关于马铃薯与面源污染控制型缓释肥的缓释效果研究

关于马铃薯与面源污染控制型缓释肥的缓释效果研究摘要：目前，我国化肥利用率较低，约40%～60%进入环境中，引起生态环境恶化。据研究，施入土壤中的化学氮肥约有1/3进入大气圈，其中的N2O破坏臭氧层产生温室效应，约有1/3由降雨淋溶后进入水圈，导致水资源的富营养化，造成大部分地区食物（尤其蔬菜）中NO3--N含量超标，在人畜体内易形成致癌物质——亚硝胺。在世界范围内，就产销和用量来看，尿素是最大的氮肥品种，国内产销量占氮肥总消费量的一半以上。目前，氮肥有效利用率一般在20%～30%。一些天然多孔矿物具有良好的离子交换及吸附性能，黏土类矿物还具有很小的渗透系数，利用它们作尿素缓释载体制备缓释氮素肥，是提高氮素肥利用率的有效途径，对减少环境污染有重要意义。关键词：面源污染控制型缓释肥电导率法养分释放率一、前言化肥在工业生产中占有重要地位，是农业生产中最大的物质投资，约占其全部生产性支出的50%。随着高产、高效、优质农业的发展，化肥在我国农业中的地位将更为重要。农业生产实践表明，由于肥料性质与土壤环境条件的综合影响，肥料利用率低是化肥使用中普遍存在的问题。目前国外化肥利用率为0.5%～0.55%,我国化肥利用率只有0.35%左右，化肥的利用率太低，会造成超量施肥，使土壤的物理性质不断恶化，这样将会影响农作物的产量和质量的提高。因此，提高化肥利用率，减少因施肥而造成的污染，发展可持续高效农业已成为世界共同关注的问题。为提高化肥利用率，从20世纪初人们就提出了缓释化肥的设想，到20世纪40年代才见到有关缓释化肥的工艺和农化特性的报道。20世纪60年代开始，美国、日本等发达国家相继研制出缓释化肥系列产品并开展了大量田间试验，其应用范围由花卉、草坪、观赏植物扩大到稻麦棉、玉米、大豆、马铃薯,甘蔗和蔬菜等。近期由于高施肥国家日益重视施肥过多对环境的不良影响，为了节省人力，减少环境污染，缓释化肥逐渐发展起来，而且缓释化肥的发展速度远大于常规肥料。因此，缓释化肥已成为本世纪化肥革新和研究的热点。全球已探明凹凸棒石的储量只有11*108t，主要分布于中国、美国、法国、澳大利亚、土耳其、乌克兰、塞内加耳和印度等国。我国于1976年首次在江苏发现凹凸棒石粘土矿之后，相继在皖、甘也发现该矿，其中甘肃省的远景储量就有11*108t，占到了世界的79%。凹凸棒石是一种多孔性链层状含水富镁铝硅酸盐矿物，在矿物分类上隶属于海泡石族。由于结构独特，具有诸多优异性能!是目前吸附领域研究的热点材料。凹凸棒石性质稳定、比表面积大，在水环境方面，可以吸附废水中氨氮、磷、重金属离子、有机物等。从而修复富营养化污染水，净化被重金属离子、有机物污染水体。此外，已有研究结果表明凹凸棒土孔径越大、比表面积越大的对叶绿素和胡萝卜素的吸附越有利。钴负载凹凸棒石基复合吸附脱硫剂具有较强的吸附性能和催化脱硫能力。凹凸棒石应用在农业生产中具有保水、保肥、保药效的作用，目前凹凸棒石作为肥素载体方面的研究主要集中在对N、P的吸附及缓释效果。1、实验材料凹凸棒尿素：N46.6%磷酸二铵：N18%、P2O546%硝酸钾：N13%、K2O45%2、材料配比材料磷酸二铵（g）尿素(g)硝酸钾（g）总量（g）凹凸棒（g）型号NPK(%)马铃薯40.6285.65173.73300.00200.00PA-A4033.333、实验内容3.1测定N、P、K的四项指标3.1.1养分释放期以缓释养分在25℃静水中浸提开始至达到80％的养分累计释放率所需的时间3.1.2初期养分释放率以缓释养分在25℃静水中浸提24小时的释放量占该养分总量的质量分数。3.1.328天养分释放率以缓释养分在25℃静水中浸提滴28天的释放量占该养分总量的质量分数。3.1.428天养分释放期间的累积养分释放率以缓释养分在25℃静水中浸提至28Ian的累积养分释放率。3.2实验方法电导率法测养分释放率是缓释复合肥料养分释放的快速检测方法。采用静水溶出率法,在25℃条件下测定不同时间段溶液的电导率,利用电导率—氮、磷、钾养分浓度标准曲线法求得缓释肥料养分累积释放曲线。结果表明，缓释肥料的电导率—氮、磷、钾养分浓度标准曲线都呈二次曲线,相关系数均等于1。因此,电导率—氮素浓度标准曲线法既方便快捷,又可以保证较小的相对误差,可以作为氮、磷、钾复合型缓释肥料养分释放快速检测的一种较好的备选方法。3.2.1标准系列浓度的配制称取试样10.00g放入100ml小烧杯中，用少量水溶解过滤于500ml的容量瓶中，反复冲洗5-6次后定容。分别从中吸取0ml、10ml、20ml、40ml、60ml、80ml、100ml、120ml溶液定容于250ml容量瓶中，用电导率仪测定点导值，与标准系列中N、P、K总养分浓度值做标准曲线及线性回归方程。3.2.2浸提养分浓度的测定测定浸提液的电导值，用线性回归方程计算出浸提液的养分浓度。缓释肥料的浸提：去试验过10.00g放入塑料瓶中，加入200ml水，加盖密封，置于25℃的生化恒温箱中，取样时间为24小时。取样时，将瓶上下颠倒三次，过滤移入250ml容量瓶定容。从中吸取50ml溶液定容于250ml容量瓶中，用电导率仪测定电导值。