缓释肥料肥效研究

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1、1脲甲醛缓释肥料的氮养分释放特征及其肥效研究何佩华 ，马征平，马绮亚上海化工研究院 ，200062摘 要：通过脲甲醛缓释肥料中氮养分释放性能测试及在玉米和水稻上的盆栽试验的结果表明：缓释复混肥中氮溶出、铵态氮挥发速度均低于常规复混肥；施用缓释复混肥可提高氮养分利用率，并可增加产量、改善作物品质，施用缓释复混肥能极大的减少氮肥的挥发和淋溶损失，减少施肥对环境的污染，具有较大的社会和生态环境效益。关键词；缓释肥料 养分利用率 养分释放率 增产效应尿素是世界上使用最多的氮肥品种，尿素施入土壤后，很快溶解，并在土壤中脲酶的作用下转化为氨态氮和硝态氮，其肥效短，有一部分硝态氮随雨水或灌溉水淋失或流失，还

2、有一部分氨态氮挥发损失，氮的利用率低。我国氮当季利用率为 30%35% 。低的肥料利用率不可避免地造成过量施肥，造成直接的经济损失和对环境的影响日益严重，对人类的健康构成潜在的威胁。因此，提高化肥利用率，减少因施肥而造成的环境污染，已成为刻不容缓的问题。施用缓释、控释肥料能最大限度地提高肥料中氮的利用率，目前已成为化肥研究的重点和热点。为提高肥料中氮养分的利用率，通常是将尿素进一步加工成脲醛缓释复混肥，使尿素中的氮在施入土壤后缓慢释放，以满足作物生长期的需要，减少肥料中氮的损失。通过本研究，考察了脲醛复混肥对作物的生长、产量、氮素利用率影响，明确脲醛复混肥作为新型肥料其在农业上的施用技术及肥料

3、效果，为该肥的推广应用提供科学依据。1 试 验 材 料(1) 试验肥料各试验肥料的养分质量含量见表 1。表 1 各试 验 肥 料 养 分 质 量 含 量 主要养分质量含量/%肥料名称N P2O5 K2ON（冷水不溶氮）尿素 46.08 0 0 02氯化钾 0 0 60.26 0磷酸一铵 12.0 61.5 0 0脲甲醛 36.17 0 0 29.32常规复肥 21-13-11 21.10 12.73 11.51 0缓释氮占全氮 15%缓释复肥21-13-1121.10 12.70 11.80 3.62缓释氮占全氮 30%缓释复肥21-13-1120.79 12.79 11.74 6.42注：

4、肥 料 中 各 养 分 质 量 含 量 的 分析方法：总氮 N蒸馏后滴定法； 钾 K20四苯基合硼酸钾重量法； 有效磷 P205磷钼酸喹啉重量法； 冷水不溶氮 N蒸馏后滴定法。(2 ) 试验土壤 试验土壤的农化性状见表 2。表 2 土壤农化性状土壤 有机质/ gkg-1 全氮/ gkg-1 PH 碱解氮/mgkg-1 速效磷/mgkg-1 速效钾/mgkg-1碱性土 21.8 1.32 8.34 129.24 69.38 141.11盆钵中性土 18.6 1.30 7.85 113.8 37.8 153.4注：土壤中各性状分析方法 1 ：有机质重铬酸钾-硫酸氧化法； pH 值电位法（水土比=2

5、.5：1） ； 全氮开氏定氮法；碱解氮碱解扩散法；速效磷0.5mol/L NaHCO3浸提，钼锑抗比色法；速效钾1 mol/L CH 3COONH4浸提，火焰光度法。(3) 试 验 作 物玉米、水稻(4) 试 验 设 计 试验设五个处理。1 无氮对照2 常规复混肥； 3 缓释氮占全氮的 15%缓释复混肥（简称 15%缓释氮复混肥） ；4 缓释氮占全氮的 30%缓释复混肥（简称 15%缓释氮复混肥） ； 5 缓释氮占全氮的 30%缓释复混肥，氮用量减少 15%（简称 15%缓释氮复混肥，氮用量减少 15%） 。2 试 验 方 法32.1缓释复混肥中氮养分释放性能测试项目（1）土壤有效氮变化情况以

