全 文 ：中国生态农业学报 2010年 9月 第 18卷 第 5期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Sept. 2010, 18(5): 929−933


* 国家科技支撑计划项目(2007BAD87B10)、科技部农业科技成果转化资金项目(2007GB2F100266)和国家高技术研究发展计划(863计划)
项目(2004AA246020)资助
** 通讯作者: 王正银(1953~), 男, 教授, 博士生导师, 主要从事植物营养资源利用、植物营养与品质等研究。E-mail: wang_zhengyin@163.com
朱洪霞(1979~), 女, 硕士, 主要从事植物营养资源研究。E-mail: zhuhx306@163.com
收稿日期: 2009-10-11 接受日期: 2010-01-26
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2010.00929
缓释复合肥料对土壤和黑麦草氮素营养的影响*
朱洪霞 1,3 董 燕 1,2 王正银 1**
(1. 西南大学资源环境学院 重庆 400716; 2. 农业部全国农业技术推广服务中心 北京 100026;
3. 成都市新都化工股份有限公司 成都 610500)
摘 要 采用恒温培养和盆栽生物试验研究了非包膜缓释复合肥料对土壤氮素养分(铵态氮、硝态氮、碱解氮、
微生物量氮和固定态铵)和黑麦草氮素营养的效应。结果表明, 在恒温培养条件下, 各施肥处理土壤铵态氮含
量随培养时间均表现为先升高后降低的趋势 , 且中后期缓释复合肥料处理 (SRCF)高于普通复合肥料处理
(CCF); 缓释复合肥料 SRCF1 处理土壤硝态氮含量始终低于普通复合肥料 CCF1 处理, 缓释复合肥料 SRCF2
处理土壤硝态氮含量在初期较高、中后期较低; SRCF 各处理土壤碱解氮和微生物量氮含量变化均表现为增加−
降低−增加−降低趋势, 分别在培养第 21 d 和 105 d 时出现峰值; 土壤固定态铵含量变化较小, 但总体上以
SRCF处理高于 CCF处理。在等养分比例盆栽试验中, SRCF1-3处理黑麦草株高、生物量、干重和氮素养分吸
收量均高于 CCF1 处理, SRCF 有利于提高黑麦草产量、氮素吸收和利用率; 黑麦草氮素吸收量与培养土壤铵
态氮、微生物量氮含量呈负相关, 而与硝态氮和固定态铵含量呈正相关。
关键词 缓释复合肥料 土壤 氮素形态 黑麦草 氮素利用率
中图分类号: S143.5 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2010)05-0929-05
Effect of slow-release compound fertilizer on nitrogen nutrient
in soil and ryegrass
ZHU Hong-Xia1,3, DONG Yan1,2, WANG Zheng-Yin1
(1. College of Resource and Environmental Science, Southwest University, Chongqing 400716, China; 2. National Agro-technical
Extension & Service Center, Ministry of Agriculture, Beijing 100026, China; 3. Chengdu Xindu Chemical Industry Limited Com-
pany, Chengdu 610500, China)
Abstract Soil incubation and pot-experiment methods were used to study the effects of uncoated slow-release compound fertilizer
(SRCF) on forms of soil nitrogen (NH4+-N, NO3
－-N, alkali-hydrolysis N, microbial nitrogen and fixed-ammonium) and nitrogen
content of ryegrass. The results indicate that the trend of soil NH4+-N in CCF (common compound fertilizer) and SRCF treatments
has uni-modal curve. Soil NH4+-N in SRCF is higher than that in CCF treatment in the middle and final incubation period. However,
soil NO3
－-N in SRCF1 is lower than that in CCF1 treatment. Also soil NO3
－-N in SRCF2 is higher in the early incubation period and
lower in the latter period than that in CCF1 treatment. The trend of alkali-hydrolysis N and soil microbial nitrogen (SMBN) in SRCF
treatments exhibits a di-modal curve, with peaks respectively appearing on the 21st and 105th day of incubation. Variations in soil
