晚稻種衣肥ZFWW—6的養(yǎng)分釋放特性

熊海蓉　熊文洋　胡仁杰　文祝友　熊遠(yuǎn)福　彭雪風(fēng)

摘要[目的]研究晚稻種衣肥ZFWW-6的養(yǎng)分釋放特性。[方法]用ZFWW-6制備包肥種子，測(cè)定種衣肥中養(yǎng)分N.P.K的初期釋放率、微分釋放率、累積釋放率和養(yǎng)分釋放期，探討溫度、肥水比及pH對(duì)養(yǎng)分釋放的影響。[結(jié)果]種衣肥中N、P、K的初期釋放率<30.00%，微分釋放率<2.00%；養(yǎng)分N、P.K的釋放期分別為62.2.57.8和79.5d。溫度、肥水比和pH對(duì)晚稻種衣肥養(yǎng)分的釋放有一定的影響，可能是這些因素能改變養(yǎng)分的溶解速率、擴(kuò)散速率等所致。[結(jié)論]該晚稻種衣肥的養(yǎng)分緩釋特性良好。

關(guān)鍵詞 種子包衣肥；養(yǎng)分釋放；環(huán)境因素；晚稻

中圖分類號(hào) S145.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2018）11-0106-03

肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的生產(chǎn)要素之一，它的出現(xiàn)和應(yīng)用推動(dòng)了世界農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展。肥料的大量施用對(duì)保障我國(guó)糧食安全起到了不可替代的支撐作用，由于長(zhǎng)期的超量施用導(dǎo)致了一系列如土壤退化、環(huán)境污染、能源損耗、肥料利用率低等問題，為了協(xié)調(diào)農(nóng)業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，迫切需要建立具有可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)養(yǎng)分管理體系和科學(xué)施肥技術(shù)體系，新型化學(xué)肥料的研究與施用則是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有力舉措，從而促進(jìn)傳統(tǒng)施肥模式向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)施肥的轉(zhuǎn)變。緩/控釋肥料是化肥工業(yè)的全新技術(shù)革命，它能通過調(diào)控肥料養(yǎng)分的釋放達(dá)到與作物需肥規(guī)律相一致，被譽(yù)為“21世紀(jì)的理想肥料”，我國(guó)將其列為新型肥料重點(diǎn)發(fā)展。

在前期研究種衣劑的基礎(chǔ)上，結(jié)合緩/控釋肥的養(yǎng)分控釋理論，研發(fā)出一種水稻種子包衣肥，種衣肥就是將肥料直接包裹于水稻種子表面，使之形成具有一定牢固度和厚度的種衣肥，隨種子一起播種。種子吸水萌發(fā)的同時(shí)，種衣肥中的包衣膜控制養(yǎng)分的釋放從而滿足水稻生長(zhǎng)所需，這既能減少肥料養(yǎng)分的流失又能提高肥料利用率，且操作簡(jiǎn)單方便、省工省時(shí)，可大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，種子顆粒增大還有利于機(jī)械播種。筆者研究了晚稻種衣肥ZFWW-6的養(yǎng)分釋放特性。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料 晚稻種子：黃花占，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻科學(xué)研究所提供。晚稻種衣肥：ZFWW-6，由填充劑（粉劑A）、肥料（粉劑B）、包膜劑構(gòu)成。其中，粉劑A由滑石粉、高嶺土等組成；粉劑B為ZFW-6，養(yǎng)分總含量（N+P₂O₅+K₂O）≥50.0%，N：P₂O₅：K₂O=2：1：2，用量10.0%，內(nèi)含植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑多效唑；包膜劑為YCP-8，用量0.2%；種子負(fù)載率75%，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院研制。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1種子包衣及浸提方法。準(zhǔn)確稱取一定量的水稻種子，放入包衣機(jī)內(nèi)，按照75%的種子負(fù)載率及10%的肥料用量進(jìn)行包衣，包衣步驟參考文獻(xiàn)進(jìn)行。

準(zhǔn)確稱取一定量的包肥種子（粒度大小一致、無破損），參考GB/T23348-2009《緩釋肥料》規(guī)定的肥水比，在25℃恒溫條件下浸提，按規(guī)定時(shí)間采集浸提液，待測(cè)。

1.2.2N、P、K養(yǎng)分測(cè)定。將“1.2.1”制備的包肥種子或浸提液，按國(guó)標(biāo)GB/T8572-2001《復(fù)混肥料中總氮含量的測(cè)定蒸餾后滴定法》中的樣品處理方法進(jìn)行處理，N含量采用凱式定氮儀測(cè)定，P含量采用釩鉬黃比色法測(cè)定，K含量采用原子吸收分光光度法測(cè)定；具體步驟參考文獻(xiàn)進(jìn)行。

