硅鈣包裹尿素對溫室大棚菜地土壤養分的影響

戚新革 王曰鑫 吳 迪

(1 山西農業大學資源環境學院 太谷 030801 2 山西博瑞地產評估咨詢有限公司 太原 030024)

硅是土壤礦物質中含量最多的元素之一，而土壤中能被作物有效利用的硅素卻很少[1]；近些年來，緩/控釋肥得到了較快地發展，但是，目前用硅鈣肥作為包裹材料的包裹型緩釋肥的研究還較少[2]。

為了證實硅鈣肥包裹型緩釋肥對土壤養分的影響，本試驗以溫室大棚西葫蘆菜地為試驗地，對硅鈣肥包裹尿素肥與普通尿素對土壤養分的影響進行了比較研究，旨在對新型緩釋肥的發展提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

試驗在山西農業大學資源與環境學院試驗基地溫室大棚內進行。供試土壤為石灰性褐土，表層(0～20 cm)土壤基本理化性狀如表1所示。

1.2 供試作物

西葫蘆(Cucurbita pepo L.)，品種為長青王一號，早熟品種，播后40 天即可收獲250 g左右的嫩瓜；成熟瓜長28～32 cm，直徑7～7.5 cm。

表1 供試土壤基礎肥力Tab.1 Basal soil fertility of experiment soil

1.3 供試肥料

(1) 包裹緩釋肥：由硅鈣肥包裹尿素制成(養分 含 量：N 33.12%，Si 8.4%，CaO 8.4%，MgO 0.84%)。自己制作，所用材料與制作過程如下：

①硅鈣肥：山西富邦肥業有限公司生產，粉狀，其中有效硅(SiO2)30%；CaO 30.0%；MgO 3.0%。該肥料是以太行山區天然的頁巖和石灰巖為原料生產出的中量元素肥料。

②尿素：山西蘭花集團化肥分公司生產，其中N含量46%。

③粘結劑。

包裹過程：稱取一定量的②材料倒入包衣鍋中，直到鍋內材料溫度達到50～60 ℃時，噴入③，使肥料表面濕潤但能保持其自由滾動，然后均勻撒入粉狀的①材料，加熱使溶劑揮發材料均勻包裹于肥料的表面。再噴入粘結劑③，加包膜材料如此反復2～3次，直到用完材料，待溶劑完全揮發后取出，即為所制的包膜肥料。制作完成后稱取剩余材料，計算①與②的使用比例。整個包裹過程保持溫度在50～60 ℃。硅鈣肥與尿素按28∶72的比例包裹，即每100 kg包裹肥中，各有效成分分別為：Si 8.4 kg，CaO 8.4 kg，MgO 0.84 kg，N 33.12 kg。

(2) 磷肥(過磷酸鈣)：四川宏達有限責任公司生產，P2O5含量14%。

(3) 鉀肥(硫酸鉀)：山西鉀肥有限責任公司生產，K2O含量50%。

(4) 腐植酸：有機質含量65%，總腐植酸含量47%，購于山西省靈石縣。

1.4 試驗設計

試驗在溫室內進行。共設7個處理，3次重復。各小區按隨機區組排列，小區面積均為6.7 m2，長4.8 m，寬1.4 m，21株/小區。試驗處理見表2。在播種時施3種水平的包裹緩釋肥與3種水平的尿素，一個對照(CK)。每小區種植3列，實施種子與肥料平行且相間的方法，即每隔20 cm播種1行的間隔施肥。

其他肥料在播種前以基肥施入。其中，過磷酸鈣的施肥量按50 kg/667 m2施入，硫酸鉀的施肥量按25 kg/667 m2施入，腐植酸的施肥量按100 kg/667 m2施入。雖然磷肥中含有一定量的鈣元素，但因各小區施入的過磷酸鈣量一致，所以可以消除磷肥中的鈣元素對試驗結果的影響。

于4月2日上午播種，在播種前澆水1次。出苗后，視苗子缺水情況統一澆水。于6月28日收獲結束。

表2 各處理施肥量Tab.2 Fertilizer levels of all treatments

1.5 測定的項目和分析方法[3]

土壤的堿解氮共測定4次：試驗前4月1日，生長前期5月8日，生長后期6月17日和采收后6月29日；土壤速效磷和速效鉀、有效硅、全鈣、全鎂和有機質分別各測定3次：試驗前4月1日，生長期6月17日，收獲后6月29日。

