脲醛缓释肥料棒对橡胶苗生长和养分吸收的影响

刘海林，杨 凯，杨红竹，林清火，罗 微，茶正早

(中国热带农业科学院橡胶研究所/农业农村部橡胶树生物学与遗传资源利用重点实验室/中国热带农业科学院土壤肥料研究中心，海南 海口 571101)

【研究意义】我国橡胶树种植于热带及南亚热带地区，主要集中分布在海南、云南、广东等地。热带地区由于温度高、降雨量大，其N2O排放系数很大[1]，而且橡胶树施肥时期正好处于高温多雨季节，在多雨时期化肥也更易淋溶损失。缓/控释肥料是重要的新型肥料产品之一，它被认为是21世纪肥料产业的重要发展方向[2]，具有提高养分利用率，减少养分流失，减轻施肥对环境造成的污染等优势[3-4]。有研究表明施用包膜控释肥料能够降低肥料用量，减少肥料淋溶损失[5]，然而由于包膜控释肥料价格高，在橡胶树等经济林木生产中难以大面积推广应用。因此，研究高效、经济、环保且适合经济林特点的缓/控释肥料对于经济林产业的可持续发展十分必要。【前人研究进展】针对经济林需肥量大、养分易淋溶损失、施肥费时费工等问题，有研究人员开展了缓释肥料棒[6-8]、袋控释肥料[9-11]、大颗粒缓控释肥料[12-13]、球型包膜控释肥[14]、肥料块[15-16]等大颗粒缓/控释肥料研究，这些对缓/控释肥料研制及其在经济林上应用具有重要参考价值。其中，缓释肥料棒是利用挤压成型工艺制备而成，生产工艺简单，成本低，并且可根据养分需求规律调整配方，调节肥料质量，便于定位、定量施肥，其在经济林上将具有很好应用前景。刘海林等研究表明增加粘结剂用量能够增强缓释肥料棒的缓释效果[6]。蔡隽等研究了粘结剂对液压机械挤压成型的肥料棒抗压性能及养分缓释特性的影响，发现肥料棒的抗压强度随着粘结剂用量增加呈上升趋势，肥料棒养分累积淋出率则随粘结剂用量增加而逐渐减少[7]。而为了进一步提升缓释肥料棒的性能，林清火等将脲甲醛作为缓释氮源加入缓释肥料棒中制备成脲醛缓释肥料棒，分析了脲甲醛用量对脲醛缓释肥料棒的密度、压缩比、抗压强度以及氮素缓释特性的影响，研究表明添加脲甲醛能显著增强缓释肥料棒的缓释效果，减少氮素淋失[8]。【本研究切入点】已有研究表明缓释肥料棒可减缓养分释放速率，尤其是脲醛缓释肥料棒的养分缓释作用更为显著，但并未对脲醛缓释肥料棒在橡胶树上的应用效果进行评价，而确定脲醛缓释肥料棒中适宜的脲甲醛用量对于其在橡胶栽培中科学合理施用十分重要。【拟解决的关键问题】制备不同脲甲醛氮比例的脲醛缓释肥料棒开展橡胶苗盆栽试验，探明脲醛缓释肥料棒对橡胶苗生长和养分吸收的影响，为脲醛缓释肥料棒在橡胶树上应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

脲醛缓释肥料棒制备：将脲甲醛(氮含量37.6%，活性指数54.87%)、尿素、磷酸一铵、氯化钾、聚丙烯酰胺、膨润土分别计量后加入混合并搅拌均匀，利用肥料成型机挤压制成型。试验制备了5种不同脲甲醛用量的缓释肥料棒，其脲甲醛用量为脲醛氮占缓释肥料棒总氮的0%、25%、50%、75%，分别用UFR0、UFR25、UFR50、UFR75表示，所有处理缓释肥料棒的N-P2O5-K2O均为16-6-8，质量均为50 g/颗。常规肥料(T)是以尿素、磷酸一铵、氯化钾、聚丙烯酰胺、膨润土为原料按照与肥料棒等养分量掺混而成。

供试土壤采自中国热带农业科学院橡胶研究所土壤肥料试验基地，片麻岩发育砖红壤，其基本理化性质为：pH 4.63、有机质7.33 g/kg、全氮0.38 g/kg、速效磷6.53 mg/kg、速效钾37.89 mg/kg。供试橡胶苗为2蓬叶的热研7-33-97(橡胶品种名称)组培苗。

1.2 试验设计

橡胶苗盆栽试验于2017年3月至2018年1月中国热带农业科学院橡胶研究所土壤肥料试验基地温室大棚进行。试验设置了不施肥处理(CK)、常规肥料处理(T)、脲醛缓释肥料棒处理(UFR0、UFR25、UFR50、UFR75)，共设计6个处理，每个处理种植20盆橡胶苗。

