硅鈣包裹尿素對(duì)溫室大棚菜地土壤養(yǎng)分的影響

戚新革1　王曰鑫1　吳　迪2

(1　山西農(nóng)業(yè)大學(xué)　太谷　030801　2　山西博瑞地產(chǎn)評(píng)估咨詢有限公司　太原　030024)

摘　要：通過(guò)不同用量硅鈣包裹尿素肥與尿素對(duì)土壤養(yǎng)分的對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明：相同施肥條件下，包裹尿素處理的土壤速效鉀、有效硅、水溶性鈣、水溶性鎂和有機(jī)質(zhì)含量均高于普通尿素處理，且隨包裹肥施入量增加而提高，最高值出現(xiàn)在施入包裹肥1.5kg/6.7 m2時(shí)；包裹尿素處理的土壤有效磷含量高于普通尿素處理，其含量隨包裹肥施入量增加而降低；包裹尿素對(duì)速效氮起到了緩釋效果，在生長(zhǎng)后期含量較高，且隨施肥量增加而提高。

關(guān)鍵詞：硅鈣肥　包裹肥　西葫蘆　土壤養(yǎng)分

Calcium Silicate Wrapped Fertilizer Greenhouse Vegetable Soil Nutrient Influence Qi Xinge1, Wang Yuexin1, Wu Di2

(1 Shanxi Agricultural University, Taigu, 030801 2 Shanxi Borui Real Estate Evaluation Consultation Co., Ltd., Taiyuan, 030024)

Abstract: A contrast experiment  was conducted to investigate the effect of different amount of Si-Ca coated carbamide fertilizer and carbamide on soil fertility.The results showed that: In the same fertilization conditions, the contents of wrapped fertilizer treatment such as available potassium, available silicon, water soluble calcium and magnesium, organic matter are higher than the carbamide treatment, and those indexes raised with the  fertilizer increased, the maximum vaule appeared in the application of 1.5kg coated fertilizer; the content of wrapped fertilizer treatment is higher than the carbamide treatment in available phosphorus, and it debased with the  fertilizer increased; The wrapped fertilizer had slow-release to available nitrogen, and it raised with the  fertilizer increased.

Key words: Si-Ca fertilizer; wrapped fertilizer; pumpkin; soil nutrient

硅是土壤礦物質(zhì)中含量最多的元素之一，而土壤中能被作物有效利用的硅素卻很少[1]；緩/控釋肥近些年來(lái)得到了較快的發(fā)展，但對(duì)用硅鈣肥作為包裹材料的包裹型緩釋肥的研究還較少[2]。為了證實(shí)硅鈣肥包裹型緩釋肥對(duì)土壤養(yǎng)分的影響，本試驗(yàn)以西葫蘆為例，用硅鈣肥包裹尿素肥與尿素做比較，進(jìn)行試驗(yàn)研究，其目的是對(duì)新型緩釋肥的發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　供試土壤

本試驗(yàn)在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院試驗(yàn)基地溫室大棚內(nèi)進(jìn)行。供試土壤為石灰性褐土，表層土壤(0～20 cm)基本理化性狀如表1所示。

表1　供試土壤基礎(chǔ)肥力
Tab.1 Basic fertility for experiment soil

1.2　供試作物

西葫蘆(Cucurbita pepo L.)，品種為長(zhǎng)青王一號(hào)，早熟品種，播后40 d即可收獲250 g左右的嫩瓜；成熟瓜長(zhǎng)28～32 cm，寬7～7.5 cm。

1.3　供試肥料　　

(1) 包裹緩釋尿素：硅鈣肥與尿素按28:72比例包裹(即每100 kg緩釋肥中，Si 8.4 kg，CaO 8.4 kg，MgO 0.84 kg，N 33.12 kg)。自己制作，所用材料如下：

①硅鈣肥：山西富邦肥業(yè)有限公司生產(chǎn)，粉狀，其中有效硅(SiO2)30%；CaO 30.0%；MgO 3.0%；用太行山區(qū)天然的頁(yè)巖和石灰?guī)r生產(chǎn)出的中量元素肥料。

②尿素：山西蘭花集團(tuán)化肥分公司生產(chǎn)，其中N：46%。

③粘結(jié)劑。

包裹過(guò)程：稱取一定量的②材料倒入包衣鍋中，直到鍋內(nèi)材料溫度達(dá)到50～60 ℃時(shí)，噴入③，使肥料表面濕潤(rùn)但能保持其自由滾動(dòng)，然后均勻撒入粉狀的①材料，加熱使溶劑揮發(fā)材料均勻包裹于肥料的表面。再噴入粘結(jié)劑③，加包膜材料如此反復(fù)2～3次，直到用完材料，等待溶劑完全揮發(fā)后取出即為所制的包膜肥料。制作完成后稱取剩余材料，計(jì)算①與②的使用比例。整個(gè)制作過(guò)程保持溫度為50～60℃。

