商洛连翘专用缓控释复合肥研制

张晓虎，郑光祥，阎佩云

（1.商洛学院生物医药与食品工程学院/陕西秦岭特色生物资源产业技术研究院有限公司，陕西商洛 726000；2.商洛市气象局，陕西商洛 726000）

落叶灌木植物连翘兼具药用、观赏、水土保持及食品防腐保鲜等用途[1-2]。商洛市系中国连翘三大主产地之一，所辖洛南县的连翘面积及收购量位居陕西省及商洛市第一，2008年连翘被确定为商洛重点发展的“五大商药”之一，2019年连翘被商洛市确定为市花[3]。因此，规划县（区）域连翘布局，强化连翘野生科学抚育及规范化种植，对于保障药材连翘的产量品质、提高连翘种植效益、促进连翘产业可持续发展、助力“秦岭最美是商洛”的山水园林城市品牌形象等都具有极为重要的意义。

土壤养分及针对其不足补充施用肥料是连翘赖以生存的物质基础[4]。鉴于商洛连翘生长区域多为山坡地，易受雨水冲刷造成肥料中养分损失的实际，分析连翘种植区域土壤养分状况，研究商洛连翘需肥规律，研制适应商洛气候的“连翘专用缓控释复合肥”，以期为商洛连翘精准施肥、提高产量稳定品质提供技术支持[5-6]。

1 研究区概况

以商洛连翘主产区洛南县为主要研究对象，该县地处秦岭东段南麓，土地总面积2 830 km2，横跨黄河、长江两大流域，地处亚热带与温带分界线，平均海拔800～1 200 m，年平均气温11.1℃，夏季平均气温21.8℃，年均降水量760 mm且主要集中在7～9月，年内各月降水不均，一般在7～11月供水有余，引发土壤养分流失[7]。

洛南县连翘基地坡槽地貌居多，地形变化及肥力差异大，为保证试验条件相对一致并便于管护，将洛南县洛源镇连翘移植到地形平缓、土壤条件较好的商州区刘湾街道办事处试验。

2 材料与方法

2.1 材料

连翘：选自陕西省洛南县。

2.2 研究方法

以“测土配方施肥”及缓/控释肥技术为基础，研究制定连翘专用缓控释复合肥配方及生产与具体施肥指导方案。

2.2.1 土样采集制备与检测评价

各连翘基地以“对角线”法采集0～20 cm土壤农化混合样品留存1 kg，经风干、磨细等预处理，过l mm筛的供测定土壤速效氮、磷、钾；过2 mm尼龙筛的供测定微量元素，为防污染处理各环节忌接触金属器具[8]。

依据NY/T391-2000《中华人民共和国农业行业标准 绿色食品产地环境技术条件》中的土壤肥力分级指标[9]，常规方法检测样品碱解氮、有效磷、有效钾、微量元素[10]。

参考商洛土壤养分分级建议指标[11]评价碱解氮、有效磷、有效钾，I、II、III级相对应的是优良、尚可、较差，见表1。参考全国分级标准[12]评价微量元素，划分 I、II、III、Ⅳ级，其中Ⅳ级为差，见表 2。

表1 连翘基地土壤速效氮、磷、钾分级指标

表2 连翘基地土壤微量元素分级指标

2.2.2 连翘氮磷钾不同配比施肥效应田间试验

供试前一年霜降节气后移栽基地连翘植株至试验地按行距1.5 m、株距1.5 m、穴深60 cm、每穴1株定植[13]，每株用环状施肥法施入腐熟有机肥8 kg做基肥[14]。

采取NPK三因素四水平（N的四个水平分别为 0，0.015，0.030，0.045 kg/株；P2O5及 k2O 的四个水平分别为 0，0.01，0.02，0.03 kg/株） 正交设计处理16个、重复3次[15]。试验布置于面积为4.5 m×4.5 m=20.25 m2的48个随机排列的试验小区内，同一小区为处理相同的9株连翘。供试单质肥料分别为含N量46%的尿素、含P2O5量16%的过磷酸钙、含K2O量51%的硫酸钾，植根外侧30 cm处挖深15～20 cm环形沟，以追肥方式分别于展叶期及盛花期各施1/2，施后覆土，其他管理环节同基地。

试验当年用“对角线”法于9月下旬在每小区采3株连翘的成熟果实，置烘箱中105℃杀青、80℃烘干，称取干质量/株，推算至产量/hm2；按《中国药典》规定的主要指标成分采用HPLC测定各处理中的连翘苷含量[16]；依据连翘产量、售价、肥料投入，计算增收率。

