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大豆是黑龙江省主要的粮食作物之一,但是长期以来存在土地过度开垦、化肥大量使用、肥料利用率低等问题,使土壤理化性状下降,产量降低,急需新型缓释肥料投入、改善土壤结构、植物合理利用吸收肥料养分从而提高作物产量。本研究采用电子显微镜、能谱分析和室内矿化培养实验从沸石、麦饭石、粉煤灰三种材料中筛选出沸石材料作为包膜肥料的膜材料;采用室内淋溶实验研究肥料的缓释性能;采用田间小区试验研究沸石材料对化肥包膜施入土壤后,土壤基础理化性质的变化情况以及对大豆农艺性状和农学效率的影响,为土壤肥力的保持以及包膜肥料的缓释机理研究提供理论基础,为大豆的稳产增效提供科学依据。本试验主要研究结果如下:1.通过对沸石、麦饭石和粉煤灰三种材料的电镜观察和能谱分析结果表明,沸石材料的结构比较松散,结构内部孔隙较多,空隙较大,具有很强的吸附性能,沸石较麦饭石和粉煤灰具有更大的孔隙度和比表面积,同时沸石主要由C、O、Mg、Al、Si、K、Ca、Fe元素组成,沸石材料在元素构成上较麦饭石材料和粉煤灰材料更利于植物生长发育、对于环境也更为友好。
2.通过土壤矿化实验结果表明,施用尿素配施沸石(T3-N)、尿素配施麦饭石(T4-N)、尿素配施粉煤灰(T5-N)相较于施用普通尿素(CK-N)对于提高土壤净氮矿化速率的效果不明显,自制沸石包膜尿素能够明显提高土壤净氮矿化速率,且以自制20%沸石包膜尿素肥料(T2-N)效果最好,较CK-N提高了13.88%,尤其在培养后期T2-N的土壤净氮矿化速率明显高于CK-N。施用重钙配施沸石(T3-P)、重钙配施麦饭石(T4-P)、重钙配施粉煤灰(T5-P)相较于施用普通重钙(CK-P)对于提高土壤净磷矿化速率的效果不明显,自制沸石包膜重钙在矿化培养的前期的土壤净磷矿化速率低于CK-P,但是在矿化培养后期的土壤净磷矿化速率明显高于CK-P,其中自制20%沸石包膜重钙(T2-P)效果更好,在培养的5d-25d中土壤净磷矿化速率较CK-P提高了4.51%。
3.通过土柱淋溶实验和石英砂柱淋溶实验结果表明,自制沸石包膜尿素能够减少全氮、硝态氮、氨态氮的溶出,且以自制20%沸石包膜尿素(M2)效果最好;自制沸石包膜重钙能够减少全磷、溶解性磷的溶出,且以自制20%沸石包膜重钙(M4)效果最好。
4.采用田间小区试验,根据对土壤理化性质的测定结果表明,施用沸石包膜肥料可以提高土壤的养分含量。沸石包膜肥料施肥处理的全氮含量较NE处理平均提高-5.19%~5.84%;沸石包膜肥料施肥处理的全磷含量较NE处理平均提高1.39%~9.72%;沸石包膜肥料施肥处理的速效氮含量较NE处理平均提高5.27%~13.87%;沸石包膜肥料施肥处理的速效磷含量较NE处理平均提高6.63%~24.27%。通过对不同施肥处理下肥料农学效率的分析结果表明,T2处理的氮肥农学效率最高,较NE处理提高了6.51kg/kg;T4处理的磷肥农学效率最高,较NE处理提高了7.12kg/kg。通过对不同施肥处理下大豆产量的分析结果表明,施用沸石包膜肥料可以显著提高大豆的产量,较NE处理平均提高0.15%~17.80%,其中T4处理的产量最高,为2867.10kg/ha。
2.通过土壤矿化实验结果表明,施用尿素配施沸石(T3-N)、尿素配施麦饭石(T4-N)、尿素配施粉煤灰(T5-N)相较于施用普通尿素(CK-N)对于提高土壤净氮矿化速率的效果不明显,自制沸石包膜尿素能够明显提高土壤净氮矿化速率,且以自制20%沸石包膜尿素肥料(T2-N)效果最好,较CK-N提高了13.88%,尤其在培养后期T2-N的土壤净氮矿化速率明显高于CK-N。施用重钙配施沸石(T3-P)、重钙配施麦饭石(T4-P)、重钙配施粉煤灰(T5-P)相较于施用普通重钙(CK-P)对于提高土壤净磷矿化速率的效果不明显,自制沸石包膜重钙在矿化培养的前期的土壤净磷矿化速率低于CK-P,但是在矿化培养后期的土壤净磷矿化速率明显高于CK-P,其中自制20%沸石包膜重钙(T2-P)效果更好,在培养的5d-25d中土壤净磷矿化速率较CK-P提高了4.51%。
3.通过土柱淋溶实验和石英砂柱淋溶实验结果表明,自制沸石包膜尿素能够减少全氮、硝态氮、氨态氮的溶出,且以自制20%沸石包膜尿素(M2)效果最好;自制沸石包膜重钙能够减少全磷、溶解性磷的溶出,且以自制20%沸石包膜重钙(M4)效果最好。
4.采用田间小区试验,根据对土壤理化性质的测定结果表明,施用沸石包膜肥料可以提高土壤的养分含量。沸石包膜肥料施肥处理的全氮含量较NE处理平均提高-5.19%~5.84%;沸石包膜肥料施肥处理的全磷含量较NE处理平均提高1.39%~9.72%;沸石包膜肥料施肥处理的速效氮含量较NE处理平均提高5.27%~13.87%;沸石包膜肥料施肥处理的速效磷含量较NE处理平均提高6.63%~24.27%。通过对不同施肥处理下肥料农学效率的分析结果表明,T2处理的氮肥农学效率最高,较NE处理提高了6.51kg/kg;T4处理的磷肥农学效率最高,较NE处理提高了7.12kg/kg。通过对不同施肥处理下大豆产量的分析结果表明,施用沸石包膜肥料可以显著提高大豆的产量,较NE处理平均提高0.15%~17.80%,其中T4处理的产量最高,为2867.10kg/ha。