聚磷酸铵对土壤中有效态锌锰及作物农艺性状的影响

焦 姣，王 远，樊金哲，毛志强，辛雪成，魏婷婷，周 繁

（沈阳化工研究院有限公司，辽宁 沈阳 110021）

聚磷酸铵（简称APP）是一种含N 和P 的聚磷酸盐，分子通式为（NH4）n+2PnO3n+1，当n 为10～20时为水溶性，当n＞20时为难溶性［1］。低聚合APP，聚合度为3 ～10时，养分含量高，溶解性好，不易与土壤中金属离子反应而使磷酸根失效，水解后既能提供铵态氮又能提供正磷酸根［2］。APP具有螯合金属离子的作用，例如提高锌、锰、铜、铁的活性，因此水溶态的APP常被用作缓释水溶肥［3］。王旭鹏在设施蔬菜生长的研究中发现，在保持磷水平相同情况下，适当增加APP/PDP（聚磷酸铵/磷酸二氢钾）的比例，可以促进蔬菜光合作用，提高叶片的SPAD（叶绿素）值、Vc（维生素C）含量及产量［4］。陈日远等在玉米盆栽实验中发现，添加聚磷酸铵可以提高幼苗株高、茎粗、地上部分和根系的生物量，促进作物对微量元素锌的吸收利用［5］。岳焕芳等在大田试验中发现，聚磷酸铵肥料可以促进番茄生长，茎粗、叶绿素、可溶性糖、土壤全氮、有机质均有不同程度的提高［6］。Holloway等在小麦试验中发现液态APP 效果优于其他颗粒固体肥料，第一年施用使小麦增产14.0%，第二年残留的肥效使小麦增产15.0%［7］。

综合前人的研究，农业上APP主要作为磷肥进行探索，很少有人关注它对土壤中微量元素动态变化的影响。本研究采用室内盆栽试验，探讨聚磷酸铵对土壤中锌、锰微量元素有效态，植株体内锌、锰累积量以及作物产量的影响，进一步丰富土壤中锌、锰微量元素有效性的调控途径，对推动聚磷酸铵在农业上的应用具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤：供试土壤为砂质土，采自辽宁省沈阳市苏家屯区普通大田。土壤pH 为6.70，电导率为0.16 μS/cm，w（有机质）为15.59 g/kg，w（水解氮）为80.88 mg/kg，w（有效磷）为34.62 mg/kg，w（有效钾）为192.56 mg/kg，w（有效锌）为0.13 mg/kg，w（有效锰）为13.50 mg/kg。

供试肥料：复合肥（15-15-15）、APP（白色粉末，聚合度为3 ～4）、磷酸一铵（MAP，白色颗粒）由中化化肥临沂研发中心提供。

供试材料：小白菜（四季小白菜）、黄瓜（春秋长青黄瓜）由哈尔滨金龙农业有限公司提供。玉米（郑单958）由河南金博士种业股份有限公司提供。

1.2 试验方法

新鲜土壤剔杂物后自然风干，过0.150 mm（100目）筛备用。称取一定量土壤，加入外源APP，加入量为1 g/kg，混合均匀；对照为加入外源MAP。加水至土壤田间持水量的60%，并用称重法保持水含量不变，室温下培养，每个处理重复3次。于试验开始10、20、30、40、50、60 d分别取土样，自然风干后用于微量元素含量测定。加入APP及MAP的土壤直接种植发芽的黄瓜和玉米，移植2叶期的小白菜幼苗，幼苗生长过程中，追施复合肥（15-15-15），植株种植40 d左右测量植株叶绿素、可溶性蛋白、Vc、微量元素等指标。

1.3 分析方法

土壤中锌、锰的形态分析采用欧盟标准物质局（BCR）改进法，主要对土壤水溶态和弱酸溶态进行测量。具体方法如下：准确称取通过0.150 mm筛的风干土壤样品1.000 g置于100 mL离心管中，加入超纯水25 mL（煮沸后冷却，pH=7），于（22±5）℃条件下振荡2 h，5 000 r/min下离心20 min，取上清液测定水溶态锌、锰；向上一步残渣中加入0.1 mol/L乙酸40 mL，在恒温振荡器中（22±5）℃下连续振荡16 h，振荡后放入离心机中于5 000 r/min下离心20 min，取上清液测定弱酸溶态锌、锰。

