缓释尿素中氨态氮挥发速率研究

缓释尿素中氨态氮挥发速率研究

王文丽　车宗贤　王方　郭天文　李元寿　胡新元

（甘肃省农业科学院　甘肃兰州　730070）

摘要：对尿素+缓释剂Q、尿素+缓释剂K、尿素+缓释剂S的氨态氮挥发进行模拟试验，结果表明，0.1%～0.5%的缓释剂Q、0.3%～1%的缓释剂K、1%～2%的缓释剂S对尿素中氮的释放具有显著的缓释效果。

关键词：缓释剂；尿素；缓释效果

从化肥问世并大规模生产以来，人们就在一直寻求新型化肥品种，以延缓其养分的释放速率，最终能延长和提高其肥效。经过20世纪30年代后半个多世纪的努力，已经取得了可喜的进展，数十个缓释化肥品种已问世，有的已进入生产应用，缓释尿素也属于其中的一种，本试验旨在研究不同缓释剂处理的尿素其氮素的释放速率，寻求一种缓释效果较为理想的缓释尿素，使其养分释放动态能与作物吸收养分动态实现较好地逼近，以提高肥料利用率。

1　材料与方法

本试验共设12个处理，重复3次，试验设计见表1。

供试土壤取自甘肃省农业科学院兰州农场试验地灌淤土，该土壤的理化性状为：全氮0.1g/kg、速效氮103.3mg/kg、速效磷34.0mg/kg、速效钾180mg/kg、有机质1.365g/kg、pH值为8.4、阳离子代换量9.5mg/100g±。

三种缓释剂代号分别为Q、K、S（Q和K为脲酶抑制剂，S为难溶性有机物）。

试验根据不同的理化特征，采用不同的方法，将不同用量的缓释剂Q、K、S与尿素混匀或者包裹于尿素表层，制成不同浓度的缓释尿素待用。取数个体积为2500m l的广口瓶，洗净晾干，每瓶装土2 kg，在距土表3cm处施肥（按每kg土施0.1g纯氮量计）。具体步骤为:先装0.8kg土，加水调节土壤含水量达20%，再加0.7kg土后施肥，最后加0.5kg土封口，用经浓硫酸洗涤过的气流将土壤中挥发出的氨气吹入到50ml的硼酸溶液中，最后用0.02mol/L的稀硫酸滴定硼酸，测定氨的含量。

试验过程中室内温度保持在20℃，每天连续鼓气1h，不鼓气时，插入瓶中的导管用夹子夹住，以免漏气。共测26次。

注：本文发表于《西北农业学报》，2002，11（2）：34～37.

表1　试验设计

Table1 Desing of experimeng concentrations

2　结果与分析

2.1　不同缓释尿素在一定时期内的缓释效果

2.1.1　前11d内不同处理氮的挥发量

根据试验结果可以看出，在前11 d，对照的N总挥发量为96.01mg（表2），除了处理K₁的N总挥发量比对照增加8.6 mg外，其余处理均比对照少，且经方差分析，Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、K₂、K₃、S₁、S₂、S₃处理与对照相比均达极显著水准，说明在11d内，除处理K₁外，其余不同缓释剂均对尿素具有缓释效果。

2.1.2　26d内不同处理氮挥发量

从试验的整个过程来看，对照的N总挥发量为137.72mg，除处理K₁外，其余处理N的挥发量均比对照低（表1），经方差分析，除处理K₁外，其余处理与对照相比达极显著水准，说明除浓度为0.3%的缓释剂K对尿素无显著缓释作用，其余不同浓度处理的缓释剂对尿素具有明显的缓释效果，它们的整体缓释效果分析为Q₁＞Q₂＞ S₃＞Q₃＞S₂＞K₃＞S₁＞Q₄＞K₂。

2.2　同种缓释剂不同用量下对尿素的缓释效果

2.2.1　不同浓度下Q型缓释剂对尿素的缓释效果

由图1可见，在0.1%～0.5%的范围内，Q缓释剂对尿素都具有明显的缓释效果，它们处理的尿素N挥发的峰值分别比对照低9.05mg、8.27mg、9.24mg、3.73mg，其缓释效果分别为Q₃＞Q₁＞Q₂＞Q₄，且在此浓度范围内，缓释尿素氨挥发的高峰期与普通尿素基本同步，但释放量较为平稳，因此，该类缓释尿素适宜于吸氮高峰期较早的作物。

2.2.2　不同浓度下K型缓释剂对尿素的缓释效果

由图2可见，0.5%K₂、1%K₃处理的缓释尿素，氨挥发最高峰值分别比对照低7.42mg、4.72mg，且1%K₃最高峰出现比对照晚4d，其缓释效果较0.5%K₂型缓释尿素好。0.3%K₁氨挥发最高峰值比对照高3.71mg，且最高峰出现时间相同，说明浓度低于0.5%（不包括0.5%）的缓释剂K对尿素无缓释效果。

2.2.3　不同浓度下S型缓释剂对尿素的缓释效果

表2　不同的缓施尿素施入土壤后氮的挥发量（纯N量）

注：表中数所为三次重复的平均值。

由图3可见，不同浓度的S缓释剂可不同程度地减缓尿素中N的释放速率，在氨挥发达到最高峰时，1%、1.5%、2%的S处理的尿素和普通尿素相比，其氮的挥发量分别减少3.6mg、7.32mg、12.21mg，从整个氨挥发的趋势看，S₃处理的尿素氨挥发速率较对照和S₁、S₂型尿素均缓慢、平稳，有利于作物吸收。

图1　Q型缓释剂对尿素的缓效果

Fig1　Effects of Q-type slow-release agent to urea rdease

图2　K型缓释剂对尿素的缓效果

Fig1　Effects of K-type slow-release agent to urea rdease

图3　S型缓释剂对尿素的缓效果

Fig3　Effects of S-type slow-release agent to urea rdease

2.3　不同类型的缓释剂对尿素的缓释机理

S型的缓释尿素是属于包衣尿素，难溶性的物质S在尿素表面形成了一层固态包衣膜，减少了尿素与土壤的接触面积，减缓了尿素的溶解速度，从而降低了氮的释放。

Q和K属于脲酶抑制剂，尿素进入土壤后在脲酶的作用下，水解为铵态氮，其水解过程为：NH₂CONH₂+2H₂O脲酶2NH₄⁺+ CO₃²-→2NH₃↑+CO₂↑+H₂O，如果在尿素中加入适量的脲酶抑制剂就会抑制尿素在土壤中的水解速度，使尿素具有缓释性，从而减少氮的损失，提高作物利用率。

3　结论与讨论

第一，除0.3%K₁处理的尿素不具有缓释性外，其他处理的尿素都具有不同程度的缓释性，使用一定量的Q、K、S三种类型的缓释剂处理的尿素均具有缓释性。

第二，用量为0.1%～0.3%Q，1%K，2% S的缓释剂处理的尿素均比同类型其他浓度的缓释尿素缓释效果好，对于吸氮高峰期较早的作物，选用0.1%～0.3%Q、2%S型缓释尿素较好，而1%K型缓释尿素适合于生育期较长的作物。

第三，0.3%K₁处理的尿素，其氨挥发速率比普通尿素略快的原因，可能是该缓释剂为液体，与尿素混合时，将尿素表层物质部分溶解，使尿素表层由较光滑而变为粗糙，施入土壤后，加大了其与土壤的接触面积，使尿素的溶解性加快，从而掩盖了它本身的缓释效果，但它在土壤中的理化变化过程和机理，还在进一步研究之中。