硅钙包裹尿素对温室大棚菜地土壤养分的影响

戚新革 王曰鑫 吴 迪

(1 山西农业大学资源环境学院 太谷 030801 2 山西博瑞地产评估咨询有限公司 太原 030024)

硅是土壤矿物质中含量最多的元素之一，而土壤中能被作物有效利用的硅素却很少[1]；近些年来，缓/控释肥得到了较快地发展，但是，目前用硅钙肥作为包裹材料的包裹型缓释肥的研究还较少[2]。

为了证实硅钙肥包裹型缓释肥对土壤养分的影响，本试验以温室大棚西葫芦菜地为试验地，对硅钙肥包裹尿素肥与普通尿素对土壤养分的影响进行了比较研究，旨在对新型缓释肥的发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

试验在山西农业大学资源与环境学院试验基地温室大棚内进行。供试土壤为石灰性褐土，表层(0～20 cm)土壤基本理化性状如表1所示。

1.2 供试作物

西葫芦(Cucurbita pepo L.)，品种为长青王一号，早熟品种，播后40 天即可收获250 g左右的嫩瓜；成熟瓜长28～32 cm，直径7～7.5 cm。

表1 供试土壤基础肥力Tab.1 Basal soil fertility of experiment soil

1.3 供试肥料

(1) 包裹缓释肥：由硅钙肥包裹尿素制成(养分 含 量：N 33.12%，Si 8.4%，CaO 8.4%，MgO 0.84%)。自己制作，所用材料与制作过程如下：

①硅钙肥：山西富邦肥业有限公司生产，粉状，其中有效硅(SiO2)30%；CaO 30.0%；MgO 3.0%。该肥料是以太行山区天然的页岩和石灰岩为原料生产出的中量元素肥料。

②尿素：山西兰花集团化肥分公司生产，其中N含量46%。

③粘结剂。

包裹过程：称取一定量的②材料倒入包衣锅中，直到锅内材料温度达到50～60 ℃时，喷入③，使肥料表面湿润但能保持其自由滚动，然后均匀撒入粉状的①材料，加热使溶剂挥发材料均匀包裹于肥料的表面。再喷入粘结剂③，加包膜材料如此反复2～3次，直到用完材料，待溶剂完全挥发后取出，即为所制的包膜肥料。制作完成后称取剩余材料，计算①与②的使用比例。整个包裹过程保持温度在50～60 ℃。硅钙肥与尿素按28∶72的比例包裹，即每100 kg包裹肥中，各有效成分分别为：Si 8.4 kg，CaO 8.4 kg，MgO 0.84 kg，N 33.12 kg。

(2) 磷肥(过磷酸钙)：四川宏达有限责任公司生产，P2O5含量14%。

(3) 钾肥(硫酸钾)：山西钾肥有限责任公司生产，K2O含量50%。

(4) 腐植酸：有机质含量65%，总腐植酸含量47%，购于山西省灵石县。

1.4 试验设计

试验在温室内进行。共设7个处理，3次重复。各小区按随机区组排列，小区面积均为6.7 m2，长4.8 m，宽1.4 m，21株/小区。试验处理见表2。在播种时施3种水平的包裹缓释肥与3种水平的尿素，一个对照(CK)。每小区种植3列，实施种子与肥料平行且相间的方法，即每隔20 cm播种1行的间隔施肥。

其他肥料在播种前以基肥施入。其中，过磷酸钙的施肥量按50 kg/667 m2施入，硫酸钾的施肥量按25 kg/667 m2施入，腐植酸的施肥量按100 kg/667 m2施入。虽然磷肥中含有一定量的钙元素，但因各小区施入的过磷酸钙量一致，所以可以消除磷肥中的钙元素对试验结果的影响。

于4月2日上午播种，在播种前浇水1次。出苗后，视苗子缺水情况统一浇水。于6月28日收获结束。

表2 各处理施肥量Tab.2 Fertilizer levels of all treatments

1.5 测定的项目和分析方法[3]

土壤的碱解氮共测定4次：试验前4月1日，生长前期5月8日，生长后期6月17日和采收后6月29日；土壤速效磷和速效钾、有效硅、全钙、全镁和有机质分别各测定3次：试验前4月1日，生长期6月17日，收获后6月29日。

