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  土壤学报  2018, Vol. 55 Issue (6): 1472-1484  DOI: 10.11766/trxb201803200089
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引用本文  

陈琪, 刘之广, 张民, 等. 包膜磷酸二铵配施黄腐酸提高小麦产量及土壤养分供应强度. 土壤学报, 2018, 55(6): 1472-1484.
CHEN Qi, LIU Zhiguang, ZHANG Min, et al. Effects of Application of Coated Diammonium Phosphate in Combination with Fulvic Acid Improving Wheat Yield and Soil Nutrient Supply Intensity. Acta Pedologica Sinica, 2018, 55(6): 1472-1484.

基金项目

国家自然科学基金项目(41571236)、国家重点研发计划项目(2017YFD0200706)和山东农业大学泉林黄腐酸肥料工程实验室开放研发基金(380285)共同资助

通讯作者Corresponding author

刘之广, E-mail:liuzhiguang8235126@126.com

作者简介

陈琪(1993—),女,山东东营人,硕士研究生,主要从事植物营养研究。E-mail:15588531978@163.com
包膜磷酸二铵配施黄腐酸提高小麦产量及土壤养分供应强度
陈琪1 , 刘之广1,2 , 张民1 , 李泽丽1 , 曲兆鸣1 , 杨茂峰3 , 孙玲丽4     
1. 土肥资源高效利用国家工程实验室,山东农业大学资源与环境学院,泉林黄腐酸肥料工程实验室,山东泰安 271018;
2. 养分资源高效开发与综合利用国家重点实验室,金正大生态工程集团股份有限公司,山东临沭 276700;
3. 山东泉林嘉有肥料有限责任公司,山东聊城 252800;
4. 众德肥料(平原)有限公司,山东德州 253100
摘要:研究包膜磷酸二铵及其配施黄腐酸对小麦产量和土壤养分供应强度的影响,可为其科学施用提供依据。以磷酸二铵(P,150 kg·hm-2(以P2O5计,下同))、磷酸二铵减磷20%(P80%,120 kg·hm-2)处理为对照,通过小麦(Triticum aestivum L)盆栽试验,研究了包膜磷酸二铵(CP)及其减磷20%(CP80%)、磷酸二铵配施黄腐酸(P+FA)及其减磷20%配施黄腐酸(P80%+FA)、包膜磷酸二铵配施黄腐酸(CP+FA)及其减磷20%配施黄腐酸(CP80%+FA)处理对小麦产量及其构成、各生育期株高、叶绿素相对含量、土壤pH及速效养分的影响。结果表明,CP、P+FA、CP+FA较等磷量P处理分别提高小麦产量7.7%、5.1%、24.0%(P < 0.05),肥料磷素当季利用率分别提高9.14个百分点、9.74个百分点、17.00个百分点,净收益增加6.3%、1.1%、22.5%;减磷20%时,CP80%、P80%+FA、CP80%+FA处理较P处理分别提高小麦产量10.6%、7.2%和4.8%(P < 0.05),肥料利用率分别提高19.88%、18.53%和11.54%,CP80%、P80%+FA处理经济效益显著提高8.54%和10.42%,CP80%+FA处理收益持平。磷酸二铵包膜及配施黄腐酸均可提高小麦各生育期土壤有效磷含量,不同施磷处理对土壤中无机氮和速效钾的含量无显著影响,可满足小麦整个生育期对氮素和钾素的需求。本研究条件下,包膜磷酸二铵配施黄腐酸有效增加了小麦产量和经济效益、提高了磷肥利用率和土壤养分供应强度,减磷20%依然增产或稳产。
关键词包膜磷酸二铵    黄腐酸    产量    经济效益    肥料利用率    

小麦是世界重要的粮食作物之一,磷对小麦生长发育的作用贯穿于整个生育时期[1]。因为磷肥在土壤中易被吸附、沉淀及微生物固定,世界40%的土地受缺磷限制[2]。磷肥的施用改变了农田土壤含磷量和土壤供磷能力[3],但磷肥的当季利用率一般为10%~25%[4]。冬小麦生育期平均温度较低,土壤累积磷库活性较差[5],提高其磷肥当季利用率,对于提高冬小麦产量具有重要意义。