6、 1kg 中性土施 15g N 的施肥量，按处理 2 和处理 4 将供试肥料分别施入土壤中，充分混匀，在适宜的水分条件下，于施肥后的第0，3，6，9，15，30，60，90，120，180，300 d 取土，测定土壤中的有效氮质量含量，培养试验结束后测定土壤全氮质量含量。（2）土壤淋溶试验（土柱淋溶法）塑料筒内装入 100 g 冲洗烘（晾）干的沙子，再将 400 g 中性土和 80 g 沙子混和装入，再将 200 g 中性土、40 g 沙子和 10 g 肥料（按处理 2、处理 3 和处理 4）混和装入，然后再将 200 g 中性土和 40 g 沙子混和装入，最后装入 70 g 沙子。先加 40

7、0 mL 水润湿沙子和土，使其水分接近饱和，培养 24 h（1d ） 后加 300 mL 水，收集 1d 的淋出液。淋洗结束后以刺有小孔的塑料薄膜封闭塑料管上口，室温下培养 3d 后，再用 300 mL 水进行第 2 次淋洗，之后按同样操作进行重复培养淋洗，培养淋洗时间间隔为 1，4，7，10，13，16d，收集淋出液，分析淋出液全氮质量含量。（3）铵态氮挥发试验在烧杯中称入 100 g 碱性土, 按处理 2、处理 3 和处理 4 分别加入不同的肥料(相当于 N 150 mg),将肥料与土壤充分混匀,再按不同水分质量含量10%（模拟干旱条件） 、20 %（模拟一般田间持水状况）和 40%（模拟

8、淹水条件）,加水拌匀,另一小烧杯中加 20mL 2%质量含量的硼酸溶液,将 2 个烧杯放入密闭的干燥器中进行培养。根据硼酸溶液吸收挥发出铵态氮的情况,每隔一段时间进行直接滴定,计算每次挥发的铵态氮质量含量。2.2 盆栽试验（1）玉米试验每盆装中性土 4 kg，试验设 5 个处理，各处理设 3 次重复，随机排列。除处理 1 不施氮肥外，处理 2处理 4 的每盆施 N 量为 0.5 g，处理 5 的每盆施氮量为 0.425 g，每盆 P2O5， K2O 用量分别为 0.4 g， 将肥料与土壤混匀后再播种。同年 5 月 28 日播 8 粒露白种子，6 月 2 日定苗，每盆 4 株，7 月 7 日追肥

9、（除对照） ，每盆 0.1g N，7 月 17 日收获。（2）水稻试验每盆装中性土 4kg，试验设 5 个处理，各处理设 3 次重复，随机排列。除处理 1 不施氮肥外，处理 2处理 4 的每盆施 N 量为 0.4 g，处理 5 的每盆施氮4量为 0.34 g，每盆 P2O5， K2O 用量分别为 0.3g ，0.4 g。 将肥料与土壤混匀再播种。同年的 7 月 15 日插秧，每盆 3 穴，每穴 2 株， 10 月 27 日收获。3 试验结果及分析3.1 缓释复混肥中氮养分释放性能测试3.1.1 土壤有效氮变化情况由表 3 和图 1 可看出，在本试验中土壤施入各处理肥料后，土壤有效氮质量含量立即

10、发生了变化，特别是处理 2（常规复混肥）施肥当天土壤中有效氮质量含量达 97.91 mg/kg，明显高于处理 4（30%缓释氮复混肥） ，而且各处理土壤有效氮的增加主要发生在肥料施入土壤后的 60 d 内（见图 2） 。处理 2（常规复混肥）虽然前期供氮较多，随着培养时间的延长，60d 以后土壤有效氮供应出现下降的趋势，而处理 4（30%缓释氮复混肥）在后期（60300 d）仍能平稳地释放有效氮。培养试验结束后，进行了土壤全氮质量含量测定，处理 4（30%缓释氮复混肥）的土壤中全氮质量含量为 1.24g/kg,比处理 2（常规复混肥）的全氮质量含量 1.18g/kg 增加了 5% ，从这一结果

