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本研究通过采用分层包膜和加入混合添加剂的方法来调控包膜控释氮肥的养分释放规律,研制出能够在水稻育苗时一次性全量施用的控释氮肥,其养分释放特征为:育苗期间的养分释放速率较为缓慢,在25℃水中,42天内养分累积释放率小于3%,此后可加速释放,并且在180天内养分累积释放率超过85%。
在控释尿素控释尿素CRU的养分释放与模拟试验中,采用了吸水树脂代替土壤的培养方法,经田间土壤埋袋法测定后表明,用吸水树脂代替土壤培养CRU,可减少或克服土壤埋袋法的缺点或不足,使测定更方便、更准确;另外,采用100℃水快速浸提和分两个关键点进行联合模拟推算的方法,达到了快速准确测算水稻育苗专用CRU的要求,可用于指导CRU的研发和工厂在线检测。
种肥接触育苗的方法为:在56cm×21.5cm育苗盘内先铺上2cm的育苗土,撒上CRU,在CRU上方撒上100g水稻种子,再覆盖0.5cm的育苗土;CRIJ的施用量在400~1200g/盘范围内水稻种子能够安全萌发,且其用量为800~1000g/盘时效果较好,能明显提高水稻秧苗的氮素含量并促进秧苗地上部和根系的生长发育。育秧成苗后,水稻秧苗可带肥插秧,以后不用再追施氮肥,可减少施肥次数,提高氮素利用率。
根部接触施用CRU能显著提高水稻植株的生长发育,在减少1/3氮肥用量的条件下,水稻产量不会降低,且氮素利用率均高于相应的普通尿素处理;根部接触施用CRU可以相对增加水稻根系干物质的积累、根吸收面积和根系体积等,并且促进了根系向CRU方向和部位集中;根部接触施用CRU能提高水稻产量的关键原因是其能显著提高灌浆成熟期氮素代谢关键酶(谷氨酰氨合成酶、谷氨酸合成酶、硝酸还原酶)的活性和激素(玉米素和玉米素核苷)的含量,促进了对氮素的吸收,延缓了植株的衰老、增强了灌浆能力、提高了结实率。
与施用普通尿素的处理相比,根部接触施用CRU,可明显减少稻田表水中铵态氮和硝态氮的浓度,降低pH值,减少氨的挥发损失;根部接触施用CRU提高了水稻根区土壤中氮素平均养分浓度,降低了行间土壤中氮素浓度,为促进水稻根系对氮素的高效吸收与利用提供了保障;根部接触施用CRU处理的氧化亚氮的排放总量只有普通尿素处理的1/5~1/4,稻田氮素淋失量只有普通尿素处理的1/2左右。
与施用普通尿素的处理相比,根部接触施用CRU能够相对促进水稻根区有关细菌数量(氨化细菌、亚消化细菌、反消化细菌)的增加,而且,随着CRU用量的增加有增加的趋势,而施用普通尿素的几个处理只在施肥期内有明显增加的趋势,随后又快速降低;根部接触施用CRU提高了水稻根区脲酶、羟胺还原酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶的活性,为促进根区氮素养分形态转化和循环起了重要的作用。
总之,根部接触施用CRU的养分释放规律基本上与水稻对氮素肥料养分的需求相一致,将大量CRU与水稻种子一起育苗,种肥接触一次全量施用不烧苗,成苗后可根部带肥插秧,整个生育期不再追施氮肥。由于CRU集中在水稻根部,缓慢释放氮素养分,提高了根区氮素养分浓度,促进了水稻根系向CRU位置和方向集中生长,提高了水稻根区土壤中相关酶的活性和微生物数量,加快了氮素养分在植株体内的循环,减少了氮素的挥发和淋失,促进了水稻对氮素的高效吸收与利用,大幅度提高了氮素利用率。