黃麗娜++趙志汝++程世敏++魏守興++趙增賢

摘要：采用盆栽試驗(yàn)，研究3種粒徑交聯(lián)聚丙烯酰胺與尿素配施對(duì)香蕉苗期生長(zhǎng)及氮素吸收、淋失、殘留、表觀損失等氮素去向的影響。結(jié)果表明，與尿素1次單獨(dú)施用相比，交聯(lián)聚丙烯酰胺（CPA）配施尿素1次施用能顯著提高香蕉的苗期株高，平均提高13.19%，氮素淋失量顯著減少，平均減少15.92%，氮素殘留量明顯增加，平均增加13.42%；L粒徑（粒徑在1.6～4.0 mm之間）CPA配施尿素能顯著提高香蕉苗期的干物質(zhì)質(zhì)量及氮素吸收量，分別較無(wú)CPA處理提高58.42%、59.86%，與尿素分3次施用處理無(wú)顯著性差異；L粒徑CPA配施尿素處理的氮素表觀損失量有顯著減少，分別比尿素1次施用和分3次施用降低33.40%、28.99%。香蕉苗期使用L粒徑CPA與尿素配施，將有助于促進(jìn)香蕉生長(zhǎng)、氮肥吸收利用，減少氮素淋溶和表觀損失，增加氮素的殘留。

關(guān)鍵詞：交聯(lián)聚丙烯酰胺（CPA）；尿素；香蕉；生長(zhǎng)；氮素去向；淋溶

中圖分類號(hào)： S668.106文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2016）10-0218-04

收稿日期：2016-04-13

基金項(xiàng)目：國(guó)家香蕉產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系儋州綜合試驗(yàn)站（編號(hào)：CARS32-16）；熱帶作物品種資源研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（編號(hào)：1630032014026）。

作者簡(jiǎn)介：黃麗娜（1984—），女，山東菏澤人，博士，助理研究員，主要從事熱帶作物養(yǎng)分高效利用機(jī)理研究及新型肥料研發(fā)。E-mail：huanglinahappy@sina.com。

通信作者：魏守興，碩士，研究員，主要從事熱帶作物營(yíng)養(yǎng)高效利用與物種資源調(diào)查。E-mail：shouxingwei@163.com。香蕉是世界上僅次于柑橘的第二大貿(mào)易水果，是我國(guó)熱帶地區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增收的主要高效益經(jīng)濟(jì)作物，是熱帶地區(qū)水果產(chǎn)業(yè)的重要支柱[1-2]。壯苗是香蕉獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的關(guān)鍵，因此，苗期需科學(xué)用肥，以促進(jìn)香蕉根、莖、葉的快速生長(zhǎng)。但是，在香蕉苗期管理過(guò)程中，蕉農(nóng)往往重視氮肥的使用，尤其過(guò)多施用尿素，并在施肥后進(jìn)行大水漫灌或噴灌，從而造成氮肥淋失嚴(yán)重、氮肥利用率低、水體受到嚴(yán)重污染等，不利于香蕉苗期的生長(zhǎng)[3-4]，同時(shí)，香蕉苗期根為肉質(zhì)根，土壤水分過(guò)多或過(guò)少均會(huì)影響其透氣性，對(duì)生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收不利。開(kāi)展香蕉苗期的科學(xué)水肥管理研究，使水、肥尤其是氮肥更好地被吸收利用，對(duì)香蕉優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)具有重要的意義。

