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土壤肥力较差和肥料利用效率较低是我国半干旱地区限制作物生长的重要因素。低成本缓释肥料对提高大田作物生产力、降低环境风险具有重要意义。然而目前为止还没有一种适合我国半干旱地区使用的缓释肥。为了提高肥料利用效率,减少环境污染,本研究制备了一种新型的凹凸棒土分层环包缓释肥。凹凸棒土是一种天然矿物质粘土,具有缓释性能,在我国储量大、价格低。本研究的目的是评估凹凸棒土分层环包肥料是否能够作为一种缓释肥应用于半干旱地区的作物。此肥料的制备结合了测土配方技术,根据玉米和马铃薯不同生长期需求计算所需化肥用量,分为三层并用凹凸棒土分层包膜,制备了三层肥料、三层包衣的分层环包缓释肥。这个设计既新颖又独特,通过每一层包膜缓慢释放的养分可以满足作物在整个生长季的需求。为了探索这种肥料的缓释和增产效果,于2010年和2011年开展了大田实验。2010年选取了四种肥料,包括包衣比例分别为20%和30%的凹凸棒土分层环包缓释肥(A20CF,A30CF),20%凹凸棒土与普通化肥混合成粒(A20MF),普通化肥无添加凹凸棒土(CK)；2011年选取了三种肥料,包括包衣比例为30%的凹凸棒土分层环包缓释肥(A30CF),30%凹凸棒土与普通化肥混合成粒(A30MF),普通化肥无添加凹凸棒土(CK)。实验共设低、中、高三个施肥梯度,玉米为(1)94.22kg/ha N,22.49kg/ha P,(2)139.09kg/ha N,38.98kg/ha P,(3)254.23kg/ha N,50.98kg/ha P,马铃薯为(1)94.5kg/ha N,4.5kg/ha P,(2)137.9kg/ha N,16.5kg/ha P和10.5kg/ha K,(3)223.4kg/ha N,24.0kg/ha P和81.0kg/ha K。2011年另设大田实验,只施肥,不种作物,对比A30CF, A30MF和CK三种肥料,施肥量分别选取上述玉米和马铃薯的第二个施肥梯度。不种作物的实验结果显示,在施入肥料后60天到120天之间,ACF土壤无机氮含量和有效磷含量随时间变化的增加幅度显著低于CK和AMF处理,说明ACF所含养分是缓慢释放的,具有一定的缓释效果。普通肥料在生长季前期就释放了大部分养分,而ACF的缓释性则可以满足植物在整个生长季尤其是中后期的养分需求。马铃薯叶片硝态氮的实验结果显示,在施入肥料100天以后,中、高两个梯度下ACF处理的叶片内硝态氮含量会突然出现小幅度的上升,而CK和AMF则保持下降趋势,这进一步验证了ACF的缓释性,能够在作物生长的中后期持续提供养分,满足作物需求。种植玉米的实验,两年都表现为ACF处理玉米籽粒产量显著高于CK和AMF处理,且A30CF处理效果最好。其中,2010年A20CF较CK和A20MF分别增加了12-19.7%和10.7-19.2%,A3OCF较CK和A20MF分别增加了19.5-26.7%和17.5-26.2%；2011年A30CF较CK和A30MF分别增加了9-11%和5.7-8.2%。籽粒产量的增加主要取决于ACF对穗粒数和百粒重的增加。两年实验期间ACF处理还在一定程度上提高了地上生物量、水分利用效率以及N肥和P肥的偏生产力。另外,ACF处理的收后土壤无机氮含量也显著高于CK和AMF处理。种植马铃薯的实验,两年都表现为ACF处理块茎总产量和商品薯产量显著高于CK和AMF处理,且A30CF处理效果最好。2010年对于块茎产量而言,A20CF较CK和A20MF分别增加了13.3-19.7%和11.1-17.5%,A30CF较CK和A20MF分别增加了18.6-25.8%和16.3-23.5%；对于商品薯产量而言,A20CF较CK和A20MF分别增加了19.1-28.9%和14.7-24.4%,A30CF较CK和A20MF分别增加了25.4-39.6%和20.8-34.8%。2011年对于块茎产量而言,A30CF较CK和A30MF分别增加了10.6-14.7%和9-14.5%；对于商品薯产量而言,A30CF较CK和A30MF分别增加了15.0-20.6%和12.9-17.8%。块茎产量的增加主要取决于ACF对块茎平均质量和每株植株的块茎产量的增加。两年实验期间ACF处理对马铃薯的地上生物量、水分利用效率以及N肥、P肥和K肥的偏生产力也有一定程度的提高。另外,ACF处理的收后土壤无机氮也显著高于CK和AMF处理。总之,凹凸棒土分层环包肥料具有增加作物产量、提高水分利用率和肥料利用率的综合效应,再加上成本低,制备工艺简单,且对环境无污染,是一种适合在雨养农业地区推广使用的新型肥料,它将会大力推进该地区农业可持续发展进程。