利用沸石基緩釋肥減少土壤養分淋失

李" 楊^1，2，趙鳳亮^2*，張光旭^1，2，燕宇萱^1，2，鄒剛華²，劉麗華^1*

摘" 要：為研究沸石、納米沸石作為尿素載體的緩釋肥料對土壤養分淋失的影響，本研究通過制備不同配比的沸石、納米沸石基緩釋肥料，與常規尿素肥料進行對比，研究其在土壤中的養分釋放規律、淋失特征及對土壤養分含量的影響。采用土柱淋溶法，設置普通尿素（CK）、不同配比的沸石基緩釋肥（ZU₁、ZU₂、ZU₃）和納米沸石基緩釋肥（nZU₁、nZU₂、nZU₃）共7種處理，分析淋溶液中銨態氮、硝態氮、總氮和總磷的動態變化及累積淋失量，并測定淋溶結束后土壤的養分含量。研究結果表明：沸石、納米沸石基緩釋肥顯著延長肥料的時效性，降低淋溶液中銨態氮、硝態氮、總氮和總磷的濃度（Plt;0.05）。與常規尿素相比，50%沸石配比（ZU₃）和50%納米沸石配比（nZU₃）的緩釋肥處理在減少養分淋失方面效果最佳。具體表現為，ZU₃處理使淋溶液中的銨態氮、硝態氮、總氮和總磷分別減少7.19%、6.54%、14.51%和9.72%；nZU₃處理則分別減少7.20%、6.91%、12.84%和6.36%。同時，這2種緩釋肥處理顯著提高土壤中的氮素含量，ZU₃和nZU₃處理的土壤全氮含量分別比對照提高14.88%和19.83%。從養分釋放規律來看，沸石、納米沸石基緩釋肥前期的養分釋放速率更低，且養分釋放的峰值延后至第6～8天，同時在淋溶后期釋放更加平緩。表明沸石、納米沸石的強吸附性能夠有效延緩尿素的釋放，減少因淋失而造成的養分損失。此外，沸石、納米沸石基緩釋肥在減少銨態氮、總氮和總磷淋失方面無明顯差異，但均顯著優于常規尿素肥料（Plt;0.05）。綜合分析結果表明，沸石、納米沸石作為尿素載體的緩釋肥料能夠有效延緩養分釋放，減少氮、磷養分的淋失，提高土壤養分含量。其中，50%沸石配比和50%納米沸石配比的緩釋肥效果最佳，具有較好的應用前景。

關鍵詞：沸石；納米沸石；緩釋肥料；土壤養分；淋溶損失中圖分類號：S158.1 """""文獻標志碼：A

Using Zeolite-Based Slow-Release Fertilizer to Reduce Soil Nutrient Leaching

LI Yang^1，2， ZHAO Fengliang^2*， ZHANG Guangxu^1，2， YAN Yuxuan^1，2， ZOU Ganghua²， LIU Lihua^1*

1. College of Agriculture， Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing， Heilongjiang 163319， China; 2. Institute of Environment and Plant Protection， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Key Laboratory of Low-carbon Green Agriculture in Tropical Region of China， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Haikou， Hainan 571101， China

Abstract： The study prepared slow-release fertilizers with different ratios of zeolite and nano-zeolite and compared them with conventional urea fertilizers to study the effect of zeolite and nano-zeolite as urea carriers on soil nutrient leaching， including nutrient release patterns， leaching characteristics， and impacts on soil nutrient content. A soil column leaching experiment was conducted with seven treatments， conventional urea （CK） and slow-release fertilizers with different ratios of zeolite （ZU₁， ZU₂， ZU₃） and nano-zeolite （nZU₁， nZU₂， nZU₃）. The study analyzed the dynamic changes and cumulative leaching amounts of ammonium nitrogen， nitrate nitrogen， total nitrogen， and total phosphorus in the leachate and measured the soil nutrient content after leaching. Zeolite and nano-zeolite-based slow-release fertilizers significantly prolonged fertilizer effectiveness and reduced the concentration of ammonium nitrogen， nitrate nitrogen， total nitrogen， and total phosphorus in the leachate （Plt;0.05）. Treatments with 50% zeolite （ZU₃） and 50% nano-zeolite （nZU₃） were the most effective in reducing nutrient leaching. Specifically， ZU3 reduced ammonium nitrogen， nitrate nitrogen， total nitrogen， and total phosphorus in the leachate by 7.19%， 6.54%， 14.51% and 9.72%， respectively， while nZU₃ reduced them by 7.20%， 6.91%， 12.84% and 6.36%， respectively. The slow-release fertilizers also significantly increased soil nitrogen content， with total nitrogen in ZU₃ and nZU₃-treated soils increasing by 14.88% and 19.83% compared to the control. From the perspective of nutrient release patterns， it was observed that zeolite and nano-zeolite slow-release fertilizers exhibited a lower release rate in the early stages of the experiment. This is attributed to the strong adsorption properties of zeolite and nano-zeolite， which can effectively slow down the release of urea. The release peak of the fertilizers was delayed to 6–8 days， and the release became more steady in the later stages of leaching. This pattern suggests that the application of zeolite and nano-zeolite can effectively reduce the risk of nutrient loss due to leaching， thereby improving the utilization efficiency of fertilizers. Furthermore， the comparison between zeolite-based and nano-zeolite-based slow-release fertilizers revealed that the differences in reducing the leaching of ammonium nitrogen， total nitrogen， and total phosphorus were not obvious， but both of them had significantly better performance than conventional urea in terms of reducing nutrient leaching （Plt;0.05）. In summary， the use of zeolite and nano-zeolite as urea carriers in slow-release fertilizers showed to be an effective strategy for delaying nutrient release， reducing nitrogen and phosphorus leaching， and enhancing soil nutrient content. The optimal results were achieved with a 50% zeolite and 50% nano-zeolite ratio， indicating a promising application potential in agricultural practices. This approach not only contributes to the sustainable management of soil fertility but also offers a potential solution for reducing the environmental impact associated with excessive fertilizer use.