fixed-ammonium are consistent and minimal. Soil ammonium fixation in SRCF is higher than that in CCF treatment. The height,
biomass, dry-weight and nitrogen content of ryegrass in SRCF1-3 treatment are higher than those in CCF1 treatment. In comparison
with CCF, SRCF treatment is more suitable in terms of ryegrass nitrogen uptake and yield under the same nutrient conditions. Rye-
grass nitrogen uptake is negatively correlated with soil NH4+-N and SMBN. It is, however, positively correlated with NO3
－-N and
fixed-ammonium.
Key words Slow-release compound fertilizer, Soil, Nitrogen form, Ryegrass, Nitrogen use efficiency
(Received Oct. 11, 2009; accepted Jan. 26, 2010)
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缓释肥料在提高肥料养分利用率、减轻肥料面
源污染和优化农业生态环境等方面具有极大优势 ,
已成为一类应用前景广阔的新型肥料[1]。近年来缓释
肥料的研究已由单一氮素养分缓释向复合养分[2]、单
一包膜(裹)型氮肥缓释向多机理(物理化学、生物化
学[3]、氮素形态结构组合[4])缓释氮肥发展。目前, 在
缓释肥料养分释放特性的评价方面多以养分在介质
中的释放数量作为依据, 而针对缓释肥料的土壤养
分效应特别是对土壤氮素养分的影响研究甚少。因
此, 迄今在评价缓释肥料提高氮素养分利用效率的
机理方面仅局限于养分释放的速率方面 [5], 而缺乏
结合土壤氮素养分形态变化、氮素肥力培育效应和
土壤氮素养分库调节进行综合全面考虑加以更为客
观的评价, 不适宜对以氮素养分形态结构组合为特
征的新型缓释复合肥料的缓释机理分析和肥料效应
评价。为科学合理地评价缓释肥料氮素养分释放和
利用的综合效应, 本文选用一种含有不同形态(有机
和无机态)氮素、既有养分溶解性缓释又有养分形态
缓释的非包膜缓释复合肥料 [4], 该缓释复合肥料施
入土壤后经过土壤中化学、物理和生化等作用逐渐
释放出作物可直接利用的氮素形态(NO3−和 NH4+),
从而达到类似包膜缓释肥料的养分缓释效果。在前
期研究的基础上 [6], 进一步研究非包膜缓释复合肥
料对土壤氮素养分及黑麦草氮素营养的效应, 探讨
这一新型缓释肥料的适宜施用水平, 并为客观评价
该肥料对土壤氮素肥力的协调改善作用和缓释肥料
的综合效应提供依据。
1 材料和方法
1.1 供试材料
恒温培养和盆栽试验所用土壤均为沙溪庙组灰
棕紫色砂泥岩发育的灰棕紫泥, 采自西南大学实验
农场, 其基本化学性状为 pH 7.08, 有机质含量 16.1
g·kg−1, 碱解氮 50.5 mg·kg−1, 铵态氮 22.8 mg·kg−1,
硝态氮 7.29 mg·kg−1, 有效磷 29.0 mg·kg−1, 有效
钾 106.0 mg·kg−1, 固定态铵 128.7 mg·kg−1。
供试肥料系西南大学研制的以优质有机肥为基
础的有机−无机非包膜养分结构型缓释复合肥料
(SRCF)[5](表 1), 养分释放期在 90 d以上, 其中氮素
养分由有机和无机氮等形态组成。普通复合肥料
(CCF)原料为尿素(N 460 g·kg−1)、磷酸二氢铵(N 100
g·kg−1, P2O5 440 g·kg−1)、氯化钾(K2O, 600 g·kg−1)。
供试植物为黑麦草(Lolium perenne L.)。
1.2 试验方法
1.2.1 试验设计
按照 Standford等[7]好气培养法进行培养试验。
35 ℃恒温条件下 , 供试 4 个肥料均各设 1 个处
理, 另设无肥处理(表 1)。称取过 20目筛的风干土壤
100 g和供试肥料, 每千克土壤中加入 200 mg N。缓
释复合肥料包被在 200目筛网缝制的直径为 4 cm圆
形尼龙袋内, 在土壤中加入去离子水使之达到土壤
田间持水量的 80%, 取 1/2 混匀的土壤置于聚乙烯
杯中 , 将肥料包平放(使袋中肥料颗粒单层均匀分
布), 轻轻压紧其下土壤, 使之与土壤充分接触, 然
后将另 1/2土壤置于肥料包上, 压紧, 杯子表面覆盖
聚乙烯保鲜膜防止水分大量挥发, 在保鲜膜上均匀
扎 10 个 0.1 mm 的小孔以保证其通气条件, 于恒温
箱中 35 ℃连续培养。为保证整个培养过程中作用
条件(水分、通气等)的一致性, 每周采用重量法加水
1次。于培养第 3 d、7 d、14 d、21 d、42 d、63 d、
84 d、105 d、126 d、154 d, 用镊子将肥料包取出, 测
定土壤中铵态氮、硝态氮、碱解氮、微生物量氮和
固定态铵。
盆栽试验于 2005年 11月中旬至 2006年 3月下
旬在西南大学试验农场进行。试验采用 15 cm×18 cm
的塑料盆, 每盆装风干的中性土壤 2.5 kg。试验设
CK、CCF1处理及 SRCF1的 4个施肥水平处理, 分
别用 CK、CCF1、SRCF1-1、SRCF1-2、SRCF1-3、
SRCF1-4 表示, 共 6 个处理, 每处理重复 10 次。各
处理氮素施用量和养分比例见表 2。全部供试肥料
作基肥施用, 在装盆时一次施入、混匀、浇水。在
黑麦草整个生育期内, 管理措施完全相同, 于黑麦

