控釋復合肥對土壤某些生化性質的影響*

侯笑林，張　民

(1.青島工學院　山東青島　266300； 2.土肥資源高效利用國家工程實驗室，國家緩控釋肥工程技術研究中心，山東農業大學資源與環境學院　山東泰安　271018)

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控釋復合肥對土壤某些生化性質的影響*

侯笑林1，張民2

(1.青島工學院山東青島266300； 2.土肥資源高效利用國家工程實驗室，國家緩控釋肥工程技術研究中心，山東農業大學資源與環境學院山東泰安271018)

采用2種不同養分配比但總養分量相等的控釋復合肥進行景天三七小區試驗，并與總養分量相等的普通復合肥比較，研究相同養分配比的控釋復合肥與普通復合肥及不同養分配比的2種控釋復合肥對土壤某些生化性質的影響。試驗結果表明，景天三七各生長期不同施肥處理的土壤養分含量以控釋復合肥1(CRF1)和控釋復合肥2(CRF2)處理較好，在整個生長期內都能滿足景天三七對養分的需求；普通復合肥的養分在土壤中釋放迅速，在景天三七生長后期出現脫肥現象；土壤酶的活性與土壤養分含量呈密切的相關性，可將其作為評價土壤肥力的指標。

控釋復合肥景天三七土壤生化性質

土壤酶不僅能反映土壤生物活性的高低，而且能表征土壤養分轉化的快慢，在一定程度上能反映土壤肥力狀況。脲酶是催化尿素水解的唯一酶，其活性的變化與土壤氮素狀況及土壤理化性狀有關[1]。過氧化氫酶是衡量土壤中氧化過程的方向和強度的指標，其活性高低可反映土壤解除呼吸過程中產生過氧化氫的能力[1]，可促進土壤中多種化合物的氧化，防止因過氧化氫積累而對生物體造成毒害[2]。磷酸酶活性能夠反映土壤有機磷轉化狀況，酶促反應產物——有效磷是植物磷素營養源之一[2]。酸性磷酸酶酶促作用能加速土壤有機磷的脫磷速度，可以用來表征土壤磷素有效化強度。

土壤養分含量是土壤肥力的內部表征，其變化反映著土壤管理措施的改變，而土壤酶活性由于其特有的敏感性，也能夠反映管理措施等變化[3]。在復雜的土壤體系中，從理化性質方面探討土壤肥力質量的研究已經多見諸報道，而將土壤速效養分與土壤酶活性指標聯系起來，研究兩者作為評價土壤肥力指標的優劣尚鮮見報道[4-6]。

控釋肥料是近年來肥料研究的熱點之一，被譽為“21世紀發展化學肥料生產的最佳途徑”[7]。控釋復合肥能長期、穩定、均衡地向植物提供所需養分，不會造成植物徒長或滯長，減少菌性病害發生率，使植物生長健壯、根系發達、顏色濃綠[8-9]。

地被植物是城市綠化的重要組成部分，是植物造景的重要材料，是現代生態園林城市建設中不可缺少的建植材料[10]。景天三七除了具有景觀功能外，還有很重要的經濟價值，其生長需要養分，養分缺乏會導致生長緩慢、植株矮小、花期縮短，從而影響觀賞價值；而養分過量，則會導致燒苗等現象，且不合理的補施也會造成浪費。控釋復合肥具有一次施入而全生育期有效、操作簡便、省工省力的優點，試驗研究其在園林花木上的應用，可為今后科學、合理、經濟地使用控釋復合肥提供依據[11-12]。

本文比較了施用控釋復合肥與普通復合肥不同肥料處理的土壤酶活性變化規律及其與土壤速效養分的關系，探討施用控釋復合肥對土壤酶活性的影響以及將土壤酶活性作為土壤肥力質量指標的可能性，以期為評價控釋復合肥施用方式和土壤肥力變化提供有效的指標，從而為促進土壤養分良性循環提供科學依據。

1　材料與方法

1.1控釋復合肥靜水釋放試驗

1.1.1試驗材料

供試的2種包膜控釋復合肥的w(N)∶w(P2O5)∶w(K2O)為14∶14∶14(CRF1)和20∶8∶10(CRF2)，是國家緩控釋肥工程技術研究中心中試基地生產的花卉專用肥，控釋期為4個月。