三、结果分析1、标准曲线1.1N的标准曲线电导率us/cm5.4569110821303180417051206030N浓度mg/ml0.00000.11170.22340.44680.67020.89361.11701.3403电导率ms/cm0.00540.5691.1082.133.184.175.126.03N浓度mg/ml00.11170.22340.44680.67020.89361.11701.3403表1N的标准曲线数据测量数据作图数据1.2P的标准曲线1.3K的标准曲线y=0.0037x2+0.1996x-0.0013R²=100.20.40.60.811.21.40.0001.0002.0003.0004.0005.000N浓度(mg/ml)电导率（ms/cm）图14-马铃薯-N电导率us/cm5.4569110821303180417051206030P浓度mg/ml00.0298960.0597930.1195850.1793780.2391710.2989630.358756电导率ms/cm0.00540.5691.1082.133.184.175.126.03P浓度mg/ml00.0298960.0597930.1195850.1793780.2391710.2989630.358756表2P的标准曲线数据测量数据作图数据y=0.001x2+0.0534x-0.0004R²=100.10.20.30.40.0001.0002.0003.0004.0005.000P浓度(mg/ml)电导率（ms/cm）图24-马铃薯-P电导率us/cm5.4569110821303180417051206030K浓度mg/ml0.00000.12510.25020.50030.75051.00071.25091.5010电导率ms/cm0.00540.5691.1082.133.184.175.126.03K浓度mg/ml00.12510.25020.50030.75051.00071.25091.5010表3K的标准曲线数据测量数据作图数据2、实验数据表4实验数据记录天数123AVERAGEAVERAGEN(mg/ml)14590433043404.424.42000.95324.76612150.52431226752.5121512261.22051.22050.247832232282530.24050.24050.04694166.3172.8158.10.16570.03195104.9108.4157.50.10670.02688.4100.9121.60.11130.020979281.692.50.09230.0171884.87273.90.0730.0133982.162.778.10.08010.01471067.357.259.30.05830.01031159.157.556.30.05760.010218109.1104.9109.50.10780.02031956.749.658.80.05500.00972070.450.953.60.05830.01052155.245.764.30.05510.00972567.865.774.30.06930.01252667.758.163.50.06310.01132777.471.670.60.07320.01332861.862.358.90.06100.0109总计天数N的养分释放率（％）P(mg/ml)P的养分释放率（％）K(mg/ml)K的养分释放率（％）y=0.0042x2+0.2236x-0.0015R²=100.30.60.91.21.50.0001.0002.0003.0004.0005.000K浓度(mg/ml)电导率（ms/cm）图34-马铃薯-K10.25521.068985.18771.275885.35075.344385.450424.42950.06634.43300.27774.439530.83860.01250.83630.05250.839740.57020.00850.56860.03570.570850.35750.00530.35460.02240.358260.37360.00560.37460.02340.374170.30560.00450.30100.01920.307080.23770.00350.23410.01480.236690.26270.00390.26090.01640.2622100.18410.00270.18060.01150.1839110.18230.00270.18060.01140.1823180.36280.00540.36130.02280.3645190.17340.00260.17390.01080.1727200.18770.00280.18730.01160.1855210.17340.00260.17390.01090.1743250.22340.00340.22750.01400.2238260.20200.00360.24080.01270.2031270.23770.00360.24080.01490.2382280.19480.00290.19400.01220.1951总计94.684894.874794.96193、结论由表4可知N、P、K的四项指标：①养分释放期：24h（N、P、K）②初期养分释放率：85.19%（N）85.35%（P）85.45%（K）③28天养分释放率：0.19%（N、P）0.20%（K）④28天养分释放期间的累积养分释放率：94.68%（N）94.87%（P）94.96%（K）结果讨论：（1）用电导率法测定缓释肥的养分释放率是可行的；（2）凹凸棒缓释肥是有一定的缓释效果的。参考文献1尹业平，徐爱芳，钟莉.《包膜尿素的制备及电导率法测定其养分释放速率》，2005,32李瑾丽，冯启明.《膨润土等几种多孔矿物/尿素缓释肥缓释效果比较研究》,2008,33乌兰.《缓释化肥的研究现状与进展》，2004,94刘爱平，刘岁海，冯启明.《凹凸棒石缓释钾肥的制备及缓释效果研究》，2012,3