Keywords： zeolite; nano-zeolite; slow-release fertilizer; soil nutrients; leaching loss

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2025.09.021

化學肥料在農業生產中發揮著重要作用，能夠增加土壤營養元素并提高農作物產量^[1]。然而，當前使用的化學肥料（如尿素）面臨溶解速度過快等問題，這不僅降低了肥料利用率，還引發一系列環境問題^[2]，如土壤酸化、地下水污染、溫室氣體排放增加等^[3]。沸石是一種具有多孔結構的堿金屬及堿土金屬鋁硅酸鹽礦物，其晶體由硅氧四面體（SiO₄）和鋁氧四面體（AlO₄）通過共享氧原子形成三維網格結構^[4]。這種特殊構造賦予其優異的陽離子吸附與置換特性，在農業應用中可顯著提升化肥利用率、改善土壤理化性質、增強保水能力，并對重金屬污染土壤具有修復功能^[5]。在緩釋肥料領域，沸石主要通過2種方式發揮作用：一方面通，過陽離子交換吸附機制負載銨根（NH₄⁺）和鉀離子（K⁺）形成緩釋型氮肥、鉀肥或復合肥；另一方面，通過與常規化肥配合施用，形成協同增效的養分供給體系。單一使用沸石緩釋肥通常難以滿足作物全生育期營養需求，而將其與傳統化肥復配使用可顯著拓寬應用場景^[6]。基于上述特性，以沸石為載體的新型緩釋肥料在精準農業和綠色種植領域展現出重要開發潛力。

沸石基緩釋肥料是以沸石為載體，利用沸石良好的吸附和離子交換性能，控制肥料中養分緩慢釋放的一種新型肥料^[7]。WERNECK等^[8]使用天然沸石作為尿素顆粒表面的涂層材料或作為顆粒配方的添加劑，發現在沙質土壤上種植高粱，銨態氮（NH₄⁺-N）的揮發減少20%，植物對氮（N）的吸收量增加。天然沸石的顆粒尺寸與其對土壤中NH₄⁺-N的吸附-解吸動態過程存在顯著關聯。王甲辰等^[9]通過玉米栽培試驗發現，在沙質土壤中施加顆粒狀沸石可有效提升玉米生物量積累，增強氮鉀養分吸收效率，同時降低營養元素淋溶造成的環境風險。PERRIN等^[10]通過土壤淋溶模擬試驗證實，隨著沸石顆粒粒徑的增大，氮素通過土壤剖面的遷移流失呈現遞減趨勢。但MALEKIAN等^[11]在沙土滲濾試驗中觀察到相反現象：相較于納米級沸石材料，毫米級斜發沸石處理組滲出液中NH₄⁺-N濃度呈現微幅上升趨勢，這一現象可能與不同粒徑沸石的孔隙分布特征及離子擴散路徑差異有關。MIHOK等^[12]的研究指出，與傳統的控釋和緩釋肥料相比，沸石基肥料可以促進養分緩慢釋放。此外，研究還發現，施用粒徑50"μm的沸石作為緩釋肥料，比粒徑200"μm的沸石更能減緩養分的釋放。沸石與化學肥料的配比優化是調控肥料效能的關鍵。CATLI等^[13]采用斜發沸石為載體，通過批量浸漬工藝開發復合緩釋肥體系，經系統優化后確定最優配方參數為：斜發沸石、尿素、鈣羥磷灰石與氯化鉀的質量比為50∶24∶14.6∶11.39，對應工藝參數包括攪拌158.57 min與超聲處理30 min。研究同時開展經濟性分析，指出緩釋肥料雖具有較高的單位成本，但其通過延長土壤養分有效周期實現的生態效益，可平衡初期投入的經濟差異。

近年來，雖然沸石基緩釋肥料的研究取得一定進展，但不同類型沸石基緩釋肥養分釋放規律的研究還有待深入。本研究擬制備簡易沸石、納米沸石基緩釋肥料，通過土柱淋溶試驗，探究不同類型沸石基緩釋肥養分釋放特征及其對土壤養分淋失的影響，以期為沸石基緩釋肥應用與推廣提供科學依據。

1 "材料與方法

1.1" 材料

供試土壤為沙土，其中黏粒（粒徑lt;0.002"mm）2.3%，粉粒（粒徑為0.02～0.002 mm）13.6%，砂粒（粒徑為0.02～2 mm）84.1%，取自海南省文昌市羅豆農場（19°37?N，110°45?E）。土壤pH 5.57，銨態氮含量為8.99 mg/kg，硝態氮含量為13.16"mg/kg，可溶性總氮含量為23.01"mg/kg，全氮含量為0.98"g/kg，全磷含量為0.33"g/kg，全鉀含量為0.80"g/kg，有機質含量為10.93"g/kg。沸石（Z）平均粒徑為80"μm，Ca²⁺含量為42.3"mg/g，Mg²⁺含量為22.7"mg/g，陽離子交換容量（CEC）為135"cmol/kg；納米沸石（nZ）平均粒徑為95"nm，CEC為148"cmol/kg，Ca²⁺含量為38.5 mg/g，Mg²⁺含量為20.2"mg/g；購自山東和發環保科技有限公司。

