商洛連翹專用緩控釋復(fù)合肥研制

張曉虎，鄭光祥，閻佩云

（1.商洛學(xué)院生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院/陜西秦嶺特色生物資源產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司，陜西商洛 726000；2.商洛市氣象局，陜西商洛 726000）

落葉灌木植物連翹兼具藥用、觀賞、水土保持及食品防腐保鮮等用途[1-2]。商洛市系中國連翹三大主產(chǎn)地之一，所轄洛南縣的連翹面積及收購量位居陜西省及商洛市第一，2008年連翹被確定為商洛重點(diǎn)發(fā)展的“五大商藥”之一，2019年連翹被商洛市確定為市花[3]。因此，規(guī)劃縣（區(qū)）域連翹布局，強(qiáng)化連翹野生科學(xué)撫育及規(guī)范化種植，對(duì)于保障藥材連翹的產(chǎn)量品質(zhì)、提高連翹種植效益、促進(jìn)連翹產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、助力“秦嶺最美是商洛”的山水園林城市品牌形象等都具有極為重要的意義。

土壤養(yǎng)分及針對(duì)其不足補(bǔ)充施用肥料是連翹賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)[4]。鑒于商洛連翹生長區(qū)域多為山坡地，易受雨水沖刷造成肥料中養(yǎng)分損失的實(shí)際，分析連翹種植區(qū)域土壤養(yǎng)分狀況，研究商洛連翹需肥規(guī)律，研制適應(yīng)商洛氣候的“連翹專用緩控釋復(fù)合肥”，以期為商洛連翹精準(zhǔn)施肥、提高產(chǎn)量穩(wěn)定品質(zhì)提供技術(shù)支持[5-6]。

1 研究區(qū)概況

以商洛連翹主產(chǎn)區(qū)洛南縣為主要研究對(duì)象，該縣地處秦嶺東段南麓，土地總面積2 830 km2，橫跨黃河、長江兩大流域，地處亞熱帶與溫帶分界線，平均海拔800～1 200 m，年平均氣溫11.1℃，夏季平均氣溫21.8℃，年均降水量760 mm且主要集中在7～9月，年內(nèi)各月降水不均，一般在7～11月供水有余，引發(fā)土壤養(yǎng)分流失[7]。

洛南縣連翹基地坡槽地貌居多，地形變化及肥力差異大，為保證試驗(yàn)條件相對(duì)一致并便于管護(hù)，將洛南縣洛源鎮(zhèn)連翹移植到地形平緩、土壤條件較好的商州區(qū)劉灣街道辦事處試驗(yàn)。

2 材料與方法

2.1 材料

連翹：選自陜西省洛南縣。

2.2 研究方法

以“測土配方施肥”及緩/控釋肥技術(shù)為基礎(chǔ)，研究制定連翹專用緩控釋復(fù)合肥配方及生產(chǎn)與具體施肥指導(dǎo)方案。

2.2.1 土樣采集制備與檢測評(píng)價(jià)

各連翹基地以“對(duì)角線”法采集0～20 cm土壤農(nóng)化混合樣品留存1 kg，經(jīng)風(fēng)干、磨細(xì)等預(yù)處理，過l mm篩的供測定土壤速效氮、磷、鉀；過2 mm尼龍篩的供測定微量元素，為防污染處理各環(huán)節(jié)忌接觸金屬器具[8]。

依據(jù)NY/T391-2000《中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 綠色食品產(chǎn)地環(huán)境技術(shù)條件》中的土壤肥力分級(jí)指標(biāo)[9]，常規(guī)方法檢測樣品堿解氮、有效磷、有效鉀、微量元素[10]。

參考商洛土壤養(yǎng)分分級(jí)建議指標(biāo)[11]評(píng)價(jià)堿解氮、有效磷、有效鉀，I、II、III級(jí)相對(duì)應(yīng)的是優(yōu)良、尚可、較差，見表1。參考全國分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[12]評(píng)價(jià)微量元素，劃分 I、II、III、Ⅳ級(jí)，其中Ⅳ級(jí)為差，見表 2。

表1 連翹基地土壤速效氮、磷、鉀分級(jí)指標(biāo)

表2 連翹基地土壤微量元素分級(jí)指標(biāo)

2.2.2 連翹氮磷鉀不同配比施肥效應(yīng)田間試驗(yàn)

