控釋肥殘膜對(duì)土壤養(yǎng)分特性的影響

劉 雙，董元杰，孔 靜，徐林林，王艷華

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院土肥資源高效利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，山東泰安，271018)

我國(guó)是化肥生產(chǎn)和使用大國(guó)，在農(nóng)業(yè)各項(xiàng)增產(chǎn)措施中，化肥所起的作用約占40%。但氮肥的當(dāng)季利用率僅約為30% ～35%，磷肥僅約為10% ～20%，鉀肥約為35% ～50%［1］。提高化肥養(yǎng)分利用率、降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本和資源浪費(fèi)的迫切形勢(shì)，促使我們研發(fā)控釋肥這一新型肥料［2］。

控釋肥料是指以各種調(diào)控機(jī)制使養(yǎng)分釋放按照設(shè)定的釋放膜式與作物吸收養(yǎng)分的規(guī)律相一致的肥料［3］。20世紀(jì)80年代以來(lái)包膜控釋肥料已成為化肥革新和研究的熱點(diǎn)。控釋肥料這些年研究和發(fā)展的巨大優(yōu)勢(shì)在于:一是化肥利用率提高，其中氮、磷、鉀利用率可分別提高到55% ～80%，35% ～50%，60%～70%;二是減少施肥次數(shù)，節(jié)省勞力;三是可以減輕農(nóng)作物病害和改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。鑒于控釋肥料具有諸多優(yōu)勢(shì)，特別是控釋摻混肥的使用，推動(dòng)了控釋肥的廣泛應(yīng)用［4］。

目前，隨著樹(shù)脂包膜和硫控釋肥料的發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，殘留在土壤中的控釋肥高分子樹(shù)脂膜殼和硫膜越來(lái)越多，而這些殘留在土壤中的膜殼會(huì)不會(huì)對(duì)土壤環(huán)境產(chǎn)生不利影響一直是受到人們關(guān)注的問(wèn)題［5，6］，前人也針對(duì)控釋肥膜殼的殘留進(jìn)行了有益的研究，但是對(duì)土壤理化性質(zhì)和供肥特性的影響研究不系統(tǒng)，有待于進(jìn)一步加強(qiáng)［7～9］。因此，有必要對(duì)樹(shù)脂膜和硫膜對(duì)土壤養(yǎng)分特性造成的影響進(jìn)行較為深入的研究。筆者以控釋肥膜對(duì)盆栽花生土壤養(yǎng)分特性的影響為主要研究?jī)?nèi)容，探討了樹(shù)脂膜和硫膜對(duì)土壤理化性質(zhì)和供肥能力的影響，以期為控釋肥的改進(jìn)和推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 供試膜殼制備

膜殼制備:用熱水浸泡硫包膜控釋肥和樹(shù)脂包膜控釋肥，取出硫膜和樹(shù)脂膜，先用自來(lái)水浸泡沖洗肥料膜，再用蒸餾水反復(fù)浸泡并沖洗之后，置于干燥箱中烘干備用。

1．2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試盆栽土壤采自山東省泰安市山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資環(huán)學(xué)院試驗(yàn)田，土壤類(lèi)型為棕壤?；纠砘再|(zhì):堿解氮48．89 mg/kg，速效磷53．63 mg/kg，速效鉀80．99 mg/kg，全氮1．23 g/kg，電導(dǎo)率86．1 μS/cm，有機(jī)質(zhì)10．74 g/kg。試驗(yàn)采用上口內(nèi)徑30 cm，底部?jī)?nèi)徑15 cm，深25 cm的塑料盆，每盆裝土5 kg，將稱(chēng)好的土(過(guò)篩孔尺寸為1 mm的篩)和肥料的膜殼在1．5 m×1．5 m塑料布上充分混勻后，裝入盆中。將花生種子放入盆中，30 d后每盆留3棵花生苗，整個(gè)生育期各盆澆水量保持一致。供試花生品種:小白沙。盆栽試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)處理(表1)，CK為空白，不施膜殼;普通肥是指(N-P2O5-K2O=15-15-15)普通氯基復(fù)合肥，作為基肥施入;CRFS表示硫包膜控釋肥膜殼;CRFR表示樹(shù)脂包膜控釋肥膜殼;數(shù)字1，2，3分別代表3個(gè)控釋肥膜殼施用水平。各處理均3次重復(fù)。