肥料颗粒表面包被的物理膜层可有效抑制肥料养分向土壤中的扩散速率,有效减少因肥料磷素与土壤矿物接触造成的磷素无效化,从而提高磷素的有效性[6-7]。控释氮肥已取得了较大的研究进展,为控释磷肥的研究提供了借鉴。有关报道表明,土壤中添加黄腐酸亦能够提高磷素有效性,而且有关腐殖酸类肥料提高肥料利用率已有大量研究[8-9]。唐晓乐[10]研究指出,黄腐酸施入土壤后在一定程度上可刺激土壤微生物活性,能够在一定程度上对黑土磷素起到活化作用。李志坚等[11]的研究结果表明,添加腐殖酸制备的增效磷肥,有效提高了磷肥利用率以及小麦产量。

前人研究大多集中于控释尿素及黄腐酸与尿素或其他氮肥配施的研究,然而包膜磷酸二铵及其与黄腐酸配施对小麦生长的协同增效作用鲜有报道。本研究通过小麦盆栽试验,研究了包膜磷酸二铵及其配伍黄腐酸一次性基施对小麦产量及土壤养分供应强度的影响,为提高磷肥利用率及小麦科学施用包膜磷酸二铵和黄腐酸提供依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

试验于2016年10月至2017年6月在山东省泰安市山东农业大学南校区试验站(117°9′48′′E,36°9′40′′N′′)进行。供试土壤取自山东农业大学南校区科技创新园试验基地0~20 cm耕层土壤,土壤类型为棕壤,在中国土壤系统分类中为普通简育湿润淋溶土(Typic Hapli-Udic Argosols)。土壤基本理化性质为:有机质12.10 g·kg-1,全氮0.66 g·kg-1,硝态氮72.45 mg·kg-1,铵态氮9.45 mg·kg-1,全磷0.32 g·kg-1,有效磷13.50 mg·kg-1,速效钾92.32 mg·kg-1,pH7.83(土水比1:2.5)。

供试冬小麦品种为“济麦22”,生育期239 d,千粒重40 g。

供试包膜磷酸二铵(N 17.2%,P2O5 44.0%)由土肥资源高效利用国家工程实验室采用小型转鼓包衣工艺制备,膜材为0.5%石蜡与5.5%聚氨酯。供试树脂包膜控释尿素(N 43.2%)为金正大生态工程集团股份有限公司生产;黄腐酸颗粒(N 2.0%,K2O 3.0%)由山东泉林嘉有肥料有限责任公司提供;其他肥料为市售普通尿素(N 46.0%)、磷酸二铵(N 18.0%,P2O5 46.0%)和氯化钾(K2O 60.0%)。

供试容器为陶土盆,上部直径30 cm,高36 cm,盆底铺沙1 kg,每盆装干土19 kg。小麦季每盆播种小麦45粒(发芽率98%),出苗后间苗使基本苗均为每盆36棵。2016年10月19日点种,2017年6月4日收获。盆栽试验置于户外,通过自动灌溉装置控制盆栽试验土壤含水率[12-13]保持在田间持水量的60%以上[14],除草、除虫按照常规高产栽培模式进行[15],整个生育期内各处理管理措施相同。

1.2 试验设计

试验共设9个处理,分别为:(1)磷空白对照(CK);(2)常规施磷处理(P);(3)常规施肥减磷20%(P80%);(4)包膜磷酸二铵(CP);(5)包膜磷酸二铵减磷20%(CP80%);(6)常规施肥配施黄腐酸(P+FA);(7)常规施肥减磷20%配施黄腐酸(P80%+FA);(8)包膜磷酸二铵配施黄腐酸(CP+FA);(9)包膜磷酸二铵减磷20%配施黄腐酸(CP80%+FA)。各处理重复4次。全量处理N-P2O5-K2O用量按照225-150-75 kg·hm-2施入,减磷20%处理按照225-120-75 kg·hm-2,黄腐酸处理黄腐酸用量为45 kg·hm-2。盆栽试验所施肥料用量均加倍。为排除包膜磷酸二铵中氮素控释干扰,通过调整树脂包膜控释尿素的用量保持各处理控释氮量占总氮投入的60%[16]。按照种肥同播的模式播种,所有肥料掺混后一次性基施。