1.2" 方法

1.2.1 "沸石、納米沸石基緩釋肥料制備" 參照AHMAD等^[14]的方法，將尿素在115～125"℃的熱板上加熱，加入少量去離子水，直到肥料完全液化。然后，將沸石、納米沸石按照不同比例加入到液化的混合物中，充分混合。直到液化的物質被沸石完全吸附，從混合物表面液體消失。然后，降低溫度使混合物凝固，制得沸石基緩釋肥料與納米沸石基緩釋肥料（表1）。

1.2.2" 土柱淋溶試驗" 試驗于溫室內進行，設置7個試驗處理，分別為：普通尿素（CK）、自制緩釋肥ZU₁（25%沸石+75%尿素）、ZU₂（35%沸石+65%尿素）、ZU₃（50%沸石+50%尿素）、nZU₁（25%納米沸石+75%尿素）、nZU₂（35%納米沸石+65%尿素）、nZU₃（50%納米沸石+50%尿素）。采用自制的土柱，選用規格完全相同的聚氯乙烯塑料管（內徑5"cm，高40"cm）用孔徑為0.075 mm的濾網封閉底部出口，然后將200 g土壤（風干過2 mm篩）裝入PVC塑料管中，再在其上按同樣緊實度裝入混有肥料的土壤100"g（N"1000"mg/kg），土柱上面再以少量砂子覆蓋以防加水時擾亂土層，每個處理重復3次。

根據土壤的飽和水含量，第1次先加入100"mL去離子水使土壤水分接近飽和，培養1 d；再向土柱中緩慢多次加入50 mL去離子水，收集淋溶液，淋溶結束后以刺有小孔的保鮮薄膜封閉塑料管上口，室溫下繼續培養，用50 mL去離子水進行第2次淋溶；繼續培養土柱直到下一次取樣時間，然后添加50 mL去離子水，繼續收集淋溶液，直到完成7次淋溶。在本試驗中分別于2、4、6、8、15、22、29"d收集淋溶液^[15]。每次收集到的淋溶液，記錄體積并分析淋溶液pH、銨態氮、硝態氮、總氮和總磷含量。

淋溶結束后，將土柱內的土壤取出，自然風干并過2 mm篩然后裝袋密封。測定土壤pH、銨態氮、硝態氮、可溶性總氮、全氮和全磷含量。

1.2.3" 項目測定 "參考《水和廢水監測分析方法》（第四版）^[16]方法，采用靛酚藍顯色法和雙波長紫外光譜法分別測定土壤滲濾液中銨態氮（NH₄⁺-N）與硝態氮（NO₃^?-N）；采用堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法（GB 11894—89）測定總氮（TN）；采用鉬銻抗顯色法（GB 11893—89）測定總磷（TP）。參照《土壤農化分析》標準方法體系^[17]測定土壤基礎理化指標（pH、有機質等）。

氮吸附率計算公式：

式中，理論氮含量=尿素純氮含量×尿素在緩釋肥中的質量占比，實際氮含量通過GB/T 22923—2008進行測定。

1.3" 數據處理

利用IBM SPSS Statistics 25軟件進行顯著性分析，采用單因素方差分析（ANOVA）進行差異顯著性檢驗，LSD法進行多重比較。利用Origin 2022軟件分析數據并作圖，最終結果以平均值±標準差的形式表示。

2" 結果與分析

2.1 "沸石基緩釋肥對尿素的吸附率

沸石、納米沸石基緩釋肥制備比例與氮吸附率如表1所示，6種肥料處理對于尿素吸附率均能達到80%以上，其中沸石基緩釋肥料以ZU₃吸附能力較高，納米沸石基緩釋肥料以nZU₃吸附能力較高，吸附率分別達86.2%和84.6%。并且氮吸附率隨著沸石、納米沸石比例的增加，其緩釋肥對尿素的吸附量隨之增加。

2.2" 施用緩釋肥對淋溶液pH的影響

不同處理淋溶液的pH動態變化如圖1所示，各處理的pH變化范圍均在4.02～5.02之間，變化趨勢基本保持一致。淋溶第2天各處理的pH無明顯差異，第4天pH迅速升高后下降，6～8 d后又迅速上升，淋溶中期逐漸趨于穩定直至淋溶結束。最后，ZU₁、ZU₂、ZU₃、nZU₁、nZU₂、nZU₃處理的pH顯著高于CK處理（Plt;0.05），且相同配比下納米沸石基緩釋肥的pH高于沸石基緩釋肥。

2.3 "施用緩釋肥對淋溶液NH₄⁺-N動態變化的影響

不同處理淋溶液的NH₄⁺-N濃度變化如圖2所示，CK處理的NH₄⁺-N起始釋放濃度顯著高于其他處理，并在第4天迅速達到峰值，最高值可達48.67"mg/kg。而施用沸石、納米沸石基緩釋肥料的6個處理大多在約第8天達到釋放最大量，且峰值顯著低于CK，相同配比下，沸石基緩釋肥處理的峰值濃度更低。淋溶后期（15～29 d）各處理均呈下降趨勢，沸石、納米沸石基緩釋肥處理NH₄⁺-N釋放量顯著高于CK。

試驗期間尿施素處理的NH₄⁺-N累積淋失量顯著高于沸石、納米沸石基緩釋肥處理（圖3）。其中ZU₂、ZU₃、nZU₂、nZU₃四個緩釋肥處理的NH₄⁺-N淋溶量更低，相比CK處理，NH₄⁺-N淋失分別減少7.05%、7.20%、6.93%、7.19%，4個緩釋肥處理之間差異不顯著。這表明沸石、納米沸石基緩釋肥可以在一定程度上延長NH₄⁺-N在土壤中的釋放速率，并降低NH₄⁺-N的淋失。

