控释肥对土壤肥力与生物活性的影响

2010-02-12许自成苏永士陈彦春汪孝国

浙江农业科学 2010年5期

马松，许自成，苏永士，陈彦春，汪孝国，郭松

(1.河南农业大学烟草学院，河南郑州 450002;2.河南省烟草公司三门峡市公司，河南三门峡 472000)

目前，我国农田大多通过大量施用化肥来提高土壤肥力，但这种做法并不可取。长期重施化肥，会造成土壤结构变劣、酶活性降低、养分失调和综合肥力下降［1－2］;因此，如何在保障土壤供肥能力的同时，提高肥料利用率，减少肥料残留引起的土壤环境污染，实现均衡施肥，已成为目前研究的一大热点。控释肥作为一种科学环保型肥料，具有提高肥料利用率和土壤酶活性、增加土壤微生物数量和降低环境污染等优点［3－5］。本文就控释肥对土壤的影响作一综述，以期为合理使用控释肥提供依据。

1 土壤基本理化性质

控释肥在释放养分后，其包膜会残留在土壤中。研究表明:盆栽油菜中添加有机高分子聚合物包膜后，土壤容重下降，孔隙度增高，土壤比重变化不大，从而使土壤疏松，通气透水性增加，土壤结构得到改善［6］，表明控释肥残膜可改善土壤结构。但是残膜并非越多越好，张昌爱等［7］认为，硫包尿素施入土壤后，短期内土壤pH变化不大，但若长期大量施用，土壤中累积的包膜则会降低土壤的pH和电导率，破坏土壤酸碱平衡，增加土壤可溶性盐的淋失，导致地下水质恶化。

控释尿素对冲积菜园土和红菜园土pH影响的研究表明，短期施用普通尿素的土壤pH峰值要高于控释尿素，峰值出现的时间也较控释尿素提前;但从长期看，控释尿素和普通尿素处理土壤均在一周后pH值升至最大值，而后下降，但控释尿素处理 pH 值下降更快［8］。

2 土壤供肥能力

据研究，在一般产量水平下，植物吸收的氮磷钾分别有30% ～60%、50% ～70%、40% ～60%来自土壤［9］。因此，土壤供肥力是获得作物高产的基础。研究表明，控释复合肥能显著提高土壤的有机质、有效氮磷钾含量;与普通复合肥相比，控释复合肥处理的有效养分含量变化曲线更趋平缓;在相同养分含量下，控释复合肥的释放高峰比普通复合肥推迟了1个月，显示控释肥有更强的持续供肥能力［3］。徐培智等［10］发现，与常规施肥相比，施用水稻专用控释肥可显著提高养分利用率，降低氮、磷肥用量，提高土壤肥力，达到减少肥料流失、降低环境污染、养地沃土的效果。

2.1 土壤氮素

氮肥的合理利用是指氮肥的利用率达到最大化、氮肥因氨挥发、硝态氮的淋失和反硝化作用所造成的损失最小化，使氮肥的增产效应得到充分发挥。控释肥能增加旱地土壤中氮素含量，提高土壤供氮水平和肥料利用率。棉田施用控释肥后，0～30 cm土层的碱解氮含量在垂直和水平方向上均高于普通尿素处理［11］。董元杰等［12］以普通单质肥料为原料制成控释掺混肥料施入花生田后发现:控释肥能提高花生结荚期和饱果成熟期土壤中铵态氮的含量，降低硝态氮的含量，从而减少地下水污染风险，克服常规肥料在作物生长后期土壤养分供应不足的缺点。唐拴虎等［13］采用盆栽试验发现，相比专用肥一次施用和分次施用处理，控释肥能提高水稻生长后期的土壤供氮水平;施用控释肥明显提高了氮肥利用率，较专用肥分次施用和一次性施用处理分别提高12.2%～13.5%和20.0%～22.7%。熊又升等［14］研究也表明，施包膜尿素较普通尿素的氨挥发损失减少了14.2%～14.9%，淋失和反硝化氮损失减少25.5%～28.3%。

水田施用控释肥，氮素损失减少，肥料利用率提高。研究认为，氨挥发是稻田氮素损失的主要原因，施用尿素和2个不同品种控释肥，其氨挥发损失量分别占施氮总量的39.28%、19.99%和10.91%，其中控释肥比尿素的氨挥发氮素损失量降低19.29%～28.37%，其氮素利用率分别为80.5%、64.7%，比尿素高 50.5%、34.7%，差异达极显著［15］。控释肥料处理区水层中-N浓度很小，略高于无氮区，且移栽后10 d内变幅不大，而复合肥区-N浓度则显著高于控释肥区［16］。还有研究表明，施用控释氮肥能显著降低田面水中-N和-N的浓度，减少NO2的挥发损失［17］。

2.2 土壤磷素

磷在土壤中的移动主要靠扩散作用，而扩散作用决定于土壤磷浓度与根系磷浓度之差。由于土壤溶液中磷的浓度很低，导致磷的移动慢且范围很小，但控释肥可直接施于根部，增加根系直接接触磷素的机会［18］。因此，控释肥对提高土壤供磷水平有很好的作用。

胡莹莹等［19］分析了不同磷水平下磷素控释肥对土壤供磷状况的影响，表明控释复肥能显著提高当季磷肥利用率，低磷控释处理比对照增加32%，高磷控释处理比高磷普通复肥处理增加35%。在马铃薯生长期内，无论低磷水平还是高磷水平，控释肥的土壤速效磷变化比较平缓，能按作物所需供给作物养分;在生长中后期，低磷控释复肥仍能维持较高的土壤速效磷供应水平，因而控释肥可减少磷肥用量，提高经济效益［19］。草莓盆栽试验也表明，相对于普通肥料，表施、侧施、混施和底施控释复合肥的磷肥利用率提高了14.36%～36.48%，其中以底施控释复合肥的效果最优［18］。

