CN111285734A - 提高农作物对肥料利用率的方法 - Google Patents

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Abstract

提高农作物对肥料利用率的方法，是在包括播种前后的作物全生育期内，在施用肥料时，以单独或与肥料混合的方式至少施用一次含有吐温类表面活性剂和N‑R‑2‑吡咯烷酮类化合物为有效成分的增效助剂，每次的施用量是：经茎叶途径施用为0.5～1000g/亩；经土壤途径施用为5～10000g/亩。经大面积试验显示，该方法可显著提高不同作物对肥料的利用率及农产品的品质和产量，具有极大的使用、推广意义和价值。

Description

提高农作物对肥料利用率的方法
技术领域
本发明涉及一种提高农作物对肥料利用率的方法，所述的肥料是指农业农村部《肥料登记管理办法》对肥料广泛的定义，包括各种无机、有机、微生物、调理剂等物质或生命体等，可适用于包括粮食、蔬菜、茶树、烟草、中草药、果树等多种/类农作物。
背景技术
农业生产中长期过量使用化肥而少用有机肥，已导致了土地逐渐被毒化、盐化等深远影响，加上大量使用生长调节剂，使土壤肥力透支严重，土地贡献率下降甚至出现田块绝收，带来农业面源污染加重、环境生态破坏、病虫害爆发、作物产量品质下降等越来越严重的问题。
休耕是国际上普遍采用的一项提高肥料利用率的有效措施，但在人多地少的我国难以做到。作物轮作对提高肥料的利用率有一定的作用，但效果不显著。
施用优质有机肥是提高肥料利用率的一个有效措施。但其因资源及成本等方面的制约，农民不易接受。而普通有机肥的养分少，同时还存在污染物的问题。
采用肥料增效助剂，如活性成分为2-氯-6-三氯甲基吡啶的助剂，与肥料混合施于土壤中，通过抑制亚硝化细菌功能，减少氮肥的损失，但增效作用弱，且只对氮肥有效，对其它肥料则没有效果。
虽然目前我国科研及农技部门普遍采用肥料缓释、精准施肥、配方施肥等，围绕肥料减量在工艺、剂型、浓度、合成等方面做了大量的工作，但据统计我国果树亩均化肥用量是日本的2倍多、美国的6倍、欧盟的7倍，蔬菜亩均化肥用量比日本高12.8公斤、比美国高29.7公斤、比欧盟高31.4公斤，单位面积年化肥使用量仍然远超国际警戒红线。因此在现有条件下，如何大幅提高肥料的利用率，是目前急待解决的问题；有机肥受资源的限制提高利用率更为迫切。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种可提高农作物对肥料利用率的方法，可有效解决上述问题，既可以与多种类型的肥料混用，又能广泛适用于水稻、小麦、蔬菜、果树、中药材等作物，达到提高产量和品质的目的。
本发明提高农作物对肥料利用率的方法，在包括播种前后的作物全生育期内，在施用肥料时，以单独或与肥料混合的方式至少施用一次含有吐温类表面活性剂和N-R-2-吡咯烷酮类化合物为有效成分的增效助剂，一次的施用量是：经茎叶途径施用为0.5～1000g/亩；经土壤途径施用为5～10000g/亩。所述增效助剂的体积百分比组成是：
吐温类表面活性剂 10～98，
N-R-2-吡咯烷酮类成分 2～90，
食用油 0～余量。
其中，所述N-R-2-吡咯烷酮类成分中的R为H或C1-12的烷基；所述的吐温类表面活性剂为吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-65、吐温-80、吐温-85中的至少一种。
上述的增效助剂，在CN96117683.0的中国专利中已有记载，可具有使多种农药产生减量增效的作用和功效。本发明在保留该增效助剂有效成分的基础上，对所使用的溶剂进行了适当的调整。
所述的作物，包括但不限于如水稻、小麦、蔬菜、果树、中药材等多种不同的农作物。
所述的农作物全生育期，对于一年生的作物(如水稻、小麦等)，是包括从其播种至收获期间生命的全周期；对于多年生的作物(如果树、茶树等)，是包括从其当年萌芽开花到休眠期间(包括休眠期)的生长/发育期间。在本发明所述的方法中，还包括了在作物播种前后或作物休眠至萌动前期间的施肥。
本发明方法中所述的肥料，是指可提供、改善、保持作物营养或提高作物产量品质、增强作物抗逆性及改善土壤物理化学性能的广义范畴的肥料，包括目前我国农业农村部《肥料登记管理办法》中涉及的无机类、有机类、微生物或其代谢物类、调理剂等多种单一形式或复合形式的肥料。