供試前一年霜降節(jié)氣后移栽基地連翹植株至試驗(yàn)地按行距1.5 m、株距1.5 m、穴深60 cm、每穴1株定植[13]，每株用環(huán)狀施肥法施入腐熟有機(jī)肥8 kg做基肥[14]。

采取NPK三因素四水平（N的四個(gè)水平分別為 0，0.015，0.030，0.045 kg/株；P2O5及 k2O 的四個(gè)水平分別為 0，0.01，0.02，0.03 kg/株） 正交設(shè)計(jì)處理16個(gè)、重復(fù)3次[15]。試驗(yàn)布置于面積為4.5 m×4.5 m=20.25 m2的48個(gè)隨機(jī)排列的試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)，同一小區(qū)為處理相同的9株連翹。供試單質(zhì)肥料分別為含N量46%的尿素、含P2O5量16%的過磷酸鈣、含K2O量51%的硫酸鉀，植根外側(cè)30 cm處挖深15～20 cm環(huán)形溝，以追肥方式分別于展葉期及盛花期各施1/2，施后覆土，其他管理環(huán)節(jié)同基地。

試驗(yàn)當(dāng)年用“對(duì)角線”法于9月下旬在每小區(qū)采3株連翹的成熟果實(shí)，置烘箱中105℃殺青、80℃烘干，稱取干質(zhì)量/株，推算至產(chǎn)量/hm2；按《中國藥典》規(guī)定的主要指標(biāo)成分采用HPLC測定各處理中的連翹苷含量[16]；依據(jù)連翹產(chǎn)量、售價(jià)、肥料投入，計(jì)算增收率。

分析評(píng)價(jià)試驗(yàn)地土壤肥力指標(biāo)，系統(tǒng)研究供試連翹氮磷鉀不同配比的產(chǎn)量、質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益等施肥效應(yīng)，探討連翹生長的需肥規(guī)律，選擇優(yōu)化配比作為連翹優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效種植的合理施肥依據(jù)。

2.2.3 劃分土壤肥力分區(qū)及確定不同分區(qū)施肥配方

種植區(qū)土壤肥力分區(qū)依照基地土樣檢測評(píng)價(jià)結(jié)果而定。

土壤供肥量、植物總需肥量、化肥施用量的計(jì)算為：

參照基地微量元素分級(jí)評(píng)價(jià)，以不低于臨界值為原則提出微量元素的建議用量。

以控制肥料中的養(yǎng)分特別是氮素以氨揮發(fā)、淋溶、硝化作用及地表徑流等途徑損失，不至于造成氮素利用率低、肥效短及環(huán)境污染等為研發(fā)目標(biāo)，采用室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)方法，即在實(shí)驗(yàn)室恒溫培養(yǎng)條件下測定各處理氮素養(yǎng)分累計(jì)釋放量，確定緩控釋技術(shù)方案[17-18]。

2.2.4 專用肥的配制及施肥指導(dǎo)建議

以2.2.3確定的施肥配方，可用兩種方法配制：一是按照配方混合好的肥料直接施入土壤，用戶根據(jù)需求（如土壤養(yǎng)分含量、現(xiàn)有單質(zhì)肥料）自行配制混合肥料。二是作為商品銷售的專用肥，按照配方混合好的復(fù)合肥料經(jīng)工廠化作必要處理后，用機(jī)械加工方法制成顆粒肥料。

為方便連翹藥源基地的實(shí)際應(yīng)用，制作施肥指導(dǎo)建議卡片，內(nèi)容有肥力分區(qū)、施肥種類、施肥量、施肥時(shí)期、施肥方法等。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤肥力檢測與評(píng)價(jià)

洛南縣7個(gè)基地土樣檢測評(píng)價(jià)堿解氮、有效磷、有效鉀、微量元素，結(jié)果見表3；其他縣（區(qū)）10個(gè)基地土樣僅檢測評(píng)價(jià)堿解氮、有效磷、有效鉀，結(jié)果見表4。

表3 洛南縣連翹基地土壤肥力狀況 單位：mg·kg-1

表4 其他縣(區(qū))連翹基地土壤肥力狀況 單位：mg·kg-1

3.2 連翹氮磷鉀不同配比施肥效應(yīng)

3.2.1 試驗(yàn)地土壤肥力的檢測

商州區(qū)劉灣街道辦事處試驗(yàn)地土壤肥力檢測結(jié)果見表5。

表5 商州區(qū)劉灣街道辦事處試驗(yàn)地土壤肥力檢測

3.2.2 連翹的施肥效應(yīng)