1.1.2試驗方法

靜水釋放：稱取10.00 g包膜控釋復合肥放入150 μm(100目)尼龍紗網制成的小袋中，封口后將小袋放入300 mL帶蓋玻璃瓶中，加入250 mL蒸餾水，加蓋密封，重復3次，置于25 ℃的恒溫培養箱中，取樣時間分別為第1，3，5，7，10，14，28，42，56 d，之后均間隔28 d，直至養分溶出率達80%以上視為釋放完全。取樣后，重新加入250 mL蒸餾水，封口后放入培養箱繼續培養。

1.1.3氮的測定方法

吸取浸提液1.0～5.0 mL置于消化管中，加入0.3～0.5 g的鉻粉、5 mL濃鹽酸，靜置5～10 min，然后置于通過7.0～7.5 min沸騰試驗的加熱消化爐上加熱沸騰4～5 min，取下冷卻后加入5.0 mL濃硫酸，高溫消化至上層溶液清亮，冷卻，全部轉移后用凱氏定氮儀蒸餾滴定。

1.2景天三七的田間小區試驗

1.2.1試驗材料

景天三七：多年生草本植物，簇生，莖直立，高20～50 cm；根狀莖粗壯，近木質化，葉互生，廣卵形至狹倒披針形，頂端漸尖，基部楔形，邊緣有不整齊的鋸齒或近全緣，光滑或略帶乳頭狀突起，是目前重要的景觀地被植物。

供試肥料：普通復合肥(CCF)，w(N)∶w(P2O5)∶w(K2O)=16∶16∶16;包膜控釋復合肥為靜水釋放試驗中的CRF1和CRF2。

供試土壤：棕壤，基本理化性狀為pH=6.59，密度=2.66 g/cm3，容重=1.21 g/cm3，孔隙度=55.13；質地為w(黏粒)=0.63%，w(砂粒)=47.55%，w(粉砂粒)=51.82%。

1.2.2試驗設計

試驗在山東省控釋肥工程技術研究中心中試基地試驗田中進行。設置普通復合肥與2種包膜控釋復合肥總養分量相等，但2種包膜控釋復合肥養分比例不同，并設不施肥(CK)作對照。試驗共設4個處理，每個處理3次重復。小區面積為1 m2(1 m×1 m)，景天三七的定植密度為行距25 cm、穴距15 cm，每穴種2株。景天三七小區施肥試驗設計見表1。

表1　景天三七小區施肥試驗設計

1.2.3樣品采集與分析方法

土壤養分的化學分析：土壤溶液電導率的測定用1∶5的土水比，浸提5 min后用DDSⅡA型電導儀測定；土壤pH測定采用1∶2.5的土水比，用PHSJ-3F型精密pH計測定；土壤硝態氮和銨態氮含量用0.01 mol/L的CaCl2溶液浸提后，用AA3-A001-02e型流動注射分析儀測定；有效磷含量用0.5 mol/L NaHCO3溶液浸提，采用鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量用1.0 mol/L乙酸銨浸提，采用火焰光度計法測定[13]。

土壤酶活性測定：過氧化氫酶活性采用0.1 mol/L高錳酸鉀滴定法測定[14]，脲酶活性采用苯酚鈉比色法測定[15]，酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定[16]。

數據統計分析：試驗數據均采用SAS程序軟件進行統計分析[17]。

2　結果與討論

2.12種包膜控釋復合肥的養分釋放特征

包膜控釋復合肥CRF1與CRF2的氮素釋放曲線均呈S形，時段釋放曲線呈拋物線形，其釋放速率明顯分為3個階段，即緩慢釋放階段、加速釋放階段和減速釋放階段，整個釋放過程存在1個釋放的高峰期。包膜控釋復合肥CRF1和CRF2在25 ℃水中的氮素釋放曲線如圖1所示。

圖1　包膜控釋復合肥CRF1和CRF2在25 ℃水中的氮素釋放曲線

從圖1可看出：在包膜控釋復合肥釋放前期，氮素釋放速率較慢；在84 d左右，氮素釋放速率最快，達到釋放高峰期，而此時景天三七正好進入花苞初現和花苞展開時期，包膜控釋復合肥氮素釋放速率的加快滿足了景天三七此時大量需肥的生長要求；在84 d以后，包膜控釋復合肥的氮素釋放速率開始下降；到140 d時，氮素累積釋放率達到90%。