1.3 样品采集

土壤取样时间分别为:苗期2016年11月16日,返青期2017年3月12日,拔节期2017年4月6日,开花期2017年5月5日,成熟期2017年6月4日。取样方法为在小麦植株间均匀取2点,采样深度0~20 cm,土壤充分混匀后带回实验室。土壤自然风干,研磨,分别过2 mm和0.25 mm筛后保存待测。

小麦收获时,植株秸秆及小麦籽粒置于烘箱中105℃杀青15 min,然后转至65℃烘箱烘干至恒重,其后称重磨细待测。

1.4 样品测定方法

土壤有效磷含量用0.5 mol·L-1的碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法测定;土壤速效钾含量用1 mol·L-1醋酸铵浸提—火焰光度法测定;土壤pH使用去CO2水按照水土比2.5:1浸提—pH计测定;植株全磷含量采用H2SO4-H2O2联合消煮—钼锑抗比色法测定;土壤无机氮含量用0.01 mol·L-1 CaCl2浸提(水土比10:1),连续流动注射分析仪(SEAL,AA3,德国)测定浸提液中NO3--N和NH4+-N含量;植物叶片叶绿素相对含量采用叶绿素仪(SPAD-502,Minolta,日本)测定。土壤湿度记录采用EC-5土壤水分传感器(S-SMC-M005,Onset HOBO,美国)、温度传感器(S-THB-M008,Onset HOBO,美国)采集数据,HOBOH21-USB型数据采集器进行数据及图表分析,数据记录间隔为每次30 min。包膜磷肥养分释放特征采用25℃静水浸提法[17]进行测定。

1.5 数据分析

试验数据分析采用Excel 2016和SAS 8.2软件进行处理和统计分析,不同处理间采用单因素方差分析(One-way ANOVA),采用邓肯法(Duncan)进行多重比较检验各处理平均值在P < 0.05水平差异显著性。

磷素收获指数(%)=籽粒吸磷量/植株吸磷量×100

磷肥农学利用率(kg·kg-1)=(施磷区籽粒产量-不施磷区籽粒产量)/施磷量

磷肥偏生产力(kg·kg-1)=施磷区产量/施磷量

磷肥利用率(%)=(施磷处理磷累积量-不施磷处理磷累积量)/施磷量×100

2 结果 2.1 包膜磷肥养分释放特征

在25℃静水浸提条件下,包膜磷酸二铵释放曲线呈反“L”型(图 1),磷、氮养分初期释放率(24 h)分别为0.28%和1.07%,满足缓释肥料国家标准[18]要求。前10 d为养分缓慢释放的迟滞期,此阶段共释放磷素5.97%、氮素10.28%;随后10~28 d为养分释放的加速期,此阶段共释放磷素53.31%、氮素76.36%。供试肥料磷、氮养分42 d累积释放率分别为62.21%和100.0%,其中,磷素释放特性符合缓释肥料国家标准[18]要求。

注:DR:培养时段的释放率;AR:累积释放率;P:磷;N:氮  Note: DR: The release rate at different incubation time intervals; AR: Accumulation release rate; P: phosphate; N: nitrogen 图 1 包膜磷酸二铵25℃恒温静水养分释放特征 Fig. 1 Nutrient release characteristics of coated diammonium phosphate in static solution at 25℃
2.2 包膜磷肥配施黄腐酸对小麦产量及其构成因素的影响

包膜磷酸二铵与黄腐酸的优化配伍对小麦产量及其构成因素存在不同程度的影响(表 1)。等磷量条件下,CP处理较P处理增产7.7%(P < 0.05);CP80%处理较P处理增产7.2%(P < 0.05),然而P80%处理较P处理减产9.5%(P < 0.05)。此外,等磷量条件下与P处理相比,CP处理下小麦的千粒重、穗粒数和有效穗数分别提高了2.8%、6.6%和2.7%。等磷量条件下,较P处理,P+FA处理增产5.1%(P < 0.05),CP+FA处理增产24.0%。等磷量条件下,与P处理相比,CP+FA处理下小麦的千粒重和有效穗数分别提高了13.2%和5.6%(P < 0.05)。

