沸石包膜尿素的研制及包膜控釋尿素對作物生長效應(yīng)與影響機理研究.pdf

1、氮是作物生長必需的大量元素之一,是作物體許多重要有機化合物的組分,是限制植物生長和形成產(chǎn)量的首要因素,在作物生命代謝中占有不可替代的作用。氮肥施用是我國糧食獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的有效途徑,但由此而造成氮肥過量施用和氮肥利用率低的現(xiàn)象普遍存在。一方面造成氮素大量浪費,經(jīng)濟效益低下,另一方面引起土壤、水體、大氣等環(huán)境不同程度污染。控釋肥料能夠?qū)崿F(xiàn)養(yǎng)分釋放與作物吸收同步,簡化施肥技術(shù),實現(xiàn)了一次性施肥就能夠滿足作物在整個生長期內(nèi)對養(yǎng)分的需求,降低肥

2、料損失,提高肥料利用率,省工、省時、省力,提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì),必將成為二十一世紀肥料發(fā)展的主要方向。論文針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮肥施用存在的問題,以尿素為研究對象,通過實驗室尿素包膜,確定了沸石包膜尿素的工藝參數(shù);通過盆栽和大田試驗,系統(tǒng)研究了樹脂膜控釋尿素對小麥生長和增產(chǎn)培肥效應(yīng),硫膜和樹脂膜控釋尿素對水稻生長和增產(chǎn)培肥效應(yīng),稻-麥連作下連續(xù)施用硫膜控釋尿素的增產(chǎn)培肥效應(yīng)及稻-油連作下連續(xù)施用樹脂膜控釋尿素的增產(chǎn)培肥效應(yīng)。通過探討包膜控釋尿素在

3、大田作物上短期和長期的施用效應(yīng),比較沸石包膜尿素、硫膜和樹脂膜包膜尿素對水稻產(chǎn)量和氮肥利用率的影響,為實現(xiàn)包膜控釋尿素在田間作物上合理施用提供理論和實踐依據(jù)。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1.以沸石為包膜材料,通過實驗室現(xiàn)場調(diào)試得出沸石包膜尿素機械參數(shù):包膜溫度80℃,轉(zhuǎn)速60r/min,傾角45°。通過正交試驗和浸水試驗得出沸石包膜尿素工藝參數(shù):膜材配比沸石-F,包膜厚度10％,粘結(jié)劑濃度2%,粘合劑用料8ml/100g,封閉濃

4、度5%;封閉次數(shù)3次。
　　2.硫膜和樹脂膜控釋尿素盆栽試驗結(jié)果表明,與普通尿素一次基施(U100)相比,施用控釋尿素各處理均能顯著提高水稻籽粒產(chǎn)量、氮肥表觀利用率和農(nóng)學(xué)效率,增幅分別達15.1%~51.4%、64.5%~141.1%和5.4~18.2kg/kg;水稻生育中后期SPAD值增加,葉片凈光合速率顯著提高。與普通尿素分次施用(U60-40)相比,樹脂膜控釋尿素及硫膜控釋尿素和普通尿素7:3一次性配施(SCU70)處理能顯

5、著提高水稻籽粒產(chǎn)量、氮肥農(nóng)學(xué)效率及水稻收獲后土壤全氮和堿解氮含量,增幅分別達7.9%~31.7%、3.3~13.0kg/kg、2.2%~17.6%和13.2%~22.0%;顯著提高葉片中后期凈光合速率;各處理以樹脂膜控釋尿素100%一次基施(PCU100)處理最高。施用樹脂膜控釋尿素各處理較普通尿素處理顯著提高水稻氮肥生理效率。樹脂膜控釋尿素比硫膜控釋尿素表現(xiàn)出更好的水稻增產(chǎn)效應(yīng)和氮肥利用效率,更能有效延緩葉片衰老,實現(xiàn)水稻氮素的高效利

6、用。
　　3.樹脂膜控釋尿素田間小區(qū)試驗結(jié)果表明,與普通尿素一次底施相比,樹脂膜控釋尿素及普通尿素配施抑制劑處理均能顯著提高小麥產(chǎn)量和氮肥利用率,增幅分別達5.6%~12.6%和32.4%~137.3%。與分次施用普通尿素相比,樹脂膜控釋尿素及普通尿素配施抑制劑處理小麥籽粒產(chǎn)量增幅達1.5%~8.2%;等氮量施用樹脂膜控釋尿素處理顯著提高蛋白質(zhì)含量,沉降值及濕面筋含量;等氮施用樹脂膜控釋尿素及抑制劑處理顯著提高小麥氮肥利用率,增幅

7、達13.9%~42.6%。施氮處理小麥籽粒產(chǎn)量、品質(zhì)、土壤無機氮與氮肥利用率皆以樹脂膜控釋尿素和普通尿素7:3配施(PCU70)最高,且產(chǎn)量和氮肥利用率顯著高于其它施氮處理?？蒯屇蛩嘏涫┢胀蛩赜欣跔I養(yǎng)器官花前貯藏同化物和氮素向籽粒中轉(zhuǎn)運。樹脂膜控釋尿素和普通尿素按照7:3一次配施,強筋小麥增產(chǎn)效果最好,完全可以替代普通尿素拔節(jié)期分次施用,實現(xiàn)氮素的高效利用。
　　4.2007~2009連續(xù)3年硫膜控釋尿素盆栽定位試驗結(jié)果表明,

