控釋肥硫膜在土壤中的降解轉(zhuǎn)化機(jī)理及對(duì)作物生長(zhǎng)的影響研究.pdf

1、隨著硫包膜控釋肥的大面積連續(xù)施用，硫膜對(duì)土壤環(huán)境的影響問(wèn)題受到關(guān)注。只有探明硫膜在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程，才能在理論上解釋硫膜轉(zhuǎn)化過(guò)程對(duì)土壤造成的影響。對(duì)硫膜在土壤中降解動(dòng)態(tài)及遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程進(jìn)行研究，既可發(fā)現(xiàn)控釋肥硫膜降解對(duì)土壤微域某些性質(zhì)的影響，也可探明其影響機(jī)理，從而為控釋肥的推廣、應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)，以期指導(dǎo)硫包膜控釋肥的應(yīng)用及推廣。
　　 研究采用室內(nèi)模擬培養(yǎng)試驗(yàn)、砂培試驗(yàn)和池栽試驗(yàn)并結(jié)合掃描電鏡、微域技術(shù)、同位素示蹤等手段，

2、對(duì)控釋肥硫膜在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程、硫膜施入土壤后在不同時(shí)期的形貌及超微形態(tài)變化做細(xì)致研究，探明降解過(guò)程的中間產(chǎn)物和最終降解產(chǎn)物對(duì)土壤環(huán)境的影響，揭示控釋肥硫膜在土壤中的具體去向，并分析硫膜對(duì)土壤中營(yíng)養(yǎng)元素活化和控釋肥包膜控釋下氮素的遷移轉(zhuǎn)化及對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響。本文主要研究結(jié)果如下：
　　 采用連續(xù)兩年的盆栽試驗(yàn)，觀察硫膜降解過(guò)程中形貌及超微形態(tài)的變化，選擇硫磺膜殼、硫磺外噴涂石蠟為密封劑的膜殼和硫磺包被熱固性樹(shù)脂的膜殼，在

3、土壤中培養(yǎng)的不同時(shí)期對(duì)膜殼的橫斷面和表面進(jìn)行掃描電鏡分析，電鏡照片顯示：①僅由硫磺構(gòu)成的膜殼表面粗糙，并遍布細(xì)縫和孔洞，并隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，很快裂縫和孔洞逐漸變大，使膜殼斷裂變小，這也是僅用硫磺包膜控釋效果差的原因；②外涂石蠟為密封劑的膜殼表面較光滑略有細(xì)小突起，雖然因包膜時(shí)溫度變化表層會(huì)存在細(xì)小的裂縫，但較好的覆蓋了硫磺形成的細(xì)縫和小孔。在培養(yǎng)中可發(fā)現(xiàn)原本光滑連續(xù)的石蠟?zāi)ぶ饾u出現(xiàn)侵蝕孔洞，孔洞由小變大，由淺變深，并慢慢連成一片。在培

4、養(yǎng)的中后期，發(fā)現(xiàn)缺乏密封劑保護(hù)的硫磺由膜狀碎裂成小塊，進(jìn)而粉化；③硫加樹(shù)脂膜殼的樹(shù)脂層較薄，可見(jiàn)膜下硫磺表面的孔隙。隨著膜殼的降解，樹(shù)脂層變薄，樹(shù)脂在膜殼表面收縮，原本光滑的表面變得有些粗糙，樹(shù)脂層完整變得間斷，逐漸露出樹(shù)脂膜內(nèi)的硫磺膜。與外涂石蠟的硫磺膜相比包被樹(shù)脂的硫磺膜降解時(shí)間較長(zhǎng)，可以對(duì)養(yǎng)分起到更好的控釋作用。
　　 無(wú)硫砂培試驗(yàn)得出硫膜降解的中間產(chǎn)物為硫代硫酸根，最終產(chǎn)物為硫酸根，硫酸根也是硫膜降解的主要產(chǎn)物。硫膜在基

5、質(zhì)中的主要轉(zhuǎn)化途徑是S0→S2O32-→SO42-。并且殘膜在基質(zhì)中降解的速率要高于包膜肥料膜殼的降解速率。浸提液中硫酸根離子濃度較高的時(shí)期，植株中全硫含量也較高，表明硫膜降解促進(jìn)了植株對(duì)硫素的吸收。
　　 硫磺和硫膜在土壤中的降解，導(dǎo)致了棕壤各處理微域土壤pH值的顯著變化，而對(duì)非微域土壤影響不顯著，在培養(yǎng)的中后期pH值均有回升；與棕壤相比潮土中pH值下降幅度較小。各處理在棕壤、潮土中的氧化速度是：硫磺>硫膜>硫加樹(shù)脂膜。施用硫

6、膜和硫加樹(shù)脂膜起到了活化微域土壤中微量元素的作用，在培養(yǎng)的中后期增加了微域土壤中有效態(tài)鐵、有效態(tài)錳及有效態(tài)銅的含量。并顯著提高了棕壤微域有效硫的含量，非微域中有效硫也有升高的趨勢(shì)；潮土微域中有效硫和有效磷的含量均有增加的趨勢(shì)，隨著硫膜在土壤中降解時(shí)間的延長(zhǎng)，非微域土壤的有效硫、有效磷含量也有上升的趨勢(shì)。試驗(yàn)表明：硫際微域（≤5 mm）土壤受硫膜降解產(chǎn)物的影響顯著，而對(duì)非微域（>5 mm）
　　土壤影響不顯著。表明硫包膜或硫加樹(shù)脂