表1 肥料膜殼試驗(yàn)處理 g·kg－1

1．3 土壤理化性狀的測(cè)定

用常規(guī)方法測(cè)定花生各個(gè)生長(zhǎng)期的土壤pH值、Ec值、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、速效磷、速效鉀含量及花生成熟期的土壤硫酸根離子、氯離子、土壤容重和比重。土壤容重用環(huán)刀法測(cè)定，土壤比重用比重瓶法測(cè)定，土壤總孔隙度通過(guò)計(jì)算獲得。

1．4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2003和DPS 7．05軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2．1 控釋肥膜殼對(duì)土壤比質(zhì)量、容質(zhì)量和孔隙度的影響

不同膜殼處理，隨膜殼施入量的增加，施入硫膜的土壤容質(zhì)量由1．20 g/cm3下降到1．16 g/cm3(表2)，孔隙度由53．0%上升到54．8%，施入樹(shù)脂膜的土壤容質(zhì)量由1．206 g/cm3下降到1．165 g/cm3，孔隙度由53．1%上升到54．6%，說(shuō)明膜殼的施入能夠改變土壤的孔隙度，改善通氣狀況。

表2 控釋肥膜殼對(duì)土壤比質(zhì)量、容質(zhì)量、孔隙度的影響

另外，在膜殼施入前后土壤比質(zhì)量變化較小，說(shuō)明膜殼施入量對(duì)土壤比質(zhì)量的影響較小。隨著膜殼施入量的增大，土壤容質(zhì)量減小，孔隙度增大。一般認(rèn)為，適于作物生長(zhǎng)發(fā)育的土壤總孔隙度范圍為50% ～57%［6］，向土壤中加入控釋肥殘膜后，能使土壤疏松，增加土壤的通氣透水性，從而有利于花生的生長(zhǎng)發(fā)育。各個(gè)施用膜殼處理與CK相比土壤各物理性質(zhì)方面差異不顯著，這說(shuō)明施入硫膜和樹(shù)脂膜對(duì)土壤比質(zhì)量、容質(zhì)量及孔隙度有一定影響，但影響并不顯著。

2．2 控釋肥膜殼對(duì)土壤pH值、Ec值的影響

2．2．1 控釋肥膜殼對(duì)土壤pH值的影響 在花生生長(zhǎng)的4個(gè)時(shí)期，施用膜殼處理土壤pH值與CK相比都有不同程度的降低(圖1)，說(shuō)明施入硫膜和樹(shù)脂膜之后造成了土壤pH值的下降，降低了0．01～0．23。結(jié)莢期是花生生長(zhǎng)的重要時(shí)期，此時(shí)與CK相比，隨著控釋肥膜殼施用量的增加，土壤pH值有不同程度地降低，其中3種不同用量硫膜處理分別降低了0．11，0．03，0．17，3種不同用量樹(shù)脂膜處理分別降低了0．05，0．01，0．01。由圖1還可以看出，2種膜殼處理間硫膜殼處理的土壤pH值要低于樹(shù)脂膜殼處理，說(shuō)明在相同試驗(yàn)條件下硫膜對(duì)土壤pH值的影響要大于樹(shù)脂膜處理。另外，隨著殘膜施用量的增加土壤pH值降低不顯著。

2．2．2 控釋肥膜殼對(duì)土壤Ec值的影響 在苗期，土壤Ec值明顯大于其他各個(gè)時(shí)期，因?yàn)榇藭r(shí)養(yǎng)分在土壤中大量釋放，且此時(shí)花生生長(zhǎng)所需養(yǎng)分少，導(dǎo)致可溶性鹽含量較高，進(jìn)而使Ec值較高(圖2)?；ㄉL(zhǎng)的結(jié)莢期，隨著控釋肥膜殼施用量的增加，施用控釋肥膜殼處理的土壤的Ec值有所提高，呈現(xiàn)出Ec(CRFS3)﹥Ec(CRFS2)﹥Ec(CRFS1)﹥Ec(CRFR3)﹥Ec(CRFR2)﹥Ec(CRFR1)的趨勢(shì)。同時(shí)，加入膜殼處理的土壤Ec值要高于CK處理的，這是因?yàn)橥寥乐屑尤肽ず?，其他可溶性鹽的含量降低，但是使土壤中的含量提高，導(dǎo)致了Ec值的升高。

