油茶配方肥中氮素养分释放特性研究

潘 波，袁德义，唐 健，曹继钊，覃祚玉，覃宗艳，石媛媛，农必昌

(1.广西壮族自治区林业科学研究院a.国家林业局中南速生材繁育实验室；b.广西优良用材林资源培育重点实验室，广西 南宁 530002；2.中南林业科技大学a.经济林培育与保护省部共建教育部重点实验室；b.经济林育

种与栽培国家林业局重点实验室；c.经济林培育与利用湖南省2011协同创新中心，湖南 长沙 410004)

油茶Camellia oleifera是我国南方主要的木本食用油料树种，与油棕、油橄榄和椰子并称为世界四大木本食用油料树种，具有综合利用价值高、生态效益好等优点[1-6]。然而在生产栽培中，油茶花多果少、落花落果现象严重、坐果率低、产量不稳定等问题极大地影响了油茶产业高产高效的发展[7]。因此，油茶科学施肥是促进油茶生长、提高其产量和品质的重要措施[8]。

目前，常规肥料养分利用率不高，肥料中的养分流失严重，这已经成了亟待解决的普遍问题[9-13]。常规化肥的流失不仅是肥料资源的流失，更为严重的是流失的肥料已经给我们的生存环境和生态环境造成了不良后果[13-16]。随着人们对环境意识的增强，减少肥料流失，提高肥料利用率，减轻肥料污染已引起世界各国的重视[17-21]。为了研究油茶配方肥中养分的释放特性，采用盆栽试验与室内实验、物理方法与化学方法、不同颗粒态肥料对比分析相结合的方法，就盆栽条件下肥料的释放情况进行了对比试验，以期为提高肥料利用率和减少肥料流失率从而提高油茶产量和品质提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验材料是广西林业科学研究院的科研人员经过连续8年的系统测试才筛选出的油茶良种‘岑软 2 号’[22]。肥料品种分别为油茶配方肥(其N、P2O5、K2O的质量百分比为15∶6∶9，工艺成粒，生产和研制单位分别为广西力源农林科技有限公司与广西林业科学研究院土肥所)、掺混肥(其N、2O5、K2O的质量百分比为15∶6∶9，掺混而未成粒，配制单位为广西林业科学研究院土肥研究所)和尿素(其N、2O5、K2O的质量百分比为15∶0∶0，生产或配制单位分别为广西河池化工股份有限公司和广西林业科学研究院土肥研究所)，其中N肥全部来自尿素，P、K肥分别为钙镁磷肥和氯化钾肥。

1.2 试验地点

油茶盆栽试验在广西林业科学研究院试验基地进行，供试土壤各项理化性质指标值的测定结果如表1。

1.3 试验设计与方法

试验设F1、F2、F3这3种施肥处理和CK处理共4个处理：F1处理施用油茶配方肥，F2处理施用掺混肥，F3处理施用尿素；CK处理，即不施肥，用作对照。各施肥处理的肥料用量分别为：F1处理的油茶配方肥用量为10g；F2处理的掺混肥中，茶麸、尿素、钙镁磷肥、氯化钾与填充料的用量分别为1.3 、3.3 、3.3 、1.5 和 0.6g；F3处理的尿素用量为3.3g，填充料用量为6.7g。按上述配比分别称取10g(精确称至 0.01g)放入用透水无纺布做成的小袋中，封口后，将小袋施入距表土10～15cm的深处。每盆装土10 kg，埋3袋肥料，定植1棵植株。每个处理选取盆栽油茶苗14盆进行埋袋处理，分别在种植后第 7、16、28、49、72、132、163天取样，每次取样设2个重复。

表1 供试土壤各项理化性质指标值的测定结果Table 1 Determination results of physicochemical property indexes of the tested soil

1.4 样品采集

每次进行破坏性取样的时候，应把盆中的土倒到干净的塑料布上，混匀取土，风干，过筛；肥料全部转入预先称重的称量瓶中，置于60℃烘箱中烘24h至恒重后再称重。

1.5 测定方法

采用物理称重法[23]，即以肥料质量的损失量计算总质量损失率；采用国家标准GB/T23348-2009[24]中的公式计算养分释放率；采用常规方法[25]测定土壤各项理化性质指标值。

1.6 统计分析

采用 Microsoft Excel软件进行试验数据的统计与分析。

2 结果与分析

2.1 3种施肥处理的氮素养分释放差异

3种施肥处理供试肥料中的氮素养分存留量的变化曲线见图1。由图1可知，其氮素养分存留量的变化曲线近似“L”形，按其氮素养分存留量的变化快慢均可划分为2个变化阶段，即快速减少阶段和慢速减少阶段。在肥料埋袋施入前阶段的72 天里氮素养分存留量变化很快，此期为快速减少阶段；而肥料埋袋施入后阶段的72～163 天内氮素养分存留量逐渐减少，此期为慢速减少阶段。在F2和F3处理中，在肥料埋袋施入前阶段的28 天里氮素养分存留量变化很快，此期为快速减少阶段；而肥料埋袋施入后阶段的28～163 天内氮素养分存留量逐渐减少，此期为慢速减少阶段[26]。

