5種不同工藝肥料的養分釋放特性

俞海平，俞鎮浩

(紹興市上虞區農業技術推廣中心，浙江 紹興 312300)

5種不同工藝肥料的養分釋放特性

俞海平，俞鎮浩

(紹興市上虞區農業技術推廣中心，浙江 紹興 312300)

以5種不同工藝制成的肥料為供試材料，利用靜水試驗和土柱淋溶試驗研究其氮、磷、鉀養分釋放特性。結果表明，有機無機復合肥、緩釋肥在靜水、土壤介質中的氮、磷、鉀初次養分釋放率和累積養分釋放率均低于無機肥，緩釋肥對養分的緩釋作用優于有機無機復合肥，3種有機無機復合肥之間養分釋放情況無明顯差異。

有機無機復合肥； 緩釋肥； 養分釋放； 土柱淋溶

施肥對于提高糧食增產和保持土壤肥力具有重要意義。近年來，我國農田化肥施用量不斷增加，其單位耕地用量為世界平均用量的2.9倍，而肥料利用率并不高，氮肥為40%～50%，磷肥為10%～20%，鉀肥為30%～40%，而發達國家氮肥為 40%～60%，磷肥為10%～20%，鉀肥為50%～60%[1]。化肥施入土壤后，被植物吸收利用和土壤吸附固定后，剩余部分進入環境。由于化肥大量施用或不合理氮、磷、鉀肥配比，破壞了土壤養分平衡，阻礙作物根系生長，降低了作物對化肥的吸收利用，造成化肥在土壤中大量殘留，破壞土壤理化性質[2]。傳統化肥為速溶型化肥，施入土壤中前期供肥能力高而后期降低，不符合作物在不同階段的養分需求，降低了肥料利用率。有機無機配合施用是我國提倡的重要科學施肥技術。研究表明，有機無機復合肥不僅可以改善土壤環境，增加土壤有機質的含量，發揮土壤有機質中重要物質腐殖質吸附養分離子的能力，提高土壤的肥力[3-4]，減少養分損失；而且可以結合供應作物對養分的需求，提高肥料的利用率[5-6]。因此，與化肥相比，有機無機復合肥可以提高養分的利用率，促進作物產量提高，有效地改善作物品質[7-8]，同時減少化肥的施用量。緩釋肥是根據作物對養分的需求調節養分釋放模式，使肥料的養分釋放與作物的養分吸收相協調的肥料[9-11]。緩釋肥在水中溶解度小，在土壤中養分釋放緩慢，肥效長期、穩定，能源源不斷地供給，滿足植物在整個生長期對養分的需求，減少營養元素的損失，提高肥料利用率，近年來，在各類肥料中發展速度較快。目前，普遍應用靜水試驗和土柱間歇淋溶試驗對肥料養分緩釋性能進行評價[12]。靜水試驗具有操作簡單、快速等特點，但是由于水中成分單一，與實際土壤中物理化學成分差別很大[13]；土柱試驗中肥料的養分釋放特性可以較為真實地反映肥料在實際土壤中的養分釋放率[14]。因此，通常采用靜水試驗和土柱間歇淋溶試驗相結合的方式來評價肥料的養分釋放率。

本試驗通過靜水釋放試驗、土柱間歇淋溶試驗對5種不同工藝的肥料在水和土壤介質中氮、磷、鉀3種養分元素的釋放特性進行研究，從而為肥料科學研究、肥料生產及農田施用的進一步改良提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試肥料。S1，聚失肥(高塔造粒)，N、P2O5、K2O分別為26%、12%和12%。S2，有機無機復混肥(摻混造粒)，N、P2O5、K2O分別為9%、5%和6%。S3，有機無機復合肥(滾筒造粒)，N、P2O5、K2O分別為15%、5%和10%。S4，無機復合肥，N、P2O5、K2O分別為22%、13%和5%。S5，緩釋肥，N、P2O5、K2O分別為 9%、14%、9%。

供試土壤。在河南省采集具有代表性的土壤，采樣深度0～20 cm，風干去除土中雜物，研磨過1 mm篩，以備試驗用。

1.2 處理設計

1.2.1 靜水釋放試驗

用水靜置浸泡試料，在規定的溫度和時間內，試料中的養分從肥料顆粒中溶到水中，用相應方法測定浸提液中養分含量。稱取顆粒完整的肥料樣品10.00 g(稱準至0.01 g)，放入孔徑為0.149 mm(100目)的尼龍紗網做成的小袋中，封口，放入盛有200 mL蒸餾水(肥∶水為20∶1)的250 mL燒杯中，用封口膜密封后將燒杯置于25 ℃恒溫培養箱中培養，取樣時間為0.25、0.5、1、3、5、7、10、24 h。取樣時將尼龍袋取出，將瓶中的浸提液搖勻后轉入250 mL容量瓶中冷卻定容，測定養分含量，并計算肥料養分釋放率。