分析评价试验地土壤肥力指标，系统研究供试连翘氮磷钾不同配比的产量、质量及经济效益等施肥效应，探讨连翘生长的需肥规律，选择优化配比作为连翘优质高产高效种植的合理施肥依据。

2.2.3 划分土壤肥力分区及确定不同分区施肥配方

种植区土壤肥力分区依照基地土样检测评价结果而定。

土壤供肥量、植物总需肥量、化肥施用量的计算为：

参照基地微量元素分级评价，以不低于临界值为原则提出微量元素的建议用量。

以控制肥料中的养分特别是氮素以氨挥发、淋溶、硝化作用及地表径流等途径损失，不至于造成氮素利用率低、肥效短及环境污染等为研发目标，采用室内培养试验方法，即在实验室恒温培养条件下测定各处理氮素养分累计释放量，确定缓控释技术方案[17-18]。

2.2.4 专用肥的配制及施肥指导建议

以2.2.3确定的施肥配方，可用两种方法配制：一是按照配方混合好的肥料直接施入土壤，用户根据需求（如土壤养分含量、现有单质肥料）自行配制混合肥料。二是作为商品销售的专用肥，按照配方混合好的复合肥料经工厂化作必要处理后，用机械加工方法制成颗粒肥料。

为方便连翘药源基地的实际应用，制作施肥指导建议卡片，内容有肥力分区、施肥种类、施肥量、施肥时期、施肥方法等。

3 结果与分析

3.1 土壤肥力检测与评价

洛南县7个基地土样检测评价碱解氮、有效磷、有效钾、微量元素，结果见表3；其他县（区）10个基地土样仅检测评价碱解氮、有效磷、有效钾，结果见表4。

表3 洛南县连翘基地土壤肥力状况 单位：mg·kg-1

表4 其他县(区)连翘基地土壤肥力状况 单位：mg·kg-1

3.2 连翘氮磷钾不同配比施肥效应

3.2.1 试验地土壤肥力的检测

商州区刘湾街道办事处试验地土壤肥力检测结果见表5。

表5 商州区刘湾街道办事处试验地土壤肥力检测

3.2.2 连翘的施肥效应

单质氮磷钾肥配施处理连翘产量及连翘苷含量见表6，氮磷钾不同配比试验经济效益测算结果见表7。

由表6可见，施肥处理组连翘产量均明显高于对照组（处理1）；单质氮磷钾肥配施各处理中，三者配施的增产效果显著；两者配施的氮钾＞氮磷＞磷钾；而同为三者配施的氮素水平低的处理增产不明显，影响供试连翘产量顺序为：氮＞钾＞磷。连翘苷最小值 0.14%（N1P1K1，对照组），最大值 0.67%（N3P2K4）。

由表 7可见，处理 14（N4P2K3）是单质肥料配施中增收率最高者，高达446.30%，效果最显著；且表6中该处理的连翘苷含量亦较高。

表6 单质氮磷钾肥配施处理连翘产量及连翘苷含量

3.3 肥力分区及分区施肥配方

3.3.1 肥力分区

以洛南县为研究对象，通过对所调查连翘基地土壤肥力的检测及分析评价，依据速效氮、磷、钾含量划分基地土壤肥力分区见表 8。

3.3.2 分区施肥配方

以2.2.2单质氮磷钾肥最佳配施方案，用尿素、过磷酸钙、硫酸钾（利用率分别以35%，20%，60%计），计算分区NPK施肥配方。

在实际生产中连翘种植者通常考虑增产增收，因此按优选处理方案14，换算成每公顷尿素施用量434.73 kg、过磷酸钙施用量277.75 kg、硫酸钾施用量174.27 kg，以此为基础计算出洛南县4个肥力分区NPK施肥配方，见表9。

表7 氮磷钾不同配比试验经济效益

表8 洛南县所调查的连翘基地肥力分区 单位：mg·kg-1

表9 洛南县分区NPK施肥配方

一般施肥配方的中微量元素，根据丰缺状况调至不低于临界值为宜。本研究条件下，基地土壤Fe含量较高，无需添加；有效锰临界值5.0 mg·kg-1，建议用含 30%Mn 的硫酸锰 15～60 g·hm-2；有效硼临界值0.25 mg·kg-1，建议用含16.3%B的硼酸铵 1～3 kg·hm-2； 有效钼临界值 0.1 mg·kg-1，建议用含 54%Mo的钼酸铵 100～500 g·hm-2。