單質(zhì)氮磷鉀肥配施處理連翹產(chǎn)量及連翹苷含量見表6，氮磷鉀不同配比試驗(yàn)經(jīng)濟(jì)效益測算結(jié)果見表7。

由表6可見，施肥處理組連翹產(chǎn)量均明顯高于對(duì)照組（處理1）；單質(zhì)氮磷鉀肥配施各處理中，三者配施的增產(chǎn)效果顯著；兩者配施的氮鉀＞氮磷＞磷鉀；而同為三者配施的氮素水平低的處理增產(chǎn)不明顯，影響供試連翹產(chǎn)量順序?yàn)椋旱锯洠玖?。連翹苷最小值 0.14%（N1P1K1，對(duì)照組），最大值 0.67%（N3P2K4）。

由表 7可見，處理 14（N4P2K3）是單質(zhì)肥料配施中增收率最高者，高達(dá)446.30%，效果最顯著；且表6中該處理的連翹苷含量亦較高。

表6 單質(zhì)氮磷鉀肥配施處理連翹產(chǎn)量及連翹苷含量

3.3 肥力分區(qū)及分區(qū)施肥配方

3.3.1 肥力分區(qū)

以洛南縣為研究對(duì)象，通過對(duì)所調(diào)查連翹基地土壤肥力的檢測及分析評(píng)價(jià)，依據(jù)速效氮、磷、鉀含量劃分基地土壤肥力分區(qū)見表 8。

3.3.2 分區(qū)施肥配方

以2.2.2單質(zhì)氮磷鉀肥最佳配施方案，用尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀（利用率分別以35%，20%，60%計(jì)），計(jì)算分區(qū)NPK施肥配方。

在實(shí)際生產(chǎn)中連翹種植者通?？紤]增產(chǎn)增收，因此按優(yōu)選處理方案14，換算成每公頃尿素施用量434.73 kg、過磷酸鈣施用量277.75 kg、硫酸鉀施用量174.27 kg，以此為基礎(chǔ)計(jì)算出洛南縣4個(gè)肥力分區(qū)NPK施肥配方，見表9。

表7 氮磷鉀不同配比試驗(yàn)經(jīng)濟(jì)效益

表8 洛南縣所調(diào)查的連翹基地肥力分區(qū) 單位：mg·kg-1

表9 洛南縣分區(qū)NPK施肥配方

一般施肥配方的中微量元素，根據(jù)豐缺狀況調(diào)至不低于臨界值為宜。本研究條件下，基地土壤Fe含量較高，無需添加；有效錳臨界值5.0 mg·kg-1，建議用含 30%Mn 的硫酸錳 15～60 g·hm-2；有效硼臨界值0.25 mg·kg-1，建議用含16.3%B的硼酸銨 1～3 kg·hm-2； 有效鉬臨界值 0.1 mg·kg-1，建議用含 54%Mo的鉬酸銨 100～500 g·hm-2。

控氮效果試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理，4次重復(fù)。各處理稱取2.5 g尿素/硫衣尿素進(jìn)行室內(nèi)培養(yǎng)[19]，7，14，21，28，35，42 d 采樣測定土壤氮素，不加尿素為對(duì)照試驗(yàn)。緩控釋技術(shù)方案及控氮效果試驗(yàn)結(jié)果見表10。由表10可見，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，氮素的累計(jì)釋放量在增加，其中以未加緩控釋處理的尿素最為明顯，而以硫衣尿素（SCU）+氫醌（HQ）+雙氰胺（DCD）控氮效果最為明顯。

3.4 工廠化生產(chǎn)及施肥指導(dǎo)建議卡片

若以商品肥料生產(chǎn)銷售，建議企業(yè)按照不同肥力分區(qū)配方，用單質(zhì)肥料采用摻混法配制，并以適當(dāng)?shù)哪z凝物質(zhì)進(jìn)行緩控釋材料包膜處理，造粒干燥包裝后銷售。