表1 培养试验的供试肥料养分含量和比例
Tab. 1 Ratios and contents of nutrients in fertilizers tested in
incubation experiment
供试肥料 Tested fertilizer N∶P2O5∶K2O 代码 Code
不施肥 No fertilizer 0∶0∶0 CK
普通复合肥料1
Common compound fertilizer 1
12∶9∶12 CCF1
缓释复合肥料1
Slow-release compound fertilizer 1
12∶9∶12 SRCF1
普通复合肥料2
Common compound fertilizer 2
11∶11∶11 CCF2
缓释复合肥料2
Slow-release compound fertilizer 2
11∶11∶11 SRCF2

表 2 盆栽试验供试肥料的养分含量和比例
Tab. 2 Ratios and contents of nutrients in fertilizers tested
in pot experiment
供试肥料
Tested fertilizer
氮素施用量
Content of nitrogen
(mg·kg−1)
N∶P2O5∶K2O
CK 0 0∶9∶12
CCF1 200 12∶9∶12
SRCF1-1 100 12∶9∶12
SRCF1-2 150 12∶9∶12
SRCF1-3 200 12∶9∶12
SRCF1-4 300 12∶9∶12
第 5期 朱洪霞等: 缓释复合肥料对土壤和黑麦草氮素营养的影响 931