1.2.2 土柱間歇淋溶試驗

將肥料與土壤混合置于淋溶器中，表層、底部均覆蓋適量石英砂和紗布，定期加入蒸餾水淋溶，下部收集淋溶液，測定淋溶液中養分含量。土柱淋溶裝置直徑8 cm，高30 cm。在淋溶器底部放置2層0.75 mm紗布，底部裝入250 g石英砂，其上裝入300 g風干土與3 g肥料(土∶肥為10∶1)混勻的土肥混合物，土柱上面加150 g石英砂覆蓋以防加水時擾亂土層。以不加肥料的土柱作為對照，每個處理重復3次。第1次先加200 mL蒸餾水使土壤水分接近飽和，分別在1、3、5、10、20、30 d用100 mL蒸餾水進行土柱淋溶，底部用三角瓶收集淋溶液，測定淋溶液中養分含量，計算養分釋放率。

2 結果與分析

2.1 靜水試驗

2.1.1 氮素釋放

靜水試驗不同肥料氮素釋放情況如圖1所示，S1、S2、S3肥料的氮素累計釋放率曲線趨勢較為一致。S4在0.25 h時初始釋放率明顯高于其他肥料，1 h累積釋放率達90.4%，隨著時間的推移氮素釋放曲線趨于平緩。0.25 h初始釋放率由高到低為S4>S2>S3>S1，24 h累積釋放率為S4>S1>S2>S3。

圖1 供試肥料在靜水中的氮素釋放率

2.1.2 磷素釋放

靜水試驗不同肥料磷素釋放情況如圖2所示，磷素在0.25 h初始釋放率為S4>S2>S3>S1，24 h累積釋放率為S4>S3>S1>S2。S4在0.25 h時磷素釋放率明顯高于其他肥料，3 h時累積釋放率達96.8%，隨后釋放量減小，釋放曲線趨于平緩。S1、S2和S3釋放曲線趨勢相似。24 h時S1、S3和S4的磷素累積釋放率無明顯差異。

圖2 供試肥料在靜水中的磷素釋放率

2.1.3 鉀素釋放

由圖3可知，鉀素0.25 h初始釋放率為S4>S2>S3>S1，24 h累積釋放率為S4>S3>S2>S1。S4相對于S1、S2、S3釋放更加迅速，在0.25 h時鉀素釋放率明顯高于其他肥料，5 h累積釋放率達97.8%，隨后釋放量減小，曲線趨于平緩。S1、S2和S3的鉀素釋放曲線整體相似，釋放后期的累積釋放率相差不大。

圖3 供試肥料在靜水中的鉀素釋放率

2.1.4 緩釋肥養分釋放

由圖4可知，與其他4種肥料相比，緩釋肥的養分元素釋放率極低，隨著時間推移累計釋放率增長，在24 h時累積釋放率氮素為5.2%，磷素為5.1%，鉀素為6.2%，均顯著低于其他4種肥料。

圖4 緩釋肥在靜水中的養分元素釋放率

2.2 土柱間歇淋溶試驗

2.2.1 氮素釋放

由圖5可知，土柱間歇淋溶時，氮素1 d初始釋放率為S4>S2>S3>S1，30 d累積釋放率為S4>S2>S3>S1。S4淋溶釋放率明顯高于其他肥料，1 d時氮素釋放率為69.6%，5 d后釋放率降低，曲線趨于平緩，30 d時累積釋放率達89.0%。S1和S3釋放曲線趨勢較為一致，2種肥料在1 d和30 d時釋放率無明顯差異。

圖5 供試肥料在土柱間歇淋溶中的氮素釋放率

2.2.2 磷素釋放

土柱間歇淋溶試驗不同肥料的磷素釋放曲線如圖6所示，4種肥料的釋放曲線趨勢較為一致，磷素1 d初次釋放率由高到低依次為S4>S2>S1>S3，30 d累積釋放率為S4>S2>S3>S1。

圖6 供試肥料在土柱間歇淋溶中的磷素釋放率

2.2.3 鉀素釋放

鉀素釋放情況如圖7所示，S4釋放率顯著高于其他S1、S2、S3，其1 d釋放率達65.6%，30 d累積釋放率達91.7%。S1、S2、S3的鉀素累計釋放率變化趨勢較為一致，1 d初次釋放率為S4>S2>S3>S1，30 d累積釋放率為S4>S2>S3>S1。

圖7 供試肥料在土柱間歇淋溶中的鉀素釋放率

2.2.4 緩釋肥養分釋放

由圖8可以看出，與其他4種肥料相比，緩釋肥的養分元素釋放緩慢得多，30 d時累積釋放率為氮素18.3%，磷素16.5%，鉀素15.8%，均遠低于其他肥料。

圖8 緩釋肥在土柱間歇淋溶中的養分元素釋放率

3 小結和討論

3.1 靜水試驗不同肥料氮、磷、鉀養分釋放特性

總體來看，無機肥S4相比于其他4種肥料，其氮、磷、鉀0.25 h初期釋放率和24 h末期累積釋放率皆高于其他肥料，說明無機肥在水中極易溶解，釋放更加迅速、徹底，肥效快[15]。比較3種不同工藝制成的有機無機復合肥可以發現，其氮、磷、鉀素0.25 h初期釋放率均為S2>S3>S1，釋放前期累積釋放率為S2>S3>S1；釋放后期，S2和S3釋放率下降，逐漸低于聚失肥釋放率，3種肥料24 h末期累積釋放率相近，S1相對于S2和S3釋放更加緩慢。即聚失肥在前期營養元素釋放率低于其他2種有機無機復合肥，而隨著時間的推移，累積釋放率逐漸高于其他2種有機無機復合肥。而緩釋肥氮、磷、鉀營養元素釋放率均遠低于其他4種肥料，有明顯的緩釋性；隨著時間的延長釋放率逐漸增加，3種營養元素的累積釋放率大小為鉀素>氮素>磷素。