植株体内中锌、锰含量测定，采用HNO3-H2O2-HF（3 ∶1 ∶1）消煮，待消煮液澄清后定容待测。

锌、锰采用火焰原子吸收分光光度计（安捷伦科技有限公司200 series AA）测定，仪器条件见表1、2。

表1 原子吸收分光光度计条件

表2 标准曲线线性回归方程及相关系数

种植60 d后测定作物的产量。叶绿素含量测定采用丙酮提取法，Vc含量测定采用2，6-二氯靛酚滴定法，可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝法。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2010 软件对数据进行处理，采用SPSS 20.0 统计分析软件对数据进行差异显著性检验（LSD法，α=0.05）。

2 结果与分析

2.1 APP对土壤中锌含量的影响

APP 对土壤中有效锌含量的影响见图1。从图1 可以看出，对照处理土壤中有效锌的含量很低，平均值为1.06 mg/kg。在添加APP 后，土壤中有效锌随着培养时间增加而增加，在40 d 达到最大值，然后下降并趋于稳定，土壤中w（有效锌）最大值是2.52 mg/kg，与对照1.18 mg/kg 相比增加了1.14 倍。随着时间的推移，APP活化土壤中的锌元素，锌含量到达最大值后下降并趋于稳定，可能原因是APP的降解以及活化的锌重新被固化。

图1 土壤中w（有效锌）的动态变化

2.2 APP对土壤中锰含量的影响

图2 土壤中w（有效锰）的动态变化

APP 对土壤锰含量的影响见图2。从图2 可以看出，对照处理土壤中有效锰的含量变化较小，平均值为15.55 mg/kg。在添加APP后，土壤中有效锰随着培养时间增加而增加，在50 d达到最大值，然后下降并趋于稳定；土壤中有效锰最大值是39.95 mg/kg，与对照15.15 mg/kg 相比增加了1.64 倍。随着时间的推移，APP活化土壤中的锰元素，锰含量到达最大值后下降并趋于稳定，可能原因是APP的降解以及活化的锰重新被固化。

2.3 APP对作物产量及农艺性状的影响

APP对小白菜、黄瓜和玉米的产量及品质的影响见表3、表4、表5。由表3 可知，施用APP 后，小白菜的鲜质量（产量）增加17.60%，w（Zn）增加19.36%，w（Mn）增加23.47%，w（叶绿素）增加20.97%，w（VC）增加2.10%。由表4可知，施用APP后，在黄瓜苗期，茎粗增加16.57%，w（叶绿素）增加16.67%，w（锌）增加18.31%，w（锰）增加5.97%，但对其地上鲜质量及株高影响不大。由表5 可知，施用APP后，对玉米苗期株高影响不大，地上鲜质量提高20.39%，茎粗增加3.90%，w（叶绿素）增加12.07%，w（锌）增加8.60%，w（锰）增加15.14%。高艳菊在研究不同聚合度与聚合率的APP 时发现，APP 可以提高微量元素（锌、锰、铁）的有效性［8］。田甜在丝瓜上施用APP 螯合微量元素肥料，结果发现APP的施用可以增加茎粗，提高丝瓜产量及锌、锰的累积量［9］；陈日远发现在玉米上施用APP，可显著提高茎粗、株高等［5］。这些都与本研究结论一致。

表3 APP对小白菜产量及锌、锰累积量的影响

表4 APP对黄瓜苗期指标及锌、锰累积量的影响

表5 APP对玉米的苗期指标及锌、锰累积量的影响

3 讨论

许多研究表明，APP 可以作为微量元素的螯合剂，通过螯合反应可提高土壤中有效锌、锰含量［10-11］。因此，本研究中，APP 在土壤中与微量元素的螯合可能是土壤中微量元素提高的主要原因。螯合剂螯合金属元素存在滞后效应，随着时间推移，金属含量可能随着螯合剂在土壤中的降解而降低，同时螯合剂螯合的金属又重新被土壤固相吸附［12］。因此本研究中锌、锰含量先上升后降低并趋于稳定的原因可能是螯合剂在土壤中的降解以及部分螯合剂螯合的金属重新被土壤固相吸附。APP处理可以促进植株（向日葵、丝瓜）对锌、锰的吸收，并提高其产量。本研究中APP 处理下的小白菜、黄瓜、玉米，相比对照（MAP），在茎粗、叶绿素含量、锌锰累积量等指标均有较高提升。分析原因可能为，一方面APP作为缓释肥料，肥料的利用率会有较大提升；另一方面APP的施用，增加土壤中微量元素含量，促进作物对其吸收，进而促进作物生长发育。

4 结论

聚磷酸铵的施用，可以促进土壤中有效态锌、锰含量提高1.5 倍左右，且随着时间的推移出现先上升后下降并趋于稳定的趋势。APP 的施用，在小白菜、黄瓜、玉米的苗期，可以提高植株体内锌、锰累积量，叶绿素含量及茎粗等农艺性状。