草生长 55~125 d取样, 共取 7次黑麦草植株样, 测
定植株的株高、生物量、氮素养分吸收量。
1.2.2 测定项目和方法
测定供试基础土壤样品的基本农化性状; 培养
土壤样品测定铵态氮、硝态氮, 风干后测定碱解氮、
微生物量氮和固定态铵; 黑麦草植株新鲜样品测定
株高、鲜重, 烘干样品测定干重和全氮含量; 盆栽试
验土壤测定指标与培养试验相同。
土壤样品基本农化性状按常规分析方法测定[8],
植株氮素采用浓 H2SO4-H2O2 消化−蒸馏法测定[8]。
土壤铵态氮用靛酚蓝比色法测定 [9], 硝态氮用紫外
分光光度法测定[9]。土壤微生物量氮采用氯仿熏蒸−
淹水培养 [10]−靛酚蓝比色法测定 , 固定态铵采用
Silva 和 Bremer 法[11]测定。植株氮素表观利用效率
(ANR)采用下列方法计算[12]: ANR＝(Nf－Nc)/Nap, 式
中, Nf为施氮处理的植物氮素吸收量, Nc为未施氮处
理的植物氮素吸收量, Nap为施用的氮素养分数量。
1.2.3 统计分析方法
采用 Excel 软件和 DPS 统计软件对试验数据进
行分析处理, 多重比较采用 LSD 法[13], 显著水平为
0.05。
2 结果与分析
2.1 缓释复合肥料对土壤氮素形态的影响
2.1.1 铵态氮
铵态氮是植物最直接吸收利用的氮素形态, 其
在土壤中的含量受多种因素影响, 其中水解作用、
硝化作用和氨挥发作用是主要影响因素。从图 1 可
知, CK 处理土壤铵态氮含量始终维持在较低水平,
而 4个施肥处理土壤铵态氮含量显著高于 CK。各施
肥处理铵态氮含量随培养时间均表现为先升高后降
低的趋势, 这主要是因为肥料养分在溶解初期, 土
壤中的铵态氮浓度较高, 随着时间的推移, 部分发
生硝化作用转化为硝态氮, 一部分被土壤有机-无机
胶体所吸附, 成为固定态铵, 部分以氨气形式挥发
损失。培养中后期, SRCF1和 SRCF2处理土壤铵态
氮含量总体高于 CCF1 和 CCF2 处理。与 CCF 处理
相比, SRCF处理土壤铵态氮含量的峰值出现在第 14
d, 延后 1 周, 这可能是 SRCF1 和 SRCF2 中含有机
态氮和氮素缓释剂, 从而延缓了铵态氮的形成。
2.1.2 硝态氮
从图 1可知, CK处理土壤硝态氮含量始终维持
在较低水平。SRCF1 处理土壤硝态氮含量始终低于
CCF1 处理, 在前 2 周内 SRCF1 处理土壤硝态氮含
量呈缓慢上升趋势, 第 3周至第 12周上升幅度较大,
第 12周以后含量呈下降趋势。SRCF2处理土壤硝态

图 1 培养试验中不同肥料处理下土壤铵态氮、硝态氮、
碱解氮、微生物量氮及固定态铵变化趋势
Fig. 1 Changes of soil ammonium N, nitrate N, alkali-
hydrolysis N, microbial biomass N, and fixed-ammonium in
soil under different fertilizer treatments

氮含量在培养初期保持较高水平(肥料本身含有的
硝酸盐所致), 第 10 d以后随培养时间延长, SRCF2
处理土壤硝态氮含量呈缓慢增加趋势, 但始终低于
CCF2处理, 表明 SRCF2较 CCF更有利于降低施肥
932 中国生态农业学报 2010 第 18卷


