鈦肥的增產(chǎn)機(jī)理及肥效試驗(yàn)

陳紹榮，邵建華

(1.江西省余江縣農(nóng)業(yè)局　江西余江　335200； 2.江蘇省農(nóng)科院資環(huán)所　江蘇南京　210014)

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鈦肥的增產(chǎn)機(jī)理及肥效試驗(yàn)

陳紹榮1，邵建華2

(1.江西省余江縣農(nóng)業(yè)局江西余江335200； 2.江蘇省農(nóng)科院資環(huán)所江蘇南京210014)

摘要綜述了國內(nèi)外鈦肥的研究及應(yīng)用技術(shù)進(jìn)展，介紹了新型有機(jī)態(tài)鈦肥的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及其增產(chǎn)機(jī)理。通過在水稻、辣椒、石榴等作物上進(jìn)行的肥效試驗(yàn)，證實(shí)了該有機(jī)態(tài)鈦肥是一種技術(shù)領(lǐng)先、具有高科技含量的新型生物營養(yǎng)素產(chǎn)品，有著廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞有機(jī)態(tài)鈦肥增產(chǎn)機(jī)理肥效試驗(yàn)

Yield Increase Mechanism and Fertilizer Efficiency Experiment of Titanium Fertilizer

Chen Shaorong1, Shao Jianhua2

(1.Agriculture Bureau of Jiangxi Yujiang CountyJiangxi Yujiang335200； 2.Institute of Agricultural Resources and Environment, Jiangsu Academy of Agricultural SciencesJiangsu Nanjing210014)

AbstractThe study and application technology progress of titanium fertilizer at home and abroad are summarized, and the technical innovations and yield increase mechanism of new type organic titanium fertilizer are introduced. Through experiment of fertilizer efficiency on crops such as rice, pepper, pomegranate and so on, it is confirmed that the organic titanium fertilizer is a new biological nutrient product with leading technology, and it possesses broad market prospect.

Keywordsorganic titanium fertilizeryield increase mechanismexperiment of fertilizer efficiency

1鈦肥的研究及應(yīng)用進(jìn)展

鈦元素(Ti)于1791年被發(fā)現(xiàn)，是一種過渡金屬元素，巖石、土壤和動(dòng)物、植物體內(nèi)都含有鈦元素。自20世紀(jì)30年代以來，國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)植物中的鈦含量及其生理作用進(jìn)行了大量研究，雖未證實(shí)鈦是植物生長所必需的營養(yǎng)元素，但均發(fā)現(xiàn)鈦與許多植物的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)之間存在良好的相關(guān)性。20世紀(jì)70年代，匈牙利科學(xué)家最早研制出在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的有機(jī)活性鈦制劑[1]，即采用維生素C為配體螯合成可被植物吸收利用的有機(jī)鈦，并且實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，但其工藝較落后、生產(chǎn)成本較高且活性鈦的穩(wěn)定期較短。之后，美國、日本等國的研究表明，鈦對(duì)植物生理、生態(tài)、產(chǎn)量、品質(zhì)均有一定的促進(jìn)效應(yīng)。因此，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)定鈦是一種對(duì)植物有益的營養(yǎng)元素[2- 3]。

我國對(duì)鈦及其化合物在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用研究起步較晚。20世紀(jì)80年代，南開大學(xué)、北京有色金屬研究總院等先后開始研究鈦肥[4- 6]，研制出的鈦肥應(yīng)用于農(nóng)作物上均表現(xiàn)出顯著的增產(chǎn)效果。進(jìn)入21世紀(jì)后，國內(nèi)部分科研院校和企業(yè)開始進(jìn)行有機(jī)鈦制劑的研發(fā)，開發(fā)出多種形態(tài)的鈦制劑，應(yīng)用后大都取得了良好的效果，不僅能夠增產(chǎn)，對(duì)提高作物品質(zhì)的效果較突出，而且可以提高作物的抗逆性，故受到消費(fèi)者的青睞。

2福生鈦新型有機(jī)態(tài)鈦肥的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

當(dāng)前，我國開發(fā)出的有機(jī)活性鈦制劑種類較多，主要有TiCl4與抗壞血酸的螯合物、TiCl4與檸檬酸螯合物、TiCl4與蘋果酸螯合物、TiCl2與抗壞血酸螯合物等，其存在的主要問題是螯合工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本偏高、鈦的活性穩(wěn)定期短。鈦抗壞血酸螯合物雖然不會(huì)污染土壤和環(huán)境，但由于抗壞血酸易被空氣中的氧分解而導(dǎo)致鈦沉淀，故該有機(jī)鈦制劑不能長期保存，有效期只有1～2年。