土壤有效硅：乙酸缓冲液浸提—硅钼蓝比色法；

土壤水溶性钙、镁：1∶1水土比浸提，EDTA滴定法；

土壤有机质：重铬酸钾容量法-外加热法；

土壤碱解氮：碱解扩散法；

土壤速效磷：钼锑抗比色法；

土壤速效钾：火焰光度法；

土壤pH：电位法；

数据处理方法：本试验所有数据均用Microsoft Excel 2000进行计算和统计软件DPS 6.5进行方差分析(用Duncan法进行检验)。

2 结果与分析

2.1 对土壤碱解氮含量的影响

植物生长过程中，需不断从土壤中吸收速效氮供植物生长需要，因此碱解氮可以较好的反映土壤中氮的供应情况和施入土壤中肥料的氮素释放速度。从表3可以看出，在植株生长过程中，不同施肥处理碱解氮含量趋势不同，各处理碱解氮变化差异较大。

施肥前，土样碱解氮含量为56.30 mg/kg。在西葫芦生长前期，土壤中的碱解氮含量为包裹肥＜尿素。处理1较处理4低41.03 mg/kg，处理2较处理5低42.14 mg/kg，处理3较处理6低26.62 mg/kg。在前期阶段，因氮元素为易溶性元素，只施尿素的各处理氮含量较高。处理3和处理6分别表现出不同施肥处理的最高值。随施肥量增加，包裹缓释肥各处理碱解氮表现出正比例关系。

在西葫芦生长后期阶段，碱解氮含量为包裹肥＞尿素，包裹缓释肥含量较生长前期升高，而尿素的各处理中碱解氮含量比生长前期有所下降。在施肥量相等的情况下，包裹缓释肥的各处理较同水平的尿素处理都有提高，处理1比处理4高0.01%、处理2比处理5高114.94%、处理3比处理6高150.87%。可以看出，在植株生长过程中，前期包裹缓释肥处理土壤中碱解氮含量较尿素处理低，后期情况则相反，这说明包裹缓释肥对氮素具有明显的缓释能力[4]，在后期能够为西葫芦生长提供充足的氮素，在一定程度上提高了土壤的供氮能力。

表3 不同处理对土壤碱解氮含量的影响Tab.3 Effect of different treatments on soil available-N content

2.2 对土壤速效磷含量的影响

磷是植物必需的大量营养元素之一，土壤中化学磷肥转化速率很快，施入土壤的磷肥大部分较快转化成其他形态的磷酸盐，不易被植株吸收利用，因此施入当季的磷肥利用率很低。从表4中可以看出，在植株生长期、收获后各处理中土壤速效磷含量下降，其变化趋势基本保持一致。

在西葫芦生长期，土壤的各种元素逐渐释放出来，使得土壤中所含的速效磷含量较种植前(21.04 mg/kg)提高。随着施肥量的增加，土壤中速效磷含量反而降低，原因是磷酸根离子与包裹缓释肥中的钙镁离子形成难溶化合物，生成沉淀，使得有效态磷元素含量较低。从这个角度来看，包裹缓释肥含量越高，钙镁离子含量就越高，越会降低速效磷含量。土壤速效磷的含量顺序为：处理1＞处理2＞处理3＞处理5＞处理6＞处理4＞处理7。

在西葫芦收获后期，因在生长过程中吸收大量的速效磷供西葫芦生长结果需要，使得土壤中速效磷含量低于生长期间。同时，处理1与处理4差异显著，处理3与处理6差异显著。各处理较对照处理7均有较高水平的提高，达到显著性差异。可见，与尿素相比，包裹缓释肥能够进植物对有效磷的吸收。

因此，包裹缓释肥处理的速效磷含量在西葫芦生长过程中经历了先增加后降低的过程，满足了西葫芦生长对元素的需要，实际上体现了氮磷互作中氮的增加促进了磷的吸收。

表4 不同处理对土壤速效磷含量的影响Tab.4 Effect of different treatments on soil available-P content

2.3 对土壤速效钾含量的影响

土壤中钾全部以无机形态存在，而且其数量远远高于氮、磷，对植株的生长、发育同样有重要作用。从表5可以看出，在植物生长过程中各处理差异显著，土壤速效钾含量随施肥量增加而提高，缓释肥效果优于尿素各处理。

表5 不同处理对土壤速效钾含量的影响Tab.5 Effect of different treatments on soil available-K content

