CN109438094A - S型控释氮肥与l型水稻控释专用肥及其在水稻栽培中的应用 - Google Patents

S型控释氮肥与l型水稻控释专用肥及其在水稻栽培中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种S型控释氮肥与L型水稻控释专用肥及其在水稻栽培中的应用。该水稻专用控释肥，包括S型包膜控释尿素和L型水稻控释专用肥。该施肥方法可使氮素施肥量较常规施肥量减少20％‑40％，显著降低了水稻的施氮量，解决了目前水稻种植中普遍存在的施氮量过高带来的环境问题，在水稻种植领域具有重要的应用价值。

Description

S型控释氮肥与L型水稻控释专用肥及其在水稻栽培中的应用
技术领域
本发明属于肥料领域，涉及一种S型控释氮肥与L型水稻控释专用肥及其在水稻栽培中的应用。
背景技术
氮肥利用率低，施用量越来越高导致环境污染日趋严重。改变传统施肥方式，提高作物产量和氮肥利用率成为当务之急。控释肥料的出现为解决这一任务及时提供了可能，因为控释肥料是传统化学肥料的功能延伸与改进，具有养分释放与作物需求同步，挥发、淋溶、固定少，减轻环境污染等优点，能够显著的提高作物产量和氮肥利用率。
我国是世界上水稻种植面积最大稻谷总产量最高的国家，我国的水稻种植面积一直保持在5亿亩左右，约占粮食作物总面积的30％，而稻谷产量占粮食总产的50％，全国约有三分之二的人口以稻米为主食。因此水稻生产在我国国民经济中占有极其重要的地位和举足轻重的影响。水稻田中肥料利用率更低，一方面水田中肥料的氨气挥发和反硝化产生的N0、NO等还原性气体会对大气造成污染，如温室效应，另一方面水田中养分的淋失严重，排水晒田时排水中养分的流失及所造成的严重的面源污染，并且污染地下水，使水质下降，针对这些情况人们也采取了一些措施，诸如：平衡施肥、优化配方一施肥，以及管理施用技术措施的改善如氮肥深施等，但由于水稻田的特殊施用条件，长期的氧化还原环境，致使目前水稻田中提高肥料利用率尤其是氮肥的利用率没有多大进展。控释肥这一高新技术为解决化肥利用率和环境污染问题提供了新的思路和途径。因此本世纪以来，控释肥的研究正是化肥工艺上的一个重大变革，根据作物的需肥规律，将肥料制作成自动释放并与作物需肥规律相同步的一种肥料类型，来提高肥料利用率并降低对环境的污染，取得了显著的经济效益和社会效益。目前水稻等大田作物上由于普通氮肥肥效期短，难以做到一次性免追肥，施肥多为底施+ 追施2-3次，才能满足作物养分需求，造成人工成本增加，肥料损失严重。因此，随着劳力短缺、人工成本增加，又要保证粮食安全，开展省工、增效的水稻一次性施肥技术与产品显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种S型控释氮肥与L型水稻控释专用肥及其在水稻栽培中的应用。
本发明提供的水稻专用肥套装，包括S型包膜控释尿素和L型水稻控释专用肥；
所述S型包膜控释尿素中氮元素的质量占水稻大田所用氮元素总质量的10-30％；
所述L型水稻控释专用肥由氮肥、磷肥和钾肥组成；其中，所述氮肥由L型包膜控释尿素和速效氮肥组成。
上述水稻专用肥套装中，所述S型包膜控释尿素中，氮元素的质量具体可为占水稻大田所用氮元素总质量的20％；
所述S型包膜控释尿素由尿素颗粒和包裹在所述尿素颗粒表面的包膜层组成；所述包膜层具体由聚乙烯、聚丙烯和滑石粉组成；
具体的，所述尿素颗粒的质量份为89-92份；所述聚乙烯的质量份为4.5-5.0份；所述聚丙烯的质量份为4-4.5份；所述滑石粉的质量份为0.4-0.6份。