2.2施肥后土壤酶活性的動態變化

2.2.1脲酶活性的動態變化

不同施肥處理對土壤脲酶活性的影響如圖2所示。

圖2　不同施肥處理對土壤脲酶活性的影響

從圖2可見，在景天三七生長周期內，各處理的土壤脲酶活性變化趨勢基本相同，且呈現出升高→降低→升高→降低的變化趨勢。在移栽后的第30 d和第90 d，即景天三七處于生長和開花階段，脲酶活性出現高峰。經分析，其原因可能是在這2個階段，景天三七需要吸收較多的氮素來促進生長和開花，使得脲酶反應底物濃度升高，由于肥料中所含氮素為尿素和磷酸氫二銨，土壤中氫氧化銨濃度升高，溶解或水解的土壤有機質增加，提高了水溶性有機質含量，因而脲酶活性也隨之提高；反之，當景天三七所需氮素較少時，脲酶反應底物濃度降低，水溶性有機質含量下降，脲酶活性降低。

與CCF處理相比，2種控釋復合肥處理在第30 d和第90 d的脲酶活性變化幅度為5%～12%，而CCF處理則達到了37%，且CRF1與CRF2處理在第90 d的脲酶活性均高于CCF處理。這是由于包膜控釋復合肥是通過限制養分溶出速率來發揮作用，養分釋放速率與景天三七各個生長期內對養分需求的速率相一致；而普通復合肥具有速溶性，在施入初期即使得土壤中聚集大量養分，脲酶活性的提高在某種程度上增大了氮素的損失，導致后期養分供應不足，脲酶活性低于包膜控釋復合肥處理。在移栽后的第30 d測定CRF1與CRF2處理的脲酶活性，結果兩者之間達到了顯著性差異，CRF2處理的脲酶活性較CRF1處理降低14.1%；在第90 d，兩者之間的差異不顯著，這與肥料的包膜厚度和氮素釋放速率快慢有關。花期之后，各施肥處理的土壤脲酶活性逐漸降低。

2.2.2過氧化氫酶活性的動態變化

不同施肥處理對土壤過氧化氫酶活性的影響如圖3所示。

圖3　不同施肥處理對土壤過氧化氫酶活性的影響

從圖3可見：景天三七生長期間過氧化氫酶的活性呈現出降低→升高的趨勢，且CK處理的過氧化氫酶的活性在景天三七整個生長周期內都高于其他施肥處理。CCF處理的過氧化氫酶活性在景天三七生長前30 d呈下降趨勢，并在第30 d達到最低值，這是由于普通復合肥在施入土壤初期能夠大量釋放養分，導致土壤熟化程度過高，過氧化氫自由基含量較低，因此酶活性較低；之后，由于養分的吸收和流失，養分含量逐漸降低，土壤熟化程度下降，過氧化氫自由基含量升高，酶活性隨之升高。而包膜控釋復合肥養分的累積釋放量是逐漸增加的，土壤的熟化程度逐漸增大，過氧化氫自由基含量逐漸降低，過氧化氫酶活性逐漸下降，因此在景天三七移栽后的第90 d，養分釋放達到高峰，土壤的熟化程度達到最大，過氧化氫酶活性達到最低。可見，肥料施用在一定程度上抑制了土壤中過氧化氫酶的活性，但不同施肥處理間過氧化氫酶活性差異不顯著。

2.2.3酸性磷酸酶活性的動態變化

不同施肥處理對土壤酸性磷酸酶活性的影響如圖4所示。

圖4　不同施肥處理對土壤酸性磷酸酶活性的影響

從圖4可看出：在景天三七生長前期，各處理土壤酸性磷酸酶活性逐漸升高。在移栽后第30 d，CCF處理的土壤酸性磷酸酶活性達到最大值，CRF1處理比CCF處理降低22.8%，但2種包膜控釋復合肥處理之間的差異不顯著。隨著生長時間的延長，CCF處理的土壤酸性磷酸酶活性逐漸降低，可能因為普通復合肥沒有包膜，其中含有的無機磷成分與酶促反應產物相同，不利于酶促反應向正方向進行；而包膜控釋復合肥含有的無機磷成分不會很快釋放，對酶促反應的進行影響不大，因此土壤酸性磷酸酶的活性逐漸升高，且在移栽后第90 d(景天三七開花期)達到最大值，這與景天三七此時期吸磷量大有關，此時CRF1處理的土壤酸性磷酸酶活性比CK處理高46.4%，比CCF處理高33.1%，而CRF1與CRF2處理的土壤酸性磷酸酶活性也達到了顯著差異，CRF1處理比CRF2處理的土壤酸性磷酸酶活性高10.7%。