2.3 土壤钾素

研究表明，控释肥可显著提高烤烟地0～20 cm土层速效钾含量，而对20～40 cm土层速效钾含量影响不显著［20］。控释肥可大幅度提高烟田根际土壤的速效钾含量，而且根区土壤速效钾含量明显高于非根区土壤，出现了烤烟根区钾素的富集现象。而通过研究近根区和非根区土壤速效钾含量与烤烟钾营养状况的相关性发现:近根区土壤速效钾含量是决定烟叶含钾量的主要因素［21］。植物吸钾主要通过根系，因此根际的钾优先被吸收，而非根际土壤钾则必须迁移到根际后才能被烟株吸收。但钾在土壤中的迁移较慢，限制了植物对钾的吸收。而控释肥集中施在作物根系附近，不但为植物提供了高浓度的钾营养，而且能够克服K+向根表长距离迁移速度太慢的缺点，提高了养分的空间有效性。

3 土壤酶活性

土壤脲酶是一种水解酶，能催化尿素和有机氮的转化，对土壤和肥料中的氮素转化起重要作用，故脲酶活性可表征土壤的氮素状况［22］。土壤多酚氧化酶参加腐殖质组分中芳香族有机化合物的转化，其活性在一定程度上反映土壤腐殖化进程［23］。过氧化氢酶是参与土壤中物质和能量转化的一种重要氧化还原酶，在一定程度上可以表征土壤生物氧化过程的强弱［24］。磷酸酶可加速有机磷的脱磷速度，积累的磷酸对土壤磷素的有效性具有重要作用［25］。土壤蔗糖酶能酶促蔗糖水解生成葡萄糖和果糖，对增加土壤中易容性营养物质起着重要作用，它不仅能够表征土壤生物活性强度，也可以作为评价土壤熟化程度和土壤肥力的指标［26］。

黄瓜田间试验表明，控释复合肥能显著提高土壤脲酶活性，降低多酚氧化酶活性［27］。与普通氮、磷、钾肥相比，控释肥能明显提高土壤中脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性，从而改善土壤养分供应状况，提高了肥料利用率［28］。大豆盆栽试验表明，与普通复合肥相比，包膜复合肥料对土壤脲酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性的影响均优于普通复合肥［4］。

油菜盆栽试验表明，在油菜生育前期，包膜尿素抑制脲酶活性，有效地抑制了尿素的分解转化，减少了N素损失。究其原因，可能是因为生育前期油菜根系较小，生长不旺盛，根系分泌物较少。到油菜生长旺盛期，包膜尿素可提高脲酶活性，分解尿素并有效供给作物快速生长所需养分［29］。井大炜等［30］认为，在西瓜生育前期，普通化肥提高土壤脲酶的活性，而控释肥则抑制其活性;但在开花以后，普通化肥处理的脲酶活性显著下降，而控释肥处理的活性有较大程度提高，并在膨大期达到最大值。由于西瓜在前期对氮素的需求量较小，而控释肥在这时又能抑制脲酶活性，这就有利于降低氮素的气态损失;过了开花期，西瓜对氮素需求量增大，这时控施肥恰能显著提高脲酶活性，促进有机态氮的转化。此外，控释肥也比普通化肥更能增强土壤蔗糖酶的活性，有利于土壤有机质的转化，有利于土壤肥力水平的改善和提高。

4 土壤微生物量

土壤微生物活性能预测土壤质量的变化，是土壤质量变化最敏感的指标，也是土壤健康的决定因素［31］。罗兰芳等［5］研究表明，短期施用控释氮肥的稻田土壤中细菌、真菌和放线菌数量明显高于不施氮处理;土壤好氧自生固氮菌、氨化细菌、反硝化细菌的数量比尿素处理低。但控释氮肥处理的周年土壤细菌、放线菌数量明显高于尿素处理，真菌数量略低于尿素处理;控释氮肥配施有机肥处理，土壤细菌、真菌、放线菌的数量明显高于尿素和单施控释氮肥处理，说明控释肥能明显增加土壤微生物的数量［5］。

土壤解磷细菌能够促进土壤中磷素形态向易被作物利用状态转化，减缓向缓效态、难溶态的转化，从而提高磷肥的利用率［32］，降低大量施用磷肥造成的面源磷素污染［33］。研究表明，施用控释肥能够提高烤烟旺长期烟田土壤中解磷细菌的数量和磷细菌的溶磷能力，施用控释肥料和普通肥料的土壤中磷细菌总量分别为7.6×106个·g－1和2.3×105个·g－1，可见，控释肥能显著增加烤烟旺长期烟田土壤中磷细菌的数量［34］。

5 小结

由于包膜的控释作用，专用控释肥的养分释放特性与作物需肥规律达成一致，促成了控释肥在作物需肥旺期提高多种土壤酶的活性，在需肥衰期则抑制多种土壤酶的活性，从而形成了作物在需肥旺期土壤供肥能力增加，在需肥衰期土壤供肥能力降低的现象。这就使土壤中肥料的养分得到充分地利用，单位肥料的增产效应达到最大化，环境污染也随之降低。关于控释肥的研究已有不少报道，但有关控释肥对土壤中微量元素的作用，以及控释肥包膜对土壤养分、土壤酶、土壤微生物影响的研究却鲜见报道，为此需作进一步的研究。

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