所述施用方式中经茎叶途径的施用，可包括如叶面喷洒、喷雾等常规的肥料的施用方式。所述增效助剂的优选用量可采用每次1～200g/亩；更好的用量可以为每次5～100g/亩。
所述的经土壤途径的施用，可包括如穴施、沟施、滴灌、浇灌等常规的肥料的施用方式。经土壤途径施用时，所述增效助剂的优选用量可以采用每次20～5000g/亩；更好的用量为每次30～2000g/亩。
其中，所述增效助剂与肥料混合的方式施用，可以采用所述的增效助剂与肥料已预混合成具有增效作用的商品型肥料，也可以在施肥前/后将所述的增效助剂与所用的肥料混合后施用或不混合分别单独施用。
大田试验研究显示，本发明上述方法对肥料利用率的提高，与肥料类型/种类无关，也与肥料的施用方式或工具无关。如对水稻底肥深施、追肥撒施，叶面喷雾，都能表现出增效作用；对玉米底肥穴施，滴灌施用，叶面喷雾，也都表现出了增效作用；对果树底肥沟施，追肥撒施或沟施，滴灌，浇灌，喷灌，叶面喷施各种肥料，同样也都表现出了明显的增效作用。
上述方法中，所述的由吐温类表面活性剂和N-R-2-吡咯烷酮作为有效成分的增效助剂，还可以采用的体积百分比组成是：
吐温类表面活性剂 15～95％，
N-R-2-吡咯烷酮 5～85％，
食用油 0～余量。
所述增效助剂进一步的体积百分比组成还可以为：
吐温类表面活性剂 30～85％，
N-R-2-吡咯烷酮 8～60％，
食用油 0～余量；
或是为：
吐温类表面活性剂 45～70％，
N-R-2-吡咯烷酮 10～40％，
食用油 0～余量。
上述的增效助剂中的N-R-2-吡咯烷酮，可以选择如N-H-2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-辛基-2-吡咯烷酮、N-十二烷基-2-吡咯烷酮中的任一种；
所述增效助剂中的吐温类表面活性剂，可以选择如吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-65、吐温-80、吐温-85中的至少一种。
所述增效助剂中的食用油，可以选择如大豆油、玉米胚芽油、油茶籽油、橄榄油、花生油、菜籽油中的至少一种。
初步研究表明，本发明方法中的增效助剂，可以使肥料聚合成较大的分子，减少淋失、分解等肥料的浪费，并可促进肥料从土壤向作物根毛移动；进入植物体运转加快，减少在体内浪费；作物光合作用增强，促进多利用肥料，减少土壤中浪费、作物体内浪费、促进利用是提高肥料利用率的主要原因，但茎叶施用不能减少土壤浪费。
本发明方法是在目前常规的作物种植方式基础上，无须改变或影响常规或传统的施肥方式/方法，即根据作物的不同生长时期和/或需要，保持按专家推荐或习惯选择适当的肥料种类和/或用量施用。
通过在四川、重庆、安徽、海南、新疆等不同地区自2015年起，对不同作物连续多个全生育期进行的大田试验，分别采用了当地当时的100％常规肥料使用量(简称100％常量)以及50％常规肥料使用量(简称50％常量)两种用量的对照处理，并采用该两种不同施用量的相同肥料分别与不同用量的增效助剂同时施用的本发明方法做试验对比，结果显示：(1)采用本发明方法的各试验处理，作物的产量或品质都优于只单独施用不同用量肥料的对照处理；(2)在不采用本发明方法的单独施用肥料的对照处理中，使用50％常量的作物产量或品质最低；(3)在采用本发明方法的各试验组中，增效助剂的用量相同时，使用50％常量试验处理的作物产量或品质高于100％常量的试验处理，表明本发明方法对较低肥料用量的增效效果更为显著，即显著提高了作物对肥料的利用率；(4)与单独施用100％常量或50％常量相比，本发明方法在全国大面积水稻、小麦、棉花、柑橘、辣椒、番茄、茶等几十种作物的试验，都普遍增产增收、果树等经济作物产量稳定品质提高外，均未发生任何减产、肥害等负面或事故情况。
肥料利用率的研究是复杂的科学，为了使研究更加简单，本发明主要抓住产量或品质对肥料利用率影响这个主要因素，对水稻、小麦、柑橘、茶树等一年生或多年生代表作物连续试验三年。对一年试验与连续三年试验效果的研究比较显示，增产效果的规律性是一致的，差别则是减施年份越久增产效果越好。