表10 緩控釋技術(shù)方案及控氮效果

若種植者用單質(zhì)肥料配施，可參考以低氮中磷高鉀區(qū)為例的指導(dǎo)卡片，見表11。如表1所示低氮中磷中鉀區(qū)建議施肥量為尿素 2 395.03 kg·hm-2、過磷酸鈣 8 357.19 kg·hm-2、硫酸鉀 15.03 kg·hm-2、硼酸 14.6 kg·hm-2；低氮高磷低鉀區(qū)建議施肥量為尿素2 416.96 kg·hm-2、過磷酸鈣 8 305.63 kg·hm-2、硫酸鉀 143.89 kg·hm-2、硫酸錳 50 kg·hm-2、硼酸 14.4 kg·hm-2、鉬酸銨 0.61 kg·hm-2；低氮低磷高鉀區(qū)建議施肥量為尿素2 409.5 kg·hm-2、過磷酸鈣 8 360.3 kg·hm-2、硫酸錳 51.2 kg·hm-2、硼酸 16.07 kg·hm-2、鉬酸銨 0.73 kg·hm-2。

表11 單質(zhì)肥料配施指導(dǎo)建議卡片舉例

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

本研究以陜西省商洛市連翹主產(chǎn)區(qū)洛南縣為主要研究對(duì)象，針對(duì)基地肥力狀況及連翹NPK施肥配比試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算各肥力類型區(qū)施肥配方，提出控氮包膜技術(shù)處理方案及具體生產(chǎn)施肥建議。主要結(jié)論為：將所調(diào)查的洛南縣連翹基地分為4個(gè)肥力分區(qū)，并列出各分區(qū)速效氮磷鉀指標(biāo)及基地所在地；基于單質(zhì)氮磷鉀肥最佳配施方案，計(jì)算出洛南縣連翹基地4個(gè)肥力分區(qū)的NPK施肥配方；并根據(jù)土壤微量元素豐缺狀況，以不低于臨界值為原則提出配方中微肥的用量；通過控氮效果試驗(yàn)得到的最佳緩控釋技術(shù)方案為：硫衣尿素（SCU）+氫醌（HQ）+雙氰胺（DCD）；工廠化宜按照不同肥力分區(qū)配方，用單質(zhì)肥料采用摻混法及包膜技術(shù)處理生產(chǎn)商洛連翹專用緩控釋復(fù)合肥。為方便種植者直接用單質(zhì)肥料配施，提出具體施肥建議。

4.2 討論

本文依據(jù)“測土配方施肥”基本原理，分析評(píng)價(jià)基地土壤肥力，研究連翹的氮磷鉀施肥配比效應(yīng)，劃分肥力分區(qū)并制定各分區(qū)的施肥配方，能夠作為生產(chǎn)實(shí)際的技術(shù)參考。

商洛山區(qū)地形復(fù)雜、土壤類型多樣，多生長在山坡地的連翹管理方式粗放，而土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)及其基本狀態(tài)數(shù)據(jù)要求對(duì)大量土壤進(jìn)行全面、深入、細(xì)致研究，施肥效應(yīng)又受不同年份氣候變化影響等。因此，本研究只是針對(duì)所調(diào)查的研究區(qū)土壤肥力分區(qū)提出的初步施肥配方。為規(guī)避應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)，有必要對(duì)配方的準(zhǔn)確性進(jìn)行田間試驗(yàn)校正；建議建立覆蓋商洛連翹主要種植區(qū)域的動(dòng)態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，定期分析評(píng)價(jià)土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)變化，探討建立肥效反應(yīng)動(dòng)態(tài)模型，以研發(fā)適應(yīng)商洛山區(qū)氣候特點(diǎn)及肥力水平變化的連翹專用肥料。

氫醌（HQ）是研究應(yīng)用較多且成本較低的脲酶抑制劑，可以抑制尿素的水解，使尿素能夠擴(kuò)散移動(dòng)到較深土層中，從而減少旱作土壤表土中銨態(tài)/氨態(tài)氮總濃度，以減少氨揮發(fā)損失[20]。雙氰胺（DCD）是應(yīng)用較為廣泛的硝化抑制劑，能夠有效抑制尿素水解產(chǎn)物向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化，使交換態(tài)的在土壤中得以長時(shí)間持留，從而減少氮素的反硝化損失和硝酸鹽的淋失[21-22]。硫衣尿素（SCU）是常用的價(jià)格低廉的緩效肥料，其以硫磺為主要材料對(duì)尿素顆粒包裹，使氮素釋放緩慢、持續(xù)延長肥效，兼具補(bǔ)硫和緩釋雙重功效[23]。因此，三者配合使用控氮效果最佳。