加强云南蔗区甘蔗控释肥研究和应用

2011-02-11李如丹张跃彬苏火生刘少春

中国糖料 2011年1期

李如丹，张跃彬，苏火生，刘少春

（云南省农业科学院甘蔗研究所，开远 661600）

云南省是我国甘蔗主产区，常年甘蔗种植面积保持在30万hm2左右，“十一五”以来甘蔗工农业产值超过100亿元。但近年来随着云南蔗区经济和社会的发展，由于花卉、蔬菜、烟草、中草药等其它经济作物的冲击和竞争，种植甘蔗比较效益有降低的趋势。种植甘蔗劳动强度大，劳动力成本不断提高，成为阻碍甘蔗产业发展的主要因素之一。在劳动力缺乏的条件下，只有开发轻简化的种植技术，减少劳动力的投入，才能提高种植甘蔗的效益。

控释肥料（controlled-release fertilizer，CRF）是能够控制养分供应速度的肥料。此类肥料是高分子聚合物包膜肥料，一般是包膜氮磷钾复合肥或包膜尿素。控释肥的有效期，一般短期的为3个月，中期的为6～8个月，长期的为12～15个月，控释肥的利用能有效地减少施肥次数，有效降低对环境的污染，减少劳动力的投入，控释肥在许多作物上已经开展了广泛深入的研究。利用国内外先进的缓/控释肥研究和生产技术，根据甘蔗整个生长周期的需肥规律，研制甘蔗专用缓控释肥，将有利于降低种植甘蔗劳动力的投入和蔗区环境的保护。

1 控释肥研究的意义

大量研究数据表明我国氮肥的利用率不足40%；发达国家达到50%～60%，磷肥的利用率在10%～25%，钾肥利用率在35%～50%[1]；提高肥料的利用率，减少施肥对土壤、水体的污染已成为研究的热点。20世纪80年代以来，美国、日本、欧洲、以色列等发达国家都将研究重点由科学施肥技术转向新型缓/控释肥料的研制，力求从改变化肥自身的特性来大幅度提高肥料的利用率。目前的研究集中在通过物理方法利用薄膜包衣阻碍肥料的释放，并在许多作物上应用起到了较好的调控效果。研究表明，施用控释肥料可使养分利用率提高10%～30%，氮肥利用率可提高到50%～70%，达到相同或相近谷物产量水平，用肥量可减少10%～40%[2]。

2 国外控释肥的研究和应用情况

控释肥的研发和利用是施肥技术上的一场新的革命，是21世纪肥料研发的方向。美国、日本、加拿大、德国、以色列、印度、埃及等对肥料的控释都作了较多的研究，各具特色，并形成了各自的产品。美国是世界上最早研究缓／控释肥料的国家，最初以硫包衣尿素（SCU）为主，此外还有包硫氯化钾（SCK）、包硫磷酸二铵（SCP）等。1979年日本相继研制出具有精确控释和缓释的重功能的热塑型及热固型树脂包膜肥料[2]。90年代，以色列研制成聚合物包膜，其基于胶粘物质的控释装一直处于世界领先水平。20纪90年代缓释肥料主要是生产包膜尿素、热固性树脂包膜及含农药的包膜肥、生物可降解的脂肪族聚酯和微晶石蜡包膜材料，目前则以生产可降解聚合物包膜肥料为主[3]。追求低成本、高效、容易降解、污染少的控释肥已成为国外控释肥的发展趋势。

目前美国是世界最大的缓/控释肥消费大国，消费量占世界总量65%，日本和欧洲分别占15%左右。美国消费的缓/控释肥料92%用于非农业市场[4]，其中高尔夫球场占24%、专业保养草坪19%、苗圃及温室15%，仅8%用于高价农作物如草莓、西红柿、坚果、蔬菜、柑桔等，韩国开发的聚合物包膜肥主要用于水稻、园艺和蔬菜。缓/控释肥的需求量每年以4%～5%的速度递增。

3 国内控释肥的研究进展

我国缓控释肥研究始于20世纪70年代，我国控释肥料的研究成果主要体现在包膜控释肥料的研究改进。1974年，中科院南京土壤研究所以钙镁磷肥为包膜材料制出长效包膜碳铵；20世纪80年代，国内开始尝试开展有机高分子聚合物包膜肥料的研制工作，国内已有多家研究单位具备试制包膜肥料的实验设备。进入21世纪以来，我国的缓控释肥技术（产品）不但在技术研发上获得突破，热固性树脂、热塑性树脂、硫和硫加树脂以及流程、工艺控制等关键技术上领先或达到国外先进水平，控释肥生产成本逐渐降低，产品已投入商业化应用，与世界先进水平的距离不断缩小。

4 控释肥在作物上的应用效果

4.1 控释肥在主要大田作物上的研究

目前控释肥在大田作物上的研究比较广、研究比较深入。控释肥在水稻上已经做了很多研究，不同程度地提高了水稻的产量。李方敏2005年对控释肥对水稻产量的影响进行了研究，结果表明美国控释肥、自制控释肥与未包膜的复合肥比较，早稻增产8.57%～12.45%，晚稻增产9.64%～11.49%；符建荣研究表明，移栽稻以尿素与控释氮肥（LSP-100）按1∶1的比例混合，分别比尿素和硫铵分次施肥增产23.6%和9.2%；金正大缓控释肥与当地常规施肥相比，水稻穗粒数、千粒重增加，秕粒数减少，水稻增产10.4%，增加经济效益1917元/hm2[5-7]。控释复肥施入土壤后磷的有效性较高，马铃薯植株的磷累积吸收量比普通化肥明显增加，当季磷肥利用率显著提高，产量显著提高；朱红英以玉米鲁单50为供试品种，通过使用控释肥料，产量增幅为1.98%～19.02%;与尿素基施相比，小麦施用包膜缓/控释肥增产10.03%～11.17%，有效穗数和穗粒数增加。大豆施用控释肥LP-SS100A，产量增加21.9%[8-10]。