保水劑（super absorbent polymer，SAP）別稱土壤保水劑、高吸水劑、高吸水性樹脂、高分子吸水劑，是利用強(qiáng)吸水性樹脂制成的一種具有超高吸水、保水能力的高分子聚合物，能調(diào)節(jié)土壤水、熱、氣狀況，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，一定程度上可減少養(yǎng)分淋溶損失，達(dá)到節(jié)省肥料、提高肥料利用的效果[5-8]。目前，關(guān)于SAP與尿素配施對(duì)作物生長(zhǎng)、氮肥利用率和淋失及不同粒徑SAP吸水效果等影響的研究[9-14]較多，而SAP對(duì)土壤氮素殘留、表觀損失等影響研究未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道，不同粒徑保水劑配施尿素在作物上的應(yīng)用效果研究較少，且試驗(yàn)結(jié)果也不盡相同[15-16]。交聯(lián)聚丙烯酰胺（crosslinked polyacrylateamide，CPA）作為一種穩(wěn)定性好的SAP，大顆粒壽命長(zhǎng)，耐鹽、耐紫外線能力強(qiáng)，吸水后的凝膠強(qiáng)度高，更適合黏土為主南方土壤的拌入[17]。本研究采用盆栽試驗(yàn)，以苗期香蕉為對(duì)象，研究3種規(guī)格CPA與尿素配施對(duì)香蕉苗期生長(zhǎng)及氮素吸收、淋失、殘留、表觀損失等氮素去向的影響，旨在獲得香蕉苗期施用CPA最適合的粒徑，為CPA在香蕉苗期的合理施用及氮肥利用率的提高提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2014年07月20日至10月20日在中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所熱帶果樹改良中心基地室內(nèi)進(jìn)行，供試土壤為磚紅壤，容重為1.34 g/cm3，pH值為516，電導(dǎo)率為35.89 μS/cm，有機(jī)質(zhì)含量為8.74 g/kg，全氮含量為0.768 g/kg，速效氮（銨態(tài)氮與硝態(tài)氮）、速效磷、速效鉀含量分別為157.22 、7.32、90.83 mg/kg。供試作物為7～8張葉巴西蕉組培出圃苗，由中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所種苗中心提供。供試盆缽為棕紅色塑料盆，上口徑、下口徑、高分別為32.0、23.5、28.0 cm，盆底有孔。供試肥料為N含量46%的尿素、P2O5含量為12.5%的鈣鎂磷肥、K2O含量為60%的氯化鉀。供試CPA由北京漢力淼新技術(shù)有限公司提供，分為S、M、L 3種粒徑，其中，S粒徑<0.3 mm；M粒徑在0.3～0.8 mm之間；L呈顆粒狀，粒徑在1.6～4.0 mm之間。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，共設(shè)計(jì)6個(gè)處理，分別為S-U1：S-CPA+尿素，1次施用；M-U1：M-CPA+尿素，1次施用；L-U1：L-CPA+尿素，1次施用；U1：尿素，1次施用；U2：尿素，3次均分施用，1次作為基肥，追肥2次，每隔1個(gè)月采用溝施方法施入盆中；CK：不施用氮肥，不使用CPA。CPA使用量為風(fēng)干土質(zhì)量的0.2%；氮肥施用量為0.25 g/kg，N ∶P2O5 ∶K2O為22 ∶8 ∶15，磷、鉀肥作為基肥施入。重復(fù)3次。

1.3試驗(yàn)方法

風(fēng)干土過(guò)5 mm篩，每盆裝土13 kg；按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)，稱取相應(yīng)的CPA、尿素、鈣鎂磷肥及氯化鉀，CPA與土壤充分混合，再與磷鉀肥混勻，裝盆；選擇大小均勻的香蕉苗移栽在盆中，每盆定植1株；移栽后1周，在溫室內(nèi)加蓋遮陰網(wǎng)以緩苗，定期稱重澆水，使土壤含水量保持在田間持水量的60%～80%，整個(gè)試驗(yàn)持續(xù)3個(gè)月。土壤氮素淋溶試驗(yàn)采用間歇式淋溶方式，從香蕉苗芽移栽后，每隔15 d淋溶1次，按照田間持水量的150%進(jìn)行淋溶，隔日收集淋溶液，測(cè)定淋溶液的全氮含量。