2．3 控釋肥膜殼對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響

2．3．1 控釋肥膜殼對(duì)土壤銨態(tài)氮含量的影響 在花生整個(gè)生育期內(nèi)，土壤銨態(tài)氮含量呈現(xiàn)出先增大后降低的趨勢(shì)，花針期含量最高，成熟期含量最低(圖3)。苗期各處理土壤銨態(tài)氮含量各處理間差異不顯著?；ㄡ樒冢cCK處理相比，各施用膜殼處理銨態(tài)氮含量有不同程度的降低，降低幅度為13．83% ～39．0%，且樹(shù)脂膜處理降低程度要大于硫膜處理。結(jié)莢期和成熟期施用硫膜和樹(shù)脂膜處理土壤銨態(tài)氮含量同樣低于不施用膜殼處理。這說(shuō)明土壤中施用硫膜和樹(shù)脂膜均能降低土壤銨態(tài)氮含量，主要是由于殘膜膜殼的降解速度慢并沒(méi)有帶給土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分，同時(shí)土壤中的控釋肥殘膜改變了土壤的酸堿性，增加了土壤中銨態(tài)氮的淋失［10］。此外，隨著控釋肥膜殼施用量的增加，土壤銨態(tài)氮含量呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。

2．3．2 控釋肥膜殼對(duì)土壤硝態(tài)氮含量的影響 在花生整個(gè)生育期內(nèi)，土壤硝態(tài)氮含量呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)，苗期含量最高，成熟期含量最低(圖4)。苗期各處理土壤硝態(tài)氮含量無(wú)明顯差異，各處理間差異不顯著?；ㄡ樒?，與CK處理相比，各施用膜殼處理硝態(tài)氮含量有不同程度的降低，降低幅度為0．13% ～4．66%，同樣樹(shù)脂膜處理降低程度要大于硫膜處理。結(jié)莢期，各處理以CRFS2處理土壤硝態(tài)氮含量最低，其它處理間差異不顯著。成熟期，施用硫膜和樹(shù)脂膜處理土壤硝態(tài)氮含量同樣低于不施用膜殼處理，降低幅度為3．48% ～20．37%。這說(shuō)明土壤中施用硫膜和樹(shù)脂膜均能降低土壤硝態(tài)氮含量，這可能是由于土壤中積累的膜殼會(huì)改變土壤的酸堿性，增加土壤可溶性鹽的淋失［10］。此外，隨著控釋肥膜殼施用量的增加，土壤硝態(tài)氮含量呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。

圖1 控釋肥膜殼對(duì)土壤pH值的影響

圖2 控釋肥膜殼對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響

圖3 控釋肥膜殼對(duì)土壤銨態(tài)氮含量的影響

圖4 控釋肥膜殼對(duì)土壤硝態(tài)氮含量的影響

2．3．3 控釋肥膜殼對(duì)土壤速效磷含量的影響 花生生長(zhǎng)的4個(gè)時(shí)期，土壤速效磷含量呈現(xiàn)出苗期到花針期升高，花針期以后逐漸降低的趨勢(shì)(圖5)。苗期，各處理間土壤速效磷含量差異不顯著，其中以CRFS2處理最高，CRFR3處理最低，相同膜殼用量條件下，硫膜處理土壤速效磷含量要略高于樹(shù)脂膜處理。花針期，土壤速效磷含量以CRFR3處理最高，其次是CRFS3，含量最低的是CRFR1處理。結(jié)莢期，各處理土壤速效磷含量較花針期有所降低，此時(shí)CK處理土壤速效磷含量仍處于較高水平，而施用膜殼處理與CK處理差異不顯著。進(jìn)入成熟期，土壤速效磷含量繼續(xù)降低，此時(shí)各處理按照w(CK)﹥w(CRFS3)﹥w(CRFR1)﹥w(CRFR2)﹥w(CRFR3)﹥w(CRFS3)﹥w(CRFS1)的順序遞減，這說(shuō)明控釋肥膜殼能降低土壤速效磷含量，這可能是由硫膜和樹(shù)脂膜一定程度上改變土壤酸堿性引起的。

