土壤肥力和牡丹生长在控释尿素配施控释氯化钾实施下的效果研究.docx

土壤肥力和牡丹生长在控释尿素配施控释氯化钾实施下的效果研究随着国家经济发展和人民生活水平的提高,花卉消费占比越来越高;由于花卉植物具有需肥量大、吸肥强度高的特点,因此随着中国花卉业的整体提升,带动了花卉肥料业的升级和进步合理施肥不仅能够提高花卉品质,而且对改善环境也起着至关重要的作用[1]牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr.)是一种典型观赏性花卉,具有特殊的肉质根结构和养分优先供给开花的习性[2]张利霞等[3]研究表明,适量增施氮肥可显著提高牡丹生长势、株高和叶片发育程度,促进牡丹花芽形成;黄伟等[4]研究表明,合理施用钾肥能显著促进植物现蕾和开花;张丽萍等[5]研究表明,药用牡丹在7月之前为地上部生长期,7月后地下部增重显著,植株养分占比为氮素最高,钾素次之,磷素最低;魏冬峰等[6]研究表明,氮磷钾中任意两因素配施均会影响牡丹生长,3种肥料的影响作用大小顺序为钾肥>氮肥>磷肥因此,氮钾的合理供给是牡丹栽培的关键,但是牡丹多年持续生长所需养分在传统施肥方式里由多次追肥提供,不但增加了人工成本,多次施肥也会带来肥料利用率低和环境风险等问题控释肥是一种新型肥料,能长期、稳定、均衡地给植物供给养分,不仅可以有效提高养分利用率,而且具有降低人工成本和减少环境污染等优点。

Sui等[7]采用15N标记的控释尿素在小麦玉米轮作系统上研究了氮素的去向,结果表明控释尿素可有效减少氮素向深层土壤迁移,改进向作物分配的比例;Geng等[8]研究表明,控释尿素较普通尿素的供氮规律更贴合小麦和玉米的需求规律,显著降低了氮素淋溶,提高了氮素利用率,进而显著提高了小麦和玉米产量;Zheng等[9]研究表明,普通尿素掺混一定量的控释尿素,可以显著减少氮损失,提高小麦玉米产量,并增加种植利润;Zhang等[10]研究发现,控释尿素应用于水稻,可以显著减少氮素流失,提高氮素利用率,并提高水稻产量;Tian等[11]研究发现,控释尿素可以减少棉花的氨挥发和硝酸盐淋洗,从而提高棉花产量,并且提高蒜棉套种模式的大蒜产量[12],另外施用控释钾肥可以提高棉花的钾素吸收量和叶片光合能力,进而提高棉花产量[13]在粮棉作物上,控释肥具有显著的优越性,但是在同样需肥的多年生花卉作物上,几乎没有应用经验本研究结合牡丹原产地山东省菏泽市土壤养分状况,采用成本较低的包膜控释尿素与包膜控释氯化钾配合施用,研究了控释氮钾肥与普通施肥方式分别对土壤养分供应能力、牡丹生长特性的影响,为牡丹的大范围种植及园林花卉领域科学、合理地施用控释肥提供理论依据。

1、材料与方法1.1供试材料本试验开展于2015年10月至2016年11月在山东菏泽牡丹区黄堽镇(115°32′04″E,35°21′05″N)进行,供试土壤在中国土壤系统分类中为弱盐淡色潮湿雏形土(ParasalicOchri-AquicCambosols),发生分类中为盐化潮土,其基本理化性质为:砂粒、黏粒和粉粒含量分别为21.9%,9.7%和68.4%,质地为粉壤土,全盐含量0.12%,游离CaCO3含量11.4%,有机质含量10.89g/kg,全氮含量0.89g/kg,pH8.08(水土比2.5∶1),电导率217.3μS/cm(水土比5∶1,25℃),NO3-—N含量17.3mg/kg,NH4+—N含量8.5mg/kg,有效磷含量18.6mg/kg,速效钾含量109.4mg/kg供试牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr.)品种为“黄翠羽”,皇冠型,花淡黄色,半开展中高株型,菏泽赵楼牡丹园1983年育出[14];采用2014年9月嫁接种植的幼苗,未施肥生长1年后(2015年10月)施入基肥进行试验供试肥料为普通尿素(N46%),普通氯化钾(K2O60%),山东农业大学土肥资源高效利用国家工程实验室缓控释肥中试基地生产的聚氨酯包膜尿素(N43.5%;设计25℃静水释放期为90天)及生物基包膜氯化钾(K2O57.3%;设计25℃静水释放期为90天),磷肥采用过磷酸钙(P2O515%),施肥方式为沟施,即行间开深约15～20cm、宽约20cm的沟槽,将每小区肥料混匀后,均匀撒入沟底,再将挖出的土壤覆回,并踩过压实。