近年來，龍蟒福生科技有限責(zé)任公司(以下簡稱福生公司)利用其獨(dú)特的資源優(yōu)勢(shì)及技術(shù)優(yōu)勢(shì)與有關(guān)專家合作攻關(guān)，創(chuàng)新推出了新型有機(jī)態(tài)鈦肥(以下簡稱福生鈦)，肥效突出，深受消費(fèi)者歡迎，被譽(yù)為“神奇的作物營養(yǎng)素”。

福生鈦具有以下技術(shù)特點(diǎn)：①螯合工藝技術(shù)先進(jìn)，鈦螯合效率>98%，處于國際領(lǐng)先水平；②螯合劑原料成本低廉且性能穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量保質(zhì)期(即鈦活性穩(wěn)定期)在5年以上；③農(nóng)作物吸收利用率高，在25 ℃條件下，一般4～6 h即可由作物葉片完全吸收；④促生性好，顯效性強(qiáng)，噴施或灌施后15 d內(nèi)就可顯現(xiàn)促生效果；⑤在環(huán)境中可以降解為TiO2，而TiO2在土壤中已大量存在，因此該產(chǎn)品屬于綠色有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，不會(huì)污染土壤及環(huán)境。

3福生鈦的增產(chǎn)機(jī)理

3.1促進(jìn)植物的光合作用

據(jù)萬春候研究[7]，用鈦微肥處理種子或葉面噴施，葉片單位鮮重的總光合色素含量均提高20%左右，而且單位葉綠素對(duì)光能的吸收提高10%左右，其光能轉(zhuǎn)換效率及光合作用速率增大10%～20%。筆者認(rèn)為，鈦的神奇肥效應(yīng)該來源于此，光合作用效率的提高為農(nóng)作物的增產(chǎn)、提質(zhì)打下了物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.2促進(jìn)植物新陳代謝和對(duì)氮的吸收利用

酶是植物光合作用及新陳代謝過程的生物催化劑。大量研究證明，葉面噴施鈦制劑能提高植物體內(nèi)多種酶的活性，從而促進(jìn)植物的生長發(fā)育。如植物從土壤中吸收的硝酸鹽，必須通過硝酸還原酶和亞硝酸還原酶催化還原成氨，才能被植物直接利用。在小麥上的試驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用鈦制劑后，植物體內(nèi)的硝酸還原酶活性可提高50%～150%，其對(duì)氮的利用率可提高10%～40%[7]。此外，鈦能夠提高過氧化氫酶、過氧化物酶的活性，加快植物體內(nèi)的生化過程，促進(jìn)植物的新陳代謝。鈦參與激活一些酶的活性很可能與其變價(jià)特性有關(guān)，在氧化還原反應(yīng)中起到電子傳遞作用。

3.3具有類激素(生長素和細(xì)胞分裂素)效應(yīng)

研究證明，鈦元素有一種類似植物激素的效應(yīng)。在煙葉愈傷組織的溶液培養(yǎng)試驗(yàn)中，當(dāng)培養(yǎng)液中缺少生長素時(shí)，愈傷組織的生長受到嚴(yán)重抑制；用鈦元素代替生長素時(shí)，愈傷組織的生長不僅不受抑制，而且效果比使用生長素的更好；用鈦元素代替分裂素時(shí)，愈傷組織生長受到的抑制作用可得到大部分補(bǔ)償。另外，示蹤原子法證明鈦元素能夠促進(jìn)生長素向葉以及根的輸送[7]。

