包膜复混肥对油菜产量与生物量的影响

何俊龙+刘强+宋海星+荣湘民+彭建伟+官春云

摘要：为了探讨油菜施用包膜复混肥的增产机理。采用多地区田间小区试验，研究了包膜肥料对油菜产量、生物量、根茎比、秸秆产量比的影响。结果表明，与普通复混肥相比，全量包膜复混肥油菜产量平均达到2 501.00 kg/hm2，比全量普通复混肥平均增产13.72%，半量包膜复混肥产量平均达到1 690.27 kg/hm2，比半量普通复混肥平均增产6.34%；包膜复混肥的突出作用主要体现在油菜生长后期，能够更好地为油菜生长提供养分。

关键词：包膜复混肥；油菜；产量；生物量

中图分类号：S634.306 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2014）08-0103-03

化学肥料在粮食生产和人类社会的进步中做出了巨大的贡献，当今世界有1/3的粮食产量直接来源于化学肥料^[1]。目前，我国的化学肥料年使用已达4.637×107 t，占世界化肥总用量的35%，按平均1 hm2化学肥料使用量达到400 kg，是美国的4倍，是发达国家化肥安全施用上限（225 kg/hm2）的2倍。但是我国的化肥有效利用率很低，60%～70%进入环境，造成严重的环境污染和生态危害^[2]。肥料利用率低的主要原因是由于绝大部分化学肥料为速溶性肥料，施入土壤后可在短期内溶解，速效养分在短期内不能全部被作物吸收利用而流失。包膜肥料作为新型肥料的研制和开发成为解决上述问题的突破口，已引起世界各国的广泛关注^[3]。包膜肥料作为缓控释肥研究的重要方向，具有控制条件单一，养分释放缓慢，释放期长，便于控制的特点^[4]。随着测土配方施肥技术的跟进，目前缓控施肥在玉米、小麦、花生、棉花等作物上的研究都取得了较好的成果，但在油菜上的应用尚存在较大的盲区^[5-7]。油菜具有需肥量大、耐肥性强的特点，其产量、效益的提高与施肥关系尤为密切^[8]。本研究拟通过自制的高聚物包膜复混肥，研究不同施肥量对油菜产量和生物量的影响，为包膜肥料在油菜上的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试油菜品种为湘杂油1613，由国家油料改良中心湖南分中心提供。供试土壤肥力状况见表1。供试肥料复混肥为湖南兴湘科技开发有限公司生产的含N、P2O5、K2O 为12%、6%、7%的油菜专用肥，总养分≥25%，包膜复混肥为上述复混肥用自制高聚物包膜材料手工包裹而成，1 kg包膜材料包40 kg复混肥，硼肥为硼砂，包膜材料为国家油料改良中心湖南分中心提供。

1.2 试验设计

田间试验于2010年10月至2011年5月在湖南省衡阳、宁乡、湘潭3个地点进行。根据湖南省油菜需肥特征和试验区土壤肥力状况，设5个处理：处理1：普通复混肥 750 kg/hm2 （全量）；处理2：普通复混肥375 kg/hm2（半量）；处理3：包膜复混肥750 kg/hm2（全量）；处理4：包膜复混肥375 kg/hm2（半量）；处理5：不施肥对照。每个处理施硼肥（含硼10.8%）15 kg/hm2。设3次重复，共15个小区，随机区组排列。每小区面积为2 m×10 m（其中5 m2为采样区，15 m2为测产区）。油菜于2010年10月22日直播，出苗后通过2次间苗调整密度为3.75×105株/hm2，2011年5月10日收获。田间管理同一般油菜田。

1.3 测定项目与方法

分别于油菜苗期、盛花期和收获期采全株样品（每小区5株，根系挖掘深度为20 cm），考察植株的生物量（g）、根干质量（g）、茎干质量（g）、千粒质量（g）、每角粒数（个）、每株角果数（个）、测产（kg/hm2）。

1.4 数据处理

采用Excel 2012和SPSS 17.0进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 包膜复混肥对油菜产量的影响