表 1 不同处理小麦产量和产量构成因素 Table 1 Yield and yield composition of wheat relative to treatment
2.3 包膜磷肥配施黄腐酸对小麦磷肥当季利用率的影响

肥料利用率主要取决于作物的吸收能力和土壤、肥料供应养分的能力[19]。等磷条件下,CP、P+FA处理较P处理磷肥当季利用率分别提高了9.14个百分点、9.74个百分点,磷肥当季农学利用率增加了38.2%、25.3%,磷肥当季偏生产力分别增加了7.7%、5.1%。减磷20%时,CP80%、P80%+FA处理较P处理肥料当季利用率分别提高19.88个百分点和18.53个百分点,磷肥当季农学利用效率分别增加69.8%、90.7%,磷肥当季偏生产力分别增加34.0%、38.3%。等磷和减磷20%条件下,CP+FA和CP80%+FA处理较P处理当季磷肥利用率分别提高17个百分点和11.54个百分点,较CP处理磷肥当季利用率提高7.86个百分点和2.40个百分点。

表 2 不同处理小麦肥料当季利用率 Table 2 Wheat fertilizer use efficiency of the season relative to treatment
2.4 包膜磷肥配施黄腐酸对小麦经济效益的影响

包膜磷肥配施黄腐酸处理对小麦经济效益存在不同程度的影响(表 3)。CP、P+FA、CP+FA处理较等磷P处理净收益分别增加6.3%、1.1%、22.5%;减磷20%时,CP80%、P80%+FA处理经济收益较P处理分别提高8.54%和10.42%(P < 0.05),但CP80%+FA处理收益与P处理持平。

表 3 不同处理小麦经济效益 Table 3 Economic benefit of wheat relative to treatment
2.5 包膜磷肥配施黄腐酸对土壤养分状况及pH的影响

农田土壤中磷的有效性对小麦的优质高产具有重要作用[5]。磷肥施用改变了农田土壤含磷量和土壤供磷能力[3]。不同施磷处理对小麦季土壤有效磷含量的影响十分显著,增施磷肥明显提高了土壤有效磷含量(表 4),且从苗期至成熟期可以看出,土壤有效磷含量呈现先增长后降低再稳定的趋势。在小麦需磷临界期(苗期),P+FA、CP+FA处理较等磷P处理土壤有效磷分别增加16.2%和40.1%,CP处理较P处理土壤有效磷含量增加15.0%。减磷20%条件下,CP80%、P80%+FA、CP80%+FA处理较P处理有效磷含量分别增加8.7%、26.1%、23.7%。

表 4 不同处理土壤养分状况 Table 4 Soil available nutrient status relative to treatment

氮肥在土壤中可被吸收的形态主要为无机态氮,即硝态氮和铵态氮。小麦是偏好硝态氮作物,不同施磷处理对土壤中硝态氮和铵态氮的含量无显著影响,可满足小麦整个生育期对氮素的需求。从小麦苗期至成熟期无机氮含量呈先升高后降低,至成熟期又微升高的趋势。在小麦养分最大效率期(拔节期),包膜磷酸二铵处理和添加黄腐酸处理无机氮含量略高于普通磷酸二铵处理和空白对照处理。在本试验条件下,各处理土壤速效钾含量在整个生育期呈现降低的趋势。在拔节期为小麦吸钾量的最大效率期,各处理之间无显著差异。

土壤pH是影响磷素有效性的一个重要因素,同时也是影响磷素在土壤中存在形态的关键因素[20]。在小麦整个生育期,pH呈现先降低后升高再降低的趋势。苗期和返青期土壤pH在各处理之间差异不显著;拔节期,等磷量条件下,CP、P+FA和CP+FA处理较P处理土壤pH分别降低了0.1、0.06和0.15个单位;开花期和成熟期,等磷量条件下,添加黄腐酸后土壤pH较不添加黄腐酸处理降低。

2.6 包膜磷肥配施黄腐酸对小麦株高、叶绿素相对含量的影响

从苗期至开花期,各处理小麦植株逐渐增高,从开花期至成熟期小麦基本停止增高(图 2a)。等磷条件下,苗期CP、P+FA处理较P处理分别增高了5.4%和3.3%;返青期及拔节期各处理间差异不显著;开花期,CP、P+FA、CP+FA处理较P处理分别增高4.7%、6.0%和4.7%。减磷20%条件下,各处理与全量磷处理无显著差异。小麦叶片叶绿素相对含量呈现先增高后降低的趋势(图 2b)。返青期,CP处理较P处理叶绿素相对含量增加8.2%;苗期、拔节期和开花期,各处理间叶绿素相对含量差异不显著。