(2) 磷肥(過(guò)磷酸鈣)：四川宏達(dá)有限責(zé)任公司生產(chǎn)，P2O5：14%。

(3) 鉀肥(硫酸鉀): 山西鉀肥有限責(zé)任公司生產(chǎn)，K2O：50%。

(4) 腐植酸：有機(jī)質(zhì)含量65%，總腐植酸47%，從靈石縣購(gòu)買。

1.4　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)在溫室內(nèi)進(jìn)行，共設(shè)7個(gè)處理，3次重復(fù)。各小區(qū)按隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積均為6.7 m2，長(zhǎng)4.8 m，寬1.4 m，21株/小區(qū)。試驗(yàn)處理見(jiàn)表2。在播種時(shí)施3種水平的包裹緩釋肥與3種水平的尿素，一個(gè)對(duì)照(CK)。每小區(qū)種植3列，實(shí)施種子與肥料平行且相間的方法，即每隔20 cm播種1行的間隔施肥。

其他肥料在播種前以基肥施入，磷鉀肥按過(guò)磷酸鈣∶硫酸鉀為2∶1混合均勻，稱取每小區(qū)所需肥量，均勻施入各小區(qū)。腐植酸按100千克/畝(1畝=667 m2)的施肥量均勻撒施于各小區(qū)。雖磷肥中含有一定量的鈣元素，但因各小區(qū)施入的過(guò)磷酸鈣量一致，所以可以消除磷肥中的鈣元素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

于4月2日上午播種，在播種前深入澆水1次。出苗后，視苗子缺水情況統(tǒng)一澆水。于6月28日收獲結(jié)束。

表2　小區(qū)施肥量
Tab.2 Cell fertilization

1.5　測(cè)定的項(xiàng)目和分析方法[3]

土壤的速效氮共測(cè)定4次：試驗(yàn)前的4月1日，生長(zhǎng)前期的5月8日，生長(zhǎng)后期的6月17日和采收后的6月29日；土壤的有效磷和速效鉀、有效硅、全鈣、全鎂和有機(jī)質(zhì)共測(cè)定3次：試驗(yàn)前4月1日，生長(zhǎng)期6月17日，收獲后 6月29日；各項(xiàng)養(yǎng)分指標(biāo)為相同處理3次重復(fù)間數(shù)據(jù)的平均值。

土壤有效硅：乙酸緩沖液浸提—硅鉬藍(lán)比色法；

土壤水溶性鈣、鎂：1∶1水土比浸提，EDTA滴定法；

土壤有機(jī)質(zhì)：重鉻酸鉀容量法-外加熱法；

土壤堿解氮：堿解擴(kuò)散法；

土壤速效磷：鉬銻抗比色法；

土壤速效鉀：火焰光度法；

土壤pH：電位法；

數(shù)據(jù)處理方法：本試驗(yàn)所有數(shù)據(jù)均用Microsoft Excel 2000 進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì)軟件DPS6.5進(jìn)行方差分析(用Duncan法進(jìn)行檢驗(yàn))。

2　結(jié)果與分析

2.1　對(duì)土壤速效氮含量的影響

植物生長(zhǎng)過(guò)程中，需不斷從土壤中吸收速效氮供植物生長(zhǎng)需要，因此速效氮可以較好的反映土壤中氮的供應(yīng)情況和施入土壤中肥料的氮素釋放速度。

從表3可以看出，在植株生長(zhǎng)過(guò)程中，不同施肥處理堿解氮含量趨勢(shì)不同，各處理堿解氮變化差異較大。

在施肥前，基礎(chǔ)土樣氮素含量為56.3 mg/ kg。在西葫蘆生長(zhǎng)前期，土壤中速效氮含量為包裹肥＜尿素。處理1較處理4低59.68%，處理2較處理5低58.46%，處理3較處理6低22.02%；在前期階段，因氮元素為易溶性元素，只施尿素的各處理氮元素含量較高。處理3和處理6分別表現(xiàn)出不同施肥處理的最高值。隨施肥量增加，包裹肥各處理堿解氮表現(xiàn)出正比例關(guān)系。

生長(zhǎng)后期階段速效氮含量為包裹肥＞尿素，包裹肥含量較生長(zhǎng)前期升高，而尿素的各處理中速效氮含量卻比生長(zhǎng)前期有所下降。在施肥量相等的情況下，包裹肥的各處理較同水平的尿素處理在生長(zhǎng)后期含量都有提高，處理1比處理4高0.01%、處理2比處理5高114.94%、處理3比處理6高150.87%。