1.2试验方法将农民习惯施肥设置为对照处理,采用3个水平的控释尿素与控释氯化钾的二因素三水平的完全交互设计,以农民施用习惯施氮、钾量作为2水平,2水平的减量50%为1水平,增量50%作为3水平,共10个处理(表1):(1)农民习惯施肥对照处理(CK);(2)低氮低钾处理(N1K1);(3)低氮中钾处理(N1K2);(4)低氮高钾处理(N1K3);(5)中氮低钾处理(N2K1);(6)中氮中钾处理(N2K2);(7)中氮高钾处理(N2K3);(8)高氮低钾处理(N3K1);(9)高氮中钾处理(N3K2);(10)高氮高钾处理(N3K3)各处理设3次重复,共计30个小区,每个小区长宽均为5m,每小区牡丹行距100cm,株距50cm,每个小区共50株CK处理氮钾肥的50%作为基肥于10月施入,25%为翌年2月(幼蕾期前)追肥,25%为翌年7月(叶片生长期后,鳞芽分化期前)追肥,控释肥处理的所有氮钾肥和所有10个处理的磷肥于2015年10月一次性基施1.3研究方法1.3.1控释肥料释放特征测定控释尿素与控释氯化钾的释放特征按照行业标准《控释肥料》(HG/T4215—2011)[15]规定的静水养分浸提法测定。

累积养分释放率计算方法为:控释肥料养分在一段时期内的连续释放累积量占该养分总量的质量分数1.3.2田间调查及土壤、鲜花样品采集方法于幼蕾期(2016年3月20日)、开花期(2016年4月9日)、叶片生长期(2016年6月20日)、鳞芽分化期(2016年8月18日)与落叶期(2016年10月17日)[2,16]进行田间调查,每小区选取中间4行内长势平均的10株牡丹,采用卷尺测定牡丹株高,游标卡尺测定牡丹茎粗同时在每小区的牡丹行间与株间各随机取2点,用内径4.5cm土钻取0—20cm土样,分别混匀后用四分法取适量土样装袋,风干研磨后过2mm筛于盛花期每小区选取并标记3～5株单株花数等于小区平均花数的植株,次日上午8:00—8:30采集标记植株的即将盛开的牡丹花朵,用自封袋密封并装入冰盒中,带回实验室分析化验1.3.3样品测定及价格评估采用0.01mol/LCaCl2浸提后用AA3流动注射分析仪测定硝铵态氮含量;采用乙酸铵提取—火焰光度计法测定速效钾含量;采用便携式光合仪(LI-COR公司,LI-6400,美国)测定叶片生长期的植株叶片净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率等光合指标。

取样当天下午进行鲜花称重,取同一部位约0.5g的花瓣以含1%盐酸的甲醇溶液研磨提取,并在600,530nm比色,以ΔA530nm-600nm=0.1作为1个总花色素苷单位,采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[17,18]1.4数据分析试验数据采用MicrosoftExcel2010和SigmaPlot12.5软件进行数据归纳整理和作图,采用SAS8.0统计软件采用ANOVA方差分析,不同处理间采用Duncan法检验各处理平均数在P≤0.05水平的差异显著性2、结果与分析2.1控释尿素和控释氯化钾的养分释放曲线在25℃静水浸提条件下,氮素和钾素的累积释放曲线呈现相似规律氮素前14天为养分释放的迟滞期,14～84天为养分加速释放的线性期,84～168天为养分释放速率减慢的减衰期氮素释放率在84天时达到80%钾素前14天为养分缓慢释放的迟滞期,随后21～112天为养分加速释放的线性期,112～168天为养分减速释放的减衰期在112天,钾素累积释放率为80%(图1)图1控释尿素和控释氯化钾在25℃静水浸提条件下的养分释放特征曲线2.2控释尿素和控释氯化钾配施对土壤中硝、铵态氮和速效钾含量的影响在幼蕾期和鳞芽分化期,施N水平对土壤0—20cm土层的硝态氮含量具有显著影响,N3水平较N1水平显著增高,与N2水平的差异不显著。