1.4測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1香蕉生長(zhǎng)指標(biāo)10月20日測(cè)定香蕉苗的株高、莖粗、新抽生葉張數(shù)、倒3葉的葉長(zhǎng)、葉寬等生長(zhǎng)指標(biāo)。株高指土壤表面假莖基部到香蕉最新自然展開(kāi)葉的葉柄與假莖交匯處的高度，用軟尺測(cè)量；莖粗用游標(biāo)卡尺測(cè)量假莖基部以上 2 cm 處的香蕉苗莖稈直徑；新抽生葉片數(shù)指香蕉最新展開(kāi)葉葉片的數(shù)量；倒數(shù)第3張葉的葉長(zhǎng)和葉寬用軟尺測(cè)量，葉長(zhǎng)指香蕉葉鞘至葉尖的長(zhǎng)度，葉寬指香蕉葉片的最寬處，可得到葉面積，計(jì)算公式[18]為A=0.767P-76.014。式中，A為香蕉葉面積，單位為m2；P為葉長(zhǎng)與葉寬的乘積，單位為m2。

1.4.2香蕉干物質(zhì)試驗(yàn)結(jié)束，香蕉植株分地上部和地下部進(jìn)行采集；將采集的樣品用清水沖洗干凈，擦干水分，分別稱量鮮質(zhì)量；采用四分法取樣，105 ℃殺青30 min，75 ℃烘至恒質(zhì)量。

1.4.3氮素去向（1）氮素吸收：取各香蕉植株的烘干樣品，用植物粉碎機(jī)粉碎，采用H2SO4-H2O2-靛酚藍(lán)比色法[19]測(cè)定植株樣品全氮含量，香蕉氮素吸收計(jì)算公式為氮素吸收量=施氮處理香蕉全氮含量-不施氮處理香蕉全氮含量。（2）氮素淋失：采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法測(cè)定淋溶液中淋失的全氮含量，氮素淋失量計(jì)算公式為氮素淋失量=施氮處理淋失的全氮含量-不施氮處理淋失的全氮含量。（3）氮素土壤殘留：試驗(yàn)結(jié)束，將盆中土壤取出混勻，用四分法取土壤；樣品自然風(fēng)干，磨細(xì)過(guò)小于0.25 mm的篩，采用H2SO4-靛酚藍(lán)比色法[19]測(cè)定土壤中全氮含量，氮素殘留量計(jì)算公式為氮素殘留量=施氮處理的土壤全氮含量-無(wú)氮處理的土壤全氮含量。（4）氮的表觀損失：根據(jù)氮平衡模型即根據(jù)氮素輸入、輸出平衡原理[20]進(jìn)行計(jì)算，氮素表觀損失量計(jì)算公式為氮素表觀損失量=施氮量-氮素吸收量-氮素淋失量-土壤殘留量。

1.5數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行處理，采用鄧肯氏新復(fù)極差檢驗(yàn)法進(jìn)行（DMRT）多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1CPA配施尿素對(duì)香蕉苗期生長(zhǎng)的影響

由表1可見(jiàn)，與CK相比，施用氮肥能顯著增加香蕉株高和倒3葉的葉面積，施用氮肥香蕉平均株高和倒3葉的葉面積分別是CK的1.81、4.77倍；與U1處理相比，施用CPA（S-U1、M-U1、L-U1處理）并未顯著影響香蕉苗期葉片數(shù)、莖粗和倒3葉的葉面積；S-U1、M-U1、L-U1處理的香蕉株高分別比U1處理增加11.87%、11.08%、16.62%，平均增加13.19%，施用CPA與U1處理相比，對(duì)香蕉苗期株高有顯著增加，但相互間沒(méi)有顯著性差異，不受CPA粒徑的影響；L-U1處理的株高顯著高于U2處理，其他施用CPA處理與U2處理之間無(wú)顯著性差異。因此，香蕉苗期施用CPA配施尿素，不僅不影響香蕉的苗期生長(zhǎng)，而且能顯著增加香蕉的假莖高，尤其以L粒徑增加效果最為顯著。