表2结果显示，处理3在3个试验地点均获得高产，达到 2 342.49～2 646.00 kg/hm2，平均达到2 501.00 kg/hm2，与其他处理相比较都达到极显著水平。与不施肥对照相比增产率为114.79%～200.68%，平均达到154.76%；与处理1相比增产率为4.28%～26.88%，平均达到13.72%。半量包膜复混肥（处理4）油菜产量为1 445.80～1 976.69 kg/hm2，平均达到1 690.27 kg/hm2。在衡阳和湘潭极显著高于处理2，在宁乡与处理2相比，增产不显著。处理4与不施肥对照相比，增产率达到43.05%～87.31%，平均增产率达70.54%。

2.2 包膜复混肥对油菜生物量的影响

2.2.1 包膜复混肥对油菜生物总量的影响

观察图1可以看出，在衡阳地区油菜生长总体趋势是前期快后期慢，在宁乡与湘潭地区表现为前期慢后期快的趋势。在衡阳，包膜复混肥的处理3与处理4在油菜生长前期，生物量的积累分别低于普通复混肥的处理1与处理2；生长后期，各个处理的增长速率均有所下降，但包膜复混肥的处理3与处理4增长速率明显高于普通复混肥的处理1与处理2，表现出后劲足。宁乡与湘潭地区生物量的积累基本相似，在油菜生长前期，4个施肥处理的积累量没有表现出较大的差距，全量施肥的处理1与处理3生物量的积累基本一致，半量施肥的处理2与处理4变化规律与全量施肥相一致；生长后期，包膜复混肥的处理3与处理4生物量的积累明显高于普通复混肥的处理1与处理2，这与衡阳地区在生长后期所表现出来的规律相一致。

2.2.2 包膜复混肥对油菜根茎比的影响 从3个地区油菜根茎比的变化（图2）可见，在衡阳和湘潭地区都表现为先升后降，在宁乡呈现持续下降的趋势。从衡阳的油菜根茎比变化可以看出，在苗期，包膜复混肥的处理3与处理4分别小于普通复混肥的处理1与处理2；到盛花期，包膜复混肥处理的根茎比出现反超现象，表现为处理4>处理3>处理1>处理2。收获期根茎比出现大幅下降，表现为处理3>处理1=处理4=处理2。观察宁乡油菜根茎比变化可以看出，在油菜生长苗期，各处理根茎比有较大差别，其中包膜复混肥的处理3与处理4分别高于普通复混肥的处理1与处理2。盛花期，处理4根茎比达到最低值，其他各处理间差异不大；收获期各施肥处理根茎比表现出处理3>处理1=处理2>处理4。湘潭地区，同样在油菜生长苗期，包膜复混肥的处理3与处理4分别高于普通复混肥的处理1与处理2；盛花期全量包膜复混肥的处理3根茎比大于全量普通复混肥处理1，半量包膜复混肥处理4根茎比小于半量普通复混肥处理2；收获期各施肥处理根茎比表现为处理3>处理1=处理2=处理4。

2.2.3 包膜复混肥对油菜秸秆产量比的影响

图3中3个试验地油菜秸秆产量比的结果显示，三地不施肥处理的比值均最小，全量包膜复混肥的处理3秸秆产量比次之。在衡阳地区秸秆产量比值中，全量包膜复混肥处理3小于全量普通复混肥处理1，半量包膜复混肥处理4大于半量普通复混肥处理2。宁乡地区秸秆产量比值规律与衡阳地区相一致。在湘潭地区，全量包膜复混肥处理3小于全量普通复混肥处理1，半量包膜复混肥处理4小于半量普通复混肥处理2。

