关键词玻璃基质;缓释肥料;土壤淋溶;养分释放特性
中图分类号s143.5;tq449.1文献标识码a文章编号 1007-5739(2010)22-0266-02
thenutrientleachingcharacteristicsofcontrolledreleasefertilizerwithglassmatrix
zheng xiang-zhouzhang yu-shuding hongqin sheng-jin
(institute of soil and fertilizer,fujian academy of agricultural sciences,fuzhou fujian 350013)
abstractby way of the controlled release fertilizer with glass matrix as tested material,the present study was conducted to explore the nutrient leaching characteristics of controlled release fertilizer with glass matrix by soil column leaching method. the results showed that:after 28 days incubation,the accumulative leaching rate of nitrogen and potassium in soil columns of glass fertilizer was 81.34% and 75.32%(p<0.01) of the conventional fertilizer. at the midterm and anaphase of incubation,the glass fertilizer still displayed a leaching rate and release outlet of nitrogen and potassium relatived to conventional fertilizer. these results implied that the glass fertilizer possessed good sustained release features,it could reduce fertilizer loss and improve nutrient utilization of nitrogen and potassium avaiably.
key wordsglass matrix;controlled release fertilizer;soil column leaching;nutrient leaching characteristics
作为肥料使用世界第一的国家,近年来,我国在作物产量不断提高、肥料用量不断增加的同时出现了肥料利用率下降等问题。大量研究表明,我国化肥的当季作物利用率低,其中大田作物的氮肥利用率仅在28%左右,远低于发达国家的平均水平(40%～60%)[1-2]。因此,如何提高养分的利用率已成为农业领域内的研究热点之一,根据化肥损失的原理和途径,人们试图通过研制缓/控释肥料以适应作物的营养特性,提高化肥利用率,减少因施用化肥而造成的环境污染[3-4]。缓/控释肥料研制的关键是找到价格低廉、性能良好的材料。尽管目前国内外已经研发出不少控释效果较好的控释肥,但在农业生产中的应用,特别是在大田作物方面还很有限,最主要的原因是这些材料成本太高。
玻璃肥料是一种缓慢释放的长效无机肥料,它是将含有某些特定元素的矿物质或化合物熔入玻璃中,再将其研磨成一定粒度的粉末施入土壤中[5]。由于玻璃的溶解速率慢、溶解度小,因此,玻璃肥料能以缓慢速率长期不断地为植物提供所需要的营养元素。目前,国内外已有这方面的研究报道,其中,amin等[6]学者研究了玻璃肥料成分与溶解度的关系,还指出玻璃肥料的施用对环境是相对安全的。与此同时,贺祯等[7]研究表明,玻璃肥料的生产过程中,可充分利用大量的矿废渣和废弃玻璃,既节约了生产成本又起到废物利用的作用。然而,目前国内外对玻璃肥料的研究多集中在玻璃微肥上,由于氮素的热不稳定性,对玻璃复肥特别是含氮玻璃缓释肥料的研究甚少。
土壤淋溶试验常用来模拟控/缓释肥在土壤中淋出特性。该试验通过土壤淋溶方法,研究玻璃缓释肥料中的养分缓释性能,旨在为该类肥料更好地应用于农业生产提供理论参考。
1材料与方法
1.1试验材料
供试的玻璃基质型缓释肥料为实验室自行研制的肥料品种,利用玻璃材料与矿质肥料熔融制成,养分含量为6-4-14。普通肥料为尿素(含n 46%)、钙镁磷肥(含p2o5 12%)和氯化钾(含k2o 60%)。
1.2试验设计
设玻璃缓释肥料、等养分普通肥料和不施肥(ck)3个处理,4次重复。各处理的肥料使用量如表1所示。
1.3试验方法
选用500 ml装矿泉水的塑料瓶,在瓶口套上100目尼龙筛网,并在离瓶底1/4处横切开。称取100 g风干土,把不同肥料分别与土壤混合均匀后装入瓶中,再加入70 ml水,使土壤充分湿润,然后瓶口朝下、切口朝上固定在钢架上,用带漏斗的三角瓶承接淋溶液。分别于第1、4、8、12、16、20、24、28天取样。每次取样时添加70 ml去离子水进行淋溶、过滤,收集滤液并保存,然后测定滤液中n、p、k含量,并按溶液体积计算养分淋出率。
2结果与分析
2.1玻璃缓释肥料的氮素淋溶特征
用2种肥料处理的不同时段氮淋出率呈现不同的规律(图1)。普通肥料第1天的氮淋出率为89.02%,第4天降低到1.60%,第8天后几乎没有氮淋出。而玻璃肥料的氮淋出率则呈现随着天数的增加而不断降低的规律,第1天的氮淋出率仅为49.10%,比普通肥料低了39.92个百分点(p<0.01)。第4天后玻璃肥料各时段的氮淋出率均显著高于普通肥料处理(p<0.01),至第28天玻璃肥料仍有1.22 %的氮淋出。由此可见,玻璃肥料具有延长氮素释放的作用。在整个淋溶试验过程中,玻璃肥料的氮累积淋出率始终显著低于普通肥料(p<0.01)(图2)。第28天玻璃肥料的氮累积淋出率为74.65%,较普通肥料91.77%的累积淋出率低17.12个百分点。说明玻璃缓释肥料中氮的总溶出量相对较少,从而使该肥料在作物生长的中期仍能提供较多的氮养分。
由图3、4可知,普通肥料和玻璃肥料的磷素养分淋出量均很低。这主要是由于玻璃缓释复合肥料制作原料中的磷本身就属于微溶性磷肥,制作过程中又需要经过高温熔融,产品中的磷可能与玻璃基质材料反应形成枸溶性磷;同时普通肥料所采用的钙镁磷肥也是一种枸溶性磷肥。但二者的养分淋出仍呈现出不同的规律。普通肥料的最大磷淋出率出现在第1天,而玻璃肥料在前16 d时几乎无磷被淋出。此后随着淋溶次数的增加,2种肥料磷素累积淋出量都逐渐增加,但普通肥料的累计释放率要稍高于玻璃肥料。
2.3玻璃缓释肥料的钾素淋溶特征
由图5、6可知,供试肥料的钾素淋溶特征和氮素淋溶特征呈现出相似的规律。玻璃肥料第1天钾素养分淋出率为40.46%,比普通肥料低32.13个百分点(p<0.01),随着淋溶时间的延长其钾素淋出率逐渐降低。至第28天玻璃肥料钾素淋出率为1.24%,显著大于普通肥料的0.28%(p<0.05)。这表明玻璃肥料在淋溶的后期仍有钾素释放,有效地延长了钾素养分的供应期。和氮素累积淋出率相似,玻璃肥料同样
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显著降低了钾素养分的总淋出量(p<0.01)。第28天玻璃肥料的累积钾素淋出率为60.18%,较普通肥料79.90%的累积淋出率减少19.72个百分点(p<0.01)。
3结论与讨论
玻璃基质型缓释肥料是一种新研制开发出的新型三元复合肥料。试验测定结果显示该肥料在土壤中的氮、钾淋出率显著低于普通肥料,其养分释放期比普通肥料明显延长。因此,玻璃肥料能够有效地减少作物生长前期施用肥料时造成的氮、钾养分淋失,同时能有效地增加作物生长中、后期氮、钾养分的供应,提高养分利用率,具有较好的缓释效果。但玻璃基质肥料控制养分释放的机理有待于进一步研究分析。
整理 4参考文献
[1] 张福锁,王激清,张卫峰,等.
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