1.2.3種衣肥養(yǎng)分釋放率及釋放期的測(cè)定。種衣肥ZFWW-6養(yǎng)分的初期釋放率、微分釋放率和累積釋放率的測(cè)定參考GB/T23348-2009《緩釋肥料》和文獻(xiàn)方法進(jìn)行。種衣肥養(yǎng)分釋放期的測(cè)定，參考GB/T23348-2009《緩釋肥料》方法進(jìn)行。

1.2.4環(huán)境因素對(duì)種衣肥養(yǎng)分釋放的影響。準(zhǔn)確稱取“1.2.1”制備的包肥種子，按“1.2.1”中所述浸提方法，固定其他條件，分別考察不同溫度（5、15、25、35、45℃）、不同pH（3、5、7、9、11）和不同肥水比（1：10、1：15、1：20、1：25、1：30）等環(huán)境因素下晚稻種衣肥的養(yǎng)分釋放情況，浸提時(shí)間均為1d。浸提液中養(yǎng)分含量按“1.2.1”所述方法測(cè)定。

2結(jié)果與分析

2.1種衣肥中N、P、K初始值 種衣肥養(yǎng)分N、P、K的初始值，為刨肥種子中N、P、K的質(zhì)量分別扣除未包肥對(duì)照種子本身所含N、P、K的質(zhì)量。制備的晚稻種衣肥ZFWW-6，其養(yǎng)分初始值：N、P₂O₅、K₂O分別為2.32%、1.02%和1.75%，養(yǎng)分總含量（N+P₂O₅+K₂O）為5.09%，N：P₂O₅：K₂O=2.27：1.00：1.70。

2.2初期釋放率與微分釋放率 由表1可知，晚稻種衣肥N、P、K的初期釋放率<30.00%，微分釋放率<2.00%，其中以P的初期釋放率和微分釋放率最小。初期釋放率從包衣技術(shù)而言反映的是包衣肥中包衣不完整的肥料顆粒數(shù)量，就肥效而言則可看做速效養(yǎng)分，為包衣肥料中個(gè)體顆粒的養(yǎng)分釋放，而微分釋放率可以作為評(píng)價(jià)包衣肥料緩效性的尺度，微分釋放率<2.00%說明具有較好的緩釋能力。綜合而言，晚稻種衣肥ZFWW-6具備一定的緩釋性能，初期養(yǎng)分適量釋放能滿足晚稻前期生長(zhǎng)所需。

2.3養(yǎng)分累積釋放曲線 由圖1可知，包肥種子浸提第1天，N的釋放量最大，K₂O次之，P₂O₅最慢；第3～10天，是N、P、K的快速釋放階段；第11～56天，N、P、K的釋放逐漸放緩并趨于平穩(wěn)，且第56天時(shí)N、P、K累積釋放率分別為64.64%、67.38%和51.43%?？傮w而言，P₂O₅的累積釋放率最高，N次之，K₂O最小。

2.4養(yǎng)分釋放期 國(guó)標(biāo)《緩釋肥料》GB/T23348-2009規(guī)定，緩釋肥的養(yǎng)分釋放時(shí)間，用緩釋養(yǎng)分在25℃靜水中浸提開始至達(dá)到80%養(yǎng)分累積釋放率所需的時(shí)間來表示。晚稻種衣肥ZFWW-6所含養(yǎng)分中K₂O的釋放期最長(zhǎng)，為79.5d，N次之，為62.2d，P₂O₅最短，為57.8d，表明該種衣肥具有良好的緩釋性能，能充分滿足晚稻生長(zhǎng)所需養(yǎng)分。

2.5環(huán)境因素對(duì)晚稻種衣肥ZFVVW-6養(yǎng)分釋放的影響

2.5.1溫度的影響。由圖2可知，隨著溫度由5℃上升至45℃，晚稻種衣肥ZFWW-6的N、P、K釋放量也隨之增加，其中P的釋放量隨溫度的升高變化最大，K次之，而N相對(duì)較小。溫度升高，包衣膜內(nèi)養(yǎng)分的溶解度增加，養(yǎng)分濃度增大，引起膜內(nèi)外的濃度差、壓力差均升高，膜內(nèi)養(yǎng)分在濃度梯度和壓力梯度的作用下透過膜孔的速率增大；同時(shí)溫度升高加快了養(yǎng)分分子的熱運(yùn)動(dòng)，增加了養(yǎng)分的擴(kuò)散速率，這均導(dǎo)致養(yǎng)分釋放率明顯增大。此外，包衣肥養(yǎng)分釋放率隨溫度升高并未出現(xiàn)陡增現(xiàn)象，說明種衣肥的包膜結(jié)構(gòu)完好，養(yǎng)分能夠緩慢釋出，具有緩釋效果。