可以看出，在植株生長(zhǎng)過(guò)程中，前期包裹肥處理土壤中氮素較尿素處理的低，后期情況則相反，說(shuō)明包裹肥在后期能夠?yàn)槲骱J生長(zhǎng)提供充足的氮元素，防止在生長(zhǎng)前期的元素流失，包裹肥對(duì)氮素具有明顯的緩釋能力[4]，在一定程度上提高了土壤的供氮能力。

表3　不同處理對(duì)土壤速效氮含量的影響
Tab.3 Effect of different treatments on soil available-N content

注：小寫字母表示0.05顯著水平；大寫字母表示0.01極顯著水平；相同字母表示處理間差異不顯著。下同。

2.2　對(duì)土壤有效磷含量的影響

磷是植物必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一，在土壤中化學(xué)磷肥轉(zhuǎn)化速率很快，施入土壤的磷肥除部分淋失外，大部分較快轉(zhuǎn)化成其他形態(tài)的磷酸鹽，不易被植株吸收利用，因此施入當(dāng)季的磷肥利用率很低，只有5%～25%。

從表4中可以看出，在植株生長(zhǎng)期、收獲后各處理中土壤有效磷含量變化趨勢(shì)保持一致；隨著生長(zhǎng)，西葫蘆不斷從土壤中吸收磷元素，土壤中的有效磷含量開(kāi)始下降，各處理表現(xiàn)趨勢(shì)基本一致。

在西葫蘆生長(zhǎng)期，施入土壤的各種元素逐漸釋放出來(lái)，使得土壤中所含的有效磷含量較種植前提高；從施入包裹肥的各處理來(lái)看，施肥量越高，土壤中有效磷含量反而降低，原因是磷酸根離子與包裹肥中的鈣鎂離子形成難溶化合物，生成沉淀，使得有效態(tài)磷元素含量較低。從這個(gè)角度來(lái)看，包裹肥含量越高，鈣鎂離子含量就越高，越會(huì)降低有效磷含量。施入常規(guī)肥料的各處理來(lái)看，處理5表現(xiàn)出最值，在施肥量中等的情況下，有效磷含量最高，超過(guò)或低于此含量均會(huì)下降。其有效磷的含量順序?yàn)椋禾幚?＞處理2＞處理5＞處理3＞處理6＞處理4＞處理7。

在西葫蘆收獲后期，因在生長(zhǎng)過(guò)程中吸收大量的有效磷供西葫蘆生長(zhǎng)結(jié)果需要，使得土壤中有效磷含量低于生長(zhǎng)期間。同時(shí)，處理1與處理4差異顯著，處理3與處理6差異顯著。各處理較對(duì)照處理7均有較高水平的提高。

表4　不同處理對(duì)土壤有效磷含量的影響
Tab.4 Effect of different treatments on soil available-P content

因此，有效磷含量在西葫蘆生長(zhǎng)過(guò)程中經(jīng)歷了先增加后降低的過(guò)程，滿足西葫蘆生長(zhǎng)對(duì)元素的需要；包裹肥含量高，會(huì)促進(jìn)磷元素的沉淀。

2.3　對(duì)土壤速效鉀含量的影響

土壤中鉀全部以無(wú)機(jī)形態(tài)存在，而且其數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氮、磷，對(duì)植株的生長(zhǎng)、發(fā)育同樣有重要作用。從表5可以看出，在植物生長(zhǎng)過(guò)程中各處理差異顯著，土壤有效鉀含量隨施肥量增加而提高，緩釋肥效果優(yōu)于尿素各處理。

在西葫蘆生長(zhǎng)期，處理1較處理4高0.6%，處理2較處理5高15.05%，處理3較處理6高17.52%，均比對(duì)照處理7含量高。后期，因大量的有效鉀被西葫蘆吸收利用，土壤中含量明顯降低。鉀含量的高低與速效氮有很大的相關(guān)性，因氮與鉀之間的互作，使得土壤中有效鉀含量在氮含量高時(shí)也表現(xiàn)出較高值。

因此，整體上在施入包裹肥時(shí)，在速效氮含量高時(shí)，土壤中的有效鉀含量也高，隨著西葫蘆吸收利用，鉀含量會(huì)隨之降低。

2.4　對(duì)土壤有效硅含量的影響

土壤有效硅又稱為活性硅，即為土壤中能被植物吸收的單硅酸Si(OH)4或H4SiO4，常以溶液態(tài)、吸持態(tài)、聚合態(tài)和晶格束縛態(tài)存在，它們?cè)谕寥乐械暮侩S著土壤條件和氣候條件的差異而有較大的變化[5]。