造成的环境污染风险。
2.1.3 碱解氮
从土壤碱解氮变化趋势(图 1)可以看出, 4 个施
肥处理土壤碱解氮含量均在第 21 d 左右出现峰值,
而后 CCF处理碱解氮含量逐渐降低, 至第 42 d以后
基本保持不变。SRCF处理土壤碱解氮含量从培养 2
周左右以后始终高于 CCF 处理, 并在第 105 d 再次
出现 1 个新的峰值。CCF 处理土壤碱解氮含量在培
养前 2周略高于 SRCF处理, 可能是由于该处理肥料
中无机氮素养分比例较高所致。
2.1.4 微生物量氮
土壤微生物量氮是指土壤中体积<5 000 μm3活
的和死的微生物体内氮的总和, 其基础含量能够反
映土壤供氮能力的大小。研究表明有机肥或无机肥
的施入均能增加土壤微生物量氮含量[14]。本研究中
CCF 和 SRCF 的施入均明显增加了土壤微生物量氮
含量(图 1)。CCF 处理土壤微生物量氮在第 21 d 达
到最大值以后逐渐降低, 在第 126 d 以后含量基本
稳定。SRCF处理土壤微生物量氮表现为增加与降低
的交替进行, 第 21 和第 105 各出现 1次峰值, 并在
第 126 d以后呈稳定趋势。SRCF处理土壤微生物量
氮含量较高, 这与 SRCF 原料中加入优质有机肥料
密切相关, 有机肥料与化学肥料的配合施用, 使土
壤微生物固定无机氮的能力增强, 有机肥的加入有
利于提高土壤微生物量氮的库容量, 从而提高其在
土壤氮素循环转化过程中的调控作用并减少氮肥损
失, 提高肥料利用率。
2.1.5 固定态铵
土壤中铵的矿物固定与释放是一个动态过程 ,
它对土壤氮素转化起着不可忽视的作用, 是土壤有
效氮的潜在“氮素库”。从图 1 可以看出, 施肥对
土壤中铵的固定具有重要作用, CCF 处理土壤固定
态铵含量明显高于 CK, 表明普通复合肥料的施入
能一定程度上增加土壤固定态铵含量。SRCF处理土
壤固定态铵含量在第 21 d以前缓慢增加, 之后基本
稳定且高于 CCF 处理, 表明 SRCF 的施入使土壤对
铵的固定能力增强。
2.2 缓释复合肥料对黑麦草的生物效应
2.2.1 黑麦草干重的变化
各施肥处理黑麦草干重均明显高于对照且达到
显著差异(表 3)。各施肥处理对黑麦草干重的影响与
对鲜重的影响并不完全一致。与 CCF1 比较 ,
SRCF1-3 处理黑麦草干重明显增加, 说明在施用等
比例养分下, 缓释复合肥在提高黑麦草干重方面效
果明显。SRCF1-1 处理黑麦草干重低于 CCF1 处理,
这是因为 SRCF1-1 施肥水平只有 CCF1 的 1/2,
SRCF1-2 处理干重随时间呈增加趋势, SRCF1-4 处
理黑麦草干重变化规律不明显 , 取样前期低于
CCF1 处理, 中期较高, 后期大致相当, 表明高量缓
释复合肥处理并未产生高的干重产量, 这可能是由
于养分比例供应与黑麦草的生长规律不协调, 促进
黑麦草生长的效果不明显。
2.2.2 黑麦草植株氮素养分表观利用率
表 4结果显示, 在黑麦草生长周期中, 除第 1次

表 3 不同施肥处理下黑麦草植株不同生长时期的干重变化
Tab. 3 Dry biomass weight of ryegrass at different growth stages under different fertilization treatments g·kg−1
生长天数 Growing days (d) 处理
Treatment 55 76 90 97 111 118 125
CK 0.617f 0.824f 1.092f 1.340f 1.650f 1.962f 2.222f
CCF1 0.896d 1.970d 3.254c 4.224c 6.844b 7.560c 9.836c
SRCF1-1 0.920c 1.933e 2.813e 3.608e 5.460e 5.976e 7.256e
SRCF1-2 0.953b 2.104c 2.964d 4.320b 6.628d 8.468b 9.888b
SRCF1-3 1.091a 2.523b 4.012a 5.412a 8.004a 9.952a 12.730a
SRCF1-4 0.889e 2.554a 3.514b 4.184d 6.688c 7.296d 9.708d
数值后同列不同小写字母表示差异显著 Different small letters in the same column mean significant difference.