2.3 产量与产量构成因素、生物量的相关性

结果（表3）显示，3个产量构成因素中只有每株角果数与产量呈显著相关，3个时期的生物量中，只有收获期的生物量

3 讨论

20世纪70年代，缓控释肥的研究成为热点， 因其克服了普通肥料短期效应的特点，被誉为21世纪的肥料。20世纪90年代，世界缓控释肥的消耗总量已达到6.5×105 t，其中 2/3 是聚合物包膜肥料，最大的消耗国是美国，大约占世界总用量的70%，其次是日本和欧洲。在美国和欧洲，约占总量的90%是用于非农市场（高尔夫球场、苗圃、专业草坪、景观园艺），仅10%用于农业（主要是用在蔬菜、草莓、柑橘等蔬菜果树上）^[9]。我国虽起步较晚，但仍取得了可喜的成果，尤其粮食作物的缓控释肥料。根据我国国情与缓控释肥存在的问题，将包膜控释技术与复混技术相结合，根据不同作物的需肥特点、以及土壤的供肥状况，研制速缓相济，与不同大田作物吸肥曲线相吻合的控释专用复混肥系列， 实现包膜肥料的复合专用化^[10]。包膜肥料养分释放速率受土壤温度、土壤水分含量、pH值、质地、土壤微生物活性和土壤有机质等因素的影响^[11]，所以同一种包膜肥料在不同作物、不同地区、不同环境条件下养分释放规律也有所不同，因此研究一种包膜肥料在不同地区、不同环境条件下对一种作物生长的影响效应，总结出普遍适用的规律，是包膜肥料克服多重因素影响条件下实现大范围应用和推广的必由之路。

包膜复混肥作为缓控释肥的一种，是以颗粒化肥为核心，表层涂覆一层低水溶性或微溶性无机物质或有机聚合物.使肥料成分通过包膜的微孔、裂缝慢慢释放出来从而延长或控制肥料养分释放^[12]，因此包膜复混肥在油菜生长前期效果不如普通复混肥，油菜生长后期，包膜复混肥处理的油菜仍能够保持较高的生物量积累速率和积累量。崔文慧等研究结果也表明，缓释肥的比例增加，油菜的生物量增加^[13]。根系作为养分和水分吸收的主要器官，不仅可以调节作物的养分供给，同时也受土壤养分的反调节，刘代平等研究结果表明，在油菜的整个生育期里，不同氮素水平对油菜根系形态以及生理特性有显著影响^[14]。当土壤养分含量相对较少时，就会对油菜生长形成一种逆境，为了满足作物生长的养分需求，就需要通过增加根系面积来提高养分吸收面积。由于包膜复混肥的肥力释放特性，在本试验的处理中，油菜生长前期，除不施肥处理外，只有半量包膜复混肥处理的土壤养分含量最低，因此处理4能够在前期更好地促进根的生长。随着作物生育期的推进，根系的生长逐渐减弱，侧重地上部生殖器官的发育。由于全量包膜复混肥养分释放具有缓慢的特点，避免了普通复混肥早期肥力迅速释放，而后劲不足的缺点，仍能够在油菜生长后期为根系生长提供养分，保证根系更高的活力，为获得高产提供更大的可能。从产量的分析结果也可以证明，包膜复混肥应用在油菜上同样可以获得高产。

尽管到目前为止包膜肥料的研究成果是可喜的，但仍与缓控释肥的目标相差甚远^[15]。因此，物美价廉的包膜材料，先进高效的生产工艺、科学完善的控释理论，严格规范的检测标准仍是我们所努力的目标。

本试验结果表明，包膜复混肥在提高油菜产量方面的效果是显著的，全量包膜复混肥处理产量平均达2 501.00 kg/hm2，比全量普通复混肥处理增产13.72%，半量包膜复混肥产量

平均达1 690.27 kg/hm2，比半量普通复混肥增产6.34%。包膜复混肥在油菜生长前期没有普通复混肥效果好，直到油菜生长后期，才表现出较好效果，促进油菜生物量以相对较高的速度继续积累，为油菜籽粒结实保证植株更加活跃的状态。

参考文献：

[1]汪丰云，王晓锋，杨林霞，等. 化学家与化学肥料的发展[J]. 化学教育，2011，32（9）：94-96.

[2]宁清同，王丽香. 我国农业化肥污染防治制度初探[J]. 行政与法，2012（11）：74-79.

[3]朱利平，卫树银，任冬生，等. 包膜肥料的研究进展[J]. 河北农业科学，2008，12（6）：40-42，53.