11、也可看出，缓释复混肥能在较长时期有效地提供氮素。表 3 土壤有效氮质量含量 mg/kg天处理 0 3 6 9 15 30 60 90 120 180 300处理 4 43.02 56.82 61.78 65.64 100.36 107.01 135.14 131.01 131.70 131.42 131.42处理 2 97.91 87.98 98.33 99.43 126.87 135.28 155.04 151.00 149.62 140.66 119.70图 1 土壤有效氮的变化(0-60 d)040801201600 10 20 30 40 50 60 d有效氮/mg.kg-1处理 4（

12、30%缓释氮复混肥）处理 2（常规复混肥）5图 2 土壤有效氮的变化(0-300 d 的)040801201600 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330d有效氮/mg.kg-1处理 4（30%缓释氮复混肥）处理 2（常规复混肥）3.1.2 土壤淋溶试验（土柱淋溶法）从图 3 可以看出，处理 3（15%缓释氮复混肥）和处理 4（30%缓释氮复混肥）中氮的溶出速度小于处理 2（常规复混肥） ，处理 4（30%缓释氮复混肥）中氮的溶出速度低于处理 3（15%缓释氮复混肥） 。从图中可看到，处理 2（常规复混肥）第一天氮溶出率达 72.8，而处理 3（15%

13、缓释氮复混肥）和处理 4（30%缓释氮复混肥）氮溶出率分别为 33.4%和 34.1%, 随着淋溶次数增加，氮溶出累积率不断增加，处理 2（常规复混肥）7 天后氮溶出率达 90%以上，而处理 3（15%缓释氮复混肥）和处理 4（30%缓释氮复混肥）氮溶出率分别为 64.21%和 52.23%，这表明常规复混肥料中氮在初始阶段快速溶出，而缓释复混肥料中氮溶出较缓慢，从而具有缓释效果，以减少氮的淋失量。图 3 各处理的氮溶出累积率0204060801000 4 8 12 16 20 24时间 (d)氮溶出累积率/%处理 2（常规复混肥）处理 3（15%缓释氮复混肥）处理 4（30缓释氮复混肥）63

14、.1.3 铵态氮挥发试验各处理在土壤水分分别为 10%，20%，40%的铵态氮挥发特性比较分别见图4图 6。图 4 土壤水分为 10%的铵态氮挥发特性比较024680 20 40 60 80 100 时间 (d)铵态氮挥发累积率/%处理 2 (常规复混肥)处理 3（15缓释氮复混肥）处理 4（30缓释氮复混肥）图 5 土壤水分为 20%的铵态氮挥发特性比较024680 20 40 60 80 100 时间 (d)铵态氮挥发累积率/%处理 2（常规复混肥）处理 3（15%缓释氮复混肥）处理 4（30%缓释氮复混肥）7图 6 土壤水分为 40%的铵态氮挥发特性比较024680 20 40 60 8

15、0 100 时间 (d)铵态氮挥发累积率/%处理 2（常规复混肥）处理 3（15%缓释氮复混肥）处理 4（30%缓释氮复混肥）从图 4图 6 可以看出，水份在 10%，20%和 40%条件下，处理 2（常规复混肥）铵态氮挥发量均大于处理 3（15%缓释氮复混肥）和处理 4（30%缓释氮复混肥） ，处理 3（15%缓释氮复混肥）大于处理 4（30%缓释氮复混肥） 。尿素在土壤中经过微生物分泌的脲酶作用，转化生成碳酸铵，由于碳酸铵极不稳定，易分解释放出氨，因此尿素施在土壤表层在转化过程中会引起氮的挥发损失。从含水量来看，含水量为 10%时，三种肥料处理的铵态氮挥发量均最大，说明在干旱条件（含水量为

16、 10%）下，土壤对氮的吸持能力较弱，而在含水量为 20%和40%，铵态氮挥发情况基本一致。3.2 盆栽试验3.2.1玉米试验各处理对盆栽玉米株高和生物学产量的影响比较及其氮素的利用率分别见表 4，表 5。表 4 各处理对盆栽玉米株高和生物学产量的影响比较处 理 株 高/cm生物学产量/g盆 -1产量增加/g盆 -1同比 /%1 51.0 5.7 3.72 74.5 9.4 - -3 75.3 10.5 1.1 11.784 75.1 10.3 0.9 9.65 67.7 9.7 0.3 3.2表 5 盆栽玉米各肥料的氮素的利用率比较处理 生物学产量/g盆 -1含氮质量百分含量/%吸氮量/mg