聚丙烯酰胺對膠園肥穴養分垂直分布的影響

劉海林 雷菲 華元剛 林清火 茶正早 羅微

摘 要 以普通肥料為對照，將聚丙烯酰胺與普通肥料混合施用，研究了聚丙烯酰胺對膠園肥穴養分垂直分布的影響。結果表明：與普通肥料相比，聚丙烯酰胺混施可增加膠園肥穴0～40 cm土層中硝態氮、銨態氮、速效鉀含量，且硝態氮、速效鉀含量處理間差異顯著，同時可降低肥穴40～100 cm土層中硝態氮、銨態氮、速效鉀含量；另外，混施處理肥穴0～20 cm土層速效磷含量與普通肥料處理差異不顯著。可見，聚丙烯酰胺與普通肥料混施可增加0～40 cm橡膠樹根層土壤養分含量，有利于橡膠樹根系對養分的吸收，減少養分淋失。

關鍵詞 聚丙烯酰胺；膠園；養分；垂直分布

中圖分類號 S143 文獻標識碼 A

Abstract Mixed application of polyacrylamide（PAM）and ordinary fertilizers was used to study the effects of PAM on nutrient vertical distribution of fertilizer cave in rubber plantations. Results showed that mixed application could increase the content of nitrate nitrogen， ammonium nitrogen and available potassium in the 0-40 cm soil layer， and the nitrate nitrogen and available potassium in the 0-40 cm soil layer were significantly different among the two treatments.The mixed application could also reduce the content of nitrate nitrogen， ammonium nitrogen and available potassium in the 40-100 cm soil layer. In addition， the content of available phosphorus in the 0-20 cm soil layer was not significantly different among the two treatments. It showed that mixed application of PAM and ordinary fertilizers could increase the content of nutrients in the rubber tree roots layer， it was advantageous to absorb nutrients by the rubber tree roots and reduce nutrients leaching.

Key words polyacrylamide（PAM）； rubber plantations； nutrient； vertical distribution

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.12.004

橡膠樹（Hevea brasiliensis）是多年生高大喬木，開割后膠樹中部分養分會隨膠乳流失，橡膠樹吸收養分既要產膠，又要滿足自身生長，對養分的需求量大，施肥則是保持橡膠樹高產穩產的一項重要措施，其對橡膠樹產膠的貢獻率達到30%。橡膠主要栽培區海南氣候具有明顯的旱季雨季，雨季集中，雨量大，降水集中在5～10月，占全年降雨量的75%～90%，而且植膠土壤以磚紅壤為主，土壤酸性強、陽離子交換量低[1-2]。由于其特殊氣候條件及其土壤類型，與我國其他地區相比肥料養分更容易淋失，肥料利用率維持在較低水平，養分資源損失嚴重，給生態環境加重負擔。

有研究表明，橡膠樹施肥時期正好處于雨季，膠園10～20 cm土層的養分易淋失，環境風險大[3]。目前，在農業生產中為了減少肥料淋失，提高肥料利用率，不少研究從改變肥料本身特性著手[4-6]，利用新材料、新工藝、新技術制備新型肥料是重要措施之一。而緩/控釋肥料屬于其中研究熱點之一，它可減緩養分釋放速率，減少養分淋失[5，7-8]，施用緩/控釋肥料是減少養分損失有效措施。但是，控釋肥料生產工藝技術要求較高，生產成本高，限制控釋肥料大田推廣應用[9-10]。而利用適宜工藝技術將緩釋材料與化學肥料結合制備緩釋肥料，既可降低生產成本，同時也能起到減少養分損失效果。