2.4" 施用緩釋肥對淋溶液NO₃^?-N動態變化的影響

由圖4可知，CK與沸石、納米沸石基緩釋肥處理淋溶液的NO₃^?-N動態變化曲線相似，淋溶前期迅速升高，第6天達到最大值，之后迅速下降后逐漸趨于平穩，說明肥料中NO₃^?-N均在此時間段內被釋放。尿素肥料NO₃^?-N釋放的峰值更高，且淋溶中后期（8～29"d）趨于平穩后，釋放量顯著低于沸石、納米沸石基緩釋肥處理。

試驗期間NO₃^?-N累積淋溶量如圖5所示，沸石、納米沸石基緩釋肥處理的NO₃^?-N累積淋溶量顯著低于CK處理，減少4.81%～6.91%。說明沸石、納米沸石基緩釋肥施入土壤中可以一定程度上減少NO₃^?-N淋失。

2.5 "施用緩釋肥對淋溶液總氮濃度動態變化的影響

淋溶液的總氮濃度變化曲線與NH₄⁺-N變化曲線相似，各處理淋溶液的總氮濃度均呈先上升后降低的趨勢，其中CK處理淋溶液的總氮濃度在第6天達到最大值（197.17"mg），沸石、納米沸石基緩釋肥處理則在淋溶第8天達到峰值，峰值濃度顯著低于CK處理，在淋溶后期（15～29 d）總氮濃度顯著高于尿素處理（Plt;0.05）。

施用沸石、納米沸石基緩釋肥6個處理的總氮累積淋溶量顯著低于CK處理（Plt;0.05），其中ZU₃、nZU₃處理的總氮累積淋溶量較低，比CK分別減少14.51%、12.84%（圖6、圖7）。由此可見，與CK相比，施用沸石、納米沸石沸石基緩釋肥可以在一定程度上減緩總氮在土壤中的釋放。

2.6" 施用緩釋肥對淋溶液總磷動態變化的影響

圖8為淋溶液的總磷濃度動態變化，各處理的總磷濃度呈先升高后降低趨勢，均在第4天達到峰值，ZU₁、ZU₂、nZU₁、nZU₂四個緩釋肥處理的總磷濃度釋放曲線與CK相似，大部分磷元素在前期快速釋放。ZU₃、nZU₃處理的峰值濃度顯著低于其他各處理，且從總磷濃度曲線來看，釋放更為平緩，在淋溶后期依舊保持較高的釋放量。

不同施肥處理的總磷累積淋溶量如圖9所示，ZU₃處理的總磷累積淋溶量顯著低于其他處理，減少總磷淋失效果更佳，比CK總磷淋溶量減少9.72%。nZU₃次之，比CK總磷淋溶量減少6.33%。由此可見，50%配比（ZU₃、nZU₃處理）可以有效減少總磷累積淋溶量，且沸石基緩釋肥效果優于納米沸石基緩釋肥。

2.7" 施用緩釋肥對土壤養分含量的影響

由表2可知，淋溶結束各處理的土壤pH均比CK有一定程度升高，提升幅度與沸石、納米沸石添加量呈正相關，ZU₃、nZU₃處理顯著高于其他處理。沸石、納米沸石基緩釋肥處理土壤銨態氮含量均顯著高于CK處理，增加43.51%～ 306.07%，表明有更多的氮素被土壤固持。緩釋肥中，沸石、納米沸石占比為50%時（ZU₃、nZU₃處理）效果更為明顯。相同配比條件下，沸石基緩釋肥處理土壤銨態氮含量更高，銨態氮含量大小順序為：ZU₃gt;nZU₃，ZU₂gt;nZU₂，ZU₁gt;nZU₁。可溶性總氮含量變化與銨態氮一致，同樣以ZU₃和nZU₃處理含量更高，比CK分別增加135.72%和113.70%，各處理間差異顯著。

沸石、納米沸石基緩釋肥土壤的全氮含量均有不同程度增加，ZU₃、nZU₃處理土壤全氮含量顯著高于CK處理（Plt;0.05），分別提高14.88%和19.83%。沸石、納米沸石基緩釋肥對土壤硝態氮含量與全磷含量無顯著影響。綜合土壤養分含量來看，緩釋肥中沸石、納米沸石占比為50%時（ZU₃、nZU₃處理）依然表現出優于其他配比肥料的特性。

3 "討論

3.1 "沸石基緩釋肥對土壤淋溶液pH的影響

土壤pH對土壤養分的形態和轉化均有重要的影響^[18]。測定淋溶液的pH變化，可以更清楚地闡明沸石、納米沸石基緩釋肥施入土壤中氮素轉化的過程。通常情況，尿素施入土壤后在脲酶的催化作用下水解為銨態氮，造成土壤pH的短暫上升^[19]。而隨著土壤中銨態氮的逐漸積累，進一步促進硝化反應的進行^[20]，并釋放出大量的H⁺，造成土壤的pH下降。本研究中，土壤淋溶液的pH變化主要源于肥料中尿素的水解。尿素水解后產生的可溶性銨使土壤淋溶液pH在第4天迅速升高。之后，銨態氮在土壤中通過硝化細菌的作用轉化為硝態氮，伴隨釋放H⁺，使得硝態氮的含量逐漸增加。導致淋溶液pH在第6天時出現下降。淋溶后第6～8天土壤中的大部分硝態氮被淋洗出去，淋溶液的pH最終趨于穩定。最后，沸石、納米沸石基緩釋肥各處理的土壤pH均出現上升，可能是由于沸石內含有大量的堿性金屬和堿性金屬離子，如鈉、鉀、鈣和鎂。當沸石被添加到土壤中時，這些金屬離子可以與土壤中的氫離子（H⁺）交換，從而減少土壤中的酸性，進而提高土壤pH。盡管差異不顯著，但是相同配比下納米沸石基緩釋肥處理的淋溶液與土壤的pH均高于沸石基緩釋肥處理，這種差異可能與納米沸石的超微尺度效應有關：納米沸石相較于常規沸石的比表面積和陽離子交換容量更高，其表面暴露的Si-O-Al骨架和Ca²⁺/Mg²⁺活性位點更密集，在淋溶過程中釋放的堿性金屬離子的H⁺中和能力更強；納米顆粒的分散性優勢可能增強了其在土壤中的界面反應效率，通過離子交換和表面羥基化作用更有效地調控土壤微域pH環境。