8、施用控釋尿素較普通尿素一次性施用(U100)可提高作物產(chǎn)量,除硫膜控釋尿素和普通尿素3:7配施(SCU30)外,較普通尿素分次施用(U60-40)提高作物產(chǎn)量,小麥的增產(chǎn)效應(yīng)要高于水稻,隨著控釋尿素施用年限的增加,高控氮比處理作物產(chǎn)量增加顯著,前兩季以控氮比7:3(SCU70)處理產(chǎn)量最高,后三季以控釋尿素全量施用(SCU100)最高,控釋尿素后效顯著,稻季和麥季的產(chǎn)量平均結(jié)果以SCU70最高,SCU100次之,兩者無顯著性差異。起主要

9、作用的產(chǎn)量構(gòu)成因素是水稻和小麥的有效穗數(shù)。稻季和麥季的分蘗動態(tài)顯示前兩季作物最大分蘗數(shù)和成熟期成穗數(shù)以SCU70最高,后三季則以SCU100最高。施用控釋尿素較U100提高作物生育中后期葉綠素含量,高控氮比處理較U60-40提高作物生育中后期葉綠素含量,前兩季以SCU70最高,后三季則以SCU100最高。施用控釋尿素可以較U100提高氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)效率、偏生產(chǎn)力、收獲指數(shù),除SCU30外,較U60-40提高氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)效率

10、、偏生產(chǎn)力、收獲指數(shù),隨著種植年限的增加,高控氮比處理增加顯著,前兩季SCU70最高,顯著高于其它處理,后三季SCU100最高,顯著高于其它處理,稻季和麥季的平均結(jié)果來看,SCU70最高,SCU100次之,但兩者無顯著性差異。高控氮比處理可以顯著提高水稻和小麥生育中后期無機氮含量,有利于作物吸收氮素營養(yǎng)。施用控釋尿素可以有效提高土壤全氮、有機質(zhì)、堿解氮、速效鉀、速效磷含量,對土壤全磷影響較小,隨著控氮比例增加而增大,種植5季作物后,全量

11、施用控釋尿素PCU100處理顯著高于其它施氮處理。
　　5.2009~2012連續(xù)4年樹脂膜控釋尿素田間定位試驗結(jié)果表明,連續(xù)施用控釋尿素較普通尿素一次性施用(U100)處理顯著提高水稻和油菜產(chǎn)量,水稻季較普通尿素分次施用(U60-40)處理增加產(chǎn)量,油菜季100%氮肥用量條件下增加產(chǎn)量。且隨著控釋尿素施用延長,水稻產(chǎn)量呈增加趨勢,且施用控釋尿素各處理間差異縮小。籽粒產(chǎn)量水稻季以控氮比5:5(PCU50)處理最高,與控氮比7:3(

12、PCU70)無顯著性差異,顯著高于其它施氮處理;油菜季以PCU70最高,顯著高于其它施氮處理。水稻通過提高有效穗數(shù)來提高產(chǎn)量,油菜產(chǎn)量通過提高角果數(shù)來提高產(chǎn)量。連續(xù)施用控釋尿素較普通尿素處理可以顯著提高水稻和油菜的氮肥表觀利用率、農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力,減氮30%處理高于全氮用量處理,水稻的增加效應(yīng)高于油菜,并且氮肥利用率增加幅度隨著控釋尿素施用年限的增加而提高。水稻季以(PCU60R70)處理最高,油菜季以控釋尿素減氮30%(PCU100

13、R70)最高,但與PCU70處理無顯著性差異。施用控釋尿素可以顯著提高土壤全氮、有機質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量,隨著控釋尿素比例增加而增大,減氮30%控釋尿素處理高于U100處理,與U60-40處理相當。不同氮肥經(jīng)濟效益分析得出,施用控釋尿素可以較U100增加凈收入,水稻較U60-40增加凈收入,油菜全量施用控釋尿素處理較U60-40增加凈收入。各季作物以PCU70經(jīng)濟效益最高。
　　6.盆栽和大田條件下,樹脂膜控釋尿素對水稻

14、生長、產(chǎn)量及氮肥效率結(jié)果表明,盆栽條件下隨著控氮比增加,水稻產(chǎn)量、氮肥效率及土壤養(yǎng)分含量增加,以全量施用控釋尿素效果最高;田間條件下水稻產(chǎn)量和氮肥效率以控氮比5:5最好,土壤養(yǎng)分則以控氮比7:3最好。單季和連續(xù)多季施用硫膜控釋尿素對水稻產(chǎn)量、氮肥效率及土壤養(yǎng)分的影響結(jié)果表明,單季和稻麥連作第一季均以控釋尿素和普通尿素7:3配施水稻產(chǎn)量、氮肥利用效率、土壤堿解氮最高,隨著水稻種植年限的增加,則以全量施用控釋尿素處理最佳。不同連作制度下施用

15、控釋尿素對作物生長培肥效果結(jié)果表明,稻-麥連作施用硫膜控釋尿素第一季水稻和第二季小麥均以控氮比7:3處理產(chǎn)量、氮肥效率和土壤養(yǎng)分含量最高,第三季開始則以全量控釋尿素處理最高。稻-油連作施用樹脂膜控釋尿素水稻季產(chǎn)量和氮肥效率以控氮比5:5最高,油菜季以控氮比7:3最高,土壤養(yǎng)分含量均以控氮比7:3最高。
　　7.沸石包膜尿素和硫膜控釋尿素氮素累積釋放曲線前期基本相當,后期沸石包膜尿素高于硫膜控釋尿素,兩者始終高于樹脂膜控釋尿素。沸石