3种施肥处理供试肥料中氮素的累积释放率变化曲线见图2。由图2可知，至肥料埋袋施入的第7天，油茶配方肥、掺混肥和尿素中氮素的累积释放率分别为73.94％、90.25％与90.95％，与掺混肥和尿素相比，油茶配方肥中氮素的累积释放率分别降低了22.06％和 23.00％；至肥料埋袋施入的第16天，油茶配方肥、掺混肥和尿素中氮素的累积释放率分别为77.35％、95.76％与96.05％，与掺混肥和尿素相比，油茶配方肥中氮素的累积释放率分别降低了 23.80％和 24.18％；至肥料埋袋施入的第28 天，油茶配方肥、掺混肥和尿素中氮素的累积释放率分别达到了 82.02％、 98.79％与98.93％，与掺混肥和尿素相比，油茶配方肥中氮素的累积释放率分别降低了20.45％和 20.62％。

图1 3种施肥处理供试肥料中氮素养分存留量的变化曲线Fig.1 Change of N element retention in three kinds of tested fertilizers

图2 3种施肥处理供试肥料中氮素累积释放率的变化曲线Fig.2 Change of accumulative releasing rate of N element in three kinds of tested fertilizers

综上所述，经过工艺造粒的油茶配方肥，肥料埋袋施入前期的28天其养分释放速率明显低于未制成粒状的掺混肥和尿素。这可能是由于肥料经过造粒工艺处理后，其颗粒态具有强度，可减少肥料与土壤接触的表面积，从而减少了肥料养分的释放率。而掺混肥与单质肥料尿素相比，其养分释放速率无明显差异，可见，添加有机质和辅助物料，并不能降低肥料养分的释放率。肥料埋袋施入后期3种肥料养分的释放率基本趋于一致，其原因可能是盆栽试验是在肥料埋袋施入第28天以后进行的，油茶配方肥在土壤水分的淋溶作用下逐步丧失其颗粒态结构，养分释放行为逐步与其它试验肥趋于一致。因此，经过造粒工艺处理的肥料，肥料养分的释放速率在一定程度上得以减少，从而减少了肥料养分的流失，使植物对有效养分的吸收与利用得以提高[27]。而简单添加有机质和辅助物料，并不能起到减缓养分释放速率的作用。同时，在肥料埋袋施入28 天的时间里幼龄油茶对氮素的吸收较少，据此可以认为，此期其氮素的累积释放率与氮素流失率相当，与掺混肥和尿素相比，油茶配方肥中氮素的流失率分别减少 20.45％和 20.62％。

2.2 3种肥料中氮素的释放率及释放特征

肥料的养分释放是大、中、微量元素的同时释放，无法用简单的物理称重法来测算各养分元素的释放率，但可以用此法来测定肥料在土壤中各取样时间点的总质量损失率，用化学法测定其在土壤中氮素的释放率，建立两者的相关关系，以期用物理法的测定值预测与分析其实际的氮素释放率及释放特征。

2.2.1 油茶配方肥中氮素的释放率及释放特征预测模型的建立

图3 油茶配方肥在土壤中氮素的累积释放率与总质量损失率的变化曲线Fig.3 Change of accumulative releasing rate and total mass loss rate of N element in C.oleifera compound fertilizer

油茶配方肥在土壤中氮素的累积释放率与总质量损失率的变化曲线如图3所示。从图3中可以看出，油茶配方肥在土壤中氮素的累积释放率曲线与总质量损失率曲线均可用一元二次方程来表示，其R2分别为0.9625 和 0.9634。因为在肥料埋袋施入的28 天时间里幼龄油茶对氮素的吸收较少，据此亦可认为，此期肥料的总质量损失率与总养分流失率相当，与掺混肥和尿素相比，此期油茶配方肥的总养分流失率分别减少了58.97％和 65.05％。

油茶配方肥中氮素的累积释放率与总质量损失率的相关性曲线如图4 所示。从图4中可以看出，将用物理法测定的油茶配方肥在各取样时间点的总质量损失率作为自变量(x)，以化学法测得的氮素的累积释放率作为因变量(y)，建立的预测模型为：

图4 油茶配方肥在土壤中氮素的累积释放率与总质量损失率的相关性曲线Fig.4 Correlation of accumulative release rate and total mass loss rate of N element in C.oleifera compound fertilizer