以下结合具体实施例对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。
各实施例中所用增效助剂的体积百分比组成及其代码如表1所示：
表1所用增效助剂的体积百分比组成及其代码
成分组成及代码 A B C D E F G H I J K L M N O P
吐温-20 85 60 15
吐温-40 70 15
吐温-60 50 40
吐温-65 55 72 50
吐温-80 25 70 35
吐温-85 60 95 30
N-甲基-2-吡咯烷酮 8 18 30 40 45 25 15 20
N-乙基-2-吡咯烷酮 10 75 42
N-辛基-2-吡咯烷酮 85 13
N-十二烷基-2-吡咯烷酮 5 60
2-吡咯烷酮 20 70
油茶籽油 15
大豆油 30 10
玉米胚芽油 5
橄榄油 20 8
花生油 7 20 30
菜籽油 12 5 15 15
具体实施方式
实施例1
采用本发明的方法，2016～2018年在四川崇州集贤400亩稻茬麦基地连续试验3年。市售17％+17％+17％(氮磷钾)复合肥，按常量40kg/亩次，移栽前撒施，分别设100％、50％常量为对照处理，同时设100％、50％常量分别加不同用量增效助剂为试验处理。为了不相互影响，选同一田块，四周无树，各处理扎埂隔开，埂贴紧薄膜，连续三年方法不变处理不变。
表2是2016～2018年试验结果。三年试验结果表明：对照100％、50％常量都比试验处理产量低，其中50％常量的产量最低，并且逐年降低。试验处理，同等用量增效助剂中的50％常量复合肥的产量最高，三年产量逐年略有增加，分别详见表2～表4。
表2增效助剂与复合肥混用水稻增产效果比较表(2016年)
Figure BSA0000203784040000041
Figure BSA0000203784040000051
表3增效助剂与复合肥混用水稻增产效果比较表(2017年)
Figure BSA0000203784040000052
Figure BSA0000203784040000061
表4增效助剂与复合肥混用水稻增产效果比较表(2018年)
Figure BSA0000203784040000062
实施例2
采用本发明的方法，在上述实施例1同一地点同一田块同一处理基础上，进行同样处理的小麦试验。从2016～2019年连续试验3年，研究同样的处理在同一田块，连续试验本发明的方法，肥料利用率会发生什么变化。市售17％+17％+17％(氮磷钾)复合肥，按常量25kg/亩次，播种时沟施，分别设100％、50％常量为对照处理，同时设100％、50％常量分别加不同量的增效助剂为试验处理。表3是2016年11月初播种、2017年收获的试验结果，续表分别是2017年播种2018年收获、2018年播种2019年收获。
三年试验都是稻茬麦，上半年种水稻，冬季播种小麦，来年5月底收获，小麦的试验结果与水稻是吻合的。三年试验结果表明：对照100％、50％常量都比试验处理产量低，其中50％常量产量最低，并且逐年降低。试验处理，同等用量增效助剂中的50％常量复合肥的产量最高，试验处理三年产量逐年略有增加，分别详见表5～表7。
表5增效助剂与复合肥混用小麦增产效果比较表(2017年)
Figure BSA0000203784040000071
表6增效助剂与复合肥混用小麦增产效果比较表(2018年)
Figure BSA0000203784040000072
Figure BSA0000203784040000081
表7增效助剂与复合肥混用小麦增产效果比较表(2019年)
Figure BSA0000203784040000082
实施例3
采用本发明的方法，在四川名山中峰乡三江村，2015年施基肥～2018年连续试验3年，施肥方式都是沟施。2015年10月10日施基肥，市售，有机肥(65％大豆油渣)含5％无机肥(氮2％、磷1％、钾2％)，复合肥(氮17％、磷17％、钾17％)。2016年4月12日施复合肥(氮26％、磷10％、钾12％)、7月20日施复合肥(氮20％、磷5％、钾20％)。当地施基肥有机肥50kg+复合肥30kg、第一次追肥40kg、第二次追肥50kg，分别设100％、50％常量不加增效助剂为对照，100％、50％的常量加不同用量增效助剂为试验。2016年试验效果见实施例表8。