2.3施肥后土壤中速效養分含量的動態變化

圖5　不同施肥處理土壤中-N和-N含量的動態變化

2.3.2有效磷含量的動態變化

不同施肥處理的土壤中有效磷含量的動態變化如圖6所示。

圖6　不同施肥處理的土壤中有效磷含量的動態變化

在營養生長期，包膜控釋復合肥和普通復合肥處理的土壤中磷素含量均高于CK處理；在移栽后第90 d，CRF1處理的土壤中磷素含量是CK處理的3.37倍，是CCF處理的2.23倍，是CRF2處理的1.32倍，均達到顯著性差異；移栽后第120 d，各處理的磷素含量明顯下降，但CRF處理的有效磷含量顯著高于CK和普通復合肥處理，表現出良好的持續供肥特性。

2.3.3速效鉀含量的動態變化

鉀素可以延長花期，提高觀賞價值，增強植株的抗病、抗鹽、抗旱和耐寒能力[18]。不同施肥處理的土壤中速效鉀含量的動態變化如圖7所示。

圖7　不同施肥處理的土壤中速效鉀含量的動態變化

從圖7可見：在整個試驗階段，CK處理的土壤中速效鉀含量變化不大，低于所有的施肥處理；普通復合肥施入土壤后，短期內速效鉀含量明顯高于包膜控釋復合肥處理，而后迅速出現顯著下降趨勢，移栽45 d后，CCF處理的土壤中速效鉀含量開始明顯低于CRF1處理。這與普通復合肥在澆水過程中淋失和景天三七生長消耗有一定關系，但直接原因是由于包膜控釋復合肥的供肥特性，施入土壤后速效鉀含量平緩升高，其養分釋放與景天三七生長發育對養分的需求相一致，不但充分有效地滿足了景天三七生長發育對大量鉀肥的需求，而且提高了景天三七的觀賞價值和經濟價值。

2.4土壤酶活性與土壤速效養分含量的相關性

表2　土壤酶活性與速效養分之間的相關系數

注：1)*為P<0.05，**為P<0.01。

由表2可見，過氧化氫酶活性與好氧微生物數量、土壤肥力有密切的聯系。土壤肥力較低時，土壤的熟化程度較低，土壤中的過氧化氫自由基含量較高，因此過氧化氫酶活性較高；土壤肥力較高時，土壤熟化程度逐漸增強，過氧化氫酶活性則降低。因此，過氧化氫酶的活性與土壤速效養分含量之間表現出負相關關系。酸性磷酸酶的活性與土壤中有效磷含量之間達到極顯著相關關系，而與其他養分含量之間的相關關系則有待于進一步研究。

3　結語

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Effects of Controlled Release Compound Fertilizers on Some Biochemical Properties of Soil

HOU Xiaolin1, ZHANG Min2

(1.Qingdao University of TechnologyShandong Qingdao266300； 2.National Engineering Laboratory for Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resources, National Engineering & Technology Research Center for Slow and Controlled Release Fertilizers, College of Resources and Environment,Shandong Agricultural UniversityShandong Tai′an271018)

The aizoon stonecrop plot experiment is carried out with 2 kinds of controlled release compound fertilizers which have different nutrient ratio but have same total amount of nutrient, and is compared with common fertilizer which has same total amount of nutrient, to study the effects of controlled release compound fertilizer and common fertilizer with same nutrients ratio and 2 kinds of controlled release compound fertilizer with different nutrients ratio on some biochemical properties of soil. Experimental results show that during each growth period of aizoon stonecrop, the nutrient content of the soil is treated with applying different fertilizers, and it has better nutrient content with the controlled release compound fertilizer 1 (CRF1) treatment and the controlled release compound fertilizer 2 (CRF2) treatment, throughout growth period, the requirements of aizoon stonecrop for nutrient can be satisfied; the nutrient of common fertilizer is released rapidly, in the late growth stage of aizoon stonecrop, the problems of short of fertilizer appears; the activity of soil enzyme exhibits a close relationship with soil nutrient content, so it can be used as an indicator for evaluation of soil fertility.

controlled-release compound fertilizeraizoon stonecropsoil biochemical property

“十二五”國家科技支撐計劃(2011BAD11B01，2011BAD11B02)、國家“948”重點項目(2011-G30)、山東省自主創新成果轉化重大專項(2012ZHZX1A0408)資助。

侯笑林(1983—)，女，碩士，講師，研究方向為食品檢測。

張民(1958—)，男，博士，教授，主要從事土壤化學與新型肥料研究。

S567.23+6;S154.2

A

1006-7779(2016)03-0001-07

2015-04-16)