株植株生物量的乘積。

1.3 數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)均采用Excel(Microsoft office，2010)和Statistix 8.0程序進(jìn)行整理和方差分析，同時(shí)采用SigmaPlot 10.0程序?qū)θ~綠素、產(chǎn)量與復(fù)合肥中一水硫酸鎂填充量進(jìn)行曲線擬合。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同一水硫酸鎂填充量對生菜葉片數(shù)和SPAD的影響

如圖1所示，隨著普通硝基復(fù)合肥中一水硫酸鎂填充量的增加，生菜葉片數(shù)呈現(xiàn)先升后降的拋物線趨勢，表明一水硫酸鎂填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.00%～9.00%均會(huì)對生菜葉片數(shù)的增加有促進(jìn)作用。通過曲線擬合，普通硝基復(fù)合肥中一水硫酸鎂填充量與生菜葉片數(shù)的擬合方程為y=4.31+0.18x-0.01x2。根據(jù)二次函數(shù)y=ax2+bx+c頂點(diǎn)式x=-b/2a可知，在硝基復(fù)合肥生產(chǎn)中采用一水硫酸鎂替代膨潤土的最優(yōu)理論極值出現(xiàn)在9.00%，即一水硫酸鎂填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.00%時(shí)對生菜葉片數(shù)的促進(jìn)作用最優(yōu)。

如圖2所示，隨著普通硝基復(fù)合肥中一水硫酸鎂填充量的增加，生菜SPAD呈現(xiàn)先升后降的拋物線趨勢，其擬合方程為y=12.57+0.37x-0.02x2。根據(jù)擬合方程，當(dāng)一水硫酸鎂填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.25%時(shí)出現(xiàn)理論最大值，表明一水硫酸鎂填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.00%～9.25%范圍內(nèi)均會(huì)對生菜葉綠素含量的提高有促進(jìn)作用，一水硫酸鎂填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)在9.25%時(shí)對提高生菜葉綠素含量的促進(jìn)作用最優(yōu)。

2.2 不同一水硫酸鎂填充量對生菜鮮重的影響

如圖3所示，普通硝基復(fù)合肥中一水硫酸鎂填充量與生菜鮮重的擬合方程為y=57.46+9.28x-1.05x2，表明隨著一水硫酸鎂填充量的增加，生菜鮮重呈先升后降的拋物線趨勢，在一水硫酸鎂填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.42%時(shí)出現(xiàn)理論鮮重最大值。這說明一水硫酸鎂填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.00%～4.42%范圍內(nèi)，均會(huì)對生菜鮮重增產(chǎn)有促進(jìn)作用，一水硫酸鎂填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)在4.42%時(shí)對提高生菜鮮重的促進(jìn)作用最優(yōu)。

2.3 不同一水硫酸鎂填充量對生菜鎂含量的影響

如圖4所示，普通硝基復(fù)合肥中一水硫酸鎂填充量與生菜鎂含量的擬合方程為y=0.44+0.02x-0.001x2，表明生菜植株鎂含量隨著一水硫酸鎂填充量的增加呈現(xiàn)拋物線趨勢，在一水硫酸鎂填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.00%時(shí)出現(xiàn)理論極值。這說明在試驗(yàn)范圍內(nèi)，普通硝基復(fù)合肥生產(chǎn)中填充一水硫酸鎂可以明顯提高生菜植株中的鎂含量。但上述試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)一水硫酸鎂填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.42%時(shí)已經(jīng)滿足增產(chǎn)的需求，此時(shí)生菜中鎂含量為0.50 g/kg，若繼續(xù)增大一水硫酸鎂填充量，增產(chǎn)效果將逐漸下降。

2.4 不同一水硫酸鎂填充量對生菜植株中N、P2O5和K2O含量的影響

如表2所示，普通硝基復(fù)合肥中一水硫酸鎂填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)在4.00%時(shí)，生菜植株中含N、P2O5和K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3.84%、0.64%和9.25%，與T1處理(對照)相比增長率分別為-1.03%、12.28%和5.96%。