4.2 控释肥在经济作物上的应用效果

国内关于控释肥在蔬菜、果树、园艺植物等经济作物上的试验和应用已有大量的研究报告，控释肥的应用不同程度地提高产量和品质。黄云2002年研究表明辣椒对控释氮肥中N的吸收利用率最高，达到44.4%，产量也提高1.88倍，同时提高辣椒的品质：果长、果宽、单果重及座果率等指标明显高于其它速效肥品种[11]。施用澳格利茶叶缓控释肥处理，比施用等养分俄罗斯进口复合肥处理，茶树宽新梢长和每株着新梢数都显著增加，春茶鲜叶测产，单产增产40.51%，茶叶硒、锌和氨基酸含量增加，品质得到提高[12]。研究表明以无机包膜尿素、有机包膜尿素和北京产的聚烯烃包膜尿素为主要原料配制的专用控释肥料作基肥施用，西瓜可比常规施肥分别增产9.43%、7.85%和27.17%，糖度增加，品质改善[13]。月季经控释复肥处理后叶绿素相对含量、株高、茎粗、冠径和生长势均比普通复合肥和空白处理有明显优势。从观赏价值来看，与普通复合肥相比，控释复肥处理的月季开花早、花量多、花期长、颜色鲜艳、观赏期长[14]。

5 控释肥在甘蔗上的初步研究应用

控释肥在多种作物上都有了深入的研究，但在甘蔗上的研究应用较少。目前国内金正大公司研制了甘蔗控释肥，并在广西、广东进行了一些试验示范。2007—2008年，游奕来以普通肥料与控释肥料相结合的施肥方法较对照处理可减少2次追肥，糖锤度、蔗糖分、纤维分及蔗汁简纯度分别增加3.0%、4.1%、8.8%和1.8%，提高产量6.0%，每公顷提高生产效益1155元[15]。2008年，金正大集团联合广西农科院在广西来宾市、武鸣县开展大面积的甘蔗缓控释肥试验示范。大量试验示范表明，金正大集团缓控释肥料比普通肥料试验效果显著，这进一步证明了缓控释肥具有增产、增效、节能等特点。控释肥在甘蔗上的应用的潜力还很大。

6 结合云南蔗区情况，研发适合甘蔗的控释肥

6.1 甘蔗的需肥规律

甘蔗是C4作物，光合作用强烈，生长周期达10个月以上。对肥水的需求量较大。按照甘蔗吨糖田的管理要求，甘蔗从种植到收获一共需要施3次肥。甘蔗一生需从土壤中吸收的营养元素多达19种，大量元素有氮、磷、钾、硫、钙、硅、镁、碳、氢、氧；微量元素为铁、锰、硼、锌、钼和氯。在整个生育期的需肥总量中，幼苗期占1%左右，分蘖期占8%～12%，伸长期占50%以上，成熟期占20%～40%。伸长期吸收氮量占总吸收量的50%～60%，磷和钾各占70%；成熟期吸收氮占30%～40%，磷和钾各占20%左右[16]。

6.2 云南主要蔗区养分状况与甘蔗控释肥的开发

关于云南蔗区养分状况，已经做了大量研究，但是缺乏系统和较为全面的研究。云南蔗区差异较大，从2005—2008年郭家文对云南蔗区1450份土壤养分做了大量研究，其中土壤有机质、碱解氮、速效磷处于中等偏低水平。其中德宏蔗区，土壤肥力状况较好，红河州优于普洱、临沧、玉溪新平和保山蔗区[17]。2009年，对云南滇西南6个县有效Fe、Mn、Cu和Zn的分布进行研究，其中陇川县有效Mn较为缺乏，越靠近滇西南蔗区土壤有效Zn就越缺乏[18]。

目前我国金大地开发的甘蔗控释肥以6%热塑性树脂包膜硝酸钾、7%热塑性树脂包膜硝酸钾、5%热塑性树脂包膜磷酸铵、4%热塑性树脂包膜尿素、5%热塑性树脂包膜尿素、6%热塑性树脂包膜尿素、8%热塑性树脂包膜尿素、硫酸钾复合肥等组分复配制得。但针对云南蔗区开发的控释肥，除了考虑甘蔗在不同生长期对养分的需求状况，还必须结合云南的气候条件、土壤结构、蔗区土壤肥力状况、土壤微量元素的差异，才能提高控释肥的利用率，达到省时省工、环保、增产的效果。

[1]郑圣先，聂军，熊金英，等.控释肥料提高氮素利用率的作用及对水稻效应的研究[J].植物营养与肥料学报，2001，7（1）：11-16.

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[3]祝红福，熊远福，邹应斌，等.包膜型缓/控释肥的究现状及应用前景[J].化肥设计，2008，46（3）:234-238.

[4]许秀成，李药萍，王好斌.包裹型缓释/控制释放肥料专题报告[J].磷肥与复肥，2000，15（4）:4-8.

[5]李方敏，樊小林，陈文东.控释肥对水稻产量和氮肥利用效率的影响[J].植物营养与肥料学报，2005，11（4）:494-500.

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