1、粘土包膜緩釋尿素的養(yǎng)分釋放特征及其增產(chǎn)效應趙斌范蘭蘭荊磊張治軍王宜鑫趙海濤封克(揚州大學環(huán)境科學與工程學院江蘇揚州225009)摘要:以尿素為緩釋肥料核心兩種粘土礦物為包膜材料聚乙烯醇為粘結劑研制出兩種包膜緩釋肥料并探討了兩種包膜肥料在土壤、石英砂等介質(zhì)條件下的氮素釋放特征及形態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律還通過盆栽試驗進一步研究了包膜尿素的增產(chǎn)效應。試驗結果表明與普通尿素相比兩種粘土礦物肥料均具有較好的緩釋性能在以石英砂為介質(zhì)時表現(xiàn)的尤為明顯包膜后的尿素

2、具有較明顯的生物增產(chǎn)效應兩種包膜肥料在株高、鮮重、干重等主要產(chǎn)量性狀方面與普通尿素均存在顯著差異。關鍵詞:緩釋肥料尿素粘土礦物中圖分類號:S14515文獻標識碼:A文章編號:16736257(2008)01002805收稿日期:20061025基金項目:揚州大學大學生科技創(chuàng)新基金資助。作者簡介:趙斌(1980)男河南鄭州人碩士研究生主要研究方向為農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境。許多研究表明我國氮肥的當季利用率僅為30%～35%[12]而其余大部分氮素則

3、以各種形式進入大氣和水體造成氮肥的嚴重損失和環(huán)境污染有些地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)地表水富營養(yǎng)化地下水和蔬菜中氮的含量嚴重超標等問題[3]。據(jù)測算我國每年損失的氮量相當于1900萬t尿素[45]。因此提高化肥利用率減輕其對環(huán)境的污染發(fā)展可持續(xù)高效農(nóng)業(yè)已成為各國共同關注的問題[6]。解決這一問題的有效途徑之一是開發(fā)控緩釋肥料其被認為是21世紀肥料發(fā)展的方向[7]。目前全世界每年的N、P、K消耗總量是11000萬t而包膜控釋肥消耗量還不到50萬t主要原因

4、是成本太高是一般肥料的2～6倍如果能夠著重改進生產(chǎn)技術工藝和應用方法尋找價格低廉的緩釋材料進一步降低肥料生產(chǎn)成本那么控緩釋肥必定有巨大的市場空間。我國粘土礦物資源豐富并且已經(jīng)廣泛應用于冶金、石油、鑄造、農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、化工、環(huán)境保護等眾多領域。已有研究表明粘土礦物在農(nóng)業(yè)方面應用也較為廣泛如膨潤土是一種非常好的改良劑。其能改變土壤中的固、液、氣的比例具有疏松土壤結構、保水、保肥等優(yōu)點。在碳酸氫銨中加入沸石制成的沸石碳銨具有不易結塊、不易

5、揮發(fā)、施用方便的優(yōu)點。本試驗擬利用自然界普遍存在、價格低廉的粘土礦物材料和有機膠粘劑對普通尿素進行包膜并制成包膜緩釋肥并開展淋溶和生物盆栽試驗探討緩釋肥的氮素釋放特征及生物增產(chǎn)效應以期為粘土礦物材料在緩釋肥料制造中的應用提供依據(jù)。1材料與方法111試驗材料試驗用肥料共3種:常規(guī)大顆粒尿素(山西產(chǎn))含N46%、膨潤土包膜尿素(PC)含N3112%、沸石包膜尿素(FC)含N3112%。包膜所用膨潤土、沸石均產(chǎn)自湖南且通過01025mm篩。聚