由于生長素與分裂素對(duì)根芽、維管組織及胚狀體分化都有誘導(dǎo)作用，可活化細(xì)胞內(nèi)的脫氧核糖核酸，使之解除抑制，進(jìn)而進(jìn)行基因表達(dá)，形成新的核糖核酸和蛋白質(zhì)(酶)，通過調(diào)節(jié)代謝而引起生長發(fā)育改變。鈦元素既有類激素的效應(yīng)，又有促進(jìn)內(nèi)源激素向根運(yùn)輸?shù)淖饔?。農(nóng)作物使用鈦微肥后，根系干重增加10%～30%，根系容積提高10%左右，豆科作物根瘤數(shù)增加30%～40%[7]。根是植物重要的營養(yǎng)器官，依賴其從土壤中吸收水分和養(yǎng)分，因此，根系發(fā)達(dá)必然可增強(qiáng)植物從土壤中吸收營養(yǎng)物質(zhì)。通過對(duì)蘋果、葡萄、番茄、小麥等的分析結(jié)果表明，使用鈦微肥后，葉片中的氮、磷、鉀、鈣、硼、鐵、錳、鋅等含量均有所提高，對(duì)提高產(chǎn)量和改善作物品質(zhì)十分有利。

3.4促進(jìn)作物生長發(fā)育和提前成熟

福生鈦能顯著促進(jìn)作物的生長發(fā)育，尤其是根系發(fā)育。據(jù)福生公司試驗(yàn)示范資料，辣椒采用福生鈦稀釋1 500倍的處理與噴清水對(duì)照對(duì)比，根幅寬增加10.7%，稀釋1 000倍的處理增加16.7%，稀釋500倍的處理增加18.7%；稀釋1 500倍的處理根數(shù)增加26.0%，稀釋1 000倍的處理增加40.4%，稀釋500倍的處理增加49.0%；開花期提前5～7 d，果實(shí)成熟期提前8～10 d；水稻增產(chǎn)27.85%，辣椒增產(chǎn)51.9%，石榴增產(chǎn)28.82%。

3.5增強(qiáng)作物對(duì)不良環(huán)境的抵抗能力

根據(jù)小麥試驗(yàn)研究資料，使用鈦制劑浸種后，小麥幼苗葉片所含類胡蘿卜素含量比對(duì)照增加11.65%，提高了小麥幼苗的抗逆性。因?yàn)轭惡}卜素，尤其是β- 類胡蘿卜素能保護(hù)受光激發(fā)的葉綠素免遭光氧化的破壞，并使光合膜免遭活性氧的破壞或降低其受損害程度，使光合作用得以順利進(jìn)行，這對(duì)處于強(qiáng)光、高溫、洪澇或干旱等不利生態(tài)環(huán)境的作物尤其重要。如玉米生長前期遭受水災(zāi)，噴施鈦制劑后，很快可恢復(fù)生機(jī)；蘋果遭受冰雹災(zāi)害后，噴施鈦制劑，被冰雹打壞的果實(shí)傷口很快愈合，使損失降至最低程度[8]。

3.6提高作物品質(zhì)

眾多研究資料證明，噴施福生鈦不僅能夠提高作物產(chǎn)量，而且可以提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，如提高水稻和小麥籽粒的蛋白質(zhì)含量，甘蔗、甜菜和瓜果的含糖量，辣椒和番茄的維生素C含量，煙草上等煙的比例增加等。萬春候指出[7]：使用鈦微肥后，小麥和谷類糧食作物的蛋白質(zhì)含量提高3%～5%，賴氨酸含量提高3%～17%；水果類的維生素C含量提高3%～17%，水溶性糖含量提高4%～15%，酸度下降4%～15%。使用鈦肥后，作物根系發(fā)達(dá)，作物吸收的營養(yǎng)元素就多，所以發(fā)育和成熟早；而且光合作用增強(qiáng)，合成的養(yǎng)料增加，類激素效應(yīng)又調(diào)動(dòng)這些養(yǎng)分向果實(shí)運(yùn)輸，因此蘋果、柑橘、橙等不正常落果大大減少，而且果實(shí)外形整齊、色澤鮮艷，口感提高，品質(zhì)顯著改善。

4福生鈦的肥效試驗(yàn)

4.1水稻

2015年，在安徽省的九成農(nóng)場(chǎng)5分場(chǎng)的110畝(1畝=666.6 m2，下同)示范田的水稻測(cè)產(chǎn)資料表明，應(yīng)用鈦肥套餐(福施壯+福生鈦+保民豐)，濕谷畝產(chǎn)比對(duì)照增產(chǎn)27.85%，隨機(jī)抽樣測(cè)產(chǎn)結(jié)果見表1。