更具体的，所述S型包膜控释尿素可由尿素颗粒92份和包裹在尿素颗粒表面的包膜层组成；其中，所述包膜层由聚乙烯4.5份、聚丙烯4份和滑石粉0.5份组成；
所述L型水稻控释专用肥中，所述氮肥的质量份为12-20份；具体为16份；所述氮肥的质量以所述氮肥中的氮元素计；
所述磷肥的质量份为12-20份；具体为16份；所述磷肥的质量以五氧化二磷计；
所述钾肥的质量份为10-18份；具体为14份；所述钾肥的质量以氧化钾计；
所述L型包膜控释尿素由尿素颗粒和包裹在所述尿素颗粒表面的包膜层组成；所述包膜层具体由聚乙烯、聚丙烯和滑石粉组成；
具体的，所述尿素颗粒的质量份为92-93份；所述聚乙烯的质量份为4-5份；所述聚丙烯的质量份为3-4份；所述滑石粉的质量份为0.3-0.6份。
更具体的，所述L型包膜控释尿素由尿素颗粒92份和包裹在尿素颗粒表面的包膜层组成；其中，所述包膜层可由聚乙烯4份、聚丙烯3.5份和滑石粉0.5份组成；
所述S型包膜控释尿素中氮元素的质量和L型包膜控释尿素b中氮元素的质量之和占所述水稻大田所用氮元素总质量的45-55％；具体为50％；
所述速效氮肥中氮元素的质量占所述水稻大田所用氮元素总质量的45-55％；具体为50％。
所述S型包膜控释尿素中，所述聚丙烯为再生聚丙烯；
所述L型包膜控释尿素中，所述聚乙烯为再生聚乙烯；所述聚丙烯为再生聚丙烯。
所述S型包膜控释尿素的释放期为120-180天，具体为150天；抑制期为25-30 天。
所述L型包膜控释尿素的释放期为50-70天，具体为60天；
所述速效氮肥选自尿素、硝酸钾、磷酸一铵和磷酸二铵中的至少一种；
所述磷肥选自过磷酸钙、磷酸一铵和磷酸二铵中的至少一种；
所述钾肥选自硝酸钾、氯化钾和硫酸钾中的至少一种。
另外，上述本发明提供的水稻专用肥套装在水稻栽培中的应用，也属于本发明的保护范围。
本发明还提供了一种水稻的栽培方法，包括如下步骤：在水稻育秧时，将所述水稻专用肥套装中所述水稻专用肥套装中的S型包膜控释尿素与水稻种子进行接触育秧，待长成水稻秧苗后，带肥移栽入大田，插秧翻地前，一次性施入所述水稻专用肥套装中的L型水稻控释专用肥，然后翻地或耙地，泡田，插秧，生育期不再追肥，其它管理措施与常规一致，收获。
上述方法中，所述水稻专用肥套装的施氮量为习惯施肥的施氮量的80％；
具体的，所述S型包膜控释尿素的施氮量为1-3kg/亩；具体为2kg/亩；
所述L型包膜控释尿素的施氮量为2-4kg/亩；具体为3kg/亩。
所述习惯施肥为种植水稻农民的习惯施肥方法，具体如下：
4月5日左右取河渠淤土过筛后的细土，每盘2公斤左右，调酸至pH值为5-5.5，扣塑料棚(提高棚温)，每平米施用0.15-0.2公斤低氮高磷硫基复合肥，与调酸后的土混匀。底覆土-机播浸过的稻籽-覆土-喷灌浇水-覆透气膜，起床前5天左右追施硫铵，用量为150平米追10公斤。大田：插秧前翻地-施肥-耙地-泡水-机插秧。底肥，返青追氮，分蘖追氮，蘖穗追氮。
所述水稻的品种具体可为白金1号、白稻8或盐丰47。
本发明提供了一种由S型包膜控释尿素和L型包膜控释专用肥组成的水稻专用肥及其施肥方法。其中，S型包膜控释尿素的使用使得肥料中的氮素利用率提高，一方面可以提高水稻秧苗的地上部植株生长量，提高秧苗的地上部干重和地下部干重，促进根系生长，提高主根和侧根的数目；另一方面可使秧苗在育秧期不需要追施硫铵等追肥。剩余氮素随秧苗带入大田，与L型水稻包膜控释专用肥有机结合，保障大田氮素有效供给，一方面可实现水稻秧苗在大田生长期内一次基施后不需追肥，大大降低了农民的劳力投入；另一方面，氮素施肥量较常规施肥量至少减少20％-40％，显著降低了水稻的施氮量，解决了目前水稻种植中普遍存在的施氮量过高带来的环境问题。因而，该水稻专用肥在水稻种植领域具有重要的应用价值。