[4]肖 强，张夫道，王玉军，等. 纳米材料胶结包膜型缓/控释肥料对作物产量和品质的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2008，14（5）：951-955.

[5]卫 丽，马 超，黄晓书，等. 控释肥对夏玉米碳、氮代谢的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2010，16（3）：773-776.

[6]韩宝文，贾良良，刘小玲，等. 河北省冬小麦主产区控释尿素应用效果研究[J]. 河北农业科学，2010，14（9）：56-57，79.

[7]王艳华，董元杰，邱现奎，等. 控释肥对坡耕地花生生理特性、产量及品质的影响[J]. 作物学报，2010，36（11）：1974-1980.

[8]汪 浩. 菜需肥特性及施肥技术[J]. 现代农业科技，2009（23）：83，86.

[9]Landels S P. US markets for controlled-rellease fertilizers：present size and value，projected demand，trends，and opportunities for new CRF products[C]//Scheib R M. Controlled release fertilizer workshop. New York：Marcei Dekker Pubi，1991.

[10]杨同文，尹 飞，杨志丹，等. 包膜肥料研究现状与进展[J]. 河南农业大学学报，2003，37（2）：141-144.

[11]Vyas B N，Mistry K B. Hydrolysis of prilled urea，sulphur coated urea and urea super granules in anoxic solution sol and inceptisol[J]. Indian Journal of Agricultural Science，1985，55（1）：35-40.

[12]许秀成，李 萍，王好斌. 裹型缓释/控制释放肥料专题报告[J]. 磷肥与复肥，2000，15（3）：1-6.

[13]崔文慧，王 干，韩守良，等. 不同缓释肥施用比例对油菜生长及土壤养分的影响[J]. 河南农业科学，2013，42（3）：59-62.

[14]刘代平，宋海星，刘 强，等. 油菜根系形态和生理特性与其氮效率的关系[J]. 土壤，2008，40（5）：765-769.

[15]邹 菁. 色环保型缓释/控释肥料的研究现状及展望[J]. 武汉化工学院学报，2003，25（1）：13-17.

2.2.3 包膜复混肥对油菜秸秆产量比的影响

图3中3个试验地油菜秸秆产量比的结果显示，三地不施肥处理的比值均最小，全量包膜复混肥的处理3秸秆产量比次之。在衡阳地区秸秆产量比值中，全量包膜复混肥处理3小于全量普通复混肥处理1，半量包膜复混肥处理4大于半量普通复混肥处理2。宁乡地区秸秆产量比值规律与衡阳地区相一致。在湘潭地区，全量包膜复混肥处理3小于全量普通复混肥处理1，半量包膜复混肥处理4小于半量普通复混肥处理2。

2.3 产量与产量构成因素、生物量的相关性

结果（表3）显示，3个产量构成因素中只有每株角果数与产量呈显著相关，3个时期的生物量中，只有收获期的生物量

3 讨论

20世纪70年代，缓控释肥的研究成为热点， 因其克服了普通肥料短期效应的特点，被誉为21世纪的肥料。20世纪90年代，世界缓控释肥的消耗总量已达到6.5×105 t，其中 2/3 是聚合物包膜肥料，最大的消耗国是美国，大约占世界总用量的70%，其次是日本和欧洲。在美国和欧洲，约占总量的90%是用于非农市场（高尔夫球场、苗圃、专业草坪、景观园艺），仅10%用于农业（主要是用在蔬菜、草莓、柑橘等蔬菜果树上）^[9]。我国虽起步较晚，但仍取得了可喜的成果，尤其粮食作物的缓控释肥料。根据我国国情与缓控释肥存在的问题，将包膜控释技术与复混技术相结合，根据不同作物的需肥特点、以及土壤的供肥状况，研制速缓相济，与不同大田作物吸肥曲线相吻合的控释专用复混肥系列， 实现包膜肥料的复合专用化^[10]。包膜肥料养分释放速率受土壤温度、土壤水分含量、pH值、质地、土壤微生物活性和土壤有机质等因素的影响^[11]，所以同一种包膜肥料在不同作物、不同地区、不同环境条件下养分释放规律也有所不同，因此研究一种包膜肥料在不同地区、不同环境条件下对一种作物生长的影响效应，总结出普遍适用的规律，是包膜肥料克服多重因素影响条件下实现大范围应用和推广的必由之路。

