加強(qiáng)云南蔗區(qū)甘蔗控釋肥研究和應(yīng)用

李如丹，張躍彬，蘇火生，劉少春

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，開遠(yuǎn) 661600）

云南省是我國甘蔗主產(chǎn)區(qū)，常年甘蔗種植面積保持在30萬hm2左右，“十一五”以來甘蔗工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值超過100億元。但近年來隨著云南蔗區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，由于花卉、蔬菜、煙草、中草藥等其它經(jīng)濟(jì)作物的沖擊和競爭，種植甘蔗比較效益有降低的趨勢。種植甘蔗勞動強(qiáng)度大，勞動力成本不斷提高，成為阻礙甘蔗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素之一。在勞動力缺乏的條件下，只有開發(fā)輕簡化的種植技術(shù)，減少勞動力的投入，才能提高種植甘蔗的效益。

控釋肥料（controlled-release fertilizer，CRF）是能夠控制養(yǎng)分供應(yīng)速度的肥料。此類肥料是高分子聚合物包膜肥料，一般是包膜氮磷鉀復(fù)合肥或包膜尿素?？蒯尫实挠行冢话愣唐诘臑?個(gè)月，中期的為6～8個(gè)月，長期的為12～15個(gè)月，控釋肥的利用能有效地減少施肥次數(shù)，有效降低對環(huán)境的污染，減少勞動力的投入，控釋肥在許多作物上已經(jīng)開展了廣泛深入的研究。利用國內(nèi)外先進(jìn)的緩/控釋肥研究和生產(chǎn)技術(shù)，根據(jù)甘蔗整個(gè)生長周期的需肥規(guī)律，研制甘蔗專用緩控釋肥，將有利于降低種植甘蔗勞動力的投入和蔗區(qū)環(huán)境的保護(hù)。

1 控釋肥研究的意義

大量研究數(shù)據(jù)表明我國氮肥的利用率不足40%；發(fā)達(dá)國家達(dá)到50%～60%，磷肥的利用率在10%～25%，鉀肥利用率在35%～50%[1]；提高肥料的利用率，減少施肥對土壤、水體的污染已成為研究的熱點(diǎn)。20世紀(jì)80年代以來，美國、日本、歐洲、以色列等發(fā)達(dá)國家都將研究重點(diǎn)由科學(xué)施肥技術(shù)轉(zhuǎn)向新型緩/控釋肥料的研制，力求從改變化肥自身的特性來大幅度提高肥料的利用率。目前的研究集中在通過物理方法利用薄膜包衣阻礙肥料的釋放，并在許多作物上應(yīng)用起到了較好的調(diào)控效果。研究表明，施用控釋肥料可使養(yǎng)分利用率提高10%～30%，氮肥利用率可提高到50%～70%，達(dá)到相同或相近谷物產(chǎn)量水平，用肥量可減少10%～40%[2]。

2 國外控釋肥的研究和應(yīng)用情況

控釋肥的研發(fā)和利用是施肥技術(shù)上的一場新的革命，是21世紀(jì)肥料研發(fā)的方向。美國、日本、加拿大、德國、以色列、印度、埃及等對肥料的控釋都作了較多的研究，各具特色，并形成了各自的產(chǎn)品。美國是世界上最早研究緩／控釋肥料的國家，最初以硫包衣尿素（SCU）為主，此外還有包硫氯化鉀（SCK）、包硫磷酸二銨（SCP）等。1979年日本相繼研制出具有精確控釋和緩釋的重功能的熱塑型及熱固型樹脂包膜肥料[2]。90年代，以色列研制成聚合物包膜，其基于膠粘物質(zhì)的控釋裝一直處于世界領(lǐng)先水平。20紀(jì)90年代緩釋肥料主要是生產(chǎn)包膜尿素、熱固性樹脂包膜及含農(nóng)藥的包膜肥、生物可降解的脂肪族聚酯和微晶石蠟包膜材料，目前則以生產(chǎn)可降解聚合物包膜肥料為主[3]。追求低成本、高效、容易降解、污染少的控釋肥已成為國外控釋肥的發(fā)展趨勢。