土壤有效硅：乙酸緩沖液浸提—硅鉬藍比色法；

土壤水溶性鈣、鎂：1∶1水土比浸提，EDTA滴定法；

土壤有機質：重鉻酸鉀容量法-外加熱法；

土壤堿解氮：堿解擴散法；

土壤速效磷：鉬銻抗比色法；

土壤速效鉀：火焰光度法；

土壤pH：電位法；

數據處理方法：本試驗所有數據均用Microsoft Excel 2000進行計算和統計軟件DPS 6.5進行方差分析(用Duncan法進行檢驗)。

2 結果與分析

2.1 對土壤堿解氮含量的影響

植物生長過程中，需不斷從土壤中吸收速效氮供植物生長需要，因此堿解氮可以較好的反映土壤中氮的供應情況和施入土壤中肥料的氮素釋放速度。從表3可以看出，在植株生長過程中，不同施肥處理堿解氮含量趨勢不同，各處理堿解氮變化差異較大。

施肥前，土樣堿解氮含量為56.30 mg/kg。在西葫蘆生長前期，土壤中的堿解氮含量為包裹肥＜尿素。處理1較處理4低41.03 mg/kg，處理2較處理5低42.14 mg/kg，處理3較處理6低26.62 mg/kg。在前期階段，因氮元素為易溶性元素，只施尿素的各處理氮含量較高。處理3和處理6分別表現出不同施肥處理的最高值。隨施肥量增加，包裹緩釋肥各處理堿解氮表現出正比例關系。

在西葫蘆生長后期階段，堿解氮含量為包裹肥＞尿素，包裹緩釋肥含量較生長前期升高，而尿素的各處理中堿解氮含量比生長前期有所下降。在施肥量相等的情況下，包裹緩釋肥的各處理較同水平的尿素處理都有提高，處理1比處理4高0.01%、處理2比處理5高114.94%、處理3比處理6高150.87%。可以看出，在植株生長過程中，前期包裹緩釋肥處理土壤中堿解氮含量較尿素處理低，后期情況則相反，這說明包裹緩釋肥對氮素具有明顯的緩釋能力[4]，在后期能夠為西葫蘆生長提供充足的氮素，在一定程度上提高了土壤的供氮能力。

表3 不同處理對土壤堿解氮含量的影響Tab.3 Effect of different treatments on soil available-N content

2.2 對土壤速效磷含量的影響

磷是植物必需的大量營養元素之一，土壤中化學磷肥轉化速率很快，施入土壤的磷肥大部分較快轉化成其他形態的磷酸鹽，不易被植株吸收利用，因此施入當季的磷肥利用率很低。從表4中可以看出，在植株生長期、收獲后各處理中土壤速效磷含量下降，其變化趨勢基本保持一致。

在西葫蘆生長期，土壤的各種元素逐漸釋放出來，使得土壤中所含的速效磷含量較種植前(21.04 mg/kg)提高。隨著施肥量的增加，土壤中速效磷含量反而降低，原因是磷酸根離子與包裹緩釋肥中的鈣鎂離子形成難溶化合物，生成沉淀，使得有效態磷元素含量較低。從這個角度來看，包裹緩釋肥含量越高，鈣鎂離子含量就越高，越會降低速效磷含量。土壤速效磷的含量順序為：處理1＞處理2＞處理3＞處理5＞處理6＞處理4＞處理7。

在西葫蘆收獲后期，因在生長過程中吸收大量的速效磷供西葫蘆生長結果需要，使得土壤中速效磷含量低于生長期間。同時，處理1與處理4差異顯著，處理3與處理6差異顯著。各處理較對照處理7均有較高水平的提高，達到顯著性差異。可見，與尿素相比，包裹緩釋肥能夠進植物對有效磷的吸收。

因此，包裹緩釋肥處理的速效磷含量在西葫蘆生長過程中經歷了先增加后降低的過程，滿足了西葫蘆生長對元素的需要，實際上體現了氮磷互作中氮的增加促進了磷的吸收。

表4 不同處理對土壤速效磷含量的影響Tab.4 Effect of different treatments on soil available-P content

2.3 對土壤速效鉀含量的影響

土壤中鉀全部以無機形態存在，而且其數量遠遠高于氮、磷，對植株的生長、發育同樣有重要作用。從表5可以看出，在植物生長過程中各處理差異顯著，土壤速效鉀含量隨施肥量增加而提高，緩釋肥效果優于尿素各處理。

表5 不同處理對土壤速效鉀含量的影響Tab.5 Effect of different treatments on soil available-K content