7、包膜控釋肥在土壤中施用僅顯著影響小范圍土壤的化學(xué)性質(zhì)，而對(duì)整個(gè)土體影響不顯著。
　　 采用棕壤池栽試驗(yàn)，對(duì)夏玉米-冬小麥輪作體系中土壤硫組分動(dòng)態(tài)變化分析發(fā)現(xiàn)，0-20 cm 土層是土壤水溶性硫含量變化幅度較大的層次，硫包膜和硫加樹(shù)脂包膜控釋肥的施用可顯著增加作物生育中后期0-20 cm 土壤水溶性硫含量。在作物種植過(guò)程中，土壤水溶性硫與吸附態(tài)硫之間存在動(dòng)態(tài)平衡。棕壤中無(wú)機(jī)硫組分以水溶性硫和鹽酸可溶性硫?yàn)橹?，并且鹽酸可溶性硫含量有

8、逐漸下降的趨勢(shì)，表明當(dāng)土壤中水溶性硫和吸附態(tài)硫不充足時(shí)，鹽酸可溶性硫可以進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)充。硫加樹(shù)脂包膜控釋肥的施用增加了土壤中無(wú)機(jī)硫總量，在玉米的整個(gè)生育期內(nèi)穩(wěn)定持續(xù)的供給作物生長(zhǎng)所需的硫素。在降雨、灌溉淋溶作用下SO42-有向土壤深層運(yùn)移的趨勢(shì)。硫包膜控釋肥促進(jìn)了夏玉米大口期及乳熟期對(duì)硫素的吸收，其順序?yàn)椋篜SCU>SCU+PCU>PCU>Urea，也增加了冬小麥開(kāi)花期及成熟期植株全硫含量，在冬小麥開(kāi)花期，與Urea 處理相比PSCU

9、處理植株全硫含量增加了25.64％，SCU+PCU 處理增加了17.16％。土壤中硫組分的動(dòng)態(tài)變化促進(jìn)了作物對(duì)硫素的吸收利用。
　　 采用15N 同位素示蹤技術(shù)研究了包膜控釋氮肥與普通尿素在夏玉米-冬小麥輪作系統(tǒng)中肥料氮的轉(zhuǎn)化及去向，肥料氮的殘留，肥料氮在剖面中的運(yùn)移及作物對(duì)肥料氮的吸收利用。研究結(jié)果表明：在夏玉米季，施用控釋肥與普通尿素相比，控釋肥可獲得較高的氮肥利用率；PCU 處理與Urea 處理相比肥料氮回收率增加3.9％

10、、殘留率增加5.02％、損失率減少7.67％；冬小麥季與Urea 處理相比PCU 處理肥料氮回收率增加1.88％、氮肥的殘留率增加5.45％、損失率減少7.32％。
　　 硫包膜和硫加樹(shù)脂包膜控釋氮肥的施用可增加夏玉米季和冬小麥季拔節(jié)期植株的干物質(zhì)積累量，并增加成熟期作物的籽粒產(chǎn)量，并可使作物的氮素利用效率與硫素利用效率協(xié)同提高，增加植株氮素累積量和硫素累積量。硫包膜和硫加樹(shù)脂包膜控釋氮肥通過(guò)提高氮、硫的收獲指數(shù)促進(jìn)籽粒產(chǎn)量的增

11、加，夏玉米季產(chǎn)量PSCU，PCU 處理與Urea處理相比分別高出16.0％，13.43％。冬小麥季產(chǎn)量分別高出11.85％，9.79％。硫加樹(shù)脂包膜控釋氮肥的施用可實(shí)現(xiàn)夏玉米-冬小麥輪作體系作物對(duì)氮素的高效利用，并且硫加樹(shù)脂包膜尿素較低的價(jià)格有利于大田作物大面積使用。
　　 在超級(jí)玉米“登海661”高產(chǎn)栽培過(guò)程中，通過(guò)對(duì)不同控釋肥處理的產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的研究，由相關(guān)分析及通徑分析結(jié)果可知施用不同控釋肥處理對(duì)產(chǎn)量的提高由不同產(chǎn)量

12、構(gòu)成因素的結(jié)果。施用控釋摻混肥時(shí)，千粒重、穗行數(shù)、穗粗和穗粒數(shù)對(duì)玉米產(chǎn)量起決定性作用；施用硫加樹(shù)脂包膜尿素，千粒重、行粒數(shù)、穗粗和穗行數(shù)為玉米產(chǎn)量的主要影響因素；而施用樹(shù)脂包膜尿素，起決定性作用的產(chǎn)量構(gòu)成因素為千粒重、行粒數(shù)、穗粒數(shù)和穗行數(shù)。各控釋肥處理主要決定因素均為千粒重，主要限制因素各不相同，樹(shù)脂包膜尿素和硫加樹(shù)脂包膜尿素為穗行數(shù)，控釋摻混肥為行粒數(shù)。因此在夏玉米高產(chǎn)栽培，選用不同的控釋肥和摻混肥組合時(shí)，要注意協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成主要因素