细微化磷钾—活化剂肥供肥特性及对小白菜生长的影响

韩哲,康嘉慧,陈宝成*,王桂伟,陈剑秋,曹兵

细微化磷钾—活化剂肥供肥特性及对小白菜生长的影响

韩哲1,2,康嘉慧1,陈宝成1*,王桂伟1,陈剑秋2,曹兵3

1. 土肥资源高效利用国家工程试验室,山东农业大学资源与环境学院, 山东 泰安 271018 2. 养分资源高效开发与综合利用国家重点试验室, 金正大生态工程集团股份有限公司, 山东 临沭 276000 3. 北京市农林科学院, 北京 100097

为了提高磷钾肥的利用率，减少磷、钾在土壤中的固定，提高其有效性，达到增产增收的目的，将普通磷钾肥料与四种磷活化剂按不同比例掺混并进行细微化处理，研制出高效细微化磷钾—活化剂肥，并采用盆栽试验方法，研究细微化磷钾—活化剂肥对小白菜生长及其品质的影响。结果表明，小白菜施用细微化磷钾—活化剂肥料能增产提质。与氮磷钾常规施肥处理相比，添加腐殖酸与沸石粉（FF）、腐殖酸与硅藻土(FG)处理的小白菜分别增产8.13%和10.27%，可溶性糖含量分别提高5.90%和9.55%，土壤有效磷含量分别增加15.87%和32.72%，土壤有效钾和可溶性钙含量也有不同程度的增加；磷肥利用率分别提高76.43%和91.00%，钾肥利用率分别提高15.95%和32.26%。处理中，以细微化磷钾-腐殖酸-沸石粉在小白菜上的效果最优。

细微化磷钾-磷钾活化剂肥; 土壤养分; 小白菜; 产量; 品质; 肥料利用率

磷是植物体内许多化合物的重要组成部分，缺磷对植物生长影响巨大，会造成植物呼吸和光合作用、生物合成过程的减弱[1]以及蛋白质合成受阻[2]，出现生长迟缓和植株矮小的症状，也会造成作物结实率降低[3]，保证磷素的供应对作物正常生长非常重要。然而，磷在土壤中容易被固定，形成难以被作物吸收利用的磷酸盐[4]，另外磷素在土壤中移动性较差，仅能通过扩散作用才能到达让植物根吸收的部位[5]，造成磷肥当季利用率只有10%~20%[6]。钾是作物生长所必需的三大营养元素之一，作物的需钾量较大，其对植物体内同化产物的运输和能量的转变有明显的促进作用，能提高作物产量，对提高作物的品质和抗逆性有重要作用[7]，施用钾肥还可以提高磷肥的利用率。钾肥在土壤中的有效性较高，达40%~45%左右[8]，但也有一部分钾肥被土壤胶体颗粒固定或随水淋失，造成不必要的浪费。

如何提高磷钾肥有效性一直是大家关注的问题，例如在磷矿粉中添加有机酸等外源物质、磨细磷矿粉等可提高其有效性[9]，在磷矿粉细微化后添加活化剂能提高肥效[10-13]。

目前大多数研究都是将磷矿粉细微化或是将磷矿粉与活化剂进行简单混合后施用，没有在生产工艺和产品效应上进一步研究，同时也缺乏其在蔬菜上有效性的研究。本试验将磷钾肥料与磷活化剂混匀磨细后进行造粒和包膜，使得磷钾肥料和活化剂充分接触吸附，来探究其在小白菜上的施用效果，以期达到减少磷钾肥在土壤中的损失和提高磷钾肥利用率的目的，为高效磷钾肥的研制和施用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点设在山东农业大学土肥资源高效利用国家工程试验室试验基地，采用盆栽试验方法，栽培盆为釉面陶土盆，上口外径32 cm，内径30 cm，高26 cm，每盆装土11 kg，供试土壤为取自山东省泰安市的简育干润淋溶土（普通褐土），土壤质地为轻壤土，碱解氮含量61.91 mg/kg，有效钾含量322.06 mg/kg，有效磷含量96.66 mg/kg，土壤pH（水：土=5：1）为7.12，土壤电导率为250.88 μS/cm。

供试肥料包括普通尿素（N 46%），普通过磷酸钙（P2O515%），硫酸钾（K2O 50%）。活化剂包括腐殖酸（褐煤腐殖酸，产自内蒙古霍林河，腐殖酸含量60%），硅藻土（粉末状，产自湖北武汉，SiO2含量91%），沸石粉（粉末状，产自河南，孔隙率≥48%，SiO2含量68%~70%，Al2O3含量13%~14%），海泡石（SiO2含量54%~60%，MgO 21%~25%）。供试小白菜品种为北京青梗小白菜，生育期30 d。