附图说明
图1为S型控释控释尿素从水稻育秧-收获整个生育期的氮素溶出特征。
图2为释放期为60天的L型包膜控释尿素从水稻插秧到收获在水稻大田中氮素的溶出特征。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。所述份数如无特别说明，均为质量份。
实施例1、
该实施例所用水稻专用肥套装由S型包膜控释尿素和L型水稻控释专用肥组成；
其中，所用S型包膜控释尿素的释放期为150天，含氮量为42％，抑制期为25 天；接触育秧每亩所用S型包膜控释尿素的施氮量为2公斤。
该S型包膜控释尿素由尿素颗粒92份和包裹在尿素颗粒表面的包膜层组成；其中，所述包膜层由聚乙烯4.5份、再生聚丙烯4份和滑石粉0.5份组成；
所用L型水稻控释专用肥由氮肥16份、磷肥16份和钾肥14份组成；所述氮肥由L型包膜控释尿素和速效氮肥组成；
L型包膜控释尿素的释放期为60天，含氮量为43％；L型包膜控释尿素的施氮量为3公斤。
所述L型包膜控释尿素由尿素颗粒92份和包裹在尿素颗粒表面的包膜层组成；该包膜层由再生聚乙烯4份、再生聚丙烯3.5份和滑石粉0.5份组成。
试验设计：
接触育秧试验设2个处理，在同一个棚进行：
①农民习惯育秧；
②大田每亩施氮总量减少20％的条件下，将占施氮总量的20％的S型包膜控释尿素一次施入秧盘(每亩大田需36-40秧盘育秧)中与种子接触育秧，秧苗后期不再追施硫铵；
具体设计见下表1。
其中，①农民习惯育秧具体如下：
4月初取河渠淤土过筛后的细土，每盘2公斤左右，调酸至pH值为5-5.5，扣塑料棚(提高棚温)，每平米施用0.15-0.2公斤低氮高磷硫基复合肥，与调酸后的土混匀。底覆土-机播浸过的稻籽-覆土-喷灌浇水-覆透气膜，起床前5天左右追施硫铵，用量为 150平米追10公斤。
水稻的农民习惯施肥方法(大田)：插秧翻地前施用底肥(复合肥或复混肥)、耙地、泡田、-机插秧、返青追氮肥、分蘖追氮肥、蘖穗追氮肥。
②大田每亩施氮总量减少20％的条件下，将占施氮总量的20％的S型包膜控释尿素一次施入秧盘(每亩大田需36-40秧盘育秧)中与种子接触育秧，秧苗后期不再追施硫铵；
具体如下：4月初左右取河渠淤土过筛后的细土，每盘2公斤左右，调酸至pH 值为5-5.5，扣塑料棚(提高棚温)，每平方米施用0.15-0.2公斤低氮高磷硫基复合肥，与调酸后的土混匀，底覆土-S型包膜控释尿素-机播浸过的稻籽-覆土-喷灌浇水-覆透气膜。
大田一次性施肥方法，包括如下步骤：采用S型包膜控释尿素接触育秧，长成水稻秧苗后，插秧翻地前一次施入L型水稻专用控释肥-耙地-泡水-机插秧，其他管理同农民习惯施肥。
试验于2013年4月-10月在吉林省白城市洮北区林海镇朱家村一社种植户赵凤宝的育秧棚、承包地进行，供试土壤为轻壤土，供试作物为水稻：品种：白金1号，前茬作物为水稻，0-20cm土壤有机质24.2g/kg，氨态氮含量4.41mg/kg，硝态氮含量 5.43mg/kg，有效磷22.6mg/kg，速效钾183mg/kg，pH 7.8。河渠淤土有机质29.1g/kg，铵态氮含量3.62mg/kg，硝态氮含量6.13mg/kg，有效磷19.7mg/kg，速效钾123mg/kg， pH 7.5。
试验材料：机插育秧盘育秧，规格长580×280×28毫米，品种：白金1号。育秧棚一个，面积180平米。