表 4 不同施肥处理下黑麦草氮素养分表观利用率
Tab. 4 Apparent recovery efficiency of nitrogen by ryegrass under different fertilization treatments %
生长天数 Growing days (d) 处理
Treatment 55 76 90 97 111 118 125
CCF1 8.61 17.46 28.44 34.27 38.55 39.46 45.77
SRCF1-1 17.00 26.92 35.85 45.58 49.83 53.39 60.55
SRCF1-2 12.94 24.40 35.19 42.12 48.13 55.44 59.65
SRCF1-3 16.16 23.71 39.84 46.97 48.72 54.60 63.30
SRCF1-4 6.39 24.08 32.80 40.45 41.26 51.19 56.38
第 5期 朱洪霞等: 缓释复合肥料对土壤和黑麦草氮素营养的影响 933


取样 SRCF1-4 处理氮素表观利用率低于 CCF1 处理
外, SRCF各处理的氮素表观利用率均高于CCF处理
几个甚至十几个百分点, 表明缓释复合肥由于氮素
的缓慢释放和氮素稳定性较好 , 作物利用较充分 ;
而普通复合肥料 CCF 本身氮素养分释放较快, 氮素
容易损失, 以致氮素表观利用率较低。第 1 次取样
时 SRCF1-4氮素表观利用率较低可能是由于该处理
自身施肥水平较高, 相对吸收量较低所致。
2.3 黑麦草氮素养分吸收与土壤氮素供应的关系
将中性培养土壤中 CK、CCF1和 SRCF1处理在
第 42~126 d内的氮素累积供应量与盆栽黑麦草 CK、
CCF1和 SRCF1-3处理第 55~125 d内的氮素养分吸
收量进行相关性分析, 结果见表 5。由表 5可知, 黑
麦草氮素吸收量与培养土壤铵态氮含量(CK除外)、
微生物量氮含量呈显著负相关, 而与硝态氮含量呈
显著正相关, 与固定态铵含量呈正相关。旱地黑麦
草在生长过程中以硝态氮为主要氮源[15], 本试验中
培养土壤硝态氮含量与黑麦草氮素吸收量呈显著正
相关验证了这一结论。黑麦草氮素吸收量与培养土
壤固定态铵含量呈正相关关系, 表明新固定态铵对
作物生长是有效的, 这与前人研究结论一致。缓释
复合肥料处理氮素养分吸收量与固定态铵的相关系
数明显高于普通复合肥料处理, 表明缓释复合肥料
处理更有利于黑麦草对氮素的吸收, 并可能减轻由
反硝化引起的氮素损失。
3 结论
SRCF处理在培养中后期土壤铵态氮、碱解氮、
微生物量氮和固定态铵含量均高于 CCF 处理, 硝态
氮含量低于 CCF 处理。黑麦草盆栽试验 SRCF1-3
处理生物量和氮素养分利用率均高于 CCF1 处理,
且随施肥量的增加 SRCF 各处理氮素养分利用率较
同施肥水平下 CCF 各处理的氮素养分利用率呈增
加趋势。黑麦草氮素养分吸收量与培养土壤铵态
氮和微生物量氮含量呈显著负相关, 而与硝态氮和
固定态铵含量呈显著或不显著正相关 , 且与硝态
氮和固定态铵的相关系数均以 SRCF 处理大于 CCF
处理。

表 5 黑麦草氮素养分吸收量与培养土壤氮素供应的相关性
Tab. 5 Correlation between nitrogen uptake by ryegrass and soil nitrogen levels
处理
Treatment
铵态氮
Ammonium N
硝态氮
Nitrate N
碱解氮
Alkali-hydrolysis N
微生物量氮
Microbial biomass N
固定态铵
Fixed-ammonium
CK −0.171 7 0.408 1 0.294 0 −0.970 8** 0.602 6
CCF −0.772 3* 0.828 3* −0.973 9** −0.945 1** 0.369 7
SRCF −0.821 5* 0.836 9** −0.638 9 −0.747 0* 0.613 3
* P<0.05, ** P<0.01 (n=7, r0.05=0.707, r0.01=0.834).

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