目前美國是世界最大的緩/控釋肥消費(fèi)大國，消費(fèi)量占世界總量65%，日本和歐洲分別占15%左右。美國消費(fèi)的緩/控釋肥料92%用于非農(nóng)業(yè)市場[4]，其中高爾夫球場占24%、專業(yè)保養(yǎng)草坪19%、苗圃及溫室15%，僅8%用于高價(jià)農(nóng)作物如草莓、西紅柿、堅(jiān)果、蔬菜、柑桔等，韓國開發(fā)的聚合物包膜肥主要用于水稻、園藝和蔬菜。緩/控釋肥的需求量每年以4%～5%的速度遞增。

3 國內(nèi)控釋肥的研究進(jìn)展

我國緩控釋肥研究始于20世紀(jì)70年代，我國控釋肥料的研究成果主要體現(xiàn)在包膜控釋肥料的研究改進(jìn)。1974年，中科院南京土壤研究所以鈣鎂磷肥為包膜材料制出長效包膜碳銨；20世紀(jì)80年代，國內(nèi)開始嘗試開展有機(jī)高分子聚合物包膜肥料的研制工作，國內(nèi)已有多家研究單位具備試制包膜肥料的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的緩控釋肥技術(shù)（產(chǎn)品）不但在技術(shù)研發(fā)上獲得突破，熱固性樹脂、熱塑性樹脂、硫和硫加樹脂以及流程、工藝控制等關(guān)鍵技術(shù)上領(lǐng)先或達(dá)到國外先進(jìn)水平，控釋肥生產(chǎn)成本逐漸降低，產(chǎn)品已投入商業(yè)化應(yīng)用，與世界先進(jìn)水平的距離不斷縮小。

4 控釋肥在作物上的應(yīng)用效果

4.1 控釋肥在主要大田作物上的研究

目前控釋肥在大田作物上的研究比較廣、研究比較深入?？蒯尫试谒旧弦呀?jīng)做了很多研究，不同程度地提高了水稻的產(chǎn)量。李方敏2005年對控釋肥對水稻產(chǎn)量的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明美國控釋肥、自制控釋肥與未包膜的復(fù)合肥比較，早稻增產(chǎn)8.57%～12.45%，晚稻增產(chǎn)9.64%～11.49%；符建榮研究表明，移栽稻以尿素與控釋氮肥（LSP-100）按1∶1的比例混合，分別比尿素和硫銨分次施肥增產(chǎn)23.6%和9.2%；金正大緩控釋肥與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥相比，水稻穗粒數(shù)、千粒重增加，秕粒數(shù)減少，水稻增產(chǎn)10.4%，增加經(jīng)濟(jì)效益1917元/hm2[5-7]?？蒯審?fù)肥施入土壤后磷的有效性較高，馬鈴薯植株的磷累積吸收量比普通化肥明顯增加，當(dāng)季磷肥利用率顯著提高，產(chǎn)量顯著提高；朱紅英以玉米魯單50為供試品種，通過使用控釋肥料，產(chǎn)量增幅為1.98%～19.02%;與尿素基施相比，小麥?zhǔn)┯冒ぞ?控釋肥增產(chǎn)10.03%～11.17%，有效穗數(shù)和穗粒數(shù)增加。大豆施用控釋肥LP-SS100A，產(chǎn)量增加21.9%[8-10]。

4.2 控釋肥在經(jīng)濟(jì)作物上的應(yīng)用效果

國內(nèi)關(guān)于控釋肥在蔬菜、果樹、園藝植物等經(jīng)濟(jì)作物上的試驗(yàn)和應(yīng)用已有大量的研究報(bào)告，控釋肥的應(yīng)用不同程度地提高產(chǎn)量和品質(zhì)。黃云2002年研究表明辣椒對控釋氮肥中N的吸收利用率最高，達(dá)到44.4%，產(chǎn)量也提高1.88倍，同時(shí)提高辣椒的品質(zhì)：果長、果寬、單果重及座果率等指標(biāo)明顯高于其它速效肥品種[11]。施用澳格利茶葉緩控釋肥處理，比施用等養(yǎng)分俄羅斯進(jìn)口復(fù)合肥處理，茶樹寬新梢長和每株著新梢數(shù)都顯著增加，春茶鮮葉測產(chǎn)，單產(chǎn)增產(chǎn)40.51%，茶葉硒、鋅和氨基酸含量增加，品質(zhì)得到提高[12]。研究表明以無機(jī)包膜尿素、有機(jī)包膜尿素和北京產(chǎn)的聚烯烴包膜尿素為主要原料配制的專用控釋肥料作基肥施用，西瓜可比常規(guī)施肥分別增產(chǎn)9.43%、7.85%和27.17%，糖度增加，品質(zhì)改善[13]。月季經(jīng)控釋復(fù)肥處理后葉綠素相對含量、株高、莖粗、冠徑和生長勢均比普通復(fù)合肥和空白處理有明顯優(yōu)勢。從觀賞價(jià)值來看，與普通復(fù)合肥相比，控釋復(fù)肥處理的月季開花早、花量多、花期長、顏色鮮艷、觀賞期長[14]。