将供试橡胶苗移栽入装有15 kg的供试土壤与2 kg洗净河沙混匀的桶中，每桶种植1株橡胶苗，缓苗1个月后施肥。施肥时，脲醛缓释肥料棒处理为在距离橡胶苗茎10 cm处施肥后覆土，施肥深度为10 cm，每盆施肥次数为1次，每次施入1颗脲醛缓释肥料棒。常规肥料中的尿素分为两次施入，第一次施入全量的50%，1个月后施入剩下的另一半尿素，而其余原料则一次性施入。定期浇水并记录管理盆栽橡胶苗病虫害及用药情况。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 样品采集与分析方法 试验结束后测定橡胶苗株高(橡胶苗地上茎长度)和茎粗(用游标卡尺测定橡胶苗底部茎变色处上部1 mm处茎粗)，并对橡胶苗进行破坏性采样，将橡胶苗冲洗干净后，橡胶苗植株部分分为主根、侧根、茎、叶、叶柄，在105 ℃杀青30 min后，80 ℃烘干称重，记录各处理橡胶苗各部位干物质量，样品粉碎保存用于测定氮、磷、钾含量。

植株样品采集之后将盆栽土壤混匀、取样、风干保存，用于测定土壤全氮、速效磷和速效钾含量。

1.3.2 肥料利用率计算公式 氮素利用率=(施肥橡胶苗氮吸收量-不施肥橡胶苗氮吸收量)/氮施用量×100%

磷素利用率=(施肥橡胶苗磷吸收量-不施肥橡胶苗磷吸收量)/磷施用量×100%

钾素利用率=(施肥橡胶苗钾吸收量-不施肥橡胶苗钾吸收量)/钾施用量×100%

1.4 数据分析处理

数据采用Excel 2007对原始数据进行整理计算、绘制图表，采用SPSS 22.0软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 脲醛缓释肥料棒对橡胶苗生长的影响

由图1可知，随着脲醛氮占肥料总氮比例的增加，橡胶苗株高呈先增加后减少趋势，UFR50处理橡胶苗最高，株高为149.32 cm，显著大于UFR75处理，但是与T、UFR0、UFR25处理差异不显著；而UFR75处理橡胶苗株高显著小于UFR0、UFR25处理，但与T处理差异不显著。比较各处理橡胶苗茎粗可知，UFR50处理橡胶苗的茎粗最大，为17.96 mm，显著大于UFR75处理，但与T、UFR0、UFR25处理差异不显著；而UFR75处理橡胶苗的茎粗与T、UFR0、UFR25处理差异不显著。

2.2 脲醛缓释肥料棒对橡胶苗生物量的影响

由表1可知，UFR50处理橡胶苗的茎、主根、叶片、叶柄及整株生物量均为最大。UFR50处理橡胶苗的茎生物量显著大于UFR75处理，但与T、UFR0、UFR25差异不显著；UFR50处理橡胶苗的主根生物量显著大于UFR0、UFR75处理，与T、UFR25差异不显著，但各施肥处理间橡胶苗侧根生物量无显著差异；而随着脲醛氮占肥料总氮比例增加，橡胶苗的叶片、叶柄以及整株生物量均先增后减，且UFR50处理显著大于T、UFR0、UFR25、UFR75处理，UFR50处理橡胶苗整株生物量达149.10 g/株，较常规施肥处理增加了38.25 g/株，其次是UFR25处理，为127.88 g/株，而UFR75处理在所有施肥处理中最小，为105.84 g/株。

2.3 脲醛缓释肥料棒对橡胶苗氮磷钾吸收量的影响

由表2可知，UFR0处理橡胶苗全株氮吸收量为885.12 mg/株，较常规施肥处理增加了54.92 mg/株，但是两者之间差异不显著；UFR25、UFR50、UFR75处理橡胶苗全株氮素吸收量均显著大于T、UFR0处理，其中UFR50处理橡胶苗全株氮素吸收量最高，为1818.16 mg/株，较常规施肥处理增加了987.96 mg/株，且显著大于UFR25、UFR75处理；其次是UFR25处理，为1256.36 mg/株，较常规施肥处理增加了426.16 mg/株。比较各处理橡胶苗全株磷素吸收量可知，脲醛缓释肥料棒处理橡胶苗全株磷素吸收量均显著大于T处理，UFR25、UFR50、UFR75处理全株磷素吸收量分别为213.47、276.34、216.13 mg/株，分别较常规施肥处理增加了90.84、153.71、93.50 mg/株，且UFR50处理全株磷素吸收量显著高于UFR25、UFR75处理，而UFR25、UFR75处理间差异不显著。比较各处理全株钾素吸收量可知，随着脲醛氮占肥料总氮比例增加，橡胶苗全株钾素吸收量表现为先增加后减少，UFR0、UFR25、UFR50、UFR75处理橡胶苗全株钾素吸收量分别较常规施肥处理增加了92.40、369.18、457.54、135.23 mg/株，其中UFR50处理橡胶苗全株钾素吸收量最高，为1423.07 mg/株，显著大于T、UFR0、UFR75处理，但与UFR25处理差异不显著。