表2 不同一水硫酸鎂填充量對生菜植株中N、P2O5和K2O含量的影響 %

2.5 不同一水硫酸鎂填充量對生菜植株氮、磷、鉀干物質(zhì)利用效率的影響

如表3所示：普通硝基復(fù)合肥中一水硫酸鎂添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.00%、3.00%、4.00%和5.00%時(shí)，生菜植株的氮素干物質(zhì)利用效率(NUEb)與T1處理(對照)相比有較明顯的提高，其增長率分別為18.54%、2.56%、1.12%和8.34%；普通硝基復(fù)合肥中一水硫酸鎂添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.00%、2.00%、5.00%和9.00%時(shí)，生菜植株的磷素干物質(zhì)利用效率(PUEb)與T1處理(對照)相比有較明顯提高，其增長率分別為15.20%、14.52%、15.58%和17.75%；普通硝基復(fù)合肥中一水硫酸鎂添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.00%、2.00%、3.00%、6.00%和9.00%時(shí)，生菜植株的鉀素干物質(zhì)利用效率(KUEb)與T1處理(對照)相比有一定提高，其增長率分別為1.92%、2.10%、3.84%、3.76%和2.62%。綜上所述，在普通硝基復(fù)合肥中添加鎂能有效提高生菜植株氮、磷、鉀干物質(zhì)利用效率，且一水硫酸鎂添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.00%時(shí)的效果較優(yōu)，其氮、磷、鉀干物質(zhì)利用效率增長率分別為18.54%、14.52%和2.10%。

表3 不同一水硫酸鎂填充量對生菜植株氮、磷、鉀干物質(zhì)利用效率的影響 %

3 結(jié)語

隨著我國種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，經(jīng)濟(jì)作物播種面積逐漸增加，這將促進(jìn)水肥一體化的發(fā)展，復(fù)合肥水溶性改進(jìn)以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)作物用肥專用化將有較廣闊的前景[12]。復(fù)合肥水溶性改進(jìn)可以通過提高原料等級(jí)或增加水溶性填充料2個(gè)方向?qū)崿F(xiàn)，但提高原料等級(jí)會(huì)增加生產(chǎn)成本，給農(nóng)戶帶來負(fù)擔(dān)，而在普通復(fù)合肥中加入水溶性填充料則為較優(yōu)的方案。我國約有21%的土壤鎂素缺乏，54%的土壤需不同程度補(bǔ)充含鎂肥料，缺鎂地區(qū)主要集中在長江以南的福建、江西、廣東、廣西、貴州、湖南、湖北等地，主要受南方成土母質(zhì)、酸化、降雨量大等因素影響所致。

對采用水溶性較優(yōu)的硫酸鎂作為填充料替代開展了試驗(yàn)研究，通過普通硝基復(fù)合肥中硫酸鎂添加梯度與作物葉片數(shù)、SPAD、產(chǎn)量、植株鎂含量等進(jìn)行曲線擬合發(fā)現(xiàn)：一水硫酸鎂填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.42%時(shí)生菜鮮重出現(xiàn)理論極值；生菜植株內(nèi)鎂含量隨著復(fù)合肥中一水硫酸鎂填充量的增加呈現(xiàn)拋物線上升，在一水硫酸鎂填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.00%時(shí)出現(xiàn)理論極值；生菜產(chǎn)量與生菜鎂含量并未呈現(xiàn)線性相關(guān)關(guān)系，在生菜鎂含量達(dá)到0.50 g/kg時(shí)(一水硫酸鎂填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.42%)產(chǎn)量出現(xiàn)理論極值，滿足增產(chǎn)需求；一水硫酸鎂添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.00%、3.00%、4.00%和5.00%時(shí)的氮素干物質(zhì)利用效率與T1處理(對照)相比均有較明顯提高，其增長率分別為18.54%、2.56%、1.12%和8.34%，表明在普通硝基復(fù)合肥中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.00%一水硫酸鎂能有效提升生菜氮素干物質(zhì)利用效率，這可能與鎂能有效提高植株光合作用有關(guān)。

綜上所述，在硝基復(fù)合肥水溶性改進(jìn)過程中，一水硫酸鎂的填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)在4.42%時(shí)能有效提高生菜產(chǎn)量及其氮素干物質(zhì)利用效率。