控釋肥硫膜的農(nóng)用安全性研究與評價.pdf

1、隨著人口-資源-環(huán)境問題的日漸突出，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中為保障高產(chǎn)而對肥料的應用愈加關注。在肥料的施用中提高肥料利用率、降低資源浪費、減少環(huán)境污染、保障土壤資源的可持續(xù)利用是目標和關鍵。控釋肥料可以顯著提高肥料的利用率、減少養(yǎng)分的揮發(fā)和淋溶損失、減輕施肥對環(huán)境的污染、改善作物的生長發(fā)育狀況、提高作物的產(chǎn)量和品質，因而受到了研究人員的廣泛關注。但一般控釋肥由于膜材料昂貴、成膜工藝復雜致使肥料價格過高，影響了控釋肥的推廣和應用。硫包膜控釋肥(SCF)

2、不僅價格低廉，成膜費用較低，并能把植物必須的第4大營養(yǎng)元素S帶入土壤，因而具有廣闊的市場前景硫包膜肥料已得到國內外市場的普遍認可，大面積硫包膜緩控釋肥的應用已是或即將成為不爭的事實，而針對硫包膜肥料施用后造成的大量硫膜殘留及其對土壤環(huán)境和作物生長發(fā)育的影響是目前亟待解決的科學問題。本研究擬采用室內模擬培養(yǎng)試驗、盆栽試驗、育苗盤試驗、淋溶試驗、埋袋試驗，并結合室內分析、生物統(tǒng)計等手段，研究控釋肥硫膜在土壤中的遷移轉化過程，明確硫包膜控釋肥

3、在土壤中的養(yǎng)分釋放特征，探明硫膜對土壤酸堿平衡體系、氧化還原平衡體系和對土壤膠體吸附解吸平衡體系的影響作用，驗證硫膜對作物生長發(fā)育的影響，預測硫膜農(nóng)用對環(huán)境的潛在影響，從而明確硫膜農(nóng)用的安全性。為硫包膜肥料的生產(chǎn)和推廣提供理論依據(jù)，也為硫膜長期大量施用可能帶來的安全性問題提出預警。 本研究首先采用埋袋試驗分析了硫包膜尿素在土壤中的氮素釋放特性和硫膜的轉化情況，發(fā)現(xiàn)硫包膜尿素硫膜在土壤中的當季(150d)累計轉化率為32.69％，

4、其在土壤中的氮素釋放特征與在靜水中基本一致，相關系數(shù)R<'2>=95.7％，呈極顯著相關。 通過連續(xù)3茬棕壤盆栽試驗發(fā)現(xiàn)硫磺及硫膜都會致使棕壤的pH值顯著下降，并且土壤中交換性氫離子、鋁離子含量隨硫施入量的增加也呈上升趨勢。硫膜和硫磺施入土壤后減少了土壤中的活性還原物質，降低了還原物質總量，對土壤氧化還原平衡有明顯的擾動作用。施硫能顯著活化土壤Ca、Mg，使得土壤水溶性ca<'2+>、Mg<'2+>含量增加，而土壤水溶性K<'+

5、>、Na<'+>含量卻由于施硫而下降，陽離子總量隨施硫量的增加而增加；土壤水溶液中的HCO<,3><'->一含量隨施硫量的增加而下降，而Cl<'->和So<,4><'2->含量呈現(xiàn)升高的趨勢。SCU和Urea+S處理的土壤SO<,4><'2->含量接近于原土，硫的用量既能保證油菜對硫的需求，又可以維系土壤SO<,4><'2->含量的相對穩(wěn)定，而施硫更多便會造成土壤SO<,4><'2->累積。土壤陰離子總量隨施硫量的增加而升高。同時施硫可

6、顯著活化土壤的Fe、Mn、Zn，致使土壤水溶性Fe、Mn、Zn含量增加。連續(xù)3茬的石灰性土壤盆栽試驗發(fā)現(xiàn)盡管施硫沒有顯著改變石灰性土壤的pH，但可以降低土壤的酸緩沖容量，降低土壤堿度。硫膜和硫磺相比，前者對土壤酸堿平衡的影響較輕。無論是硫膜還是尿素、硫磺，它們造成的土壤酸化作用在這些試材停止施用后會得到恢復。施硫可降低土壤水溶性HCO<,3><'->一含量，但會加劇土壤陰離子總量的累積，主要是在增加土壤水溶性SO<,4><'2->一含量

7、的同時，致使土壤Cl-含量顯著增加。土壤水溶性陽離子總量隨施硫量的增加也呈升高趨勢，主要是施硫促進了土壤水溶性Ca<'2+>、Mg<'2+>含量，而對土壤水溶性K<'+>、Na<'+>含量的影響不顯著。施硫會使石灰性土壤中交換性Na<'+>、K<'+>含量升高，對交換性Ca<'2+>、Mg<'2+>含量影響較小。施硫未能顯著改變石灰性土壤的陽離子交換量；施硫處理和尿素處理與基礎土樣相比，其土壤堿化度均有顯著下降。石灰性土壤每茬盆栽試驗內

