聚磷酸銨對(duì)土壤中有效態(tài)鋅錳及作物農(nóng)藝性狀的影響

焦 姣，王 遠(yuǎn)，樊金哲，毛志強(qiáng)，辛雪成，魏婷婷，周 繁

（沈陽(yáng)化工研究院有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110021）

聚磷酸銨（簡(jiǎn)稱APP）是一種含N 和P 的聚磷酸鹽，分子通式為（NH4）n+2PnO3n+1，當(dāng)n 為10～20時(shí)為水溶性，當(dāng)n＞20時(shí)為難溶性［1］。低聚合APP，聚合度為3 ～10時(shí)，養(yǎng)分含量高，溶解性好，不易與土壤中金屬離子反應(yīng)而使磷酸根失效，水解后既能提供銨態(tài)氮又能提供正磷酸根［2］。APP具有螯合金屬離子的作用，例如提高鋅、錳、銅、鐵的活性，因此水溶態(tài)的APP常被用作緩釋水溶肥［3］。王旭鵬在設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)的研究中發(fā)現(xiàn)，在保持磷水平相同情況下，適當(dāng)增加APP/PDP（聚磷酸銨/磷酸二氫鉀）的比例，可以促進(jìn)蔬菜光合作用，提高葉片的SPAD（葉綠素）值、Vc（維生素C）含量及產(chǎn)量［4］。陳日遠(yuǎn)等在玉米盆栽實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，添加聚磷酸銨可以提高幼苗株高、莖粗、地上部分和根系的生物量，促進(jìn)作物對(duì)微量元素鋅的吸收利用［5］。岳煥芳等在大田試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，聚磷酸銨肥料可以促進(jìn)番茄生長(zhǎng)，莖粗、葉綠素、可溶性糖、土壤全氮、有機(jī)質(zhì)均有不同程度的提高［6］。Holloway等在小麥試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)液態(tài)APP 效果優(yōu)于其他顆粒固體肥料，第一年施用使小麥增產(chǎn)14.0%，第二年殘留的肥效使小麥增產(chǎn)15.0%［7］。

綜合前人的研究，農(nóng)業(yè)上APP主要作為磷肥進(jìn)行探索，很少有人關(guān)注它對(duì)土壤中微量元素動(dòng)態(tài)變化的影響。本研究采用室內(nèi)盆栽試驗(yàn)，探討聚磷酸銨對(duì)土壤中鋅、錳微量元素有效態(tài)，植株體內(nèi)鋅、錳累積量以及作物產(chǎn)量的影響，進(jìn)一步豐富土壤中鋅、錳微量元素有效性的調(diào)控途徑，對(duì)推動(dòng)聚磷酸銨在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤：供試土壤為砂質(zhì)土，采自遼寧省沈陽(yáng)市蘇家屯區(qū)普通大田。土壤pH 為6.70，電導(dǎo)率為0.16 μS/cm，w（有機(jī)質(zhì)）為15.59 g/kg，w（水解氮）為80.88 mg/kg，w（有效磷）為34.62 mg/kg，w（有效鉀）為192.56 mg/kg，w（有效鋅）為0.13 mg/kg，w（有效錳）為13.50 mg/kg。

供試肥料：復(fù)合肥（15-15-15）、APP（白色粉末，聚合度為3 ～4）、磷酸一銨（MAP，白色顆粒）由中化化肥臨沂研發(fā)中心提供。

供試材料：小白菜（四季小白菜）、黃瓜（春秋長(zhǎng)青黃瓜）由哈爾濱金龍農(nóng)業(yè)有限公司提供。玉米（鄭單958）由河南金博士種業(yè)股份有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)方法

新鮮土壤剔雜物后自然風(fēng)干，過0.150 mm（100目）篩備用。稱取一定量土壤，加入外源APP，加入量為1 g/kg，混合均勻；對(duì)照為加入外源MAP。加水至土壤田間持水量的60%，并用稱重法保持水含量不變，室溫下培養(yǎng)，每個(gè)處理重復(fù)3次。于試驗(yàn)開始10、20、30、40、50、60 d分別取土樣，自然風(fēng)干后用于微量元素含量測(cè)定。加入APP及MAP的土壤直接種植發(fā)芽的黃瓜和玉米，移植2葉期的小白菜幼苗，幼苗生長(zhǎng)過程中，追施復(fù)合肥（15-15-15），植株種植40 d左右測(cè)量植株葉綠素、可溶性蛋白、Vc、微量元素等指標(biāo)。

1.3 分析方法

土壤中鋅、錳的形態(tài)分析采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)局（BCR）改進(jìn)法，主要對(duì)土壤水溶態(tài)和弱酸溶態(tài)進(jìn)行測(cè)量。具體方法如下：準(zhǔn)確稱取通過0.150 mm篩的風(fēng)干土壤樣品1.000 g置于100 mL離心管中，加入超純水25 mL（煮沸后冷卻，pH=7），于（22±5）℃條件下振蕩2 h，5 000 r/min下離心20 min，取上清液測(cè)定水溶態(tài)鋅、錳；向上一步殘?jiān)屑尤?.1 mol/L乙酸40 mL，在恒溫振蕩器中（22±5）℃下連續(xù)振蕩16 h，振蕩后放入離心機(jī)中于5 000 r/min下離心20 min，取上清液測(cè)定弱酸溶態(tài)鋅、錳。