S型控释尿素埋袋处理：称取S型包膜控释尿素各5g，缝合在1mm的塑料网袋中，共36袋，定位埋植秧土下面，插牌标示。每7天取3袋，插秧前共取21袋，余下的插秧后移植到大田埋置，深度10-20cm，插牌标示。
表1、育秧接触施肥方案
田间试验采用随机区组设计，三次重复，试验小区长10m，宽3m，面积30m2， 3次重复，设3个处理：
①CK1(不施氮肥)；
②CK2(习惯育秧，习惯施肥：每亩施N12.5kg，其中基施N 3kg/亩，返青追施 N2.5kg/亩，分蘖期追施N 4.5kg/亩，穗孽期追施N 2.5kg/亩；)；
③控N2(减氮20％，每亩施N10kg，接触育秧，其中接触育秧施20％S型控氮， 30％L型控氮+50％速氮一次基施)。
具体方案见表2。
包膜控释尿素埋袋处理：称取释放期为60d的包膜控释尿素各5g，缝合在1mm 的塑料网袋中，共21袋，每个生育时期取3袋，定位埋植保护行土中，深度10-20cm，插牌标示。
表2、田间试验施肥方案
5.采样及样品测定方法
接触育秧试验每7天取3袋埋置的包膜控释尿素测定N溶出，插秧前取三盘秧苗，测定植株数量、单株鲜重、干重、植株高、植株全氮，其中植株样用于植株全氮的测定，采取开氏法测定。
田间试验在生育期内于返青、分蘖、穗分化期、抽穗、收获取控释尿素3袋测溶出。收获时取植株样侧全氮、其中植株样用于植株全氮的测定，采取开氏法测定；包膜控释尿素在25℃静水中和埋在田间内的包膜控释尿素的氮素溶出测定，均采用蒸馏法。收获后取0-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm、80-100cm土样测定铵态氮、硝态氮。土壤硝态氮含量采用连续流动分析(TRAAS-2000/CFA，德国)测定。
每个小区量好行距、穴距，每个小区均匀取6穴稻株，考种调查记录穗数、穗粒数、秕粒率、千粒重(稻籽含水率14.5％时测定)，称植株、稻籽鲜重和干重。每个小区取三个2平方米晒干后，稻籽含水率14.5％时测定计产。
氮肥利用率采用差值法计算，其公式为：
氮肥利用率(％)＝(施氮区吸氮量-无氮区吸氮量)/施肥量×100
6.统计分析
数据统计分析应用SPSS17.0软件。
7.试验结果与分析
7.1接触施肥对秧苗的影响
表3、插秧时秧苗长势
由上表可看出，S型控释肥在育苗时进行接触施肥显著提高了秧苗的地上部干重，比常规育秧增加31.4％，秧苗株高提高15％。
7.2控释肥料溶出特征
图1为S型包膜控释尿素从水稻育秧-收获整个生育期的氮素溶出特征。由图1 可看出，S型包膜控释尿素在前20天基本无N溶出，在20天后至插秧15天内N素溶出14.26％，符合水稻育秧吸氮规律，从而保证了秧苗后期的氮肥供给，使秧苗健壮、无病、根系呈白色。而农民习惯育秧由于后期7-10天内追施1-2次硫铵，这样易感染白粉病，根系颜色深。
图2为释放期为60天的L型包膜控释尿素从水稻插秧到收获在水稻大田中氮素的溶出特征。由图2可知，L型包膜控释尿素在田间的释放规律与水稻的吸氮规律相吻合，在蘖穗期(62天)N素释放了73％，保证了水稻的有效供给。
7.3不同处理对水稻产量及产量因子的影响
表4、不同处理对水稻产量及产量三因素的影响
由表4可看出，在减氮20％的条件下，接触育秧加基施(控释N2)与习惯施肥 (CK2)比：产量显著增加，增加量为539kg/hm2，增产6.5％；穗粒数显著增加，增加12个；千粒重显著提高，提高量为1.2克。
7.4不同处理对水稻吸氮量、氮肥利用率的影响
表5、不同处理收获期水稻吸氮量及氮肥利用率
由表5可看出，在减氮20％的条件下，接触育秧加基施(控释N2)的吸氮总量显著高于习惯施肥(CK2)14.8kg/hm2，氮素利用率提高16.9个百分点。