2.2CPA配施尿素對(duì)香蕉苗期干物質(zhì)累積的影響

由圖1可知，與CK相比，施用氮肥能顯著促進(jìn)香蕉苗期干物質(zhì)的累積，且各施氮處理干物質(zhì)累積量平均是CK處理的1.58倍；S-U1、L-U1、U2處理的香蕉苗期干物質(zhì)累積量分別是U1處理的7.84%、10.80%、14.58%，顯著高于U1處理，S-U1、L-U1、U2處理的香蕉苗期干物質(zhì)累積量相互間無(wú)顯著性差異。因此，香蕉苗期1次施用尿素過(guò)程中配施S粒徑或L粒徑的CPA顆粒，能顯著促進(jìn)香蕉苗期干物質(zhì)的累積，且效果與尿素分3次施用相同。

2.3CPA配施尿素對(duì)香蕉苗期氮素去向的影響

2.3.1對(duì)香蕉苗期氮素吸收的影響由圖2可知，S-U1、L-U1 處理苗期香蕉的氮素吸收量分別比U1處理提高3647%、59.85%，與U1處理相比，S-U1、L-U1處理對(duì)氮素吸收量有顯著提高，M-U1處理與U1處理無(wú)顯著性差異；除L-U1處理的苗期香蕉氮素吸收量與U2處理無(wú)顯著性差異外，其他CPA配施尿素處理均顯著低于U2處理；不同規(guī)格CPA處理中，苗期香蕉對(duì)氮素的吸收量大小順序?yàn)長(zhǎng)-U1>S-U1>M-U1，L-U1處理比M-U1處理提高了46.37%。因此，S粒徑或L粒徑CPA配合尿素1次施用，能顯著促進(jìn)苗期香蕉對(duì)氮素的吸收，尤其是L粒徑CPA配施尿素1次施用與尿素分3次施用效果相同，可有效減少尿素的施用次數(shù)。

2.3.2對(duì)香蕉苗期氮素淋失量的影響尿素施入土壤中，由于淋雨、灌溉等原因，其氮素往往隨著水淋失，并成為氮素主要的損失途徑之一。由圖3可知，香蕉苗期經(jīng)5次淋洗，施肥處理的氮素淋失量存在明顯差異；與U1處理相比，CPA配施尿素能明顯減少氮素的淋失量，平均減少15.92%；S-U1與M-U1處理的氮素淋失量分別較U1處理降低了18.21%、17.05%，與U1處理相比有顯著降低；與尿素分3次施用（U2處理）相比，CPA配施尿素處理的氮素淋失量均與其無(wú)顯著性差異；不同規(guī)格CPA處理中，苗期香蕉氮素的淋失量無(wú)顯著性差異，這表明氮素淋淋失量不受CPA規(guī)格的影響。CPA在香蕉苗期施用，尤其是與尿素配施，能有效減少氮肥的淋失，這可能與CPA顆粒對(duì)土壤水分、養(yǎng)分有吸附作用相關(guān)。

2.3.3對(duì)香蕉苗期氮素殘留量的影響由圖4可知，CPA配施尿素1次施用與尿素單獨(dú)1次施用（U1處理）的肥料氮素殘留量無(wú)顯著性差異；與U2處理相比，CPA配施尿素能增加肥料氮素的殘留量，平均增加13.42%；S-U1、L-U1處理與U2處理相比，苗期香蕉氮素殘留量分別提高14.56%、1520%；不同規(guī)格CPA處理的苗期香蕉氮素殘留量無(wú)顯著性差異；與尿素分3次施用相比，S粒徑CPA配施尿素與尿素1次施用能顯著提高氮素殘留量。尿素1次施用過(guò)程中配施CPA，不影響香蕉苗期的氮素殘留量，且這種影響與CPA規(guī)格無(wú)關(guān)。

