论文部分内容阅读
氮是植物生长发育所必需的营养元素,施用氮肥是保障作物产量和粮食安全必不可少的措施。氮肥施用中存在利用率低及氮肥流失造成的严重环境污染问题,引起人们的广泛关注。为有效提高氮肥利用率并减少氮素流失造成的环境污染,降低或减缓氮素的释放与转换速率,本研究将包膜与脲酶/硝化抑制剂相结合研制了新型包膜控释尿素,探讨了包膜与脲酶/硝化抑制剂结合型控释尿素对氮素与脲酶/硝化抑制剂的缓释效应,明确其缓释机理,并通过田间试验研究了对土壤供氮能力与小麦生长的影响,明确该新型控释尿素的生物学效应。主要研究结果如下:1.将肥料包膜技术应用到脲酶抑制剂上,制备了包膜脲酶抑制剂,延长脲酶抑制剂的持效期。采用室内模拟培养同室外田间试验相结合的方法,研究了包膜脲酶抑制剂对尿素水解的抑制作用及对小麦生长的影响。采用胶囊包膜的方法,将脲酶抑制剂氢醌（HQ）部分或全部包膜与尿素掺混施用,在盆栽试验条件下,研究了对照（CK）、普通尿素（U）、U+普通HQ（SRU1）、U+包膜HQ（SRU2）和U+30%普通HQ+70%包膜HQ（SRU3）5种肥料对小麦生长及土壤不同形态氮素含量和脲酶活性的影响。结果表明,与SRU1相比,包膜HQ能显著促进小麦生长,改善小麦产量构成,增加小麦产量,提高氮素利用率,其中SRU2、SRU3分别显著增加了小麦产量的34.7%,56.5%;与SRU2相比,SRU3处理中普通HQ和包膜HQ配合施用前期能够有效抑制尿素水解,维持土壤中NH4+-N的适宜浓度,后期能增加土壤NH4+-N含量,保证土壤有效氮持续供应,减少氮素损失,使小麦生育期内土壤脲酶活性长时间维持在较低水平。采用树脂包膜技术对HQ进行包膜,研制了树脂包膜缓释HQ,通过室内培养试验和大田试验研究了HQ不同包膜比例对延缓尿素水解和对小麦生长的影响。结果表明,树脂包膜HQ肥料成膜完整,HQ在树脂层的完全包围之中,释放期为42天;添加HQ能够有效抑制尿素水解,避免了尿素水解过程激增的现象,而包膜HQ能够延长对尿素水解的作用时间。HQ部分包膜与普通HQ掺混施用,使尿素的水解过程更加平缓,水解时间由10天延长到30天,尿素的最大水解速率降低了62.44%;田间试验表明,在不同包膜比例HQ与尿素掺混中,对HQ进行50%包膜较其他处理,能显著促进小麦生长,增加冬小麦的株高与分蘖数,提高功能叶片SPAD值,对氮素的持续供应能力最强,氮素利用率最高,获得小麦产量最高为9902.7kg/hm~2。2.将树脂包膜技术应用于硝化抑制剂（DCD）包膜,制备了树脂包膜DCD,以延长DCD对土壤NH4+-N硝化抑制作用的持效期。通过扫描电镜和静水释放试验,明确了树脂包膜DCD的缓释性能;并通过大田试验研究了对照（CK）、普通尿素（U）、U+普通DCD（SUD1）、U+包膜DCD（SUD2）和U+30%普通DCD+70%包膜DCD（SUD3）5种肥料对小麦生长及土壤供氮能力的影响。结果表明,树脂包膜DCD具有良好的缓控释性能,达到了预期效果,释放期为7天。包膜DCD控效尿素能显著促进冬小麦的生长,增加冬小麦的株高与分蘖数,提高功能叶片SPAD值,改善小麦产量构成,增加小麦产量,提高氮素利用率;并能够延长DCD作用的时间,延缓NH4+的转化速率,使土壤中氮素长时间保持NH4+-N形态,减少NO3--N的积累。SUD3处理前期既有效抑制铵态氮向硝态氮的转化,后期又延长了DCD的作用时间,进一步降低了土壤铵态氮的表观硝化率,减少了NO3--N的淋溶损失,显著促进了小麦的生长,获得小麦产量最高。3.将尿素包膜控释技术与脲酶/硝化抑制剂缓释技术相结合,研制了树脂包膜尿素（CU）、树脂包膜+脲酶抑制剂HQ涂层尿素（CRU1）、树脂包膜+硝化抑制剂DCD涂层尿素（CRU2）和树脂包膜+（HQ+DCD）组合涂层尿素（CRU3）4种不同缓/控释性能的新型树脂包膜肥料。采用扫描电镜和静水释放试验探讨了双控释尿素的微观结构特性及养分与抑制剂缓释性能,并通过在山东省潍坊和泰安两地布置田间试验,研究了不同肥料对小麦生长及土壤供氮能力的影响。结果表明,采用此技术制备的包膜尿素,成膜完整,树脂能完整地覆盖在肥核的表面;尿素与抑制剂交接处结合严密,且尿素与抑制剂在树脂层的完全包围之中。静水释放条件下,采用尿素与抑制剂共包膜的方式,可实现尿素和抑制剂释放的同时控制。与CU相比,包膜与抑制剂结合在两地田间均能显著促进小麦生长,并能增加花后干物质转运量,改善小麦产量结构,提高小麦产量与氮素利用率。其中CRU1、CRU2和CRU3处理在潍坊分别显著增产23.38%,23.13%和38.79%,在泰安分别显著增产6.36%,9.52%和28.57%。包膜与HQ结合的CRU1、CRU3处理能在小麦生育期内维持土壤脲酶活性在较低的水平;包膜与DCD结合的CRU2、CRU3处理能够抑制土壤NH4+-N向NO3--N的转化,降低土壤NH4+-N表观硝化率。尿素与HQ和DCD共包膜双控释尿素CRU3处理,土壤氮素持续供应能力最强,氮素利用率最高,对小麦生长的促进作用最显著,获得小麦产量最高。