聚丙烯酰胺是一種具有絮凝性、增稠性以及表面吸附性的水溶性高分子聚合物。由于其特殊的理化性質，聚丙烯酰胺已被廣泛應用于土壤改良、水土流失防治等農業領域，可有效改善土壤結構[11-12]，減輕水土流失[13-16]，減少養分淋失[17-19]。員學鋒等[18]通過室內人工土柱模擬試驗，發現添加聚丙烯酰胺可有效降低土壤淋溶液中養分濃度，且隨著聚丙烯酰胺濃度的增加，土壤中養分淋失量減少。另有學者將聚丙烯酰胺與橡膠樹專用肥混合，并利用土柱淋溶試驗研究表明，聚丙烯酰胺可顯著減少肥料養分淋溶損失[20-21]。但是，上述研究均未分析測定土柱中各養分在不同深度的含量分布狀況，更未在田間狀態下研究聚丙烯酰胺與肥料混施對減少養分淋失的效果。為此，本研究將聚丙烯酰胺與普通肥料混施，研究聚丙烯酰胺對膠園肥穴中養分垂直分布的影響，以期為聚丙烯酰胺在橡膠樹施肥及新型橡膠樹專用肥生產中應用提供理論依據和參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗區概況 試驗點位于中國熱帶農業科學院試驗場紅洋隊，橡膠樹品種為熱研7-33-97，2005年定植，膠園土壤具體化學性質見表1（土壤基礎樣為膠園萌生帶土壤）。

1.1.2 試驗材料 供試肥料為尿素（氮含量≥46%）、復合肥（N ∶ P2O5 ∶ K2O=14 ∶ 7 ∶ 9）。聚丙烯酰胺為直鏈狀聚合物，白色小顆粒，分子量3 000萬。

1.2 試驗方法

試驗分為聚丙烯酰胺與普通肥料混施處理和普通肥料處理，每株橡膠樹普通肥料用量為0.85 kg（復合肥0.6 kg，尿素0.25 kg），聚丙烯酰胺用量為普通肥料施用量的6%。橡膠樹第一次施肥（4月09日）時按照試驗處理將肥料施于膠園肥穴中，橡膠樹第二次施肥（6月24日）前進行土壤樣品采集，采樣時以施肥穴肥料施用位置為取樣點，土壤采樣深度為0～100 cm，每5個肥穴土壤樣品為1個混合樣，混施處理和對照處理分別取5個混合樣。將采集的土壤鮮樣混勻，浸提，過濾，用連續流動分析儀（德國Bran+Luebbe公司AA3）測定提取液中銨態氮和硝態氮含量，風干后的土壤樣品用于測定土壤的有效磷、速效鉀。

1.3 數據分析處理

采用Microsoft office excel 2007軟件對原始數據進行整理計算、繪制圖表，采用SPSS軟件對數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 聚丙烯酰胺對膠園肥穴中硝態氮垂直分布的影響

比較膠園肥穴中的硝態氮垂直分布情況可知（表2），隨著土層深度增加，施用普通肥料的肥穴土壤硝態氮含量先增加后減小，20～40 cm土層硝態氮含量最高，為65.76 mg/kg，80～10 cm土層硝態氮含量最低，為51.17 mg/kg；而40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm土層硝態氮含量相近。聚丙烯酰胺與肥料混施處理的肥穴土壤硝態氮含量隨土層深度增加而逐漸減小，0～20 cm土層硝態氮含量達142.93 mg/kg，顯著大于其他土層，分別為40～60 cm和80～100 cm土壤硝態氮含量的2.19倍和3.37倍。與普通肥料處理比較可知，聚丙烯酰胺與肥料混施處理0～20 cm土層硝態氮含量顯著大于普通肥料處理，為普通肥料處理0～20 cm土層的2.39倍；混施處理40～60 cm土層硝態氮含量為65.23 mg/kg，與普通肥料處理40～60 cm土層硝態氮含量接近持平；而隨著土層深度增加，混施處理土壤硝態氮含量逐漸小于普通肥料處理，混施處理40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm土層硝態氮含量分別較普通肥料處理40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm土層硝態氮含量減少了10.21%、14.05%、17.14%。由此可知，聚丙烯酰胺與肥料混施有顯著增加膠園肥穴中0～20 cm土層硝態氮含量，減少土壤硝態氮下移，增加土壤保肥性，使膠園肥穴上層土壤維持較高的硝態氮水平，而膠園肥穴中橡膠樹根系主要集中于0～40 cm土層中，因此有利于橡膠樹根系對氮素營養的吸收。