1.2 试验设计

细微化磷钾—活化剂肥料的制作方法：将过磷酸钙、硫酸钾、腐殖酸、沸石粉、硅藻土等按比例混合（表1），放到研磨机中研磨，粉碎机粉碎后，制成细微化肥料颗粒（过60目筛），部分产品进行造粒、包膜、备用。

试验共设10个处理，3次重复。处理1(NP)为不施钾肥；处理2(NK)为不施磷肥；处理3(NPK)为磷钾常规施肥；处理4(F)为磷钾肥与腐殖酸磨细、造粒；处理5(FH)为磷钾肥与腐殖酸、海泡石混合磨细、造粒；处理6(FF)为磷钾肥与腐殖酸、沸石粉混合磨细、造粒；处理7(FG)为磷钾肥与腐殖酸、硅藻土混合磨细、造粒；处理8(HF)为磷钾肥与沸石粉、海泡石混合磨细、造粒；处理9(FFB)为磷钾肥与腐殖酸、沸石粉混合磨细、造粒、包膜；处理10(FGB)为磷钾肥与腐殖酸、硅藻土混合磨细、造粒、包膜。所有处理中的氮肥均为常规施肥。具体方案列于表1。

2018年3月28日播种，土壤与肥料混匀后装盆，浇水3 L，水渗透后，表面均匀撒施50粒种子，覆土1 cm；出苗5 d后间苗，每盆留粗壮无病害小白菜苗15株。出苗后15 d，小白菜进入生长旺盛期，浇大水1次，收集渗漏水，测定淋洗液中磷钾钙镁养分含量。其它管理方式按照正常般培育措施进行。2018年5月3日收获。

1.3 样品的采集与测定方法

试验装盆前，采集基础土壤样品，测定其质地、pH、电导率、有机质、碱解氮、有效磷、有效钾；小白菜苗期时（出苗后15 d）、收获期（出苗后30 d）分别测定株高（每盆取具代表性的5棵植株测其地上部自然高度，取平均值）、SPAD值（SPAD-502叶绿素仪）和叶面积（每盆取具代表性的5棵植株，每棵选择最大的两个叶片，用尺子测量其最大长度和宽度，叶面积=长×宽×0.69[14]）；淋洗液的有效磷测定方法为紫外分光光度计比色法、有效钾为火焰光度计法、有效钙镁含量测定方法为原子吸收法。

收获时采集小白菜地上部分，称重，记录产量。每盆均匀取代表性3株，测定小白菜可溶性固形物（ATAGO全自动数显台式折光仪RX-5000α）、可溶性糖（斐林试剂比色法）、可溶性蛋白质（考马斯亮蓝G-250染色法）等品质指标；剩余部分称重后，烘干（105 ℃杀青30 min，75 ℃烘干至恒重），测定水分和磷钾营养元素含量，并计算总干物质量和总养分吸收量。

收获后，均匀采集土壤样品，每盆用土钻3点采样，风干，研磨过2 mm筛。测定土壤中碱解氮（碱解扩散法）、有效磷（钼锑抗法）和有效钾（0.5 mol/L醋酸铵溶液浸提，火焰光度计法）及pH（采用2.5:1水土比，S400 SevenExcellence™pH/mV测量仪测定）和电导率（采用5:1水土比，BEC-6800型电导仪测定）[15]。

1.4 数据处理

数据用SAS8.1统计软件采用完全随机试验设计的单因素试验进行处理，采用Duncan法进行方差分析，不同处理间采用Dunnett's T3(3)法检验各处理平均数在<0.05水平的差异显著性。Microsoft Excel 2013进行数据分析处理和作图。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对小白菜产量的影响

不同处理小白菜的产量结果显示（表2），与处理NK相比，施磷处理小白菜产量增加了7.49%~17.06%；与处理NP相比，施钾肥处理的小白菜产量增加了9.14%~18.86%；与常规施肥相比，添加活化剂处理小白菜的地上部鲜重均高于处理NPK，增产幅度在1.25%~10.27%之间，处理FG产量最高,达到617.50 g/盆。与处理NPK相比，处理FF、FG、FFB显著增加了小白菜的产量，分别增加了8.13%、10.27%、4.73%，而处理FH、HF、FGB三者与处理NPK之间差异并不显著。结果表明，处理FG对小白菜的增产效果最显著。

表2 不同处理下小白菜的产量及增产率

注：在同列中平均值尾部标有相同小写字母表示不同处理之间差异不显著（<0.05），下同。

Note: The same little letters at average ends in the same line showed there were no significant difference between treatments at<0.05. The same as follows.