6、乙烯醇(PVA)分析純。試驗用土壤為揚州市郊區(qū)農(nóng)田的灰潮土質(zhì)地為中壤取土深度范圍為0～20cm有機質(zhì)、全氮含量分別為1814和0184gkg。堿解氮、有效磷(P2O5)、有效鉀(K2O)含量分別為116133412和188mgkg。供試玉米品種為澄海11。112試驗方法11211材料預處理將膨潤土和沸石過01025mm篩并置于烘箱中在105℃條件下烘2h取出備用。稱取5g聚乙烯醇置于玻璃燒杯中加入100mL去離子水和5mL甲醛然后于磁力

7、攪拌器上攪拌10min使之均勻。再放入恒溫水浴鍋中逐漸升溫使之溶解并不斷攪拌。在80℃恒溫條件下保持30min。11212包膜肥料的制備稱取300g尿素置于勻速轉(zhuǎn)動的容器中將5%的熱聚乙烯醇(PVA)、甲醛混合溶液用噴壺噴—82—中國土壤與肥料2008(1)素、FC、PC尿素的累積淋溶率就分別達到了35175%、17151%和16134%。從整個淋溶曲線看3種肥料在前期均表現(xiàn)出了較高的淋溶速率而到后期各肥料的累積淋出率基本不再升高。但就

8、3種肥料而言其養(yǎng)分累積淋出率大小順序依然是普通尿素FC尿素PC尿素。213包膜尿素在以土壤為介質(zhì)的淋溶液中的NH4N釋放特征圖3各尿素在土壤中的NH4N淋溶濃度圖3為各種尿素在以土壤為介質(zhì)淋溶過程中的NH4N濃度變化曲線。由圖3可知3種尿素在整個淋溶過程中的NH4N濃度變化趨勢基本一致均是在第2次淋溶時NH4N濃度達到最高值但以后隨著淋溶次數(shù)的增加NH4N濃度都逐漸降低。但從3種尿素養(yǎng)分釋放過程曲線看在淋溶的前期普通尿素NH4N淋溶濃度

9、大于包膜尿素后期包膜尿素NH4N淋溶濃度大于普通尿素。由于土壤中存在的大量膠體對NH4N的吸附作用使得包膜尿素在淋溶的前期階段與普通尿素的濃度變化差別不是很明顯但隨著淋溶次數(shù)的增加普通尿素養(yǎng)分流失較快而包膜尿素仍保存較多的養(yǎng)分故在這個階段包膜尿素淋溶液中NH4N的濃度遠遠高于普通尿素。214包膜尿素在石英砂為介質(zhì)的淋溶液中的NH4N釋放特征圖4為各種尿素在以石英砂為介質(zhì)淋溶過程中的NH4N濃度變化曲線。由圖4可知3種尿素在整個淋溶過程中

10、的濃度變化趨勢基本一致均呈現(xiàn)出先高后低的變化趨勢。但3種尿素在淋溶時的NH4N釋放高峰不同普通尿素在第2次淋溶時NH4N濃度達到最高PC、FC尿素在第4次淋溶時NH4N濃度達到最高。到了第7次淋溶普通尿素NH4N已經(jīng)基本檢測不到。但PC、FC尿素NH4N的濃度仍分別高達85和10mgL。這說明包膜尿素的養(yǎng)分釋放高峰比普通尿素明顯后移。圖4各尿素在石英砂中的NH4N淋溶濃度215包膜尿素在土壤為介質(zhì)的淋溶液中的NO3N釋放特征圖5各尿素在

11、土壤中的NO3N淋溶濃度圖5為各種尿素在土壤為介質(zhì)淋溶過程中的NO3N濃度變化曲線。由圖5可知3種尿素在整個淋溶過程中的濃度變化趨勢基本一致均是在第3次淋溶時NO3N濃度達到最高值但以后隨著淋溶次數(shù)的增加NO3N濃度都逐漸降低。普通尿素、FC尿素、PC尿素在第3次淋溶時NO3N濃度均達到最高分別為7109、1017和14149mgL隨著淋溶次數(shù)的繼續(xù)增加到了第5次淋溶各自NO3N濃度分別為310、417和519mgL。這說明在淋溶的前期