2.4 脲醛缓释肥料棒对橡胶苗肥料利用率的影响

由图2可知，随着脲醛用量增加，橡胶苗肥料利用率均表现为先增加后减少，UFR0、UFR25、UFR50、UFR75处理的肥料利用率均大于T处理，其中UFR50处理的肥料氮、磷、钾利用率均为最大。UFR25、UFR50、UFR75处理的氮肥利用率、磷肥利用率均显著大于T处理， UFR50、UFR75处理的肥料钾利用率显著大于T处理，UFR0处理的肥料氮、磷、钾利用率均与T处理差异不显著。UFR50处理的肥料氮、磷利用率显著大于UFR25、UFR50处理，UFR50处理的肥料钾利用率与UFR25处理无显著差异，但两者均显著大于UFR75处理。另外，橡胶苗的肥料利用率的大小顺序为钾>氮>磷。

表1 不同施肥处理橡胶苗生物量

表2 不同施肥处理橡胶苗氮磷钾吸收量

2.5 脲醛缓释肥料棒对土壤养分含量的影响

从图3可知，与T处理相比，UFR0、UFR25、UFR50、UFR75处理的土壤全氮、速效磷和速效钾含量均显著增加，其中UFR50处理的土壤全氮含量最高，显著大于UFR0、UFR25处理，但与UFR75处理差异不显著。UFR0、UFR25、UFR50、UFR75处理的土壤速效磷含量也均显著大于T处理，但是处理间差异不显著。UFR25、UFR50处理土壤速效钾与T处理无显著差异，但是UFR0、UFR75处理显著大于T处理。

3 讨 论

脲醛缓释肥料棒是脲甲醛为缓释氮源，以水溶性保水剂作为粘结剂和缓释材料，与普通肥料、填充料混匀，通过挤压成型制备而成[8]。而脲甲醛是最早研发、用量最大的商业化缓释氮肥[17-20]，其氮由冷水可溶氮、冷水不溶氮和热水不溶氮组成[21-22]，

兼顾速效与缓释功能，将其加入缓释肥料棒制备过程中能够有效增强氮素缓释效果，使脲醛缓释肥料棒更适合在长期作物橡胶树上施用。林清火等研究表明随着脲醛缓释肥料棒中脲甲醛用量增加，脲醛缓释肥料棒氮素累积淋出率逐渐减小[8]，但是当脲甲醛用量过大时，可能导致前期肥料氮素供应不及时，反而会限制作物生长。因此，确定脲醛缓释肥料棒中适宜的脲甲醛用量对于其在橡胶栽培中科学合理施用十分重要。

周华敏等研究发现脲醛氮占总氮40%或50%最有利于土壤氮素供应，脲醛氮所占比例过大或过小，都不利于小麦整个生长期氮素供应[23]。黄丽娜等研究表明脲甲醛与尿素等量混施既能保证小白菜产量，又可以降低施肥成本，可明显提高氮肥利用率[24]。本研究结果也发现施用脲醛缓释肥料棒有利于橡胶苗生长和养分吸收，且随着脲醛氮占肥料总氮比例的增加，橡胶苗株高呈先增加后减少趋势，橡胶苗全株生物量、氮磷钾吸收量以及肥料氮磷钾利用率也均表现为先增后减。其中，脲醛氮占总氮50%的脲醛缓释肥料棒处理对橡胶苗生长发育促进效果最为显著，尤其是对于叶片和叶柄，从而增加橡胶苗全株生物量和氮磷钾养分吸收量，提高肥料氮磷钾利用率。脲醛缓释肥料棒中脲醛氮占总氮50%时橡胶苗叶片、叶柄、全株生物量以及氮磷吸收量分别为32.75 g/株、7.31 g/株、149.10 g/株、1818.16 mg/株、276.34 mg/株，均显著大于其它施肥处理，橡胶苗氮磷钾利用率也分别达到20.44%、7.98%、30.91%。另外，所有施肥处理肥料利用率的大小顺序均为钾>氮>磷，这也与贝美容等[25]研究结果一致，而且施用脲醛肥料棒还可提升土壤的全氮、速效磷和速效钾含量。可见，脲醛氮占肥料总氮50%的脲醛缓释肥料棒最适宜橡胶苗生长，而当脲醛氮占肥料总氮比例为75%时，可能由于缓释氮占比过大，导致橡胶苗前期肥料氮素供应不足，不利于橡胶苗生长发育，反而会增加脲醛缓释肥料棒的生产成本；当脲醛氮占肥料总氮比例为25%时，由于后期氮素供应不足，也会影响脲醛缓释肥料棒施用效果。

4 结 论

随着脲醛氮占肥料总氮比例的增加，橡胶苗全株生物量、氮磷钾吸收量以及肥料利用率均表现为先增后减小，当脲醛缓释肥料中脲醛氮占总氮50%时达到最大值，均显著大于常规肥料处理，而且脲醛氮占总氮50%的脲醛缓释肥料的橡胶苗株高和茎粗也均大于其余处理。因此，在本试验条件下，当脲醛缓释肥料棒一次性施用时，脲醛氮为50%的脲醛缓释肥料棒最有利于橡胶苗生长和橡胶苗养分吸收。