水基聚合物包膜尿素实现山东夏玉米氮肥减施和一次性基施

【目的】相比于普遍的树脂包膜材料,新型水基聚合物包膜材料具有环境友好、成本低等特点。我们研究了水基聚合物包膜尿素在氮肥减量和一次性基施条件下,满足山东省夏玉米全生育期氮素营养供给和实现夏玉米稳产高效的可行性。【方法】采用田间释放率测定方法,研究供试水基聚合物包膜氮肥(WF)和树脂包膜氮肥(PF)的控释性能,计算理论最佳掺混比例。于2018—2020年在山东青州和桓台开展3年田间试验,设置常规用量(N 225 kg/hm^(2))和减施30%氮量(N 157.5 kg/hm^(2))两个氮素水平,分别采用普通尿素(BF)、水基聚合物包膜尿素(WF)、树脂包膜尿素(PF)、WF和PF按1∶0.52质量比例掺混(MF) 4种氮肥,以不施氮肥为对照(CK),共9个处理。普通尿素采用基施加追施方法,包膜尿素均为一次性基施。测定了土壤氮含量、土壤有机质含量、氮素利用率、氮素累积吸收量和夏玉米产量。【结果】WF、PF两种包膜尿素在青州和桓台2个试验点的总释放率分别超过了90%和80%,WF的田间释放率高于PF且其释放特征更符合夏玉米生育前期对氮素的需求。同一氮肥用量下,青州、桓台两地WF、PF和MF处理间3季夏玉米平均产量均无显著差异,与BF1普通尿素(常规用量)处理也均无显著差异,但BF减氮30%处理的产量显著低于BF常规用量处理,且只有WF减氮30%处理的产量显著高于BF减氮30%处理。与BF常规用量处理相比,在青州和桓台试验点3季夏玉米的6个包膜肥处理均显著增加了氮肥利用率;在青州试验点WF减氮30%和PF减氮30%处理的氮肥农学效率分别增加了49.0%和32.5%,在桓台试验点只有WF减氮30%处理显著增加了40.9%。在青州,抽雄期和成熟期WF和PF处理的NH_(4)^(+)-N含量均显著高于BF常规用量处理,WF常规用量和PF常规用量处理的NO_(3)^(-)-N含量显著高于BF常规用量处理;在桓台,抽雄期和成熟期各处理土壤NH_(4)^(+)-N含量均无显著差异,PF和WF处理的土壤NO_(3)^(-)-N含量均显著高于BF常规用量处理。【结论】新型水基聚合物包膜尿素的氮素释放总量高,且前期释放特征更符合夏玉米拔节期至抽雄期的氮素需求。氮肥减施并一次性基施条件下,两种包膜尿素均可提高夏玉米抽雄期和成熟期的土壤无机氮水平,维持稳定的夏玉米产量,提高氮肥利用率和农学效率。新型水基聚合物包膜尿素提升产量和氮肥农学效率的效果优于树脂包膜尿素,也优于二者掺混。

聚合物包膜尿素溶出动力学特征及其与包膜层通透性的关系

通过聚合物包膜尿素(PCU)在30℃纯水中的溶出试验,精确描述了PCU尿素溶出的动力学特征。将PCU尿素溶出过程分成4个阶段:滞后阶段、溶胀阶段、稳定阶段和衰退阶段。同时,基于Fick扩散第一定律,确立了PCU尿素溶出速率与包膜层通透性的关系方程,并根据此方程,推断出PCU尿素溶出过程中包膜层通透性的变化情况。结果表明,在溶胀阶段,溶出速率系数K(包膜层通透性的量度)逐渐变大;在稳定阶段,K为一稳定值;在衰退阶段,K随时间t变化可以用公式K=mt^(n-1)表示(式中m和n均为常数)。当n>1时,包膜层的通透性逐渐增大,肥心尿素溶出加快;当n=1时,包膜层通透性稳定,肥心尿素以一级动力学方式溶出;当n<1时,包膜层通透性逐渐减小,肥心尿素溶出变慢,导致明显的“尾留效应”。

缓控释肥料发展历程、现状及未来趋势

缓释肥的高级形式为控释肥(CAFS),是指通过各种机制措施预先设定肥料在作物生长季节的释放模式,使其养分释放规律与作物养分吸收基本同步,极大限度的提高了肥料的利用率,控释肥比普通肥料的科技含量高,具有智能控释的作用,所以也叫智能肥料。缓控释肥料的发展历程,现状以及未来趋势。