比較氮、磷、鉀3種養分元素釋放情況，總的來說，磷素和鉀素累積釋放率高于氮素，磷素和鉀素整體釋放情況雖有差異但不明顯，且無明顯規律，分析其原因，可能是因為在試驗操作和指標測定過程中氮的揮發導致其含量流失，使得累積釋放率降低。

3.2 土柱間歇淋溶試驗不同肥料氮、磷、鉀養分釋放特性

與其他4種肥料相比，無機肥的氮、磷、鉀素1 d初期釋放率和30 d末期累積釋放率皆高于其他肥料，說明無機肥在土壤中養分釋放更快。3種有機無機復合肥相比，其氮、磷、鉀素1 d初期釋放率和末期累計釋放率均為S2>S3>S1，S2的營養元素釋放整體高于S3和S1。而緩釋肥的養分釋放較緩慢，隨著時間延長釋放率逐漸增加，3種營養元素的累積釋放率大小為氮素>磷素>鉀素。

無機肥和有機無機復合肥在靜水中的養分釋放率略高于土壤中，由于水是均相體系，成分單一，影響因素單一，而土壤中含有各種養分離子的鹽溶液，因此肥料在水中的養分釋放率與在土壤中的釋放率有一定差距。比較氮、磷、鉀3種養分元素釋放情況，雖有差異但不顯著，且無明顯規律，究其原因，一方面在試驗操作和指標測定過程中引起了氮素揮發流失，另一方面，土壤對磷素和鉀素具有固定吸附的作用，也導致磷素和鉀素釋放率的降低，結果導致三元素釋放率相差不多。

3.3 不同工藝肥料養分釋放特性

有關研究表明，有機無機復合肥對養分的釋放產生一定調節作用，利于養分供應與作物的需求規律吻合，提高養分的利用率。武麗萍等[16]研究表明，腐植酸和尿素配施與等量的普通尿素相比，氮利用率提高了10.4百分點，肥效期延長40～50 d。雋英華等[17]研究表明，高濃度腐殖酸能明顯地抑制尿素水解，延長尿素態氮在土壤中的停留時間，降低氮素釋放速率，增加銨態氮含量，減少硝態氮的生成及氮素損失量，大大提高尿素利用效率。王海濱[18]研究表明，施用有機無機復合肥可以明顯提高作物對養分的吸收，增加土壤養分含量，與等養分無機肥處理相比，施用有機無機復合肥的大白菜對氮、磷、鉀的利用率分別提高11.6、5.7、4.9百分點，氮、磷、鉀總的利用率提高了19.0百分點。胡瑩瑩等[19]研究表明，施用緩釋肥的馬鈴薯產量及磷素利用率均顯著提高。鄭圣先等[20]研究緩釋肥料的控釋性表明，緩釋肥料可提高氮素利用率，高達72.3%，比施尿素的氮素利用率高出36.5百分點。這些結論與本研究的結果一致，有機無機復合肥和緩釋肥可以調節養分的釋放。與無機肥相比，有機無機復合肥和緩釋肥在靜水和土壤介質中的初次養分釋放率和累積養分釋放率均低于無機肥，對營養元素的釋放具有緩釋作用。緩釋肥在水和土壤中對養分的緩釋作用優于有機無機復合肥。

有機無機復合肥兼具有機肥和無機肥的特點，體現有機無機相結合的交互作用。有機無機復合肥中有機部分提供的養分數量較為有限，供應養分的速度緩慢，無機成分是直接供應作物最主要的養分來源。有機無機復混肥中有機質部分具有分散多孔的結構以及含有較多的活性官能團，可以通過影響化肥的釋放、轉化和供應來調節化肥的養分供應[21]，提高了無機肥中養分元素的生物固持率，起到優化化肥養分利用的效果。緩釋肥延緩了養分初始的釋放速度，延長了作物對有效養分的利用期，與化肥相比，緩釋效果明顯，避免了化肥前期釋放速率過快，供肥過量，后期供肥不足的情況，與作物的生長曲線較為協調。有機無機復合肥和緩釋肥的施用使養分平穩釋放，帶來良好的環境效益和生態效益。

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(責任編輯：吳益偉)

2017-09-12

俞海平(1979—)，女，浙江新昌人，農藝師，學士，從事土壤與肥料研究工作，E-mail:hpyu6@163.com。

文獻著錄格式：俞海平，俞鎮浩. 5種不同工藝肥料的養分釋放特性[J].浙江農業科學，2017，58(11)：1961-1964，1973.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171130

S511

A

0528-9017(2017)11-1961-04