8、各處理間對土壤微量元素的影響差異未達到顯著水平，但從連續(xù)的情況來看，隨著種植茬次的增加土壤有效態(tài)鐵、錳和銅含量呈現(xiàn)顯著的降低趨勢，而有效鋅含量卻呈現(xiàn)增高的趨勢。 采用室內淋溶試驗研究了硫膜對酸性棕壤淋溶特性的影響，試驗證明硫膜和硫磺對酸性棕壤的淋溶特性有顯著影響，具體表現(xiàn)為：成分和量等同于硫膜的粉狀硫磺可顯著改變酸性棕壤淋溶液的pH和EC值及K<'+>、Na<'+>、Ca<'2+>、Mg<'2+>、SO<,4><'2->的濃度，

9、5次淋溶累計淋失的K<'+>、Na<'+>、Ca<'2+>、Mg<'2+>、SO<,4><'2->隨粉狀硫磺加入量的增加而增加；而SCU處理除對土壤SO<,4><'2->、K<'+>淋溶影響不明顯外，對其他指標的影響均達到極顯著水平。同時發(fā)現(xiàn)由于硫膜和粉狀硫磺的物理形態(tài)不同，短期內對土壤淋溶特性的影響也有較大差異。但隨著硫膜的轉化，其影響作用有向粉狀硫磺靠近的趨勢，只是其轉化滯后，因此粉狀硫磺的表現(xiàn)可以反映硫膜積累和轉化后對土壤的影響。

10、 盆栽試驗還發(fā)現(xiàn)無論是酸性棕壤還是石灰性土壤上，施硫都易于造成土壤電導率值的顯著增加。這會加劇石灰性土壤鹽害發(fā)生的可能。施硫能促進棕壤盆栽油菜的生長，等氮條件下施用硫包膜尿素(SCU)可以較施用尿素獲得更高的產(chǎn)量，甚至在SCU基礎上繼續(xù)施用較多的硫磺仍有增產(chǎn)效應。施硫也會顯著促進植株對N、P、K、S的吸收，但過量施硫會使植株全S含量下降。而在石灰性土壤盆栽中與尿素處理相比，施硫在試驗中并未表現(xiàn)出增產(chǎn)效應，而且施硫較多卻顯著降低了

11、油菜產(chǎn)量。 通過褐土育苗盤試驗研究了硫膜對玉米、小麥出苗及苗期生長的影響。試驗中，施硫顯著提高了玉米的出苗率，但也顯著降低了小麥的出苗率。在玉米和小麥苗期的生長勢評分中，Urea+S處理得分最高，主要原因可能在于涂硫尿素由于氮素釋放慢的原因從而在氮素供應上落后于尿素，影響到了苗期的生長。根據(jù)連續(xù)的盆栽試驗所得到的代表性數(shù)據(jù)，把指標劃分為3類，分別用以評價硫膜對植物生長發(fā)育的影響、對土壤質量的影響和對環(huán)境的潛在影響，并分別賦予0.

12、5、0.3、和0.2的權重，建立了評價模型，分別對硫膜在棕壤和石灰性土壤上的應用安全性做出了評價。酸性棕壤盆栽試驗的評價得分情況(連續(xù)至第二茬)為：Urea>SCU>Urea+S>SCU+S>CK>SCU+2S，盡管短期內硫或硫膜能提高油菜的產(chǎn)量，但由于會繼續(xù)增加土壤的淋溶趨勢，不利于穩(wěn)定土壤的性質，因而硫膜在酸性棕壤上的應用存在一定的安全性隱患；而石灰性土壤盆栽試驗的評價得分情況(連續(xù)至第二茬)為：SCU>Urea+S>SCU+S>U

13、rea>SCU+2S，硫包膜肥料的施用要優(yōu)于尿素處理，既使在尿素基礎上施用硫磺也會提高總體評價得分，但在SCU基礎上施用過多的硫磺會顯著降低評級得分(如SCU+2S)。但從土壤的后效來看，硫磺或硫膜的施用會降低后茬的評價得分。 通過以上分析和討論對硫包膜控釋肥生產(chǎn)推廣中的問題做了探討，認為有以下幾個方面值得重視：①注意硫膜組成成分的改善，提高硫膜的易降解性。②改善成膜條件，從而盡量降低硫膜占肥料的比重。③適當增加肥料芯的粒徑，這

14、不僅利于降低硫膜的比例，也可以增強肥料成品緩釋性能。④硫膜的施用會提高土壤的鹽分含量，因而在鹽漬土壤及大棚土壤中的應用應引起警惕，一定要預先明確連續(xù)施肥條件下土壤的鹽分變化動態(tài)，再做出決定。⑤注意改善現(xiàn)有的成膜工藝，從而使得復合添加物能夠融入改性硫中并易于成膜，從而促進更適于農(nóng)業(yè)應用的包膜控釋肥料的誕生。⑥硫素會活化土壤微量元素，盡管有利于當季作物生長，但會降低這些元素在土壤中的容量。因此推廣硫包膜肥料的同時必須提醒農(nóng)民注意微量元素的補