2.2 不同施肥处理对小白菜品质的影响

蔬菜的可溶性固形物、可溶性糖与可溶性蛋白质的含量是评定蔬菜品质的重要指标[16]。试验结果表明（表3），不同处理之间小白菜可溶性蛋白含量存在差异，含量在15.32~20.52 g/kg，其中处理F的可溶性蛋白含量最高，为20.52 g/kg，处理NP的可溶性蛋白质含量最低，处理FH、FF、FG、HF、FFB、FGB与常规施肥处理NPK相比均有不同程度的提高。本试验添加活化剂的施肥处理可提高小白菜的可溶性蛋白质含量。不同处理下小白菜可溶性固形物含量不同。处理NP的可溶性固形物最高，达4.67%，处理HF的可溶性固形物最低，为3.83%。除处理FGB外，其余添加活化剂的处理F、FH、FF、FG、HF、FFB与常规施肥处理NPK相比可溶性固形物含量有所下降。处理NK、处理NPK、处理NP相比说明添加钾肥会使可溶性固形物含量有所下降，这与高慧等人的研究相似[17]。

可溶性糖是能够溶于水和乙醇溶液的单糖和寡聚糖，与小白菜的物质代谢及衰老和抗性密切相关[18]。不同处理下小白菜可溶性糖含量不同，处理FF的可溶性糖含量最高为8.79%，其次是处理FG可溶性含量为8.50%，处理F的可溶性糖含量最低为5.31%，较常规施肥处理NPK相比可溶性糖含量降低33.82%，处理FH、HF、FFB、FGB与常规施肥处理NPK相比可溶性糖含量下降，但差异不显著。处理FF、处理FG与常规施肥处理NPK相比，可溶性糖含量分别提高5.90、9.55%。

表3 不同处理下小白菜的品质

2.3 不同施肥处理对小白菜株高的影响

株高在一定程度上反映了小白菜的生长状况，不同处理小白菜苗期与收获期的株高结果显示（图1），苗期小白菜的株高在6.5~11.2 cm，处理NP的株高最低，处理FF和FFB苗期株高最高，其余处理组之间株高差异不显著。在本试验条件下，添加活化剂对小白菜苗期长势有所影响，其中以处理FF最为明显，与处理NPK相比小白菜株高增加15.36%；收获期小白菜的株高一般在20.1~26.1 cm，其中处理F长势最好，处理NK株高最矮，其余活化剂处理组之间差异并不显著，但均高于常规施肥处理，表明添加活化剂对提高小白菜的株高有效果。

图1 小白菜株高

注：同一个生育期柱子上相同小写字母表示处理间差异不显著（＜0.05），下同。

Note: The same lowercase letters on the pillars in the same growth period indicated no significant difference between treatments (< 0.05), the same as follows.

2.4 不同施肥处理对小白菜叶片SPAD值和叶面积的影响

植株叶绿素含量高低能反应作物营养状况和其光合作用能力，SPAD值与叶绿素含量呈正相关[19]。测量苗期和收获期小白菜叶片的SPAD值（表4），结果显示，苗期处理NP、处理NK的SPAD值最低，处理F的SPAD值最高，相比处理NPK分别增加了11.15%，其余各组添加活化剂处理的叶绿素含量较NPK处理相比均有不同程度的提高。收获期处理间的叶绿素含量达差异显著水平，处理NP、NPK的叶绿素含量最少，其次是处理NK。处理FH的叶绿素含量最高，与处理NPK相比增长了8.53%。

测量苗期和收获期的植株叶面积，结果显示，苗期处理NP的叶面积最小，处理FF的叶面积最大，处理间差异显著，不添加活化剂的处理叶面积普遍低于添加活化剂的处理组。处理FF与处理NPK相比，植株叶面积提高了16.57%。收获期，处理FH的叶面积最大，比处理NPK提高了10.75%，此外，添加不同活化剂的处理FF、FG、FGB叶面积与处理NPK相比均有不同程度提高，而处理HF、FFB小白菜叶面积相比处理NPK有所降低，但差异不显著。