3.2 "沸石基緩釋肥對土壤氮、磷淋失的影響

通過淋溶試驗發現，尿素施入土壤中，其氮素大部分在第4～6天被淋失，而以沸石、納米沸石為緩釋材料的試驗處理的氮素釋放在前期的釋放速率更低，同時，沸石、納米沸石基緩釋肥比尿素處理肥效性延長，峰值為第6～8天，且淋溶后期養分釋放更為平緩。這可能是因為沸石、納米沸石材料與尿素混合后，由于其強吸附性使得被吸附的尿素不能很快從沸石的晶格間替換出來，使得土樣中速效氮的釋放呈前期慢后期高^[21]。

本研究施用沸石、納米沸石基緩釋肥處理的銨態氮累積淋溶量顯著低于尿素處理（Plt;0.05），沸石改良土壤氮素持留的機理主要體現在2個方面：（1）通過沸石硅鋁骨架的負電表面與NH₄⁺的靜電引力作用，形成穩定的離子-礦物復合體，其高選擇吸附特性及大比表面積優勢顯著提升土壤對銨態氮的固持容量^[22-23]；（2）沸石對NH₄⁺的物理包裹效應可調控硝化微生物的底物接觸效率，通過延緩NH₄⁺→NO₂^?→NO₃^?的生化轉化鏈式反應，有效抑制高遷移性硝酸根的生成與淋失^[24]。這種雙重調控機制使沸石在土壤氮素管理中展現出“固銨抑硝”的協同效應。相較于NH₄⁺，沸石、納米沸石基緩釋肥對NO₃^?釋放影響并不突出，可能是由于沸石骨架因其帶有負電荷對NO₃^?沒有吸附力，NO₃^?對土壤顆粒的表面親和力不大，不容易被吸附在土壤中，同時因反硝化產生N₂O，造成大量的N損失^[25]。沸石、納米沸石基緩釋肥同時減少了全磷析出量，主要得益于沸石的多孔結構和較大的比表面積，使得其能夠吸附土壤中的磷。通過吸附將可溶性磷固定在土壤中，從而減少磷的移動性和淋失^[26]。

本研究中，50%沸石配比（ZU₃處理）與50%納米沸石配比（nZU₃處理）的總氮累積淋溶量均顯著低于25%（ZU₁、nZU₁處理）和35%（ZU₂、nZU₂處理）配比處理，其總氮累積淋溶量表現為：ZU₁gt;ZU₂gt;ZU₃；nZU₁gt;nZU₂gt;nZU₃。這與AHMAD等^[14]的研究結果相似，沸石肥料配方有效地減少了N損失。沸石配比為50%時，可分別減少淋溶土和淋淀土中NH₄⁺-N損失的13%和28%。說明緩釋肥中，沸石、納米沸石質量占比的增加更有利于土壤對銨態氮和總氮的吸附，從而降低氮淋失，對肥料養分緩慢釋放有促進作用。而相同配比下，沸石基緩釋肥料固持養分能力優于納米沸石基緩釋肥，這與2種材料的孔徑分布差異有關：沸石具有規則的微孔結構，其孔徑與NH₄⁺離子直徑更匹配，通過分子篩效應實現對NH₄⁺的特異性截留；而納米沸石雖然通過減小顆粒尺寸增加了外表面積，但其內部微孔可能因結構簡化或分層導致吸附點位減少，降低了選擇性吸附效率。此外，常規沸石的Ca²⁺含量（42.3 mg/g）顯著高于納米沸石（38.5"mg/g），其通過C_a²⁺-NH₄⁺競爭吸附形成的雙電層更穩定，進一步增強了NH₄⁺的固持能力。表明沸石材料在銨態氮控釋方面更具優勢。

3.3" 沸石基緩釋肥對土壤養分含量的影響

試驗結束沸石、納米沸石基緩釋肥處理顯著增加土壤銨態氮與可溶性總氮含量，對硝態氮含量無顯著影響。該現象可能與沸石的以下特性有關：一是沸石對NH₄⁺具有高選擇性的吸附能力，其陽離子交換容量達105.7～137.1"cmol/kg，遠高于一般土壤，能夠有效吸附和保持NH₄^+[27]；二是沸石的吸附作用使NH₄⁺與硝化細菌隔離，減緩了硝化作用的進行速度，減少了NH₄⁺向NO₃^?的轉化；三是沸石緩慢釋放的特性使NH₄⁺的供應更加持續穩定，避免了NH₄⁺濃度的突增突降，減少了硝化作用的強度^[28]。而且在施用尿素后，部分氮會以氨氣的形式揮發到空氣中，沸石、納米沸石能夠吸附這些氨氣，減少氮的損失，從而最終增加土壤中可利用的氮含量。此外，沸石、納米沸石基緩釋肥處理還略微提高土壤中的全磷含量。這可能與以下因素有關：一是沸石釋放的鈣、鎂等離子可以與磷酸根結合，形成緩釋性磷酸鹽，減少磷的固定和流失^[29]；二是沸石表面的硅鋁氧絡合物可以與土壤中的鐵、鋁離子結合，減少其與磷酸根的結合，降低磷的固定率。