图 2 不同处理小麦株高(a)、叶片叶绿素相对含量(b)变化 Fig. 2 Plant height (a) and content of chlorophyll (b) of wheat relative to treatment
3 讨论 3.1 包膜磷酸二铵的养分释放特性

包膜肥料通过在常规化学肥料颗粒外层包衣的方法控制其养分释放,延长养分供应时间,显著提高肥料养分利用率[21]。包膜肥料施入土壤后,土壤水汽在渗透压的作用下透过膜层,溶解肥料核芯,膜内产生饱和溶液,致使膜内外产生水汽压力差,由此,养分通过膜微孔向外扩散,直至养分释放结束[22]。本研究供试包膜磷酸二铵的聚氨酯膜材是一种软硬段结构交替构成的嵌段共聚物[23],具有一定的溶胀性,随着养分释放膜材溶胀度逐渐增大,膜材微孔变大,加快了养分释放,因此,在室内恒温培养条件下表现出反“L”型的养分释放特征(图 1)。然而,相同工艺的聚氨酯包膜尿素则表现出“S”型养分释放特性[24],这是由于传统磷铵工艺制备的磷酸二铵存在光滑度和圆整度不佳,形状不规整等特点[25],影响了其流化性能,降低了包膜控释效果。同时,包膜磷酸二铵存在氮、磷养分释放特性差异大的问题(图 1)也限制了其应用。未来就如何改善磷酸二铵颗粒几何空间性质和包膜材料的力学特征并研发适配包膜工艺以提高其养分释放性能尚需进一步探讨。

3.2 包膜磷酸二铵对冬小麦产量和磷肥当季利用率的影响

小麦为磷素养分吸收双峰型作物,磷素养分吸收峰分别为磷临界期(即出苗至越冬前期)和磷素养分最大效率期(即拔节至孕穗期)[26]。因此,在小麦需磷关键时期供磷具有十分重要的意义。包膜磷酸二铵将核芯与土壤隔离,避免其溶解后磷酸根与土壤中的铁铝氧化物及其水化氧化物、层状铝硅酸盐、碳酸钙等矿物的吸附反应,以及与钙、铁、铝等发生沉淀反应而降低其生物活性,从而提高磷肥利用率。25℃条件下,包膜磷酸二铵在第10~28天期间为养分释放的加速期(图 1),而此阶段正好是小麦需磷的第一个高峰,满足磷素临界期养分需求,增加有效分蘖,提高作物产量(表 1)。包膜肥料田间实际养分释放特性与室内25℃恒温培养条件有一定的差异,本试验条件下小麦生育期平均气温为10.0℃,变化曲线如图 3所示,远低于室内模拟温度,其中,越冬至返青前期平均气温低于5℃,植株养分吸收与包膜肥料养分释放均放缓甚至停滞,返青后随着土温回升逐渐加快[24],这会延长供试包膜磷酸二铵养分释放期以满足小麦磷素最大效率期的养分需求。本试验条件下,磷酸二铵减磷20%处理,小麦产量较全量磷处理减产9.48%,然而包膜控释磷酸二铵减磷20%较全量磷处理增产7.22%,较不包膜的磷酸二铵减磷20%处理增产16.7%。因此,包膜控释磷肥在减量施用的条件下,显著提高作物产量和当季磷素利用率,是实现磷肥减量增效的有效手段。

图 3 小麦季气温变化曲线 Fig. 3 Air temperature variation curve in the wheat season
3.3 添加黄腐酸对冬小麦产量和磷肥当季利用率的影响