控氮效果试验设置5个处理，4次重复。各处理称取2.5 g尿素/硫衣尿素进行室内培养[19]，7，14，21，28，35，42 d 采样测定土壤氮素，不加尿素为对照试验。缓控释技术方案及控氮效果试验结果见表10。由表10可见，随着培养时间的延长，氮素的累计释放量在增加，其中以未加缓控释处理的尿素最为明显，而以硫衣尿素（SCU）+氢醌（HQ）+双氰胺（DCD）控氮效果最为明显。

3.4 工厂化生产及施肥指导建议卡片

若以商品肥料生产销售，建议企业按照不同肥力分区配方，用单质肥料采用掺混法配制，并以适当的胶凝物质进行缓控释材料包膜处理，造粒干燥包装后销售。

表10 缓控释技术方案及控氮效果

若种植者用单质肥料配施，可参考以低氮中磷高钾区为例的指导卡片，见表11。如表1所示低氮中磷中钾区建议施肥量为尿素 2 395.03 kg·hm-2、过磷酸钙 8 357.19 kg·hm-2、硫酸钾 15.03 kg·hm-2、硼酸 14.6 kg·hm-2；低氮高磷低钾区建议施肥量为尿素2 416.96 kg·hm-2、过磷酸钙 8 305.63 kg·hm-2、硫酸钾 143.89 kg·hm-2、硫酸锰 50 kg·hm-2、硼酸 14.4 kg·hm-2、钼酸铵 0.61 kg·hm-2；低氮低磷高钾区建议施肥量为尿素2 409.5 kg·hm-2、过磷酸钙 8 360.3 kg·hm-2、硫酸锰 51.2 kg·hm-2、硼酸 16.07 kg·hm-2、钼酸铵 0.73 kg·hm-2。

表11 单质肥料配施指导建议卡片举例

4 结论与讨论

4.1 结论

本研究以陕西省商洛市连翘主产区洛南县为主要研究对象，针对基地肥力状况及连翘NPK施肥配比试验结果，计算各肥力类型区施肥配方，提出控氮包膜技术处理方案及具体生产施肥建议。主要结论为：将所调查的洛南县连翘基地分为4个肥力分区，并列出各分区速效氮磷钾指标及基地所在地；基于单质氮磷钾肥最佳配施方案，计算出洛南县连翘基地4个肥力分区的NPK施肥配方；并根据土壤微量元素丰缺状况，以不低于临界值为原则提出配方中微肥的用量；通过控氮效果试验得到的最佳缓控释技术方案为：硫衣尿素（SCU）+氢醌（HQ）+双氰胺（DCD）；工厂化宜按照不同肥力分区配方，用单质肥料采用掺混法及包膜技术处理生产商洛连翘专用缓控释复合肥。为方便种植者直接用单质肥料配施，提出具体施肥建议。

4.2 讨论

本文依据“测土配方施肥”基本原理，分析评价基地土壤肥力，研究连翘的氮磷钾施肥配比效应，划分肥力分区并制定各分区的施肥配方，能够作为生产实际的技术参考。

商洛山区地形复杂、土壤类型多样，多生长在山坡地的连翘管理方式粗放，而土壤养分动态及其基本状态数据要求对大量土壤进行全面、深入、细致研究，施肥效应又受不同年份气候变化影响等。因此，本研究只是针对所调查的研究区土壤肥力分区提出的初步施肥配方。为规避应用风险，有必要对配方的准确性进行田间试验校正；建议建立覆盖商洛连翘主要种植区域的动态监测网络系统，定期分析评价土壤养分动态变化，探讨建立肥效反应动态模型，以研发适应商洛山区气候特点及肥力水平变化的连翘专用肥料。

氢醌（HQ）是研究应用较多且成本较低的脲酶抑制剂，可以抑制尿素的水解，使尿素能够扩散移动到较深土层中，从而减少旱作土壤表土中铵态/氨态氮总浓度，以减少氨挥发损失[20]。双氰胺（DCD）是应用较为广泛的硝化抑制剂，能够有效抑制尿素水解产物向硝态氮转化，使交换态的在土壤中得以长时间持留，从而减少氮素的反硝化损失和硝酸盐的淋失[21-22]。硫衣尿素（SCU）是常用的价格低廉的缓效肥料，其以硫磺为主要材料对尿素颗粒包裹，使氮素释放缓慢、持续延长肥效，兼具补硫和缓释双重功效[23]。因此，三者配合使用控氮效果最佳。