包膜复混肥作为缓控释肥的一种，是以颗粒化肥为核心，表层涂覆一层低水溶性或微溶性无机物质或有机聚合物.使肥料成分通过包膜的微孔、裂缝慢慢释放出来从而延长或控制肥料养分释放^[12]，因此包膜复混肥在油菜生长前期效果不如普通复混肥，油菜生长后期，包膜复混肥处理的油菜仍能够保持较高的生物量积累速率和积累量。崔文慧等研究结果也表明，缓释肥的比例增加，油菜的生物量增加^[13]。根系作为养分和水分吸收的主要器官，不仅可以调节作物的养分供给，同时也受土壤养分的反调节，刘代平等研究结果表明，在油菜的整个生育期里，不同氮素水平对油菜根系形态以及生理特性有显著影响^[14]。当土壤养分含量相对较少时，就会对油菜生长形成一种逆境，为了满足作物生长的养分需求，就需要通过增加根系面积来提高养分吸收面积。由于包膜复混肥的肥力释放特性，在本试验的处理中，油菜生长前期，除不施肥处理外，只有半量包膜复混肥处理的土壤养分含量最低，因此处理4能够在前期更好地促进根的生长。随着作物生育期的推进，根系的生长逐渐减弱，侧重地上部生殖器官的发育。由于全量包膜复混肥养分释放具有缓慢的特点，避免了普通复混肥早期肥力迅速释放，而后劲不足的缺点，仍能够在油菜生长后期为根系生长提供养分，保证根系更高的活力，为获得高产提供更大的可能。从产量的分析结果也可以证明，包膜复混肥应用在油菜上同样可以获得高产。

尽管到目前为止包膜肥料的研究成果是可喜的，但仍与缓控释肥的目标相差甚远^[15]。因此，物美价廉的包膜材料，先进高效的生产工艺、科学完善的控释理论，严格规范的检测标准仍是我们所努力的目标。

本试验结果表明，包膜复混肥在提高油菜产量方面的效果是显著的，全量包膜复混肥处理产量平均达2 501.00 kg/hm2，比全量普通复混肥处理增产13.72%，半量包膜复混肥产量

平均达1 690.27 kg/hm2，比半量普通复混肥增产6.34%。包膜复混肥在油菜生长前期没有普通复混肥效果好，直到油菜生长后期，才表现出较好效果，促进油菜生物量以相对较高的速度继续积累，为油菜籽粒结实保证植株更加活跃的状态。

参考文献：

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[13]崔文慧，王 干，韩守良，等. 不同缓释肥施用比例对油菜生长及土壤养分的影响[J]. 河南农业科学，2013，42（3）：59-62.

[14]刘代平，宋海星，刘 强，等. 油菜根系形态和生理特性与其氮效率的关系[J]. 土壤，2008，40（5）：765-769.

[15]邹 菁. 色环保型缓释/控释肥料的研究现状及展望[J]. 武汉化工学院学报，2003，25（1）：13-17.

2.2.3 包膜复混肥对油菜秸秆产量比的影响

图3中3个试验地油菜秸秆产量比的结果显示，三地不施肥处理的比值均最小，全量包膜复混肥的处理3秸秆产量比次之。在衡阳地区秸秆产量比值中，全量包膜复混肥处理3小于全量普通复混肥处理1，半量包膜复混肥处理4大于半量普通复混肥处理2。宁乡地区秸秆产量比值规律与衡阳地区相一致。在湘潭地区，全量包膜复混肥处理3小于全量普通复混肥处理1，半量包膜复混肥处理4小于半量普通复混肥处理2。