在西葫芦生长期，土壤速效钾含量处理1较处理4高0.61%，处理2较处理5高15.05%，处理3较处理6高17.52%，均比对照处理7含量高。后期，因大量的速效钾被西葫芦吸收利用，土壤中含量明显降低。钾含量的高低与碱解氮有很大的相关性，因氮与钾之间的互作，使得土壤中速效钾含量在氮含量高时也表现出较高值。因此，在施入包裹缓释肥后，整体上土壤中碱解氮含量高时，土壤中速效钾含量也高，随着西葫芦吸收利用，钾含量会随之降低。

2.4 对土壤有效硅含量的影响

土壤有效硅又称为活性硅，即为土壤中能被植物吸收的单硅酸Si(OH)4或H4SiO4，常以溶液态、吸持态、聚合态和晶格束缚态存在，它们在土壤中的含量随着土壤条件和气候条件的差异而有较大的变化[5]。

从表6中可以看出，在西葫芦采摘结束后，土壤有效硅含量变化趋势与植株生长过程中大体一致。

在植株生长期，处理1、处理2、处理3之间随着施入包裹肥量的增加，土壤中有效硅含量不同程度地提高，三者在生长前期和收获后期差异性均达极显著水平，说明土壤中有效硅的含量随着施肥量增加而增加。处理1与处理4、处理2与处理5差异均达极显著水平，处理3与处理6差异达显著水平，其中以处理3效果最好。收获后与种植前相比，除处理7外，各处理有效硅含量均表现增加的趋势。处理1增加21.86%，处理2增加30.06%，处理3增加46.20%，处理4增加25.62%，处理5增加28.34%，处理6增加31.18%，以处理3效果最好，对照处理7则降低了6.32%。

总体来看，与尿素相比，包裹缓释肥可以有效促进土壤中有效硅含量的增加。

表6 不同处理对土壤有效硅含量的影响Tab.6 Effect of different treatments on soil available Si content

2.5 对土壤水溶性钙含量的影响

钙是植物生长必需的中量元素之一，也是调节植物代谢系统的重要因子。土壤中铵态氮、钾、镁、铝等养分含量过高时，与钙发生拮抗作用，抑制根系对钙的吸收[6]。

从表7中可以看出，在西葫芦生长过程中，与处理7(对照)相比较，包裹缓释肥处理1、处理2、处理3土壤水溶性钙的变化较大，而尿素处理4、处理5、处理6变化较小。两种肥料等量施肥水平相比较，处理1较处理4提高9.18%，处理2较处理5提高11.27%，处理3较处理6提高17.75%，这可能因为包裹缓释肥中含有钙元素，使得土壤中水溶性钙含量较高，但差异不显著。

收获后土壤水溶性钙含量变化更为明显。处理1、处理2、处理3与处理4、处理5、处理6相比分别提高52.61%、40.87%和56.29%，其中以处理3效果最好。分析其原因，可能是因为这一生长阶段植株对钙元素的需求较高，所以带动了土壤中钙元素含量有所提高。

总体来看，西葫芦生长全过程中，各处理与施肥前和处理7相比，均有较大的不同，尤其是施入包裹缓释肥的处理。分析其原因，一方面是包裹缓释肥中包裹的硅钙肥提高了土壤中的有效钙；另一方面可能是有效钙的含量跟土壤质地、有机质含量有很大关系，在有机质含量高的土壤中，保水保肥能力强，钙的有效性高。

2.6 对土壤水溶性镁含量的影响

随着氮、磷、钾等化肥的施用，作物产量不断提高，但土壤中的镁消耗多，补充少，故作物缺镁现象在各地陆续出现[7]。因此，在大量施用钾肥、钙肥、铵态氮肥的条件下，镁肥宜配合施用。从表8可以看出，与处理7(对照)相比较，处理1、处理2、处理3在西葫芦生长过程中的变化差异较大，而仅施入尿素的处理4、处理5、处理6动态变化较小。

在植株生长过程中，处理1较试验前土壤有效镁含量增加41.86%，处理2增加148.83%，而处理3达到187.21%，效果最好。各处理间具有显著差异，表明在施入包裹缓释肥时，施肥量越高，土壤中的有效镁含量越高。施入包裹缓释肥处理1、处理2、处理3与相应的尿素处理4、处理5、处理6相比，分别提高20.79%、45.58%和35.71%，这说明在施肥量相同的情况下，包裹缓释肥提高了土壤中镁含量。