施K水平对各时期土壤0—20cm土层的硝态氮含量影响不显著除开花期外,氮、钾配施均具有显著的交互作用不同控释肥处理和农民习惯施肥处理的0—20cm土层的土壤硝态氮含量表现出显著差异,其中控释尿素配施控释氯化钾的各处理土壤表层硝态氮含量随牡丹生长表现出不断降低的趋势,农民习惯施肥分别在鳞芽分化期0—20cm土层硝态氮含量升高在相同施肥量下,控释肥处理(N2K2)较农民习惯施肥处理在整个生育期内提高了土壤硝态氮含量68.0%～157.8%在控释肥处理中,等施氮量条件下,随着施钾量的提高,0—20cm土层硝态氮含量在不同生育期不同,幼蕾期和开花期表现为先增加后降低的趋势,叶片生长期和鳞芽分化期除N2水平外其余施钾量对土壤硝态氮含量的影响差异不显著(表2)不同施氮水平对各生育期土壤0—20cm土层的铵态氮含量影响不显著;在幼蕾期,随施钾水平的增加,土壤表层铵态氮含量呈现先增加后降低的趋势,K2水平的土壤表层铵态氮含量最高,较K1、K3水平分别显著增加27.9%和31.7%;在其他生育期施钾水平对土壤铵态氮含量的影响不显著,且氮钾施用量之间无明显交互作用控释肥处理和农民习惯施肥处理0—20cm土层的土壤铵态氮含量随牡丹生长表现出不断降低的趋势,幼蕾期等量控释肥处理(N2K2)较农民习惯施肥处理(CK)显著提高了0—20cm土层中NH4+—N含量46.6%,其他生育期内差异不显著(表3)。

农民习惯施肥处理和控释肥处理间0—20cm土层土壤速效钾含量随生育期表现出先升高后降低的趋势,不同处理间差异显著,CK在鳞芽分化期升高,控释肥处理在开花期升高开花期到落叶期内,等施肥量下的控释肥处理(N2K2)较农民习惯施肥处理(CK)的速效钾含量提高16.1%～122.6%虽然控释肥处理总体上表现为氮钾单因素差异不显著,且无明显交互作用,但在N1、N2施氮水平下,随着施钾水平的提高,表层土壤速效钾含量呈现显著的增高趋势,在N3水平下,随着施钾水平的增高,表层土壤速效钾含量呈现先升后降的趋势在控释肥处理的K1、K2水平下,施氮水平对表层土壤速效钾含量无显著影响,在K3水平下,幼蕾期和开花期的表层土壤速效钾含量随施氮水平的增加而降低;叶片生长期和鳞芽分化期的表层土壤速效钾含量随施氮水平的增加表现出先增加后降低的趋势,落叶期施氮水平处理对表层土壤速效钾含量无显著差异(表4)2.3控释尿素和控释氯化钾配施对牡丹株高和茎粗的影响在叶片生长期和鳞芽分化期,合理施用控释氮钾较农民习惯处理显著提高株高8.6%～23.0%和7.6%～17.8%,除开花期和落叶期外,控释尿素和控释氯化钾配施均对株高具有显著的交互作用。

在不同生育期,随叶片生长和脱落,不同控释尿素和控释氯化钾配施处理的牡丹株高呈现相同的先增高后降低的趋势,随着生长周期的进行,各处理均在叶片生长期达到最大值,且各处理间差异显著,其中N3K3处理最高,较等氮处理高23.9%～36.4%,较等钾处理高37.9%～45.0%,N2K2处理的株高显著高于等氮处理19.5%～21.8%,显著高于N3K2处理9.4%(表5)在幼蕾期和鳞芽分化期,控释氮钾配施处理较农民习惯施肥处理显著提高茎粗16.4%～20.2%和18.4%～26.2%各控释肥处理在幼蕾期、开花期及叶片生长期的茎粗差异不显著,在鳞芽分化期NIK1和N2K2相较于N3K1和N3K2分别显著提高23.3%和17.2%在落叶期,N1K2相较于N2K2和N3K2分别提高26.3%和16.5%,其余处理间差异不显著控释尿素和控释氯化钾的交互作用不显著(表6)2.4控释尿素和控释氯化钾配施对牡丹鲜花性质的影响施氮量对单花重、花瓣可溶性糖含量和花色素苷含量具有显著影响,随着控释尿素施用水平增加,牡丹单花重呈显著增加。