黄腐酸是一类由脂肪族和芳香族结构聚合而成的高分子混合物,具有一定的增产、提质作用[27]。李捷等[28]研究认为,黄腐酸可促进小麦根系生长,增加穗重、单穗籽粒重和收获指数;李绪行等[29]研究认为施用黄腐酸可显著提高小麦幼苗的保水能力。本试验条件下,磷酸二铵配施黄腐酸较单施磷肥处理提高了小麦产量5.1%(P < 0.05),提高磷肥利用率9.74个百分点,关键时期有效磷提升了16.2%,原因可能是黄腐酸含氧功能团较多,主要包括羧基、酚羟基等,可通过阳离子交换、螯合、络合和吸附等方式活化土壤中的磷,形成可被植物吸收的FA-磷酸盐络合物[30-32],同时有助于土壤腐殖物质—黏土矿物复合体和土壤团聚体形成,减少磷的固定,从而增加土壤有效磷含量,提高了磷肥利用率。施用黄腐酸可补充土壤腐殖质,增加土壤持水量,改善土壤团粒结构,降低土壤容重,改善植株根际透气性。供试黄腐酸采用磺化工艺从植物废料中提取[33],组成较复杂,除了芳香族羟基羧酸外,还有一定数量的水溶性碳水化合物、氨基酸、蛋白质、糖酸类物质,具有一定的促生作用,可提高作物根系密度,增加小分子有机酸分泌量,从而活化根际土壤磷库。

3.4 包膜磷酸二铵配施黄腐酸的协同增效机制

包膜磷酸二铵配施黄腐酸处理较包膜磷酸二铵和磷酸二铵配施黄腐酸处理分别增产15.2%和18.0%。显著性检验结果表明,磷酸二铵包膜或配施黄腐酸以及二者配伍施用对小麦产量的影响均达到极显著水平(P<0.01),且包膜的作用大于磷酸二铵添加黄腐酸的作用,也大于两者的配施作用;减量20%条件下,包膜磷酸二铵配施黄腐酸对小麦产量的影响仍达到极显著水平,作用由大到小分别为:两者交互作用、配施黄腐酸作用、包膜作用(表 5)。本研究中120、150 kg·hm-2(以P2O5计)施磷水平下,包膜磷酸二铵与黄腐酸配施均表现出极显著的协同作用,可能是包膜肥料在土壤中的释放主要受温度和含水率的影响,黄腐酸具有较高的比表面积和亲水基团,改善了土壤结构和孔隙状况,提高了土壤蓄水保墒能力,降低了耕层土壤昼夜温差,提高了包膜磷酸二铵的养分释放性能[34]。低磷量处理配施黄腐酸增产效果更明显,可能是由于低磷条件可诱导小麦根系形态结构优化[35]。由于盆栽试验的局限性,包膜磷酸二铵与黄腐酸的农学效应和协同增效机制需在田间进一步探讨和验证。

表 5 包膜磷酸二铵配施黄腐酸对产量的影响及显著性检验 Table 5 Effects of application of coated diammonium phosphate with fulvic on yield and significant test
4 结论

供试包膜磷酸二铵养分释放呈反“L”型,磷、氮养分释放规律存在较大差异,磷、氮养分42 d累积释放率分别为62.21%和100.0%。施用包膜磷酸二铵或添加黄腐酸均可达到增产增收提高磷肥利用率的目的,且减磷20%均可实现稳产或增产效果;此外,包膜磷酸二铵配施黄腐酸处理较包膜磷酸二铵和磷酸二铵配施黄腐酸处理显著增产15.2%和18.0%,表现出协同增效作用,为实现减肥增效提供了理论依据。磷酸二铵包膜及配施黄腐酸可显著提高小麦各生育期土壤有效磷含量,有效提高了小麦磷素临界期和磷肥最大效率期的土壤磷素供应强度,满足小麦关键生育期的养分需求。然而盆栽试验具有一定局限性,仍需田间长期试验验证。