在西葫蘆生長期，土壤速效鉀含量處理1較處理4高0.61%，處理2較處理5高15.05%，處理3較處理6高17.52%，均比對照處理7含量高。后期，因大量的速效鉀被西葫蘆吸收利用，土壤中含量明顯降低。鉀含量的高低與堿解氮有很大的相關性，因氮與鉀之間的互作，使得土壤中速效鉀含量在氮含量高時也表現出較高值。因此，在施入包裹緩釋肥后，整體上土壤中堿解氮含量高時，土壤中速效鉀含量也高，隨著西葫蘆吸收利用，鉀含量會隨之降低。

2.4 對土壤有效硅含量的影響

土壤有效硅又稱為活性硅，即為土壤中能被植物吸收的單硅酸Si(OH)4或H4SiO4，常以溶液態、吸持態、聚合態和晶格束縛態存在，它們在土壤中的含量隨著土壤條件和氣候條件的差異而有較大的變化[5]。

從表6中可以看出，在西葫蘆采摘結束后，土壤有效硅含量變化趨勢與植株生長過程中大體一致。

在植株生長期，處理1、處理2、處理3之間隨著施入包裹肥量的增加，土壤中有效硅含量不同程度地提高，三者在生長前期和收獲后期差異性均達極顯著水平，說明土壤中有效硅的含量隨著施肥量增加而增加。處理1與處理4、處理2與處理5差異均達極顯著水平，處理3與處理6差異達顯著水平，其中以處理3效果最好。收獲后與種植前相比，除處理7外，各處理有效硅含量均表現增加的趨勢。處理1增加21.86%，處理2增加30.06%，處理3增加46.20%，處理4增加25.62%，處理5增加28.34%，處理6增加31.18%，以處理3效果最好，對照處理7則降低了6.32%。

總體來看，與尿素相比，包裹緩釋肥可以有效促進土壤中有效硅含量的增加。

表6 不同處理對土壤有效硅含量的影響Tab.6 Effect of different treatments on soil available Si content

2.5 對土壤水溶性鈣含量的影響

鈣是植物生長必需的中量元素之一，也是調節植物代謝系統的重要因子。土壤中銨態氮、鉀、鎂、鋁等養分含量過高時，與鈣發生拮抗作用，抑制根系對鈣的吸收[6]。

從表7中可以看出，在西葫蘆生長過程中，與處理7(對照)相比較，包裹緩釋肥處理1、處理2、處理3土壤水溶性鈣的變化較大，而尿素處理4、處理5、處理6變化較小。兩種肥料等量施肥水平相比較，處理1較處理4提高9.18%，處理2較處理5提高11.27%，處理3較處理6提高17.75%，這可能因為包裹緩釋肥中含有鈣元素，使得土壤中水溶性鈣含量較高，但差異不顯著。

收獲后土壤水溶性鈣含量變化更為明顯。處理1、處理2、處理3與處理4、處理5、處理6相比分別提高52.61%、40.87%和56.29%，其中以處理3效果最好。分析其原因，可能是因為這一生長階段植株對鈣元素的需求較高，所以帶動了土壤中鈣元素含量有所提高。

總體來看，西葫蘆生長全過程中，各處理與施肥前和處理7相比，均有較大的不同，尤其是施入包裹緩釋肥的處理。分析其原因，一方面是包裹緩釋肥中包裹的硅鈣肥提高了土壤中的有效鈣；另一方面可能是有效鈣的含量跟土壤質地、有機質含量有很大關系，在有機質含量高的土壤中，保水保肥能力強，鈣的有效性高。

2.6 對土壤水溶性鎂含量的影響

隨著氮、磷、鉀等化肥的施用，作物產量不斷提高，但土壤中的鎂消耗多，補充少，故作物缺鎂現象在各地陸續出現[7]。因此，在大量施用鉀肥、鈣肥、銨態氮肥的條件下，鎂肥宜配合施用。從表8可以看出，與處理7(對照)相比較，處理1、處理2、處理3在西葫蘆生長過程中的變化差異較大，而僅施入尿素的處理4、處理5、處理6動態變化較小。

在植株生長過程中，處理1較試驗前土壤有效鎂含量增加41.86%，處理2增加148.83%，而處理3達到187.21%，效果最好。各處理間具有顯著差異，表明在施入包裹緩釋肥時，施肥量越高，土壤中的有效鎂含量越高。施入包裹緩釋肥處理1、處理2、處理3與相應的尿素處理4、處理5、處理6相比，分別提高20.79%、45.58%和35.71%，這說明在施肥量相同的情況下，包裹緩釋肥提高了土壤中鎂含量。