從表6中可以看出，有效硅的含量隨著施肥量增加而提高，且處理1、處理2、處理3之間差異在生長(zhǎng)中期和收獲后期均達(dá)極顯著水平。

在植株生長(zhǎng)期，處理1、處理2、處理3之間的差異達(dá)極顯著，處理3與處理6差異不顯著，處理1與處理4、處理2與處理5差異達(dá)極顯著。處理1、處理2、處理3之間隨著施入包裹肥的量增加，有效硅含量也提高，說(shuō)明土壤中有效硅的含量隨著施肥量增加而增加。包裹肥中用硅包裹是其含量增加的根本原因。處理1與處理4、處理2與處理5差異達(dá)極顯著，處理3與處理6差異為顯著，說(shuō)明在包裹肥和與純尿素相比，土壤中有效硅含量明顯增加。

在西葫蘆采摘結(jié)束后測(cè)定的土壤有效硅含量表現(xiàn)趨勢(shì)與植株生長(zhǎng)過(guò)程中大體一致，各處理間差異顯著。

總體來(lái)看，收獲后與種植前相比，各處理(除處理4、處理7)的有效硅含量均表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。處理1增加38.38%，處理2增加66.84%，處理3增加98.98%，處理4增加16.68%，處理5增加39.88%，處理6增加73.20%，而對(duì)照處理7卻表現(xiàn)出降低，相比種植前降低了3.45%。

表5　不同處理對(duì)土壤速效鉀含量的影響
Tab.5 Effect of different treatments on soil available-P content

表6　不同處理對(duì)土壤有效硅含量的影響
Tab.6 Effect of different treatments on soil available Si content

2.5　對(duì)土壤水溶性鈣含量的影響

鈣是植物生長(zhǎng)必需的中量元素之一，也是調(diào)節(jié)植物代謝系統(tǒng)的重要因子。土壤中銨態(tài)氮、鉀、鎂、鋁等養(yǎng)分含量過(guò)高時(shí)，與鈣發(fā)生拮抗作用，抑制根系對(duì)鈣的吸收[6]。從表7中可以看出，與對(duì)照處理7比較，包裹肥的處理1、處理2、處理3在西葫蘆生長(zhǎng)過(guò)程中土壤水溶性鈣的變化較大，而純尿素的處理4、處理5、處理6在生長(zhǎng)過(guò)程中土壤水溶性鈣變化較小。

表7　不同處理對(duì)土壤水溶性鈣含量的影響
Tab.7 Effect of different treatments on soil water soluble-Ca content

在西葫蘆生長(zhǎng)過(guò)程中，施入包裹肥的各處理與施入尿素的各處理相比，處理1較處理4提高9.17%，處理2較處理5提高11.30%，處理3較處理6提高19.19%，因包裹肥中含有鈣元素，使得土壤中水溶性鈣含量較高。

在收獲后測(cè)定的土壤水溶性鈣的含量變化趨勢(shì)更為明顯。處理1、處理2、處理3分別與處理4、處理5、處理6相比提高值逐一為52.54%、40.91%和56.25%；在此階段，因植株生理上對(duì)鈣元素的需要較高，從而帶動(dòng)土壤中鈣元素含量的提高。

總體來(lái)看，西葫蘆生長(zhǎng)全過(guò)程中，各處理較施肥前和處理7均有較大的不同，尤其是施入包裹肥的處理，其原因一方面是包裹肥中包裹的硅鈣肥提高了土壤中的有效鈣；另一方面可能是有效鈣的含量跟土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量有很大關(guān)系，在有機(jī)質(zhì)含量高的土壤中，保水保肥能力強(qiáng)，鈣的有效性高。

2.6　對(duì)土壤水溶性鎂含量的影響

在大量施用鉀肥、鈣肥、銨態(tài)氮肥的條件下，會(huì)因離子間的拮抗而出現(xiàn)缺鎂，故鎂肥宜配合施用。隨著氮、磷、鉀等化肥的施用，作物產(chǎn)量的不斷提高，土壤中的鎂消耗多，補(bǔ)充少，作物缺鎂現(xiàn)象在各地陸續(xù)出現(xiàn)[7]。從表8中可以看出，與對(duì)照比較，處理1、處理2、處理3在西葫蘆生長(zhǎng)過(guò)程中的變化差異較大，而僅施入尿素的處理4、處理5、處理6動(dòng)態(tài)變化較小。