TSADILAS等^[30]通過土壤氮素循環模型證實，沸石改良劑能優化土壤氮素有效性閾值，提升氮肥農學效率達18.7%；白玉超等^[31]開發的沸石基包膜尿素通過物理屏障效應抑制氮素垂直遷移，增強土壤氮庫緩沖容量，使肥效持續時間延長25～30"d。DUBEY等^[32]創新性地采用多糖-礦物復合粘結體系開發沸石尿素緩釋顆粒，其中丙烯酸基粘結劑顆粒的機械穩定性更優（抗壓強度≥5.8"MPa）。土壤滲濾系統模擬顯示，該緩釋體系氮素累積流失量較常規尿素降低65個百分點，驗證了沸石-尿素協同控釋體系在精準施肥中的應用價值。本研究結果與前人的研究結果相符。綜上分析，土壤中添加沸石后，可以有效保留土壤中的氮素，減少N流失，從而提高氮肥的利用效率并減少環境污染。沸石、納米沸石基緩釋肥具有更好的固氮能力，較施用尿素的土壤銨態氮和全氮含量顯著提高，提高了肥料利用效率。

3.4" 沸石、納米沸石基緩釋肥比較

本研究同時考察沸石、納米沸石基緩釋肥的效果，結果表明，二者在減少養分淋失、增加土壤養分含量等方面均效果顯著，但存在一定差異。在相同配比條件下，沸石基緩釋肥對養分的保持能力更佳，淋溶液的銨態氮、總氮與總磷累積淋溶量均低于納米沸石基緩釋肥，而土壤中的銨態氮與全氮含量則高于納米沸石基緩釋肥。這些差異可能與沸石、納米沸石的物理化學特性有關。納米沸石由于粒徑更小，比表面積更大和交換位點更多^[33-34]，理論上吸附和交換能力應更強。而從本研究結果看，納米沸石基緩釋肥并未展現出其優勢，這可能是因為納米沸石通常需要經過粉碎、酸堿處理等過程，這些過程可能改變了沸石的孔隙結構等表面特性，影響其在土壤中的物理化學性質和生物學效應，影響了對尿素的吸附和緩釋效果^[35]。

4 "結論

本研究利用沸石、納米沸石作為尿素載體制成緩釋肥施入土壤中后，氮、磷養分釋放速率明顯比普通尿素慢，其中ZU₃（50%沸石+50%尿素）與nZU₃（50%納米沸石+50%尿素）緩釋效果最佳。與CK相比，ZU₃處理土壤淋溶液銨態氮、硝態氮、總氮、總磷淋溶量分別減少7.19%、6.54%、14.51%和9.72%，nZU₃處理分別減少7.20%、6.91%、12.84%和6.36%。沸石、納米沸石基緩釋肥均增加了土壤中氮素含量，ZU₃和nZU₃土壤全氮含量分別比CK提升14.88%和9.83%。因此，選擇適宜比例的沸石、納米沸石與尿素配比可以有效延長氮、磷養分釋放速率，降低養分淋溶風險。

參考文獻

1. 陳家鋒. 幾種典型緩/控釋肥料的應用研究進展[J]. 肥料與健康， 2022， 49（6）： 15-20.CHEN J F. Research and application progress of several typical slow-release fertilizers[J]. Fertilizer and Health， 2022， 49（6）： 15-20. （in Chinese）
2. 韓天富， 柳開樓， 黃晶， 馬常寶， 鄭磊， 王慧穎， 曲瀟林， 任意， 于子坤， 張會民. 近30年中國主要農田土壤pH時空演變及其驅動因素[J]. 植物營養與肥料學報， 2020， 26（12）： 2137-2149.HAN T F， LIU K L， HUANG J， MA C B， ZHENG L， WANG H Y， QU X L， REN Y， YU Z K， ZHANG H M. Spatio-temporal evolution of soil pH and its driving factors in the main Chinese farmland during past 30 years[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertilizers， 2020， 26（12）： 2137-2149. （in Chinese）
3. 王鈺涵. 農業耕作氮肥對環境的影響[D]. 鄭州： 華北水利水電大學， 2020.WANG Y H. Environmental impacts of nitrogen fertilizers in agricultural systems[D]. Zhengzhou： North China University of Water Resources and Electric Power， 2020. （in Chinese）

[4]"""""" 郭美希， 薄雪， 李新程， 吳京靜， 常海波， 劉淑霞， 王呈玉. EDTA改性沸石吸附氨氮特性及對稻田土壤微環境的影響[J]. 吉林農業大學學報， （2024-07-20）[2025-04-07]. https：//kns.cnki.net/kcms2/article/abstract？v=i7m15r_oBqpdJan4ZTLlR-CQ3s-nU6hh7F_Kzwg1OKtH1T8tfxia3t6YpbOJ70dKGUonBndAerwN1FU-A_8cvGTDZ1P6TVZ5tokPsMQO3i2ntefgiYrZtZV47XXPBesiXEV3acVTvKexy19vrT_wLIrdXQwsTq2BPmJLpm5crT7pwLqNRZgIlA==amp;uniplatform=NZKPTamp;language=CHS.GUO M X， BO X， LI X C， WU J J， CHANG H B， LIU S X， WANG C Y. Characteristics of ammonia nitrogen adsorption by EDTA-modified zeolite and its effects on the microenvironment of paddy field soil[J]. Journal of Jilin Agricultural University， （2024-07-20）[2025-04-07]. https：//kns.cnki.net/ kcms2/article/abstract？v=i7m15r_oBqpdJan4ZT-LlR-CQ-3s--n-U-6-hh7F_Kzwg1OKtH1T8tfxia3t6YpbOJ70dKGUonBndAer-wN1FU-A_8cvGTDZ1P6TVZ5tokPsMQO3i2ntefgiYrZtZV4-7XXPBesiXEV3acVTvKexy19vrT_wLIrdXQw-sTq2B-P-m-J-Lpm5crT7pwLqNRZgIlA==amp;uniplatform=NZKPTamp;language=CHS. （in Chinese）