2017年、2018年，采用2015至～2016年，同一地点同一田块同一处理，采用同样的肥料施基肥和追肥，施基肥安排在2016年、2017年10月。施追肥第一次分别在2017、2018年4月中旬，第二次分别在当年7月中旬。2017年、2018年试验效果分别见表9和表10。
表8增效助剂与多种肥混用茶效果比较表(2016年)
Figure BSA0000203784040000091
Figure BSA0000203784040000101
表9增效助剂与多种肥混用茶效果比较表(2017年)
Figure BSA0000203784040000102
Figure BSA0000203784040000111
表10增效助剂与多种肥混用茶效果比较表(2018年)
Figure BSA0000203784040000112
Figure BSA0000203784040000121
实施例4
采用本发明的方法在柑橘耙耙柑上试验，地点四川眉山市东坡区深山老林生态农业1000亩柑橘园基地，从2016年施采果肥开始，连续试验3年，沟施或穴施。每年施肥次数，采果肥在当年12月中下旬，发芽肥在次年2月下旬，稳果肥在5月下旬，壮果肥在7月下旬。采果肥施有机肥300kg/亩(有机质60％、复合肥氮1％磷2％钾2％、有效活菌芽孢杆菌数2亿/g)+复合肥(氮17％磷17％钾17％)30kg/亩；发芽肥、稳果肥施用复合肥(氮17％磷17％钾17％)30kg/亩，壮果肥施用复合肥(氮15％磷15％钾25％)30kg/亩。以上述施肥量为100％常量、50％常量不加增效助剂为对照。另设100％、50％的常量加不同用量增效助剂为试验。
三年试验结果表明，本发明方法50％、100％常量加增效助剂试验处理对柑橘产量、维生素C、糖分优于对照100％、50％常量处理，试验处理逐年效果越来越好；对照50％常量效果最差，逐年越来越差。详见表11～表13。
表11增效助剂与多种肥混用柑橘效果比较表(2017年)
Figure BSA0000203784040000122
Figure BSA0000203784040000131
表12增效助剂与多种肥混用柑橘效果比较表(2018年)
Figure BSA0000203784040000132
Figure BSA0000203784040000141
表13增效助剂与多种肥混用柑橘效果比较表(2019年)
Figure BSA0000203784040000142
Figure BSA0000203784040000151
实施例5
采用本发明的方法在棉花上叶面施肥，地点新疆沙湾一合作社2000亩棉花基地，2018年7月30日、8月10日、8月25日连续三次叶面施肥施用。叶面肥配方尿素(46％氮)300倍液+磷酸二氢钾(含量99％)500倍液。按以上设100％、50％常量不加增效助剂为对照，同时设不加叶面肥为空白对照。另设100％、50％常量加增效助剂不同用量为试验。同一处理每次施叶面肥时，增效助剂施用同样的量。
试验结果表明，在棉花生长发育的中后期，施用叶面肥有增产作用。空白对照产量最低，100％、50％常量对照产量略高于空白对照，100％、50％的常量加不同用量增效助剂试验的产量明显高于对照处理。试验效果详见表14。
表14增效助剂与叶面肥混用棉花效果比较表(2018年)
Figure BSA0000203784040000161
实施例6
2019年，在安徽肥东县一大棚栽培草莓基地，采用本发明方法在大棚草莓上与含钙35％、镁5％、硅28％、pH值11的土壤调理剂联合试验。2018年秋季移栽，土壤调理剂与底肥在移栽前8月下旬沟施入土壤中，调查至2019年5月结束。试验用土壤调理剂的常量为30kg/亩次，全生育期施用1次。设100％、50％常量分别为30kg/亩次、15kg/亩次，同时设不加土壤调理剂为空白对照。另设100％、50％的常量分别加不同用量的增效助剂为试验处理。
试验结果表明，由于该基地连续大棚种植草莓10年以上，土壤盐化酸化严重。空白对照不加土壤调理剂，死苗严重，产量最低。100％和50％常量加增效助剂试验处理的死苗减少，产量提高，且50％常量加增效助剂试验处理的产量最高；对照100％、50％常量的效果明显低于试验处理，详见表15。