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Effects of Application of Coated Diammonium Phosphate in Combination with Fulvic Acid Improving Wheat Yield and Soil Nutrient Supply Intensity
CHEN Qi1 , LIU Zhiguang1,2 , ZHANG Min1 , LI Zeli1 , QU Zhaoming1 , YANG Maofeng3 , SUN Lingli4     
1. National Engineering Laboratory for Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resources, College of Recourses and Environment, Engineering Laboratory for Tranlin Fulvic Acid Based Fertilizer, Shandong Agricultural University, Taian, Shandong 271018, China;
2. State Key Laboratory of Nutrition Resources Integrated Utilization, Kingenta Ecological Engineering Group Co., Linshu, Shandong 276700, China;
3. Shandong Quanlin Jiayou Fertilizer Limited Liability Company, Liaocheng, Shandong 252800, China;
4. Zhongde Fertilizer (Pingyuan) Co. Ltd, De'zhou, Shandong 253100, China
Abstract: 【Objective】 Phosphorus is one of the most important nutrients for plant growth, and increasing application of P fertilizer has been an effective way to improve crop yield.However, plant available phosphorus is always relatively low in soil, because more often than not a large portion of phosphorus is bound to or reacted with iron and aluminum oxides/hydroxides.To solve the problem, one option is to insulate phosphate from soil by coating phosphorus fertilizer with polymer material.Fulvic acid (FA) is considered to be an effective conditioner for better phosphorus use efficiency, because owing to its specific physicochemical properties, it is ready to get complexed with metal ion, which in turn releases desorbed phosphorus in soil.However, so far little has been reported on coating diammonium phosphate and applying FA as its amendment.This paper addresses effects of coated diammonium phosphate (CP) in combination with lignin-based FA on wheat (Triticum aestivum L.) yield and soil nutrient supply intensity, in an attempt to provide a scientific basis for proper usage of P fertilizer.【Method】 A pot experiment was carried out to explore effects of combined application of CP and FA on wheat yield, yield composition, chlorophyll content, plant height, SPAD, soil pH, and phosphorus use efficiency.The experiment was designed to have eight treatments, i.e., Treatment P (application of diammonium phosphate (DP) at 150 kg·hm-2 P2O5), Treatment P80%(application of DP at 120 kg·hm-2 P2O5, 80% of the rate of Treatment P), Treatment CP (application of coated DP at 150 kg·hm-2 P2O5), Treatment CP80%(application of coated DP at 120 kg·hm-2 P2O5, 80% of the rate of Treatment CP), Treatment P+FA (application of DP at 150 kg·hm-2 P2O5 plus FA), Treatment P80%+FA (application of DP at 120 kg·hm-2 P2O5 plus FA), Treatment CP+FA (application of coated DP at 150 kg·hm-2 P2O5 plus FA), and Treatment CP80%+FA (application of coated DP at 120 kg·hm-2 P2O5 plus FA), of which the first two were set as control.【Result】 Results show that wheat yields in treatments P+FA, CP and CP+FA increased significantly by 7.7%, 5.1% and 24.0%, phosphorus use efficiency by 9.14%, 9.74% and 17.00%, respectively, and economic benefit by 6.3%, 1.1% and 22.5%, respectively, as compared Treatment P, whereas wheat yield in P80%+FA, CP80% and CP80%+FA increased by 10.6%, 7.2% and 4.8%, and phosphorus use efficiency by 19.88%, 18.53% and 11.54% as compared with Treatment P80%.However, economic benefit increased by 8.9% and 10.5% in Treatment P80%+FA and Treatment CP, but decreased by 1.10% in Treatment CP+FA.Both of CP and FA improved soil available phosphorus during the whole wheat growth period.At the seedling stage when phosphorus was critical to wheat, soil available phosphorus increased by 16.9%~24.0% and 21.6%~40.1% in Treatments of P+FA and CP+FA and by 15.0% in Treatment CP as compared with Treatment P, whereas it increased by 8.7%, 26.1% and 23.7%, respectively, in Treatments P80%+FA.CP80% and CP80%+FA as compared with Treatment P80%.【Conclusion】 All the findings in this experiment demonstrate that application of CP in combination with FA as basal could significantly raise soil available phosphorus supply intensity at the critical period of wheat, and consequently improve wheat yield, phosphorus use efficiency and economic benefit as a result of their synergistic interaction.This practice has a great potential for large-scale extension to satisfy the increasing demand for controlled-release fertilizers because it is cost-effective and environmentally friendly.However, due to certain limitation of the pot experiment, a long-term field experiment and further studies should be done to explore synergistic interaction and mechanism of the application of CP and FA increasing yield and phosphorus use efficiency.
Key words: Coated diammonium phosphate    Fulvic acid    Yield    Economic benefit    Fertilizer use efficiency