7.5不同处理的经济效益分析
表6、不同处理的经济效益
注：水稻收购价格2800元/吨，2013年4-7月46％的尿素2500元/吨，包膜尿素平均价格为4000元/吨，追肥人工450元/km2。
由表6可看出，在减氮20％的条件下，接触育秧加基施(控释N2)比习惯施肥 (CK2)净收入显著增加1855元/hm2。
8.结论与分析
在减氮20％的条件下，S型包膜控释尿素接触育秧加基施L型水稻控释专用肥(控释N2)能够显著增加产量，提高氮素利用率，减少追肥劳力投入，增加农民收入。
实施例2
1、示范时间、地点、面积、材料及示范方案
S型控释肥水稻示范布置在吉林省白城市洮北区林海镇朱家村一社种植户水稻田地里，2014年4月18日-4月20日水稻育秧，机插育秧盘育秧的规格为长580×280×28 毫米，育秧面积为1600平方米，所用水稻品种为白金1号。
该实施例所用水稻专用肥套装由S型包膜控释尿素和L型水稻控释专用肥组成；
其中，所用S型包膜控释尿素的释放期为150天，含氮量为42％；接触育秧每亩用S型包膜控释尿素的施氮量为2公斤。
该S型包膜控释尿素由尿素颗粒92份和包裹在尿素颗粒表面的包膜层组成；其中，所述包膜层由聚乙烯4.5份、再生聚丙烯4份和滑石粉0.5份组成；
所用L型水稻控释专用肥由氮肥16份、磷肥16份和钾肥14份组成；其中，所述氮肥由L型包膜控释尿素和速效氮肥组成；
所述L型包膜控释尿素的释放期为60天，含氮量为43％；L型包膜控释尿素的施氮量为3公斤。
所述L型包膜控释尿素由尿素颗粒92份和包裹在尿素颗粒表面的包膜层组成；其中，包膜层由再生聚乙烯4份、再生聚丙烯3.5份和滑石粉0.5份组成。
具体处理见下表7。
其中控释N3处理的为S型控释尿素进行接触育秧，即将S型控释尿素与育秧用营养土掺混均匀后装入育秧盘，随后播种育秧，秧苗移栽时带肥移栽，其他处理采用常规育秧方法。
习惯施肥为基施公顷260公斤磷酸二铵(N：P＝18:46)，210公斤硫酸钾(K2O＝50％)； 5月28-30日追返青肥(82公斤尿素kg/hm2)，6月5-7日分蘖肥(尿素150kg/hm2)， 6月20-25日穗孽肥(尿素74kg/hm2)。
示范田(控释N3)采用S型控释肥接触育秧施肥，施氮量为30kg/hm2S型包膜控释尿素(每公顷需540-600秧盘苗)，插秧耙地前一次性底施L型水稻控释专用肥 (N:P:K＝16:16:14，内含30％L型控氮)750kg/hm2，其中30％控氮是L型包膜控释尿素，释放期为60天。
表7、S型控释氮肥育秧加底施水稻示范方案
注：控释N3的控释氮素占施氮量的50％，其中S型(150d)和L型(60d)控释氮素分别占总施氮量的20％和30％；
具体操作方法：插秧翻地前，将底肥均匀撒施，然后翻地-耙地-水泡田-插秧，常规按农民习惯进行，从2014年5月26日开始机插秧，5月29日插秧结束，插秧面积共为200亩。10月1日收获，收获前调查取样、示范田按农业部测产验收办法测产验收。
2、示范结果及分析
表8、插秧时秧苗长势调查
由上表8可看出，S型包膜控释尿素在育苗时进行接触施肥显著提高了秧苗的地上部干重，比常规育秧增加31.4％，秧苗株高提高15％。
表9、示范田产量及产量三因素
表10、示范田产量及经济效益
注：水稻收购价格2800元/吨，2013年4-7月46％的尿素2500元/吨，包膜尿素平均价格为4000元/吨，追肥人工450元/km2。