圖5 控釋肥膜殼對(duì)土壤速效磷含量的影響

圖6 控釋肥膜殼對(duì)土壤速效鉀含量的影響

2．3．4 控釋肥膜殼對(duì)土壤速效鉀含量的影響 花生整個(gè)生育期內(nèi)土壤速效鉀含量呈現(xiàn)出苗期到結(jié)莢期逐漸降低，成熟期速效鉀含量又有所升高的趨勢(shì)(圖6)。苗期，土壤速效鉀含量最高，各處理間差異不顯著，這是由于肥料剛施入土壤，硫膜和樹(shù)脂膜對(duì)鉀離子無(wú)顯著影響所致?；ㄡ樒诘浇Y(jié)莢期，此兩個(gè)時(shí)期是花生生長(zhǎng)發(fā)育的重要時(shí)期，對(duì)鉀素需求較大，導(dǎo)致土壤速效鉀含量處于較低水平。另外，此時(shí)與CK處理相比，施用硫膜的3個(gè)用量處理土壤速效鉀含量有不同程度的降低，而施用樹(shù)脂膜的3個(gè)處理速效鉀含量均高于不施膜處理。成熟期，樹(shù)脂殘膜處理的土壤速效鉀含量仍略高于硫殘膜處理的鉀含量，但差異不顯著。此外，隨著殘膜施用量的增加，土壤速效鉀含量逐漸升高，但差異不顯著。

圖7 控釋肥膜殼對(duì)土壤含量的影響

圖8 控釋肥膜殼對(duì)土壤Cl－含量的影響

與CK處理相比，CRFS1，CRFS2和CRFS3的土壤水溶性含量分別增加了15．75%，16．50%和87．16%，明顯呈現(xiàn)出的積累趨勢(shì)。土壤水溶性的含量隨硫膜用量的增加而升高，說(shuō)明硫膜用量的增加可以導(dǎo)致硫的氧化數(shù)量增大，即水溶性的含量增加。與不施膜殼處理(CK)相比，施用樹(shù)脂膜處理不同程度上降低了土壤水溶性Cl－的含量。

3 結(jié)論

殘膜施入后可以增大土壤間孔隙，改善通氣狀況。隨膜殼施入量的增加，施入硫膜的土壤容質(zhì)量由1．20下降到1．16 g/cm3，孔隙度由53．0%上升到54．8%，施入樹(shù)脂膜的土壤容質(zhì)量由1．206 g/cm3下降到1．165 g/cm3，孔隙度由53．1%上升到54．6%，說(shuō)明膜殼施入后能增大土壤間孔隙，改善通氣狀況。

施用硫膜和樹(shù)脂膜引起土壤pH值下降和電導(dǎo)率提高，各施用膜殼處理銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量均有不同程度的降低，降低幅度分別為13．83% ～39．0%和3．48% ～20．37%;施用硫膜處理提高了土壤水溶性SO2－4和Cl－含量。在本次試驗(yàn)中，相同試驗(yàn)條件下硫膜對(duì)土壤pH值的影響要大于樹(shù)脂膜處理。另外，隨著殘膜用量的增加，土壤pH值降低不顯著。加入殘膜處理的土壤Ec值要高于CK處理的。與不施膜殼處理相比，所有施用硫膜處理均顯著增加了土壤中水溶性SO2－4的積累，土壤水溶性SO2－4的含量隨硫膜用量的增加而升高，并且施用硫膜處理土壤水溶性SO2－4含量要高于施用樹(shù)脂膜處理。

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