[5]"""""" 王偉， 胡鈺， 孫志玲， 蔡姍姍， 魏丹， 孫磊， 王爽， 劉建生. 沸石包膜尿素肥料養分釋放特征及其對大豆生物效應的影響[J]. 黑龍江農業科學， 2024（4）： 18-24.WANG W， HU Y， SUN Z L， CAI S S， WEI D， SUN L， WANG S， LIU J S. Nutrient release characteristics of zeolite coated urea fertilizer and effect on soybean[J]. Heilongjiang Agricultural Sciences， 2024（4）： 18-24. （in Chinese）

[6]"""""" 石勤， 劉珂， 后王新， 陳智博， 竇勐星， 王海燕， 楊恒輝. 沸石基緩釋肥料的研究進展[J]. 硅酸鹽通報， 2022， 41（6）： 2181-2190.SHI Q， LIU K， HOU W X， CHEN Z B， DOU M X， WANG H Y， YANG H H. Research progress of zeolite-based slow-release fertilizers[J]. Bulletin of the Chinese Ceramic Society， 2022， 41（6）： 2181-2190. （in Chinese）

[7]""""nbsp;" SOLTYS L， MYRONYUK I， TATARCHUK T， TSINURC-H-YN V. Zeolite-based composites as slow release fertilizers[J]. Physics and Chemistry of Solid State， 2020， 21（1）： 89-104.

[8]"""""" WERNECK C G， BREDA F A， ZONTA E， LIMA E， POL-IDO-RO J C， BALIEIRO F D C， BERNARDI A C D C. Vola-ti-li-za??o de am?nia proveniente de ureia com zeólita nat-ural[J]. Pesquisa Agropecuária Brasileira， 2012， 47： 466- 470.

[9]"""""" 王甲辰， 陳延華， 鄒國元， 宮延剛， 王美菊. 添加不同顆粒沸石粉對沙壤玉米NPK吸收和水分、養分淋溶的影響[J]. 水土保持學報， 2015， 29（2）： 1-6， 34.WANG J C， CHEN Y H， ZOU G Y， GONG Y G， WANG M J. Effects of adding different particle composition of zeolite powders to sandy soil on NPK uptake of corn， irrigation leakage and nutrient leaching[J]. Journal of Soil and Water Conservation， 2015， 29（2）： 1-6， 34. （in Chinese）

[10]""" PERRIN T S， DROST D T， BOETTINGER J L， NORTON J M. Ammonium-loaded clinoptilolite： a slow-release nitrogen fertilizer for sweet corn[J]. Journal of Plant Nutrition， 1998， 21（3）： 515-530.

[11]""" MALEKIAN R， ABEDI-KOUPAI J， ESLAMIAN S S. Influences of clinoptilolite and surfactant-modified clinoptilolite zeolite on nitrate leaching and plant growth[J]. Journal of Hazardous Materials， 2011， 185（2/3）： 970-976.

[12]""" MIHOK F， MACKO J， ORI?AK A， ORI?AKOVá R， KOVA? K， SISáKOVá K， KOSTECKá Z. Controlled nitrogen release fertilizer based on zeolite clinoptilolite： study of preparation process and release properties using molecular dynamics[J]. Current Research in Green and Sustainable Chemistry， 2020， 3： 100030.

[13]""" CATLI N B J， MIGO V P， ALFAFARA C G， MAGUY-ON-DE-TRAS M C， BRUTAS C C P. Optimization of the production of a complete fertilizer formulation by batch impregnation using clinoptilolite zeolite as carrier[C]//Bristol， UK： IOP Publishing， 2020， 778（1）： 012066.

[14]""" AHMAD A， IJAZ S S， HE Z. Effects of zeolitic urea on nitr-o-gen leaching （NH₄-N and NO₃-N） and volatilization （NH₃） in spodosols and alfisols[J]. Water， 2021， 13（14）： 1921.

[15]""" 王杰， 孫程萬， 郭建華， 寧建鳳， 倪振宇， 王彎彎. 生物炭包膜尿素的制備及其固氮潛力的研究[J]. 節水灌溉， 2024（1）： 121-127.WANG J， SUN C W， GUO J H， NING J F， NI Z Y， WANG W W. Preparation of biochar coated urea and its nitrogen fixation potential[J]. Water Saving Irrigation， 2024（1）： 121-127. （in Chinese）

[16]""" 國家環境保護總局. 水和廢水監測分析方法[M]. 4版. 北京： 中國環境科學出版社， 2002.State Environmental Protection Administration. Methods for monitoring and analysis of water and wastewater[M]. 4th ed. Beijing： China Environmental Science Press， 2002. （in Chinese）

[17]""" 鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 北京： 中國農業出版社， 2015.BAO S D. Soil and agricultural chemistry analysis[M]. Beijing： China Agriculture Press. 2015. （in Chinese）