2.2.2 掺混肥中氮素释放率及释放特征的预测模型的建立

掺混肥在土壤中氮素的累积释放率与总质量损失率的变化曲线及其相关性曲线分别如图5和图6所示。从图5与图6中可以看出，掺混肥在土壤中氮素的累积释放率曲线与总质量损失率曲线均可用一元二次方程来表示，R2分别为0.700 9和 0.788 9。若将用物理法测定的掺混肥在各取样时间点的总质量损失率作为自变量(x)，以化学法测得的氮素累积释放率作因变量(y)，则建立的预测模型为：

2.2.3 尿素中氮素释放率及释放特征的预测模型的建立

尿素在土壤中氮素的累积释放率与总质量损失率的变化曲线及其相关性曲线分别如图7和图8所示。如图7所示，尿素在土壤中氮素累积释放率与总质量损失率的变化曲线均可用一元二次方程来表示，R2分别为0.723 4 和 0.733 3。如图 8所示，将用物理法测定的尿素在各取样时间点的总质量损失率作为自变量(x)，以化学法测定的尿素在各取样时间点的氮素累积释放率作因变量(y)，则建立的预测模型为：

图5 掺混肥在土壤中氮素的累积释放率与总质量损失率的变化曲线Fig.5 Change of accumulative releasing rate and total mass loss rate of N element in mixed fertilizer

图6 掺混肥在土壤中氮素的累积释放率与总质量损失率的相关性曲线Fig.6 Correlation of accumulative release rate and total mass loss rate of N element in mixed fertilizer

综上所述，在评价肥料在土壤中其氮素的实际累积释放特征时，可以根据用物理法测定的肥料总质量损失率来估算其实际的氮素累积释放率，这一方法是否可行取决于该法测定与计算结果与实测值的误差大小。经实测值拟合方程(见图4、图6、图8)计算得到的油茶配方肥、掺混肥、尿素在土壤中养分释放到第 28 天时的总质量损失率分别为35.79％、49.96％、51.12％，将其分别代入如下相关方程中，得到的其在土壤中第 28天的氮素累积释放率分别为87.06％、96.70％、96.92％：

图7 尿素在土壤中氮素的累积释放率与总质量损失率的变化曲线Fig.7 Change of accumulative releasing rate and total mass loss rate of N element in urea

图8 尿素在土壤中氮素的累积释放率与总质量损失率的相关性曲线Fig.8 Correlation of accumulative release rate and total mass loss rate of N element in urea

而经实测值拟合方程计算得到的油茶配方肥、掺混肥、尿素在第 28 天的氮素累积释放率的实际值分别为82.02％、98.93％、98.93％，两者相对误差分别为5.04％、2.23％、2.01％。因此，用物理称重法测定肥料在土壤中的总质量损失率，通过相关方程来推算肥料在大田中氮素的实际释放率以描述其养分释放的实际特征，以此方法测定既简单快速又省时省工，而且数据相对准确些[24]。

3 结论与讨论

2013年4～9月在广西林业科学研究院试验基地进行了为期半年的幼龄油茶盆栽埋袋释放试验，并测定了其氮素养分释放率和总养分损失率，得到了如下3点结论。

1)3种供试肥料的氮素养分存留量变化曲线均近似“L”形，按氮素养分存留量变化快慢均可划分为2个阶段，即快速减少阶段和慢速减少阶段。

2)在肥料埋袋施入的28 天时间里，与掺混肥和尿素相比，油茶配方肥的氮素流失率分别减少 20.45％和20.62％。这可能是由于肥料经过造粒工艺处理后，其颗粒态具有强度，可减少肥料与土壤接触的表面积，从而减少了肥料养分的释放率。而掺混肥与单质肥料尿素相比，养分释放速率无明显差异，可见，添加有机质和辅助物料，并不能降低肥料养分的释放率。施肥处理后期3种肥料养分的释放率基本趋于一致，其原因可能是盆栽试验是在肥料埋袋施入第 28天后才进行的，油茶配方肥在土壤水分的淋溶作用下逐步丧失其颗粒态结构，其养分释放行为逐步与其它试验肥趋于一致。

3)将用物理法测定的油茶配方肥在各取样时间点的总质量损失率作为自变量(x)，以化学法测得的氮素累积释放率作为因变量(y)，则建立的预测模型为：

将用物理法测定的掺混肥在各取样时间点的总质量损失率作为自变量(x)，以化学法测得的氮素累积释放率作为因变量(y)，则建立的预测模型为：

将用物理法测定的尿素在各取样时间点的总质量损失率作为自变量(x)，以化学法测定的各取样时间点氮素的累积释放率作为因变量(y)，则建立的预测模型为：

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