抑制剂型无机材料包膜肥的研制及其生物学效应研究
缓/控释肥料一方面可采用低渗透率的疏水性膜将肥料核心包覆起来加工制成;另一方面，还可以通过添加抑制剂，抑制代谢酶活性，降低或减缓养分的释放及转化速率，从而提高养分的当季利用率和作物产量。本试验采用室内模拟同大田试验相结合的方法，选用胶磷矿和磷矿岩2种磷矿石，并对磷矿石进行不同时长微晶化处理，获取四种磷矿粉，添加两种生化抑制剂进行新型肥料的研制，并对养分的释放特征及其生物效应进行了评价。主要研究结果如下:
1、以微晶化磷矿粉为主要膜材料对普通复合肥(N-P2O5-K2O:15-15-15)进行包膜，制备了微晶化磷矿粉分别占膜材料质量0％、40％、50％和60％比例的4种包膜缓释肥料，分别为CRF2、CRF3、CRF4、CRF5。通过室内养分缓释性能试验和大田试验研究了微晶化磷矿粉包膜肥养分缓释特征及其对大白菜生理特性的影响。结果表明:1）用日产JEM-1200EX型电镜扫描观察膜形态结构，4种比例的微晶化磷矿粉包膜复合肥随膜材中磷矿粉比例的增加其膜壳表面均匀度和致密度增强，对养分释放的缓释能力逐步增强，但缓释效果较树脂包膜肥略差。4种自制包膜肥的养分释放期较普通复合肥延长58～68d，但低于释放期为88天的树脂包膜肥。4种自制包膜肥在土壤培养试验中的土壤氮素表观释放率与树脂膜接近。2）与普通复合肥相比，4种自制包膜肥，能不同程度提高大白菜中后期叶绿素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)等，提高结球期根系活力及叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)等酶的活性。同时，大白菜单株的结球质量增加0.17 kg～0.77 kg，产量提高6.66％～35.5％，提高了收获期大白菜的含糖量、糖酸比以及维生素C(VC)含量;3）与树脂包膜复合肥相比，各项生理指标均无显著差异。4种自制包膜肥的缓释性能及改善大白菜生理特性的顺序为:CRF5≈CRF4＞CRF3＞CRF2。
2、在胶磷矿粉不同包膜厚度包膜成功的前提下，继续以四种微晶化磷矿粉为主要膜材料对普通复合肥(N-P2O5-K2O:15-15-15)进行包膜，制备了微晶化磷矿粉占膜材料质量60％的4种包膜缓释肥料（分别为JCRF1、YCRF1、JCRF2、YCRF2）。通过室内养分缓释性能试验和大田试验研究了微晶化磷矿粉包膜肥养分缓释特征及其对大白菜生理特性的影响。结果表明:4种微晶化磷矿粉包膜复合肥较之普通复合肥都有不同程度的缓释作用，但较树脂膜复合肥要差，其中JCRF2和YCRF2对养分释放速率的调控要优于另外两种自制包膜肥;与施用普通复合肥相比，施用4种自制包膜肥，能不同程度提高大白菜中后期叶绿素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)等，提高结球期根系活力及叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)等酶的活性及降低MDA的含量。同时，大白菜产量提高18.94％～24.44％，提高了收获期含糖量、糖酸比以及维生素C(VC)含量;与树脂包膜复合肥相比，各项生理指标均无显著差异。4种自制包膜肥的缓释性能及改善大白菜生理特性的顺序为:JCRF2≈JCRF2＞JCRF1≈YCRF1。
3、为探究抑制剂的合理添加浓度，以粉煤灰等无机材料为主要包膜材料，同时添加硝化抑制剂双氰胺(DCD)，对普通复合肥进行包膜，制备了DCD含量分别为0％，1％，2％和4％的4种包膜缓释复合肥，并进行土壤培养试验和田间试验，研究包膜缓释肥的氮素释放特征及其对大白菜生长的影响。结果表明:(1)硝化抑制剂与粉煤灰包膜结合能有效地保持氮素养分较长时间处于NH4+-N形态，减少了因转化为NO3--N形态造成的养分淋溶损失。4种自制包膜肥的缓释效果为:4％＞2％＞1％＞0％。(2)在施肥水平相同的情况下，与普通复合肥相比，4种自制包膜复合肥均能提高大白菜中后期叶绿素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)，但与树脂包膜肥相比差异不显著，表现为:1％≈2％＞0％＞4％。与普通复合肥相比，除DCD含量为4％的包膜肥减产减收外，其他3种自制包膜肥使生物产量提高14.0％～17.2％，经济效益提高14.5％～17.5％，与树脂包膜肥相比差异不显著;所有包膜复合肥与普通复合肥相比，能提高含糖量、糖酸比及维生素C含量和降低硝酸盐及有机酸含量，且与施用树脂膜复合肥的效果相当。
4、采用上述胶磷矿粉包膜并添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂，制备了四种生化抑制剂型包膜缓释肥。以树脂包膜尿素(RCU，90d)和普通尿素作为对照，研究了四种肥料对花生的生理特性、产量及品质的影响。结果表明，四种自制肥料能使氮在花生的花针期和荚果期较长的时间内以NH4+-N和NO3--N存在，且CU+HQ+DCD处理有最高的值并与树脂包膜尿素相当。同时，添加抑制剂的包膜缓释肥均不同程度提高了花生的叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率和荧光参数。此外，CU+HQ+DCD处理与普通尿素相比提高荚果产量27.3％和生物量6.7％，增加了9.17％的蛋白质并减少了46.56％的硝酸盐含量。微晶化磷矿粉包膜肥与生化抑制剂结合不仅降低了成本，且对环境友好安全，符合当今农业发展要求，故推广应用前景广阔。
磷矿石;生化抑制剂;释放特征;生物效应;无机包膜肥
山东农业大学
硕士
植物营养学
董元杰
2013
中文
S145.5
72
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）