硝基復合肥水溶性填充物對生菜生長指標及產量的影響

朱忠坤，樊志磊，李圣君，李花苗，朱仁勝

(河南心連心化學工業集團股份有限公司 河南新鄉 453731)

隨著水肥一體化的普及，對能夠適應滴灌、噴灌、淋施等施肥方式的水溶肥的需求逐年增加。由于水溶肥對原料級別要求較高，造成生產成本偏高，同時高養分施肥伴隨著養分浪費現象，故近年來低養分水溶性顆粒復合肥逐漸受到市場及用戶的認可。灌溉施肥是利用微滴灌系統，在灌水的同時根據作物生長不同階段對養分的需求、氣候等條件，精準地將肥料補加和均勻地施在根系或葉面附近，供植物直接吸收利用[1-4]，是定量供給作物水分和養分及維持適宜水分和養分濃度的有效方法。由于微滴灌系統噴滴頭的出水口直徑僅為0.4～1.0 mm，對低養分水溶性顆粒復合肥殘留有較高要求[5-8]。在低養分水溶性顆粒復合肥生產中，通常需加入水溶性物質填充，從而避免常規膨潤土填充所產生的殘渣。另外，硫酸鎂在肥料與水的溶解過程中能釋放能量，與普通氮磷鉀原料在水中溶解吸熱形成互補，從而有利于復合肥產品的崩解，提高顆粒水溶速率。為此，對水溶性填充物硫酸鎂進行了梯度篩選，通過線性擬合尋找其理論最佳填充量，從而為硝基水溶灌溉肥的開發提供理論依據。

鎂對植物具有重要的生理代謝功能，其最重要的功能是作為作物葉綠素的中心原子，位于葉綠素分子結構卟啉環的中間，是葉綠素的重要組成成分。鎂占葉綠素分子量的2.7%，是葉綠體正常結構所必需的成分，對維持葉綠體結構具有舉足輕重的作用。植物一旦缺鎂，葉綠體的結構將受到破壞，基粒數量下降，類囊體數目降低[9-10]。李延等[11]通過液體培養試驗研究表明，缺鎂水稻各生育期葉綠素含量和光合速率顯著降低，而充足的鎂供應提高了水稻主莖和分蘗的糖、淀粉含量，促進了成熟期碳水化合物由莖鞘向穗部轉運，使水稻產量增加。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2017年10月至2017年12月在河南心連心化學工業集團股份有限公司溫室大棚中進行，試驗用土壤理化性狀及鎂含量如表1所示。試驗選用上端直徑20 cm、底面直徑12 cm、高15 cm的塑料缽，每缽裝風干土3 kg，各處理普通硝基復合肥(22-5-10)施用量均為4 g/盆。選取生長一致的生菜，每缽分別移入1株，自種植之日起精細管理并在整個生育期防治病蟲害。試驗共設10個處理(T1～T10)，各處理一水硫酸鎂的填充質量分數分別為0.00%、1.00%、2.00%、3.00%、4.00%、5.00%、6.00%、7.00%、8.00%和9.00%，每個處理4次重復。

表1 試驗用土壤理化性狀及鎂含量

1.2 測定項目及方法

(1)生長指標：于2017年11月5日對生菜葉片數、SPAD進行測定。葉片數以完全展開為標準進行統計，同時選取各處理1.5片葉片進行SPAD測定。

(2)測產：2017年12月對盆栽進行收獲測產，稱取鮮重，于65 ℃下烘干后稱取干重。

(3)N、P2O5、K2O和Mg含量測定：植株樣品放入網袋內標記并于80 ℃下烘干至恒重，然后用塑料袋密封降溫至室溫后粉碎；取粉碎后樣品0.22～0.23 g，采用濃硫酸-催化劑法進行樣品消煮(消煮條件為200 ℃、2 h和350 ℃、9 h)，采用Alliance-Futura連續流動注射分析儀測定樣品組織中的N含量；粉碎后樣品用H2SO4-H2O2法進行消煮，采用原子吸收分光光度計測定鎂含量，采用火焰光度計測定K2O含量，采用鉬銻抗比色法測定P2O5含量。

(4)相關指標計算：地上部分N累積量=地上部分單株植株含N量與地上部分單株植株生物量的乘積；地上部分P2O5累積量=地上部分單株植株P2O5含量與地上部分單株植株生物量的乘積；地上部分K2O累積量=地上部分單株植株K2O含量與地上部分單株植株生物量的乘積。

1.3 數據計算與統計分析

所有數據均采用Excel(Microsoft office，2010)和Statistix 8.0程序進行整理和方差分析，同時采用SigmaPlot 10.0程序對葉綠素、產量與復合肥中一水硫酸鎂填充量進行曲線擬合。

2 結果與分析

2.1 不同一水硫酸鎂填充量對生菜葉片數和SPAD的影響

如圖1所示，隨著普通硝基復合肥中一水硫酸鎂填充量的增加，生菜葉片數呈現先升后降的拋物線趨勢，表明一水硫酸鎂填充質量分數在1.00%～9.00%均會對生菜葉片數的增加有促進作用。通過曲線擬合，普通硝基復合肥中一水硫酸鎂填充量與生菜葉片數的擬合方程為y=4.31+0.18x-0.01x2。根據二次函數y=ax2+bx+c頂點式x=-b/2a可知，在硝基復合肥生產中采用一水硫酸鎂替代膨潤土的最優理論極值出現在9.00%，即一水硫酸鎂填充質量分數為9.00%時對生菜葉片數的促進作用最優。