表1水稻隨機(jī)抽樣測(cè)產(chǎn)結(jié)果

施肥處理株高/cm有效穗數(shù)/(穗·m-2)平均穗重/g濕谷產(chǎn)量/(kg·m-2)折合畝產(chǎn)量/kg產(chǎn)量比較/%鈦肥套餐107.0474.253.9271.8671245.00127.85常規(guī)施肥106.0446.753.3271.460973.82100.00

備注：1)水稻品種為太湖糯，示范地面積110畝，對(duì)照地面積110畝，濕谷含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)36%。

4.2辣椒

2015年8月，使用福生鈦進(jìn)行了辣椒盆栽試驗(yàn)，試驗(yàn)各處理：處理1，對(duì)照,常規(guī)施肥，盆基施尿素1.44 g+磷酸二氫鈉1.03 g+氯化鉀1.15 g；處理2，常規(guī)施肥+苗成活后5 d葉面噴施3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)福生鈦(稀釋300倍)；處理3，常規(guī)施肥+苗成活后5 d葉面噴施3%福生鈦(稀釋500倍)；處理4，常規(guī)施肥+苗成活后5 d葉面噴施3%福生鈦(稀釋1 000倍)；處理5，常規(guī)施肥+苗成活后5 d葉面噴施3%福生鈦(稀釋1 500倍)。各處理進(jìn)行3次重復(fù)，共計(jì)15盆。

試驗(yàn)用肥時(shí)間為2015年8月19日(晴)，辣椒進(jìn)入現(xiàn)蕾期，共用肥1次。試驗(yàn)周期64 d，其中30 d有小雨到大雨，前期有白粉虱等蟲害及煤污病影響。試驗(yàn)期間溫度在20～34 ℃。每隔7 d統(tǒng)一采集每組成熟辣椒果實(shí)，連續(xù)采果3次，計(jì)算各組產(chǎn)量。辣椒產(chǎn)量測(cè)定結(jié)果見表2。

表2辣椒產(chǎn)量測(cè)定結(jié)果(2015年)

處理10-08采果單株產(chǎn)量/g比對(duì)照增減/%10-25采果單株產(chǎn)量/g比對(duì)照增減/%10-22采果單株產(chǎn)量/g比對(duì)照增減/%3次采果總和合計(jì)單株產(chǎn)量/g比對(duì)照增減/%處理130.200.008.6238.82處理233.209.95.80100.02.84-67.141.84+7.8處理337.0022.512.60100.09.38+8.858.98+51.9處理425.20-16.63.50100.04.92-42.933.62-13.4處理527.60-8.617.53100.00.00-100.045.13+16.2

由表2可知，不同處理的增產(chǎn)幅度依次為處理3、處理5和處理2。處理4的合計(jì)單株產(chǎn)量低于對(duì)照，其原因可能是前期門椒坐果時(shí)間長，影響了上部分枝的營養(yǎng)生長，導(dǎo)致后期生長量不足，產(chǎn)量降低；而處理1、處理2和處理3基本無門椒坐果，故后期生長量充足。

4.3石榴

2015年，在云南省紅河州蒙自市石榴研究所進(jìn)行了福生鈦在石榴上的應(yīng)用試驗(yàn)，參試品種分別為中熟種“厚皮”以及晚熟種“綠籽”。試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理：處理1，對(duì)照1，不施肥；處理2，對(duì)照2，結(jié)果期間噴施1～2次氨基酸中微肥(稀釋500倍)；處理3，結(jié)果期間噴施1～2次福生鋅鈣鈦(稀釋1 000倍)；處理4，結(jié)果期間噴施1～2次福生鋅鈣鈦(稀釋500倍)；處理5，結(jié)果期間噴施1～2次福生硼鎂鈦(稀釋1 000倍)；處理6，結(jié)果期間噴施1～2次福生硼鎂鈦(稀釋500倍)。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)為每處理每品種選擇中等樹冠果樹1株，掛牌掛枝觀測(cè)，每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)品種觀測(cè)18株，合計(jì)觀測(cè)36株。在噴肥次數(shù)上，中熟種“厚皮”噴施1次，晚熟種“綠籽”噴施2次(間隔期40 d)，7月2日第1次噴肥。試驗(yàn)結(jié)果見表3～表6。

表3中熟種“厚皮”石榴定枝定果觀測(cè)結(jié)果(2015年)