收獲后土壤水溶性鎂的含量變化更為明顯。處理1、處理2、處理3分別比處理4、處理5、處理6提高63.15%、63.04%和68.57%。這表明在植株生長的后期，施入包裹緩釋肥可以有效提高結果期土壤中水溶性鎂的含量，并且在植株生長全過程中，包裹緩釋肥對有效鎂的釋放遠遠超過尿素和不施肥處理。

總體來看，施入包裹緩釋肥各處理有效鎂含量較高，一方面是因為包裹緩釋肥中包裹的硅鈣肥提高了土壤中的有效鎂；另一方面原因可能是有效鎂的含量跟土壤質地、有機質含量有很大關系，在有機質含量高的土壤中，保水保肥能力強，鎂的有效性高；同時，有效鈣含量影響有效鎂，有效鎂含量變幅更大。

表7 不同處理對土壤水溶性鈣含量的影響Tab.7 Effect of different treatments on soil water soluble-Ca content

表8 不同處理對土壤水溶性鎂含量的影響Tab.8 Effect of different treatments on soil water soluble-Mg content

2.7 對土壤有機質含量的影響

土壤有機質是作物生產中的必要因子，它通過儲蓄養分、減少養分淋溶損失、緩沖土壤酸堿急劇變化、提供土壤微生物活動能量以及緩和土壤緊實度等作用而有利于土壤生產力。

從表9可以看出，本試驗中有機質含量與施肥量呈正相關性。整體上看，施入包裹緩釋肥效果好于尿素，且各處理間差異達顯著水平，各處理與對照差異達顯著水平。其中，處理3在西葫蘆生長期間有機質含量最高，與等量尿素處理6差異顯著，而處理1與處理4、處理2與處理5差異不顯著，這說明在施肥量達到0.024 kg/m2時，施入包裹緩釋肥能夠有效提高土壤中有機質的含量，為植株生長提供所需的養分。

表9 不同處理土壤有機質含量的影響Tab.9 Effect of different treatments on soil organic matter content

3 結論與討論

3.1 結論

在植株生長過程中，前期包裹緩釋肥處理中土壤堿解氮含量較尿素處理低，到生長后期情況相反，說明包裹緩釋肥對氮素具有明顯的緩釋能力，在整個生長期提高土壤的供氮能力。土壤中速效磷含量隨西葫蘆生長經歷了先增加后降低的過程，施入包裹緩釋肥各處理中速效磷含量隨施肥量增加而降低。土壤有效硅、水溶性鈣、水溶性鎂的變化趨勢基本一致，即隨施肥量增加各含量隨之增加。其中，以施入緩釋肥0.224 kg/m2的處理3效果最佳。速效鉀和有機質含量在施入0.224 kg/m2包裹緩釋肥處理中最高，與各處理間差異顯著。施肥量相同情況下，施入包裹緩釋肥效果優于尿素處理。

3.2 討論

(1) 包裹緩釋肥的制作方法沒有做深入研究，例如包裹溫度，粘結劑的不同對包裹緩釋肥釋放速度和有效性的影響等，有待于完善。

(2) 試驗中僅設計了同種肥料的三種施肥比例，即包裹緩釋肥或者尿素按1∶2∶3進行，更多的施肥比例還待今后逐步完善。

(3) 陶其驤等[8]的研究顯示，施入硅鈣肥后會提高磷元素的活性，但本試驗得出的結論是施入包裹緩釋肥的各處理中，施肥量越大，速效磷含量越低，因此硅鈣肥對磷元素的活性影響還有待進一步研究。

[1]李麗春.硅鈣肥在黃瓜上的應用試驗初探[J].農業科技通訊，2011，(6)：103～104

[2]杜昌文，周健民，王火焰，等.載體緩控釋尿素研制初探[J].土壤，2003，35 (5)：399～400

[3]鮑土旦.土壤農化分析[M].北京：中國農業出版社，2000

[4]Tang Hui,Wang Yaming,etc..Studies on the urea coated with tung oil as coating materials[J].Journal of Yunnan University,2004,26(2):150～153

[5]蔡德龍.硅肥及施用技術[M].北京：臺海出版社，2001

[6]安芬.陜西省徑陽縣云陽鎮日光溫室土壤中水溶性鈣含量及其影響因子[J].陜西農業科學，2011，(5)：21～25

[7]杜素霞，丁莉華，尤軍聯.平山縣露地蔬菜地土壤中量元素現狀調查分析[J].現代農村科技，2011，(19)：98～106

[8]陶其驤，范業成，張明輝.硅鈣肥活化土壤磷素的研究初報[J].江西農業科技，1980，(7)：5～7