2.3 产量与产量构成因素、生物量的相关性

结果（表3）显示，3个产量构成因素中只有每株角果数与产量呈显著相关，3个时期的生物量中，只有收获期的生物量

3 讨论

20世纪70年代，缓控释肥的研究成为热点， 因其克服了普通肥料短期效应的特点，被誉为21世纪的肥料。20世纪90年代，世界缓控释肥的消耗总量已达到6.5×105 t，其中 2/3 是聚合物包膜肥料，最大的消耗国是美国，大约占世界总用量的70%，其次是日本和欧洲。在美国和欧洲，约占总量的90%是用于非农市场（高尔夫球场、苗圃、专业草坪、景观园艺），仅10%用于农业（主要是用在蔬菜、草莓、柑橘等蔬菜果树上）^[9]。我国虽起步较晚，但仍取得了可喜的成果，尤其粮食作物的缓控释肥料。根据我国国情与缓控释肥存在的问题，将包膜控释技术与复混技术相结合，根据不同作物的需肥特点、以及土壤的供肥状况，研制速缓相济，与不同大田作物吸肥曲线相吻合的控释专用复混肥系列， 实现包膜肥料的复合专用化^[10]。包膜肥料养分释放速率受土壤温度、土壤水分含量、pH值、质地、土壤微生物活性和土壤有机质等因素的影响^[11]，所以同一种包膜肥料在不同作物、不同地区、不同环境条件下养分释放规律也有所不同，因此研究一种包膜肥料在不同地区、不同环境条件下对一种作物生长的影响效应，总结出普遍适用的规律，是包膜肥料克服多重因素影响条件下实现大范围应用和推广的必由之路。

包膜复混肥作为缓控释肥的一种，是以颗粒化肥为核心，表层涂覆一层低水溶性或微溶性无机物质或有机聚合物.使肥料成分通过包膜的微孔、裂缝慢慢释放出来从而延长或控制肥料养分释放^[12]，因此包膜复混肥在油菜生长前期效果不如普通复混肥，油菜生长后期，包膜复混肥处理的油菜仍能够保持较高的生物量积累速率和积累量。崔文慧等研究结果也表明，缓释肥的比例增加，油菜的生物量增加^[13]。根系作为养分和水分吸收的主要器官，不仅可以调节作物的养分供给，同时也受土壤养分的反调节，刘代平等研究结果表明，在油菜的整个生育期里，不同氮素水平对油菜根系形态以及生理特性有显著影响^[14]。当土壤养分含量相对较少时，就会对油菜生长形成一种逆境，为了满足作物生长的养分需求，就需要通过增加根系面积来提高养分吸收面积。由于包膜复混肥的肥力释放特性，在本试验的处理中，油菜生长前期，除不施肥处理外，只有半量包膜复混肥处理的土壤养分含量最低，因此处理4能够在前期更好地促进根的生长。随着作物生育期的推进，根系的生长逐渐减弱，侧重地上部生殖器官的发育。由于全量包膜复混肥养分释放具有缓慢的特点，避免了普通复混肥早期肥力迅速释放，而后劲不足的缺点，仍能够在油菜生长后期为根系生长提供养分，保证根系更高的活力，为获得高产提供更大的可能。从产量的分析结果也可以证明，包膜复混肥应用在油菜上同样可以获得高产。

尽管到目前为止包膜肥料的研究成果是可喜的，但仍与缓控释肥的目标相差甚远^[15]。因此，物美价廉的包膜材料，先进高效的生产工艺、科学完善的控释理论，严格规范的检测标准仍是我们所努力的目标。

本试验结果表明，包膜复混肥在提高油菜产量方面的效果是显著的，全量包膜复混肥处理产量平均达2 501.00 kg/hm2，比全量普通复混肥处理增产13.72%，半量包膜复混肥产量

平均达1 690.27 kg/hm2，比半量普通复混肥增产6.34%。包膜复混肥在油菜生长前期没有普通复混肥效果好，直到油菜生长后期，才表现出较好效果，促进油菜生物量以相对较高的速度继续积累，为油菜籽粒结实保证植株更加活跃的状态。

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[8]汪 浩. 菜需肥特性及施肥技术[J]. 现代农业科技，2009（23）：83，86.

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