處理果直徑/cm07-0108-10果體積/cm307-0108-10果體積增加/cm3%單果重/g單果重增減/%含糖量/%含糖量增減/%葉綠素含量(SPAD)07-0108-10處理17.239.29197.9419.8221.9285.213.7754.445.9處理26.519.66144.5472.0327.547.6327.915.013.840.0752.146.4處理36.629.55151.9456.1304.237.1371.830.413.940.1750.849.2處理46.969.93176.5512.7336.251.5370.329.813.980.2150.848.7處理55.979.91111.4509.6398.279.4353.624.013.74-0.0350.550.4處理67.629.51231.7450.3218.6-1.5345.121.013.72-0.0553.450.5

由表3可知：除處理6的果體積略有減小外，其余噴施葉面肥處理的果體積增加均較明顯，大都比處理1增加37.1%～79.4%；處理5的果體積增加最多，處理4次之，這2個(gè)處理的果實(shí)體積都比處理2明顯增大；鋅鈣鈦和硼鎂鈦處理的單果重均比處理1和處理2明顯增加，尤以鋅鈣鈦處理效果最明顯，分別比處理1和處理2增重約85 g和約44 g；各處理間的含糖量差異不明顯；硼鎂鈦處理的葉綠素含量比處理1和處理2高4%～5%，鋅鈣鈦處理比處理1和處理2高約3%，說明福生鈦對(duì)葉綠素含量的提高和提高光合作用效率有顯著的促進(jìn)作用。

表4晚熟種“綠籽”石榴定枝定果觀測(cè)結(jié)果(2015年)

處理果直徑/cm07-0108-10果體積/cm307-0108-10果體積增加/cm3%葉綠素含量(SPAD)07-0108-10處理15.617.4492.4215.5123.150.644.2處理25.357.4980.2219.9139.713.550.347.9處理35.357.3380.2206.1125.92.343.247.9處理45.027.2066.2195.3129.14.950.348.7處理54.966.9663.9176.4112.5-8.651.550.6處理65.247.7075.3238.9163.632.951.552.5

由表4可知：處理6的果體積比處理1增加32.9%，比處理2增加17.1%，效果明顯；處理6的葉綠素含量分別比處理1和處理2增加8.3和4.6，鋅鈣鈦的2個(gè)處理也分別比處理1增加3.7和4.5，而比處理2略有增加。

表5表明：噴施鋅鈣鈦和硼鎂鈦處理的新梢抽生量均明顯大于處理1，而以“綠籽”石榴的新梢抽生量增加最大；“厚皮”石榴處理6的新梢抽生量小于處理2，可能與噴施濃度過高有關(guān)。

由表6可知：處理6增產(chǎn)較顯著，含糖量增加0.6%；除了處理5，其余噴施葉面肥處理的產(chǎn)量均比處理1有不同程度的增加。

表5石榴夏梢抽生量觀測(cè)結(jié)果

項(xiàng) 目處理1處理2處理3處理4處理5處理6“厚皮”石榴每枝新抽夏梢/條0.31.01.60.70.30.7平均新梢長度/cm7.023.624.626.830.613.7“綠籽”石榴每枝新抽夏梢/條0.00.71.02.00.31.6平均新梢長度/cm0.034.044.978.741.248.9

表6“綠籽”石榴試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果

處理總結(jié)果數(shù)/(個(gè)·株-1)平均果重/g單株產(chǎn)量/kg單株產(chǎn)量增幅/%含糖量/%處理1252.0247.962.2413.3處理2316.0217.368.5710.1713.6處理3359.3183.966.056.1213.8處理4330.0189.962.370.2113.6處理5304.7202.561.54-1.1213.8處理6401.3199.880.1828.8213.9

5結(jié)語

福生鈦螯合工藝先進(jìn)，螯合效率大于98%，性能穩(wěn)定，作物吸收利用率高，促生性好，顯效性強(qiáng)，是一種創(chuàng)新的新型綠色有機(jī)生產(chǎn)資料。通過肥效試驗(yàn)，證實(shí)福生鈦是一種技術(shù)領(lǐng)先、具有高科技含量的新型生物營養(yǎng)素產(chǎn)品，有著廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。

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(收到修改稿日期2016- 01- 13)

中圖分類號(hào):S147.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào)：1006- 7779(2016)02- 0068- 05

作者簡介：陳紹榮(1938—)，男，研究員，享受國務(wù)院特殊津貼專家，主要從事新型肥料的研發(fā)和應(yīng)用工作；csrlxhg@163.com。