2.3.4對(duì)香蕉苗期氮素表觀損失的影響由圖5可知，尿素1次施用過(guò)程中施用S粒徑或L粒徑CPA（S-U1、L-U1處理），比單獨(dú)施用尿素能顯著減少肥料氮肥的表觀損失量，平均減少23.90%；不同規(guī)格CPA處理，L-U1表觀損失量相對(duì)最少，S-U1次之，L-U1、S-U1處理氮素表觀損失量比U1處理分別降低33.40%、14.41%；L-U1處理的表觀損失量比U2處理降低了28.99%，與U2處理相比有顯著性降低；M粒徑CPA配施尿素不能明顯減少氮素表觀的損失。因此，與尿素1次施用相比，S或L粒徑CPA配施尿素在香蕉苗期1次施用能有效減少氮素表觀的損失，尤其是L粒徑CPA效果更為明顯。

3結(jié)論與討論

CPA作為高聚合度的土壤蓄水改良劑，可吸附溶于土壤中的肥料，吸持土壤中的養(yǎng)分離子或分子，促進(jìn)作物生長(zhǎng)[11-14]。本研究結(jié)果表明，香蕉苗期使用CPA配施尿素1次施用，能顯著提高香蕉苗期的株高，尤其是L粒徑CPA優(yōu)于尿素分3次施用處理，而干物質(zhì)量與尿素分3次施用效果相當(dāng)，這與崔娜等研究結(jié)果[15-16]有所不同。崔娜等研究表明，中粒保水劑在改善土壤結(jié)構(gòu)和番茄幼苗干物質(zhì)累積方面優(yōu)于其他粒徑的保水劑[15]；劉慧軍等則認(rèn)為，小粒徑保水劑在提高當(dāng)?shù)赝寥浪趾痛龠M(jìn)燕麥生長(zhǎng)方面優(yōu)于大粒徑保水劑[16]。這可能是由土壤質(zhì)地和試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)短不同造成的，崔娜等供試的土壤為遼寧潮棕壤，劉慧軍等供試的土壤為內(nèi)蒙古砂壤土，而本試驗(yàn)供試的土壤為海南磚紅壤，土壤質(zhì)地不同，保水劑的應(yīng)用效果可能存在差別。

另外，研究表明，香蕉苗期使用CPA配施尿素，尤其是S或L粒徑CPA配合尿素1次施用，能顯著促進(jìn)香蕉苗期對(duì)氮素的吸收，尤其是配施L粒徑CPA，與尿素分3次施用效果相同，可有效減少尿素施用次數(shù)，這與Busscher等研究結(jié)果[8-9]相同；CPA與尿素配施在香蕉苗期施用，能有效減少氮肥的淋失，這與杜建軍等研究結(jié)果[11-12]一致；尿素1次施用過(guò)程中配施CPA，不影響苗期香蕉的氮素殘留量，且這種影響與CPA規(guī)格無(wú)關(guān)。

需說(shuō)明的是，本研究雖從氮素利用、氮素淋失、氮素殘留和表觀損失方面分析了氮素平衡，并粗略估計(jì)氮素的表觀損失，但未對(duì)土壤中氨揮發(fā)及CPA自身所吸收的氮素養(yǎng)分進(jìn)行測(cè)定，不同規(guī)格CPA的氨揮發(fā)量及CPA本身吸收的養(yǎng)分量還有待進(jìn)一步研究。總之，相對(duì)于尿素單獨(dú)施用而言，CPA顆粒配施尿素在香蕉苗期1次施用能顯著提高氮肥的吸收利用，減少氮素淋失和表觀損失，尤其是L粒徑CPA效果更為明顯，這對(duì)減少肥料氮素資源浪費(fèi)和硝態(tài)氮淋失對(duì)地下水污染有著重要的意義，同時(shí)，這也為CPA配施尿素的進(jìn)一步高效利用提供有價(jià)值的參考。

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