表 4 不同处理小白菜SPAD和叶面积

2.5 不同施肥处理对土壤中有效养分含量的影响

土壤有效养分可以反映土壤氮磷钾素的供应状况，与小白菜的生长发育密切相关。测定收获后不同处理土壤的氮磷钾含量，结果表明（表5）。其中处理F、HF碱解氮含量较高为68.16 mg/kg、69.08 mg/kg，处理NK、FG含量最低为60.03 mg/kg、60.97 mg/kg，其余处理NP、FH、FF、FFB、FGB与常规施肥处理NPK相比差异不显著。

不同处理的土壤有效磷含量不同。处理FG的有效磷含量最高，为145.93 mg/kg，由于处理NK未施磷肥，所以有效磷含量最低只有83.9 mg/kg。施用磷肥的处理中，包膜处理FFB、FGB的有效磷含量最低，低于常规施肥处理NPK。处理FG、F、FF、HF与常规施肥处理NPK相比，有效磷的含量均有所增加，依次增加了32.72%、6.23%、15.87%、3.20%。总体上，添加活化剂的细微化处理可以提高土壤有效磷含量。

测定收获后土壤中有效钾的含量表明，除未施钾肥的处理NP外，其余处理的有效钾含量均有显著提升，处理HF有效钾含量高达227.63 mg/kg，相比常规施肥处理NPK，处理HF的土壤有效钾含量提高了24.25%。其余处理FH、FGB、F、FF、FG、FFB、FGB与处理NPK相比差异并不显著。

表 5 不同处理下土壤中有效养分的含量/(mg/kg)

2.6 不同施肥处理对土壤淋洗液养分含量的影响

土壤养分淋洗状况反应肥料在土壤中的养分保肥及供肥情况。施用活化剂肥的处理淋洗液中磷、钾含量高于常规施肥处理，其中处理FG淋洗液磷含量最高达到74.42 mg，相比处理NPK增加了62.05%；钾含量以处理FH最高，达到108.68 mg，相比处理NPK提升了16.32%（表6）。施用活化剂肥料可以增强土壤中磷钾的有效性，提高有效磷、有效钾含量，为作物生长提供较多的养分。

钙和镁都是作物正常生长过程中不可缺少的营养元素，能提高作物生理功能和改善土壤结构。测定淋洗液中钙镁含量，结果显示，施用添加活化剂肥的处理的可溶性钙含量相比常规施肥处理NPK均有变化，其中处理FF、FG显著提高了钙含量，比处理NPK分别增加了16.83%、17.38%，说明通过施用添加活化剂的肥料可以提升土壤中钙的有效性，增加土壤中可被植物吸收利用的钙含量，促进作物生长。添加活化剂的各处理淋洗液中可溶性镁的含量与NPK处理差异不显著，对土壤镁的养分含量没有显著影响。

表 6 不同处理下土壤淋洗液养分含量/mg

2.7 不同施肥处理对磷钾吸收及肥料利用率的影响

测定小白菜磷、钾素含量，计算小白菜对磷钾养分的吸收及利用率，结果表明（表7），添加活化剂的处理的磷肥利用率为8.78~15.27%，比常规施肥处理NPK相比均有不同程度的提高，其中处理FF、FG最为显著，分别提高了91.00%、76.43%，处理HF、F也分别提升了71.60%、52.05%。与单一添加腐殖酸的处理F相比，处理FF、FG均有提高，分别增加了25.58%、16.04%。可见在本试验条件下，与单一添加腐殖酸相比，磷钾肥与腐殖酸、沸石粉或硅藻土混合磨细后施用，可以有效提高磷肥利用率，表现效果更优。

添加活化剂处理的钾肥利用率为24.57~54.48%，与常规施肥处理NPK相比，处理F、FH、FF、FG、HF均有所提高，增长幅度在6.86~32.26%之间，其中处理FF的钾肥利用率最高，达到54.48%，其次是处理HF利用率为50.20%，说明本试验中施用的细微化磷钾肥促进了钾肥的利用。