收获后土壤水溶性镁的含量变化更为明显。处理1、处理2、处理3分别比处理4、处理5、处理6提高63.15%、63.04%和68.57%。这表明在植株生长的后期，施入包裹缓释肥可以有效提高结果期土壤中水溶性镁的含量，并且在植株生长全过程中，包裹缓释肥对有效镁的释放远远超过尿素和不施肥处理。

总体来看，施入包裹缓释肥各处理有效镁含量较高，一方面是因为包裹缓释肥中包裹的硅钙肥提高了土壤中的有效镁；另一方面原因可能是有效镁的含量跟土壤质地、有机质含量有很大关系，在有机质含量高的土壤中，保水保肥能力强，镁的有效性高；同时，有效钙含量影响有效镁，有效镁含量变幅更大。

表7 不同处理对土壤水溶性钙含量的影响Tab.7 Effect of different treatments on soil water soluble-Ca content

表8 不同处理对土壤水溶性镁含量的影响Tab.8 Effect of different treatments on soil water soluble-Mg content

2.7 对土壤有机质含量的影响

土壤有机质是作物生产中的必要因子，它通过储蓄养分、减少养分淋溶损失、缓冲土壤酸碱急剧变化、提供土壤微生物活动能量以及缓和土壤紧实度等作用而有利于土壤生产力。

从表9可以看出，本试验中有机质含量与施肥量呈正相关性。整体上看，施入包裹缓释肥效果好于尿素，且各处理间差异达显著水平，各处理与对照差异达显著水平。其中，处理3在西葫芦生长期间有机质含量最高，与等量尿素处理6差异显著，而处理1与处理4、处理2与处理5差异不显著，这说明在施肥量达到0.024 kg/m2时，施入包裹缓释肥能够有效提高土壤中有机质的含量，为植株生长提供所需的养分。

表9 不同处理土壤有机质含量的影响Tab.9 Effect of different treatments on soil organic matter content

3 结论与讨论

3.1 结论

在植株生长过程中，前期包裹缓释肥处理中土壤碱解氮含量较尿素处理低，到生长后期情况相反，说明包裹缓释肥对氮素具有明显的缓释能力，在整个生长期提高土壤的供氮能力。土壤中速效磷含量随西葫芦生长经历了先增加后降低的过程，施入包裹缓释肥各处理中速效磷含量随施肥量增加而降低。土壤有效硅、水溶性钙、水溶性镁的变化趋势基本一致，即随施肥量增加各含量随之增加。其中，以施入缓释肥0.224 kg/m2的处理3效果最佳。速效钾和有机质含量在施入0.224 kg/m2包裹缓释肥处理中最高，与各处理间差异显著。施肥量相同情况下，施入包裹缓释肥效果优于尿素处理。

3.2 讨论

(1) 包裹缓释肥的制作方法没有做深入研究，例如包裹温度，粘结剂的不同对包裹缓释肥释放速度和有效性的影响等，有待于完善。

(2) 试验中仅设计了同种肥料的三种施肥比例，即包裹缓释肥或者尿素按1∶2∶3进行，更多的施肥比例还待今后逐步完善。

(3) 陶其骧等[8]的研究显示，施入硅钙肥后会提高磷元素的活性，但本试验得出的结论是施入包裹缓释肥的各处理中，施肥量越大，速效磷含量越低，因此硅钙肥对磷元素的活性影响还有待进一步研究。

[1]李丽春.硅钙肥在黄瓜上的应用试验初探[J].农业科技通讯，2011，(6)：103～104

[2]杜昌文，周健民，王火焰，等.载体缓控释尿素研制初探[J].土壤，2003，35 (5)：399～400

[3]鲍土旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000

[4]Tang Hui,Wang Yaming,etc..Studies on the urea coated with tung oil as coating materials[J].Journal of Yunnan University,2004,26(2):150～153

[5]蔡德龙.硅肥及施用技术[M].北京：台海出版社，2001

[6]安芬.陕西省径阳县云阳镇日光温室土壤中水溶性钙含量及其影响因子[J].陕西农业科学，2011，(5)：21～25

[7]杜素霞，丁莉华，尤军联.平山县露地蔬菜地土壤中量元素现状调查分析[J].现代农村科技，2011，(19)：98～106

[8]陶其骧，范业成，张明辉.硅钙肥活化土壤磷素的研究初报[J].江西农业科技，1980，(7)：5～7