表15增效助剂与土壤调理剂混用草莓效果比较表(2019年)
Figure BSA0000203784040000171
实施例7采用本发明的方法在西瓜上滴灌复合肥。2019年，在新疆昌吉400亩西瓜种植基地试验，苗期及伸蔓期滴灌复合肥氮磷钾20％+20％+20％、果实膨大期复合肥氮磷钾16％+8％+34％，间隔5～7天滴灌一次，滴灌肥料4公斤/亩次，每次用水量10～12方。
苗期和伸蔓期及果实膨大期滴灌复合肥12次48公斤，设滴灌复合肥48公斤/亩、24公斤/亩为对照100％、50％常量，同时设试验100％和50％的常量加不同用量增效助剂为试验处理。
试验结果表明，本发明方法100％、50％的常量加增效助剂试验处理，亩产量高于对照的100％、50％用量组。详见表16。
表16肥料滴灌西瓜效果比较表(2019年)
Figure BSA0000203784040000172
Figure BSA0000203784040000181
实施例8采用本发明的方法与腐质酸混用。2018年，在四川凉山一蔬菜种植基地，大棚栽培，秋季移栽，来年收获。采用93％腐质酸钠与增效助剂混用，冲施。移栽前与底肥混合施用。设腐质酸钠100％用量、50％用量分别为1kg/亩次、0.5kg/亩次，不加助剂为对照，同时设不加腐质酸钠为空白对照。另设设腐质酸钠100％用量、50％用量分别加不同用量增效助剂为试验处理。
试验结果表明，腐质酸钠对番茄有增产作用。空白对照产量最低，本发明方法的100％、50％的常量加增效助剂试验处理亩产量，高于对照的100％、50％常量组。详见表17。
表17增效助剂与腐质酸钠混用番茄效果比较表(2019年)
Figure BSA0000203784040000182
Figure BSA0000203784040000191

Claims (10)

1.提高农作物对肥料利用率的方法，其特征是在包括播种前后的作物全生育期内，在施用肥料时，以单独或与肥料混合的方式至少施用一次以吐温类表面活性剂和N-R-2-吡咯烷酮类化合物为有效成分的增效助剂，一次的施用量是：经茎叶途径施用为0.5～1000g/亩；经土壤途径施用为5～10000g/亩，所述增效助剂的体积百分比组成是：
吐温类表面活性剂 10～98，
N-R-2-吡咯烷酮类成分 2～90，
食用油 0～余量，
所述N-R-2-吡咯烷酮类成分中的R为H或C1-12的烷基；所述的吐温类表面活性剂为吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-65、吐温-80、吐温-85中的至少一种。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是经土壤途径施用时，所述增效助剂的用量为每次20～5000g/亩。
3.如权利要求2所述的方法，其特征是经土壤途径施用时，所述增效助剂的用量为每次30～2000g/亩。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是经茎叶途径施用时，所述增效助剂的用量为每次1～200g/亩。
5.如权利要求4所述的方法，其特征是经茎叶途径施用时，所述增效助剂的用量为每次5～100g/亩。
6.如权利要求1至5之一所述的方法，其特征是所述增效助剂的体积组成为：
吐温类表面活性剂 15～95％，
N-R-2-吡咯烷酮 5～85％，
食用油 0～余量。
7.如权利要求6所述的方法，其特征是所述混合物中增效助剂的体积组成为：
吐温类表面活性剂 30～85％，
N-R-2-吡咯烷酮 8～60％，
食用油 0～余量。
8.如权利要求7所述的方法，其特征是所述混合物中增效助剂的体积组成为：
吐温类表面活性剂 45～70％，
N-R-2-吡咯烷酮 10～40％，
食用油 0～余量。
9.如权利要求1至5之一所述的方法，其特征是增效助剂中N-R-2-吡咯烷酮中的R为H或甲基、乙基、辛基、十二烷基中的一种。
10.如权利要求1至5之一所述的方法，其特征所述增效助剂中的食用油为大豆油、玉米胚芽油、油茶籽油、橄榄油、花生油、菜籽油中的至少一种。
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