如圖2所示，隨著普通硝基復合肥中一水硫酸鎂填充量的增加，生菜SPAD呈現先升后降的拋物線趨勢，其擬合方程為y=12.57+0.37x-0.02x2。根據擬合方程，當一水硫酸鎂填充質量分數為9.25%時出現理論最大值，表明一水硫酸鎂填充質量分數在1.00%～9.25%范圍內均會對生菜葉綠素含量的提高有促進作用，一水硫酸鎂填充質量分數在9.25%時對提高生菜葉綠素含量的促進作用最優。

2.2 不同一水硫酸鎂填充量對生菜鮮重的影響

如圖3所示，普通硝基復合肥中一水硫酸鎂填充量與生菜鮮重的擬合方程為y=57.46+9.28x-1.05x2，表明隨著一水硫酸鎂填充量的增加，生菜鮮重呈先升后降的拋物線趨勢，在一水硫酸鎂填充質量分數為4.42%時出現理論鮮重最大值。這說明一水硫酸鎂填充質量分數在1.00%～4.42%范圍內，均會對生菜鮮重增產有促進作用，一水硫酸鎂填充質量分數在4.42%時對提高生菜鮮重的促進作用最優。

2.3 不同一水硫酸鎂填充量對生菜鎂含量的影響

如圖4所示，普通硝基復合肥中一水硫酸鎂填充量與生菜鎂含量的擬合方程為y=0.44+0.02x-0.001x2，表明生菜植株鎂含量隨著一水硫酸鎂填充量的增加呈現拋物線趨勢，在一水硫酸鎂填充質量分數為10.00%時出現理論極值。這說明在試驗范圍內，普通硝基復合肥生產中填充一水硫酸鎂可以明顯提高生菜植株中的鎂含量。但上述試驗結果表明，當一水硫酸鎂填充質量分數為4.42%時已經滿足增產的需求，此時生菜中鎂含量為0.50 g/kg，若繼續增大一水硫酸鎂填充量，增產效果將逐漸下降。

2.4 不同一水硫酸鎂填充量對生菜植株中N、P2O5和K2O含量的影響

如表2所示，普通硝基復合肥中一水硫酸鎂填充質量分數在4.00%時，生菜植株中含N、P2O5和K2O質量分數分別為3.84%、0.64%和9.25%，與T1處理(對照)相比增長率分別為-1.03%、12.28%和5.96%。

表2 不同一水硫酸鎂填充量對生菜植株中N、P2O5和K2O含量的影響 %

2.5 不同一水硫酸鎂填充量對生菜植株氮、磷、鉀干物質利用效率的影響

如表3所示：普通硝基復合肥中一水硫酸鎂添加質量分數為2.00%、3.00%、4.00%和5.00%時，生菜植株的氮素干物質利用效率(NUEb)與T1處理(對照)相比有較明顯的提高，其增長率分別為18.54%、2.56%、1.12%和8.34%；普通硝基復合肥中一水硫酸鎂添加質量分數為1.00%、2.00%、5.00%和9.00%時，生菜植株的磷素干物質利用效率(PUEb)與T1處理(對照)相比有較明顯提高，其增長率分別為15.20%、14.52%、15.58%和17.75%；普通硝基復合肥中一水硫酸鎂添加質量分數為1.00%、2.00%、3.00%、6.00%和9.00%時，生菜植株的鉀素干物質利用效率(KUEb)與T1處理(對照)相比有一定提高，其增長率分別為1.92%、2.10%、3.84%、3.76%和2.62%。綜上所述，在普通硝基復合肥中添加鎂能有效提高生菜植株氮、磷、鉀干物質利用效率，且一水硫酸鎂添加質量分數在2.00%時的效果較優，其氮、磷、鉀干物質利用效率增長率分別為18.54%、14.52%和2.10%。

表3 不同一水硫酸鎂填充量對生菜植株氮、磷、鉀干物質利用效率的影響 %

3 結語

隨著我國種植結構的調整，經濟作物播種面積逐漸增加，這將促進水肥一體化的發展，復合肥水溶性改進以促進經濟作物用肥專用化將有較廣闊的前景[12]。復合肥水溶性改進可以通過提高原料等級或增加水溶性填充料2個方向實現，但提高原料等級會增加生產成本，給農戶帶來負擔，而在普通復合肥中加入水溶性填充料則為較優的方案。我國約有21%的土壤鎂素缺乏，54%的土壤需不同程度補充含鎂肥料，缺鎂地區主要集中在長江以南的福建、江西、廣東、廣西、貴州、湖南、湖北等地，主要受南方成土母質、酸化、降雨量大等因素影響所致。

對采用水溶性較優的硫酸鎂作為填充料替代開展了試驗研究，通過普通硝基復合肥中硫酸鎂添加梯度與作物葉片數、SPAD、產量、植株鎂含量等進行曲線擬合發現：一水硫酸鎂填充質量分數為4.42%時生菜鮮重出現理論極值；生菜植株內鎂含量隨著復合肥中一水硫酸鎂填充量的增加呈現拋物線上升，在一水硫酸鎂填充質量分數為10.00%時出現理論極值；生菜產量與生菜鎂含量并未呈現線性相關關系，在生菜鎂含量達到0.50 g/kg時(一水硫酸鎂填充質量分數為4.42%)產量出現理論極值，滿足增產需求；一水硫酸鎂添加質量分數在2.00%、3.00%、4.00%和5.00%時的氮素干物質利用效率與T1處理(對照)相比均有較明顯提高，其增長率分別為18.54%、2.56%、1.12%和8.34%，表明在普通硝基復合肥中加入質量分數2.00%一水硫酸鎂能有效提升生菜氮素干物質利用效率，這可能與鎂能有效提高植株光合作用有關。

綜上所述，在硝基復合肥水溶性改進過程中，一水硫酸鎂的填充質量分數在4.42%時能有效提高生菜產量及其氮素干物質利用效率。