在植株生長(zhǎng)過(guò)程中，處理1較試驗(yàn)前土壤有效鎂含量增加41.86%，處理2增加149%，而處理3達(dá)到187%；各處理間的顯著差異表明在施入包裹肥時(shí)，施肥量越高，使得土壤中易被植株吸收利用的有效鎂含量越高；另一方面，鎂含量的多少與鈣含量有很大的關(guān)系，因?yàn)樵谌扁}的情況下，鎂含量也會(huì)較低。處理4、處理5、處理6與施入包裹肥的處理1、處理2、處理3相比，分別降低20.79%，45.89%和35.71%，說(shuō)明在施肥量相同的情況下，施入包裹肥的土壤中在植株生長(zhǎng)階段釋放出來(lái)的水溶性鎂含量較高，包裹肥提高了土壤中鎂含量。

在收獲后測(cè)定的土壤水溶性鎂的含量變化趨勢(shì)更為明顯。處理1、處理2、處理3分別比處理4、處理5、處理6提高63.63%、63.27%和 69.01%；這表明在植株生長(zhǎng)的后期，施入包裹肥會(huì)有效提高結(jié)果期土壤中水溶性鎂的含量，并且在植株生長(zhǎng)的全過(guò)程中，包裹肥對(duì)有效鎂的釋放遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)尿素和不施肥。

總體來(lái)看，施入包裹肥的各處理有效鎂含量較高，一方面是因?yàn)榘手邪墓桠}肥提高了土壤中的有效鎂；另一方面原因可能是有效鎂的含量跟土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量有很大關(guān)系，在有機(jī)質(zhì)含量高的土壤中，保水保肥能力強(qiáng)，鎂的有效性高；同時(shí)，有效鈣含量影響有效鎂，有效鎂含量變幅更大。

表8　不同處理對(duì)土壤水溶性鎂含量的影響　　
Tab.8 Effect of different treatments on soil water soluble-Mg content

2.7　對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

土壤有機(jī)質(zhì)是作物生產(chǎn)中的必要因子，它通過(guò)儲(chǔ)蓄養(yǎng)分、減少養(yǎng)分淋溶損失、緩沖土壤酸堿急劇變化、提供土壤微生物活動(dòng)能量以及緩和土壤緊實(shí)度等作用而有利于土壤生產(chǎn)力。

從表9中可以看出，本試驗(yàn)中有機(jī)質(zhì)含量與施肥量呈正相關(guān)性。整體上看，施入包裹肥效果好于尿素，且各處理間差異達(dá)顯著水平。處理3在西葫蘆生長(zhǎng)期間有機(jī)質(zhì)含量最高，與處理6差異顯著；處理2與處理5差異不顯著；各處理與對(duì)照差異顯著；這說(shuō)明在施肥量達(dá)到一定程度時(shí)，施入包裹肥會(huì)有效提高土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，提供植株生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分。

表9　不同處理土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響
Tab.9 Effect of different treatments on soil organic matter content

3　結(jié)論與討論

3.1　結(jié)論

在植株生長(zhǎng)過(guò)程中，前期包裹肥處理中土壤速效氮含量較尿素低，到生長(zhǎng)后期情況相反，說(shuō)明包裹肥對(duì)氮素具有明顯的緩釋能力，在整個(gè)生長(zhǎng)期提高土壤的供氮能力；有效硅、水溶性鈣、水溶性鎂的變化趨勢(shì)基本一致，即隨施肥量增加含量隨之提高，以施入緩釋肥1.5kg的處理3效果最佳；有效鉀和有機(jī)質(zhì)含量在施入緩釋肥1.5kg的小區(qū)中最高，與各處理間差異顯著，施肥量相同情況下施入包裹肥效果優(yōu)于尿素處理；土壤中有效磷含量隨西葫蘆生長(zhǎng)經(jīng)歷了先增加后降低的過(guò)程，施入包裹肥各處理中有效磷含量隨施肥量增加而降低。

3.2　討論

(1) 包裹肥的制作方法沒(méi)有做深入研究，例如包裹溫度，粘結(jié)劑的不同對(duì)包裹肥釋放速度和有效性的影響等，有待完善。

(2) 試驗(yàn)中僅設(shè)計(jì)了同種肥料的3種施肥比例，即包裹肥或者尿素按1∶2∶3進(jìn)行，更多的施肥比例還待今后逐步完善。

(3) 陶其驤等[8]的研究顯示施入硅鈣肥后會(huì)提高磷元素的活性，但本試驗(yàn)得出的結(jié)論是施入包裹肥的各處理中，施肥量越大，有效磷含量越低，因此硅鈣肥對(duì)磷元素的活性影響今后還需探討。

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