示范结果表明，在总氮量减少20％的条件下，控释N3(示范田)产量比习惯施肥增产332kg/km2，增3.7％，穗粒数增加8个，千粒重提高0.4克，净收入增加1276 元/km2。

Claims (10)

1.一种水稻专用肥套装，包括S型包膜控释尿素和L型水稻控释专用肥；
所述S型包膜控释尿素中氮元素的质量占水稻大田所用氮元素总质量的10-30％；
所述L型水稻控释专用肥由氮肥、磷肥和钾肥组成；其中，所述氮肥由L型包膜控释尿素和速效氮肥组成。
2.根据权利要求1所述的水稻专用肥套装，其特征在于：所述S型包膜控释尿素中，氮元素的质量占水稻大田所用氮元素总质量的20％；
所述S型包膜控释尿素由尿素颗粒和包裹在所述尿素颗粒表面的包膜层组成；所述包膜层具体由聚乙烯、聚丙烯和滑石粉组成；
具体的，所述尿素颗粒的质量份为89-92份；所述聚乙烯的质量份为4.5-5.0份；所述聚丙烯的质量份为4-4.5份；所述滑石粉的质量份为0.4-0.6份。
3.根据权利要求1或2所述的水稻专用肥套装，其特征在于：所述L型水稻控释专用肥中，所述氮肥的质量份为12-20份；具体为16份；所述氮肥的质量以所述氮肥中的氮元素计；
所述磷肥的质量份为12-20份；具体为16份；所述磷肥的质量以五氧化二磷计；
所述钾肥的质量份为10-18份；具体为14份；所述钾肥的质量以氧化钾计；
所述L型包膜控释尿素由尿素颗粒和包裹在所述尿素颗粒表面的包膜层组成；所述包膜层具体由聚乙烯、聚丙烯和滑石粉组成；
具体的，所述尿素颗粒的质量份为92-93份；所述聚乙烯的质量份为4-5份；所述聚丙烯的质量份为3-4份；所述滑石粉的质量份为0.3-0.6份。
4.根据权利要求1-3中任一所述的水稻专用肥套装，其特征在于：所述S型包膜控释尿中氮元素的质量和所述L型包膜控释尿素中氮元素的质量之和占所述水稻大田所用氮元素总质量的45-55％；
所述速效氮肥中氮元素的质量占所述水稻大田所用氮元素总质量的45-55％。
5.根据权利要求1-4中任一所述的水稻专用肥套装，其特征在于：所述S型包膜控释尿素中，所述聚丙烯为再生聚丙烯；
所述L型包膜控释尿素中，所述聚乙烯为再生聚乙烯；所述聚丙烯为再生聚丙烯。
6.根据权利要求1-5中任一所述的水稻专用肥套装，其特征在于：所述S型包膜控释尿素的释放期为120-180天；具体为150天；抑制期为25-30天。
所述L型包膜控释尿素的释放期为50-70天；具体为60天。
7.根据权利要求1-6中任一所述的水稻专用肥套装，其特征在于：所述速效氮肥选自尿素、硝酸钾、磷酸一铵和磷酸二铵中的至少一种；
所述磷肥选自过磷酸钙、磷酸一铵和磷酸二铵中的至少一种；
所述钾肥选自硝酸钾、氯化钾和硫酸钾中的至少一种。
8.权利要求1-7中任一所述水稻专用肥套装在水稻栽培中的应用。
9.一种水稻的栽培方法，包括如下步骤：在水稻育秧时，将权利要求1-7中任一所述水稻专用肥套装中所述水稻专用肥套装中的S型包膜控释尿素与水稻种子进行接触育秧，待长成水稻秧苗后，带肥移栽入大田，插秧翻地前，一次性施入权利要求1-7中任一所述水稻专用肥套装中的L型水稻控释专用肥，然后翻地或耙地，泡田，插秧，生育期不再追肥，其它管理措施与常规一致，收获。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述水稻专用肥套装的施氮量为习惯施肥的施氮量的80％；
具体的，所述S型包膜控释尿素的施氮量为1-3kg/亩；具体为2kg/亩；
所述L型包膜控释尿素的施氮量为2-4kg/亩；具体为3kg/亩。
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