表 7 不同处理下小白菜养分吸收以及磷钾肥利用率

3 讨论

腐殖酸是一组天然高分子物质，是微生物分解动植物残体而产生的一种高分子聚合物，其广泛存在于土壤、煤炭中[20]。腐殖酸的分子结构复杂，含有多种不同的功能基，对土壤中的磷具有一定的吸附性和溶解性。沸石粉、硅藻土都具有特殊的多孔性构造，这使其具有较强的携载能力，不但能把磷钾肥料均匀地吸附在表面，而且还能吸附到孔穴和通道内，提高了肥料的可利用性和增加了肥料混合的均匀性，同时也能适当延长肥料养分的释放时间，更有利于作物吸收。腐殖酸与硅藻土或腐殖酸与沸石粉细微化造粒施入土壤后可以与磷钾肥充分接触，从而形成新的团聚体，减少了磷钾肥与土壤阳离子的接触，在一定程度上改善了土壤的理化性质，提高了土壤中磷钾的有效性，为高效利用磷钾肥提供了好的方式。

试验中，添加活化剂的各项处理均在不同程度上提高了小白菜的产量，其中添加腐殖酸和沸石粉的处理FF与添加腐殖酸和硅藻土的处理FG与常规施肥处理NPK相比在产量方面更为优异。同时，处理FF与FG也明显提高了磷钾肥的利用。添加腐殖酸、硅藻土和添加腐殖酸、沸石粉后再进行包膜（处理FGB、FFB），虽不同程度增加了小白菜产量，但在其它方面效果并不显著，其土壤中有效磷的含量明显低于常规施肥处理，而且钾肥利用率与常规施肥处理NPK相比也有所下降，降幅为30.91~50.19%。因此，在类似小白菜这种生育时期较短的作物上不适宜用包膜肥料，可能原因是磷钾肥与活化剂磨细后再包膜，养分释放过慢，而小白菜的生育期太短使磷钾肥未能完全释放。

4 结论

添加腐殖酸与沸石粉（FF）或腐殖酸与硅藻土(FG)能显著提高土壤的有效养分含量，促进小白菜的生长和对磷钾的吸收利用、改善其品质。与常规施肥相比，土壤有效磷含量提高15.87%和32.72%，有效钾含量提高24.25%，可溶性钙含量提高16.83%和17.38%，小白菜产量增加8.13%和10.27%、磷吸收量增加17.66%和21.03%、钾吸收量增加5.91%和14.83%；磷肥利用率较常规施肥增加76.43%和91.00%；钾肥利用率增加15.95%和32.26%。但包膜细微化磷钾—活化剂肥料施用效果不理想。

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Fertilizer Supply Characteristics of Phosphorus-potassium Particle Activator Fertilizer and Its Effect on the Growth of Chinese Cabbage

HAN Zhe1,2, KANG Jia-hui1, CHEN Bao-cheng1*, WANG Gui-wei1, CHEN Jian-qiu2, CAO Bing3

271018,2.276700,3.100097,

This experiment was carried to increase the utilization rate of phosphorus and potassium fertilizer, reduce the fixation of phosphorus and potassium in soil, improve its effectiveness and increase the crop yield. In order to develop a highly efficient phosphorus-potassium particle activator fertilizer, ordinary phosphorus-potassium fertilizer was blended with four kinds of phosphorus activators in different proportions, and performed miniaturization together. Pot experiment was carried out to study the effect of phosphorus-potassium particle activator fertilizer on the growth and quality of Chinese cabbage. The results showed that the phosphorus-potassium particle activator fertilizer could increase yield and improve quality.Compared with conventional nitrogen, phosphorus and potassium fertilization, the yield of Chinese cabbage treated with humic acid and zeolite powder (FF), humic acid and diatomite (FG) increased by 8.13% and 10.27%, soluble sugar content by 5.90% and 9.55%, available soil phosphorus content by 15.87% and 32.72%, available potassium and soluble calcium in soil also increased to varying degrees.The utilization rate of phosphate fertilizer increased 76.43% and 91.00% respectively. The utilization rate of potassium fertilizer increased 15.95% and 32.26% respectively. The effect of fine phosphor - potassium - humic acid - zeolite powder on Chinese cabbage was the best.

Phosphorus-potassium particle activator fertilizer; soil nutrients; Chinese cabbage; production; yield quality; fertilizer utilization efficiency

TQ444.3

A

1000-2324(2020)03-0391-07

10.3969/j.issn.1000-2324.2020.03.001

2018-12-04

2019-03-14

国家“十三五”重点研发计划子课题:超微细磷钾腐殖酸缓释肥研制及纳米缓控释肥肥效及机理研究(2017YFD0200705)

韩哲(1996-),男,硕士研究生,主要从事新型肥料研究. E-mail:996748072@qq.com

Author for correspondence. E-mail:bcch108205@163.com