5 控釋肥在甘蔗上的初步研究應(yīng)用

控釋肥在多種作物上都有了深入的研究，但在甘蔗上的研究應(yīng)用較少。目前國內(nèi)金正大公司研制了甘蔗控釋肥，并在廣西、廣東進(jìn)行了一些試驗(yàn)示范。2007—2008年，游奕來以普通肥料與控釋肥料相結(jié)合的施肥方法較對照處理可減少2次追肥，糖錘度、蔗糖分、纖維分及蔗汁簡純度分別增加3.0%、4.1%、8.8%和1.8%，提高產(chǎn)量6.0%，每公頃提高生產(chǎn)效益1155元[15]。2008年，金正大集團(tuán)聯(lián)合廣西農(nóng)科院在廣西來賓市、武鳴縣開展大面積的甘蔗緩控釋肥試驗(yàn)示范。大量試驗(yàn)示范表明，金正大集團(tuán)緩控釋肥料比普通肥料試驗(yàn)效果顯著，這進(jìn)一步證明了緩控釋肥具有增產(chǎn)、增效、節(jié)能等特點(diǎn)?？蒯尫试诟收嵘系膽?yīng)用的潛力還很大。

6 結(jié)合云南蔗區(qū)情況，研發(fā)適合甘蔗的控釋肥

6.1 甘蔗的需肥規(guī)律

甘蔗是C4作物，光合作用強(qiáng)烈，生長周期達(dá)10個(gè)月以上。對肥水的需求量較大。按照甘蔗噸糖田的管理要求，甘蔗從種植到收獲一共需要施3次肥。甘蔗一生需從土壤中吸收的營養(yǎng)元素多達(dá)19種，大量元素有氮、磷、鉀、硫、鈣、硅、鎂、碳、氫、氧；微量元素為鐵、錳、硼、鋅、鉬和氯。在整個(gè)生育期的需肥總量中，幼苗期占1%左右，分蘗期占8%～12%，伸長期占50%以上，成熟期占20%～40%。伸長期吸收氮量占總吸收量的50%～60%，磷和鉀各占70%；成熟期吸收氮占30%～40%，磷和鉀各占20%左右[16]。

6.2 云南主要蔗區(qū)養(yǎng)分狀況與甘蔗控釋肥的開發(fā)

關(guān)于云南蔗區(qū)養(yǎng)分狀況，已經(jīng)做了大量研究，但是缺乏系統(tǒng)和較為全面的研究。云南蔗區(qū)差異較大，從2005—2008年郭家文對云南蔗區(qū)1450份土壤養(yǎng)分做了大量研究，其中土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷處于中等偏低水平。其中德宏蔗區(qū)，土壤肥力狀況較好，紅河州優(yōu)于普洱、臨滄、玉溪新平和保山蔗區(qū)[17]。2009年，對云南滇西南6個(gè)縣有效Fe、Mn、Cu和Zn的分布進(jìn)行研究，其中隴川縣有效Mn較為缺乏，越靠近滇西南蔗區(qū)土壤有效Zn就越缺乏[18]。

目前我國金大地開發(fā)的甘蔗控釋肥以6%熱塑性樹脂包膜硝酸鉀、7%熱塑性樹脂包膜硝酸鉀、5%熱塑性樹脂包膜磷酸銨、4%熱塑性樹脂包膜尿素、5%熱塑性樹脂包膜尿素、6%熱塑性樹脂包膜尿素、8%熱塑性樹脂包膜尿素、硫酸鉀復(fù)合肥等組分復(fù)配制得。但針對云南蔗區(qū)開發(fā)的控釋肥，除了考慮甘蔗在不同生長期對養(yǎng)分的需求狀況，還必須結(jié)合云南的氣候條件、土壤結(jié)構(gòu)、蔗區(qū)土壤肥力狀況、土壤微量元素的差異，才能提高控釋肥的利用率，達(dá)到省時(shí)省工、環(huán)保、增產(chǎn)的效果。

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