2.5.2肥水比的影響。由圖3可知，隨著肥水比增加，種衣肥中N、P、K的釋放量也隨之增加，其中N的釋放量隨肥水比的增加變化最大，其次是K，再次是P。包膜肥料養(yǎng)分釋放的過程實(shí)際上是膜內(nèi)養(yǎng)分通過包衣膜膜孔向膜外擴(kuò)散的過程，其養(yǎng)分?jǐn)U散速率與膜內(nèi)外養(yǎng)分濃度差成正比例關(guān)系。肥水比越大，意味著膜外溶液中養(yǎng)分濃度越小，膜內(nèi)外的濃度差越大，養(yǎng)分由內(nèi)向外的擴(kuò)散速率必然增大。

2.5.3pH的影響。由圖4可知，隨著pH由酸性向堿性變化，晚稻種衣肥ZFWW-6P、K養(yǎng)分釋放率緩慢增加，而N的釋放則呈逐漸減緩趨勢(shì)。種衣肥中的N來源于尿素，尿素為碳酰胺，其氮主要以酰胺形式存在，酰胺的水解速率影響?zhàn)B分釋放速率；酸性越強(qiáng)酰胺的水解速率越大，養(yǎng)分釋放率越大；同時(shí)在強(qiáng)堿性條件下氮素更易揮發(fā)損失。養(yǎng)分P、K的釋放率隨著pH升高緩慢增加，可能是不同緩沖溶液影響了包膜材料的穩(wěn)定性，導(dǎo)致膜內(nèi)養(yǎng)分釋放率稍有增加。

3結(jié)論與討論

晚稻種衣肥zFWW一6的養(yǎng)分釋放特性：N、P、K的初期釋放率由大到小依次為N、K、P，且均<30.00%，微分釋放率<2.00%；浸提第1～10天為養(yǎng)分的快速釋放階段，其后逐漸放緩并趨于平穩(wěn)，且養(yǎng)分釋放期長(zhǎng)，N、P、K的養(yǎng)分釋放期分別為62.2、57.8、79.5d。初期釋放率指標(biāo)反映的是包衣技術(shù)水平的優(yōu)劣，若種衣肥中包衣不完整顆粒較多，則養(yǎng)分初期釋放率較大，這部分養(yǎng)分亦可看做速效養(yǎng)分，為晚稻早期的幼苗生長(zhǎng)提供養(yǎng)分；微分釋放率是評(píng)價(jià)包膜完整的肥料顆粒平均每天釋放總養(yǎng)分的百分率，體現(xiàn)了種衣肥的緩釋能力，該晚稻種衣肥的微分釋放率<2.00%，表明其緩釋性能良好，具備較長(zhǎng)的養(yǎng)分釋放期。

晚稻種衣肥ZFWW-6的養(yǎng)分釋放與環(huán)境因素具有顯著相關(guān)性，隨著浸提溫度的逐漸升高，其N、P、K養(yǎng)分釋放量也隨之增加；隨著肥水比的增大，其N、P、K的養(yǎng)分釋放量也隨之增加；隨著pH由酸性向堿性變化，包肥種子的P、K養(yǎng)分釋放量隨之增加，而N的釋放量則呈逐漸減緩趨勢(shì)。由此可知，這些環(huán)境因素的變化之所以能影響種衣肥養(yǎng)分的釋放，主要原因是溫度變化引起了包衣膜的膜內(nèi)外濃度差、壓力差改變以及養(yǎng)分熱運(yùn)動(dòng)的改變，肥水比變化引起養(yǎng)分的擴(kuò)散速率改變；pH變化引起尿素的水解速率改變，還可能引起包膜材料的穩(wěn)定性。但這些改變并未導(dǎo)致包衣肥養(yǎng)分釋放率陡增現(xiàn)象，說明種衣肥ZFWW-6的養(yǎng)分能夠緩慢釋放。

該研究結(jié)果表明，晚稻種衣肥ZFWW-6具備良好的緩釋性能且養(yǎng)分釋放期長(zhǎng)。該研究的環(huán)境因素與大田實(shí)際環(huán)境相比，存在較大差異，稻田環(huán)境是動(dòng)態(tài)的、復(fù)雜的，溫、光、水、土壤pH及土壤微生物等均是影響種衣肥養(yǎng)分釋放的因素，下一步將進(jìn)行大田試驗(yàn)，進(jìn)一步探明晚稻種衣肥ZFWW-6在自然條件下的養(yǎng)分釋放特性。