植株體內(nèi)中鋅、錳含量測(cè)定，采用HNO3-H2O2-HF（3 ∶1 ∶1）消煮，待消煮液澄清后定容待測(cè)。

鋅、錳采用火焰原子吸收分光光度計(jì)（安捷倫科技有限公司200 series AA）測(cè)定，儀器條件見表1、2。

表1 原子吸收分光光度計(jì)條件

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)

種植60 d后測(cè)定作物的產(chǎn)量。葉綠素含量測(cè)定采用丙酮提取法，Vc含量測(cè)定采用2，6-二氯靛酚滴定法，可溶性蛋白含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（LSD法，α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 APP對(duì)土壤中鋅含量的影響

APP 對(duì)土壤中有效鋅含量的影響見圖1。從圖1 可以看出，對(duì)照處理土壤中有效鋅的含量很低，平均值為1.06 mg/kg。在添加APP 后，土壤中有效鋅隨著培養(yǎng)時(shí)間增加而增加，在40 d 達(dá)到最大值，然后下降并趨于穩(wěn)定，土壤中w（有效鋅）最大值是2.52 mg/kg，與對(duì)照1.18 mg/kg 相比增加了1.14 倍。隨著時(shí)間的推移，APP活化土壤中的鋅元素，鋅含量到達(dá)最大值后下降并趨于穩(wěn)定，可能原因是APP的降解以及活化的鋅重新被固化。

圖1 土壤中w（有效鋅）的動(dòng)態(tài)變化

2.2 APP對(duì)土壤中錳含量的影響

圖2 土壤中w（有效錳）的動(dòng)態(tài)變化

APP 對(duì)土壤錳含量的影響見圖2。從圖2 可以看出，對(duì)照處理土壤中有效錳的含量變化較小，平均值為15.55 mg/kg。在添加APP后，土壤中有效錳隨著培養(yǎng)時(shí)間增加而增加，在50 d達(dá)到最大值，然后下降并趨于穩(wěn)定；土壤中有效錳最大值是39.95 mg/kg，與對(duì)照15.15 mg/kg 相比增加了1.64 倍。隨著時(shí)間的推移，APP活化土壤中的錳元素，錳含量到達(dá)最大值后下降并趨于穩(wěn)定，可能原因是APP的降解以及活化的錳重新被固化。

2.3 APP對(duì)作物產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的影響

APP對(duì)小白菜、黃瓜和玉米的產(chǎn)量及品質(zhì)的影響見表3、表4、表5。由表3 可知，施用APP 后，小白菜的鮮質(zhì)量（產(chǎn)量）增加17.60%，w（Zn）增加19.36%，w（Mn）增加23.47%，w（葉綠素）增加20.97%，w（VC）增加2.10%。由表4可知，施用APP后，在黃瓜苗期，莖粗增加16.57%，w（葉綠素）增加16.67%，w（鋅）增加18.31%，w（錳）增加5.97%，但對(duì)其地上鮮質(zhì)量及株高影響不大。由表5 可知，施用APP后，對(duì)玉米苗期株高影響不大，地上鮮質(zhì)量提高20.39%，莖粗增加3.90%，w（葉綠素）增加12.07%，w（鋅）增加8.60%，w（錳）增加15.14%。高艷菊在研究不同聚合度與聚合率的APP 時(shí)發(fā)現(xiàn)，APP 可以提高微量元素（鋅、錳、鐵）的有效性［8］。田甜在絲瓜上施用APP 螯合微量元素肥料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)APP的施用可以增加莖粗，提高絲瓜產(chǎn)量及鋅、錳的累積量［9］；陳日遠(yuǎn)發(fā)現(xiàn)在玉米上施用APP，可顯著提高莖粗、株高等［5］。這些都與本研究結(jié)論一致。

表3 APP對(duì)小白菜產(chǎn)量及鋅、錳累積量的影響

表4 APP對(duì)黃瓜苗期指標(biāo)及鋅、錳累積量的影響

表5 APP對(duì)玉米的苗期指標(biāo)及鋅、錳累積量的影響

3 討論

許多研究表明，APP 可以作為微量元素的螯合劑，通過螯合反應(yīng)可提高土壤中有效鋅、錳含量［10-11］。因此，本研究中，APP 在土壤中與微量元素的螯合可能是土壤中微量元素提高的主要原因。螯合劑螯合金屬元素存在滯后效應(yīng)，隨著時(shí)間推移，金屬含量可能隨著螯合劑在土壤中的降解而降低，同時(shí)螯合劑螯合的金屬又重新被土壤固相吸附［12］。因此本研究中鋅、錳含量先上升后降低并趨于穩(wěn)定的原因可能是螯合劑在土壤中的降解以及部分螯合劑螯合的金屬重新被土壤固相吸附。APP處理可以促進(jìn)植株（向日葵、絲瓜）對(duì)鋅、錳的吸收，并提高其產(chǎn)量。本研究中APP 處理下的小白菜、黃瓜、玉米，相比對(duì)照（MAP），在莖粗、葉綠素含量、鋅錳累積量等指標(biāo)均有較高提升。分析原因可能為，一方面APP作為緩釋肥料，肥料的利用率會(huì)有較大提升；另一方面APP的施用，增加土壤中微量元素含量，促進(jìn)作物對(duì)其吸收，進(jìn)而促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育。

4 結(jié)論

聚磷酸銨的施用，可以促進(jìn)土壤中有效態(tài)鋅、錳含量提高1.5 倍左右，且隨著時(shí)間的推移出現(xiàn)先上升后下降并趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。APP 的施用，在小白菜、黃瓜、玉米的苗期，可以提高植株體內(nèi)鋅、錳累積量，葉綠素含量及莖粗等農(nóng)藝性狀。