2.2 聚丙烯酰胺對膠園肥穴中銨態氮垂直分布的影響

從表3可看出，隨著土層深度增加，聚丙烯酰胺與肥料混施處理、普通肥料處理的肥穴土壤銨態氮含量均表現為先增加后減小，20～40 cm土層銨態氮含量達最大值，聚丙烯酰胺與肥料混施處理、普通肥料處理的20～40 cm土層銨態氮含量分別為87.14 mg/kg和76.57 mg/kg，聚丙烯酰胺與肥料混施處理20～40 cm土層銨態氮含量較普通肥料處理提高了12.13%，分別為各自80～100 cm土層銨態氮含量的3.65倍和1.65倍。聚丙烯酰胺與肥料混施處理、普通肥料處理的0～20 cm土層銨態氮含量分別為45.80 mg/kg和34.51 mg/kg，聚丙烯酰胺與肥料混施處理銨態氮含量較普通肥料處理增加了11.29 mg/kg。隨著土層深度進一步增加，聚丙烯酰胺與肥料混施處理的銨態氮含量小于普通肥料處理。土層深度為40～60 cm時，普通肥料處理銨態氮含量為57.70 mg/kg，較混施處理增加12.77 mg/kg；普通肥料處理60～80 cm、80～100 cm土層銨態氮含量均顯著大于混施處理，分別為混施處理60～80 cm、80～100 cm土層銨態氮含量的2.07倍和1.94倍。表明聚丙烯酰胺與肥料混施可減少膠園肥穴中銨態氮下移，增加肥穴橡膠樹根層銨態氮含量。

2.3 聚丙烯酰胺對膠園肥穴中有效磷垂直分布的影響

由表4可知，聚丙烯酰胺與肥料混施處理、普通肥料處理的肥穴土壤有效磷含量均隨著土層深度增加而減小，且0～20 cm土層有效磷含量顯著大于其它土層有效磷含量。混施處理各土層有效磷含量均小于普通肥料處理，其中聚丙烯酰胺與肥料混施處理、普通肥料處理的0～20 cm土層有效磷含量分別達到1058.60 mg/kg和1159.70 mg/kg，處理間相差101.10 mg/kg，但處理間差異不顯著。且普通肥料處理40～100 cm土層有效磷含量均大于混施處理。但是聚丙烯酰胺與肥料混施處理、普通肥料處理的0～20 cm土層有效磷含量分別為膠園萌生帶0～20 cm土壤有效磷含量的161.13倍和176.51倍。聚丙烯酰胺與肥料混施并未明顯影響膠園肥穴中有效磷含量垂直分布，可能是由于橡膠樹施肥管理措施中包括每年冬季將25～50 kg有機肥與0.25～0.5 kg過磷酸鈣混施于肥穴中，同時土壤磷元素移動性差，容易被土壤固定，導致肥穴表層土壤中大量磷元素富集，掩蓋了聚丙烯酰胺與肥料混施對肥穴磷元素的影響，具體原因有待進一步研究。