[18]""" 吳榮， 劉善江， 孫昊， 李亞星， 馬良， 白楊. 長期定位不同施肥方式對土壤肥力和微生物的影響[J]. 中國土壤與肥料， 2020（4）： 12-18.WU R， LIU S J， SUN H， LI Y X， MA L， BAI Y. Effects of long-term fertilization on soil fertility and microbial characteristics[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China， 2020（4）： 12-18. （in Chinese）

[19]""" 牛智有， 劉鳴， 牛文娟， 邵愷懌， 耿婕， 唐震， 黃金芝， 周凱強. 炭肥比和膨潤土粘結劑對炭基肥顆粒理化及緩釋特性的影響[J]. 農業工程學報， 2020， 36（2）： 219-227.NIU Z Y， LIU M， NIU W J， SHAO K Z， GENG J， TANG Z， HUANG J Z， ZHOU K Q. Effects of biochar fertilizer ratio and bentonite binder on physicochemical properties and slow release properties of biochar fertilizer particles[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering， 2020， 36（2）： 219-227. （in Chinese）

[20]""" 汪兆輝， 張友良， 馮紹元. 旱地硝態氮淋失阻控措施研究進展[J]. 中國農村水利水電， 2021（12）： 39-45.WANG Z H， ZHANG Y L， FENG S Y. Review of soil nitrate leaching control measures in dry farmland[J]. Chinese Rural Water and Hydropower， 2021（12）： 39-45. （in Chinese）

[21]""" 胡鈺. 基于沸石包膜肥料的大豆減肥穩產增效研究[D]. 哈爾濱： 東北農業大學， 2021.HU Y. The study on reducing chemical fertilizer， stable yield and increasing efficiency of soybean based on zeolite coated fertilizer[D]. Harbin： Northeast Agricultural University， 2021. （in Chinese）

[22]""" SFECHI? S， VIDICAN R， ?ANDOR M， STOIAN V， ?AN-DOR V， MUSTE B. Using assessment of zeolite amendments in agriculture[J]. ProEnvironment， 2015， 8（21）： 85-88.

[23]""" TORMA S， VILCEK J， ADAMISIN P， HUTTMANOVA E， HRONEC O. Influence of natural zeolite on nitrogen dynamics in soil[J]. Turkish Journal of Agriculture and Forestry， 2014， 38（5）： 739-744.

[24]""" SEPASKHAH A R， YOUSEFI F. Effects of zeolite application on nitrate and ammonium retention of a loamy soil under saturated conditions[J]. Soil Research， 2007， 45（5）： 368-373.

[25]""" QIAN J H， DORAN J W， WEIER K L， MOSIER A R， PETERSON T A， POWER J F. Soil denitrification and nitrous oxide losses under corn irrigated with high-nitrate groundwater[J]. Journal of Environmental Quality， 1997， 26（2）： 348-360.

[26]""" 王靜. 不同施磷策略對磷在土壤中移動?轉化及磷肥利用率的影響[D]. 石河子： 石河子大學， 2016.WANG J. Effects of phosphate fertilizer application strategies on soil P mobility， transformation and P use efficiency on calcareous soil[D]. Shihezi： Shihezi University， 2016. （in Chinese）

[27]""" HE X B， HUANG Z B. Zeolite application for enhancing water infiltration and retention in loess soil[J]. Resources， Conservation and Recycling， 2001， 34（1）： 45-52.

[28]""" SEPASKHAH A R， BARZEGAR M. Yield， water and nitrogen-use response of rice to zeolite and nitrogen fertilization in a semi-arid environment[J]. Agricultural Water Management， 2010， 98（1）： 38-44.

[29]""" BANSIWAL A K， RAYALU S S， LABHASETWAR N K， JUWARKAR A A， DEVOTTA S. Surfactant-modified zeolite as a slow release fertilizer for phosphorus[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2006， 54（13）： 4773-4779.

[30]""" TSADILAS C D， ARGYROPOULOS G. Effect of clinoptilolite addition to soil on wheat yield and nitrogen uptake[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis， 2006， 37（15/20）： 2691-2699.

[31]""" 白玉超， 王德漢， 段繼賢， 鄧寶元， 王宗抗. 生物炭、沸石與化肥配施的農學和環境效應的研究進展[J]. 中國農學通報， 2020， 36（14）： 93-100.BAI Y C， WANG D H， DUAN J X， DENG B Y， WANG Z K. Agronomic and environmental effect of combined application of biochar and zeolite with chemical fertilizer： a review[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin， 2020， 36（14）： 93-100. （in Chinese）

[32]""" DUBEY A， MAILAPALLI D R. Zeolite coated urea fertilizer using different binders： fabrication， material properties and nitrogen release studies[J]. Environmental Technology amp; Innovation， 2019， 16： 100452.

[33]""" SALES H B E， DE S. CAROLINO A， DE A. NUNES R Z， MACALIA C M， RUZO， C M， DA C PINTO C， SANCHES E A. Advances in agricultural technology： a review of slow-release nanofertilizers and innovative carriers[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis， 2024， 55（12）： 1849-1882.

[34]""" YADAV A， YADAV K， ABD-ELSALAM K A. Nanofertilizers： types， delivery and advantages in agricultural sustainability[J]. Agrochemicals， 2023， 2（2）： 296-336.

[35]""" IBRAHIM H M S， MAHMOUD A W M， SOLIMAN M M， HEIDER S M， MOTALEB S A. Assessing biochar， clinoptilolite zeolite and zeo-char loaded nano-nitrogen for boosting growth performance and biochemical ingredients of peace lily （Spathiphyllum wallisii） plant under water shortage[J]. BMC Plant Biology， 2024， 24（1）： 924.