2.4 聚丙烯酰胺對膠園肥穴中速效鉀垂直分布的影響

由表5可知，隨著土層深度增加，普通肥料處理土壤速效鉀含量表現為先增加后減小趨勢，當土層深度為60～80 cm時，土壤速效鉀含量達最大，為189.89 mg/kg；0～20 cm土層速效鉀含量最小，為109.76 mg/kg，是60～80 cm土層速效鉀含量的57.80%；當土層深度為60～80 cm時，普通肥料處理的速效鉀含量仍達180.91 mg/kg，較0～20 cm土層速效鉀含量增加了64.82%。而隨著土層深度增加，聚丙烯酰胺與肥料混施處理土壤速效鉀含量逐漸減小，0～20 cm土層速效鉀含量最高，達238.59 mg/kg；80～100 cm土層速效鉀含量最低，為156.82 mg/kg；聚丙烯酰胺與肥料混施處理表層（0～40 cm）土壤速效鉀含量顯著高于深層（40～100 cm）土壤速效鉀含量。與通肥料處理相比，聚丙烯酰胺與肥料混施處理0～20 cm和20～40 cm土層速效鉀含量均顯著大于普通肥料處理，聚丙烯酰胺與肥料混施處理0～20 cm土層速效鉀含量為普通肥料處理0～20 cm土層速效鉀含量的2.17倍，為膠園萌生帶0～20 cm土層速效鉀含量的5.69倍。由此可見，普通肥料施入膠園肥穴后鉀素容易下移至深層土壤，而聚丙烯酰胺與肥料混施可減少膠園肥穴土壤速效鉀的淋失，使膠園肥穴中表層土壤的速效鉀含量維持較高水平，從而有利于橡膠樹根系對鉀素的吸收。

3 討論

本研究將聚丙烯酰胺與普通肥料混合施入橡膠園肥穴中，測定肥料養分在不同土層中的含量，研究了肥料養分在田間土壤養分垂直遷移狀況。研究結果表明，聚丙烯酰胺與肥料混施處理0～20 cm土層硝態氮含量為普通肥料處理0～20 cm土層的2.39倍，混施處理40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm土層硝態氮含量分別較普通肥料處理40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm土層硝態氮含量減少了10.21%、14.05%、17.14%；普通肥料處理60～80 cm、80～100 cm土層銨態氮含量分別為混施處理60～80 cm、80～100 cm土層銨態氮含量的2.07倍和1.94倍。混施處理0～20 cm和20～40 cm土層速效鉀含量均顯著大于普通肥料處理，混施處理0～20 cm土層速效鉀含量為普通肥料處理0～20 cm土層速效鉀含量的2.17倍。這也驗證了員學鋒[18]、王家寶[20]、王龍宇[21]等聚丙烯酰胺與肥料混施的土柱淋溶試驗結果。說明聚丙烯酰胺與肥料混施可減少肥料養分向下遷移，減少養分淋失。

另外，王霞[22]等研究表明，包膜尿素能夠較長時間維持耕層土壤較高的氮含量，減少氮素向土壤深層（60 cm）遷移。劉飛[23]等研究發現，馬鈴薯玉米套作下控釋肥可提高耕層土壤速效氮含量，顯著降低氮素淋失。本研究結果也發現聚丙烯酰胺與肥料混施可增加膠園肥穴0～40 cm土層中硝態氮、銨態氮、速效鉀含量，降低肥穴40～100 cm土層中硝態氮、銨態氮、速效鉀含量。可見，在養分淋失方面，聚丙烯酰胺與肥料混施同樣可達到緩/控釋肥料的效果。但是聚丙烯酰胺用量僅為6%，成本僅增加約300～400元左右，相對緩/控釋肥料而言，更為經濟實惠。

聚丙烯酰胺與肥料混施可減少膠園肥穴中養分下移，其原因在于膠園肥穴中橡膠樹根系主要集中于0～40 cm土層中，從而聚丙烯酰胺與普通肥料混施有利于橡膠樹根系對養分的吸收，減少養分淋失。另外，聚丙烯酰胺具有水溶液粘度大、離子吸附、水合作用等特性，將聚丙烯酰胺施加到土壤中，可以通過創建和穩定水穩性團聚體以及對養分元素吸附兩方面的作用來加強土壤對肥料的吸附和保持，將肥料養分緩慢釋放，抑制肥料養分快速流失，具有保水保肥作用[24]。因此，表明聚丙烯酰胺可作為橡膠樹專用肥緩釋材料，或與普通肥料混合施入膠園肥穴。

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