聚磷酸銨對土壤中有效態鋅錳及作物農藝性狀的影響

焦 姣，王 遠，樊金哲，毛志強，辛雪成，魏婷婷，周 繁

（沈陽化工研究院有限公司，遼寧 沈陽 110021）

聚磷酸銨（簡稱APP）是一種含N 和P 的聚磷酸鹽，分子通式為（NH4）n+2PnO3n+1，當n 為10～20時為水溶性，當n＞20時為難溶性［1］。低聚合APP，聚合度為3 ～10時，養分含量高，溶解性好，不易與土壤中金屬離子反應而使磷酸根失效，水解后既能提供銨態氮又能提供正磷酸根［2］。APP具有螯合金屬離子的作用，例如提高鋅、錳、銅、鐵的活性，因此水溶態的APP常被用作緩釋水溶肥［3］。王旭鵬在設施蔬菜生長的研究中發現，在保持磷水平相同情況下，適當增加APP/PDP（聚磷酸銨/磷酸二氫鉀）的比例，可以促進蔬菜光合作用，提高葉片的SPAD（葉綠素）值、Vc（維生素C）含量及產量［4］。陳日遠等在玉米盆栽實驗中發現，添加聚磷酸銨可以提高幼苗株高、莖粗、地上部分和根系的生物量，促進作物對微量元素鋅的吸收利用［5］。岳煥芳等在大田試驗中發現，聚磷酸銨肥料可以促進番茄生長，莖粗、葉綠素、可溶性糖、土壤全氮、有機質均有不同程度的提高［6］。Holloway等在小麥試驗中發現液態APP 效果優于其他顆粒固體肥料，第一年施用使小麥增產14.0%，第二年殘留的肥效使小麥增產15.0%［7］。

綜合前人的研究，農業上APP主要作為磷肥進行探索，很少有人關注它對土壤中微量元素動態變化的影響。本研究采用室內盆栽試驗，探討聚磷酸銨對土壤中鋅、錳微量元素有效態，植株體內鋅、錳累積量以及作物產量的影響，進一步豐富土壤中鋅、錳微量元素有效性的調控途徑，對推動聚磷酸銨在農業上的應用具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試土壤：供試土壤為砂質土，采自遼寧省沈陽市蘇家屯區普通大田。土壤pH 為6.70，電導率為0.16 μS/cm，w（有機質）為15.59 g/kg，w（水解氮）為80.88 mg/kg，w（有效磷）為34.62 mg/kg，w（有效鉀）為192.56 mg/kg，w（有效鋅）為0.13 mg/kg，w（有效錳）為13.50 mg/kg。

供試肥料：復合肥（15-15-15）、APP（白色粉末，聚合度為3 ～4）、磷酸一銨（MAP，白色顆粒）由中化化肥臨沂研發中心提供。

供試材料：小白菜（四季小白菜）、黃瓜（春秋長青黃瓜）由哈爾濱金龍農業有限公司提供。玉米（鄭單958）由河南金博士種業股份有限公司提供。

1.2 試驗方法

新鮮土壤剔雜物后自然風干，過0.150 mm（100目）篩備用。稱取一定量土壤，加入外源APP，加入量為1 g/kg，混合均勻；對照為加入外源MAP。加水至土壤田間持水量的60%，并用稱重法保持水含量不變，室溫下培養，每個處理重復3次。于試驗開始10、20、30、40、50、60 d分別取土樣，自然風干后用于微量元素含量測定。加入APP及MAP的土壤直接種植發芽的黃瓜和玉米，移植2葉期的小白菜幼苗，幼苗生長過程中，追施復合肥（15-15-15），植株種植40 d左右測量植株葉綠素、可溶性蛋白、Vc、微量元素等指標。

1.3 分析方法

土壤中鋅、錳的形態分析采用歐盟標準物質局（BCR）改進法，主要對土壤水溶態和弱酸溶態進行測量。具體方法如下：準確稱取通過0.150 mm篩的風干土壤樣品1.000 g置于100 mL離心管中，加入超純水25 mL（煮沸后冷卻，pH=7），于（22±5）℃條件下振蕩2 h，5 000 r/min下離心20 min，取上清液測定水溶態鋅、錳；向上一步殘渣中加入0.1 mol/L乙酸40 mL，在恒溫振蕩器中（22±5）℃下連續振蕩16 h，振蕩后放入離心機中于5 000 r/min下離心20 min，取上清液測定弱酸溶態鋅、錳。

植株體內中鋅、錳含量測定，采用HNO3-H2O2-HF（3 ∶1 ∶1）消煮，待消煮液澄清后定容待測。

鋅、錳采用火焰原子吸收分光光度計（安捷倫科技有限公司200 series AA）測定，儀器條件見表1、2。

表1 原子吸收分光光度計條件

表2 標準曲線線性回歸方程及相關系數

種植60 d后測定作物的產量。葉綠素含量測定采用丙酮提取法，Vc含量測定采用2，6-二氯靛酚滴定法，可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍法。

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2010 軟件對數據進行處理，采用SPSS 20.0 統計分析軟件對數據進行差異顯著性檢驗（LSD法，α=0.05）。

2 結果與分析

2.1 APP對土壤中鋅含量的影響

APP 對土壤中有效鋅含量的影響見圖1。從圖1 可以看出，對照處理土壤中有效鋅的含量很低，平均值為1.06 mg/kg。在添加APP 后，土壤中有效鋅隨著培養時間增加而增加，在40 d 達到最大值，然后下降并趨于穩定，土壤中w（有效鋅）最大值是2.52 mg/kg，與對照1.18 mg/kg 相比增加了1.14 倍。隨著時間的推移，APP活化土壤中的鋅元素，鋅含量到達最大值后下降并趨于穩定，可能原因是APP的降解以及活化的鋅重新被固化。

圖1 土壤中w（有效鋅）的動態變化

2.2 APP對土壤中錳含量的影響

圖2 土壤中w（有效錳）的動態變化

APP 對土壤錳含量的影響見圖2。從圖2 可以看出，對照處理土壤中有效錳的含量變化較小，平均值為15.55 mg/kg。在添加APP后，土壤中有效錳隨著培養時間增加而增加，在50 d達到最大值，然后下降并趨于穩定；土壤中有效錳最大值是39.95 mg/kg，與對照15.15 mg/kg 相比增加了1.64 倍。隨著時間的推移，APP活化土壤中的錳元素，錳含量到達最大值后下降并趨于穩定，可能原因是APP的降解以及活化的錳重新被固化。

2.3 APP對作物產量及農藝性狀的影響

APP對小白菜、黃瓜和玉米的產量及品質的影響見表3、表4、表5。由表3 可知，施用APP 后，小白菜的鮮質量（產量）增加17.60%，w（Zn）增加19.36%，w（Mn）增加23.47%，w（葉綠素）增加20.97%，w（VC）增加2.10%。由表4可知，施用APP后，在黃瓜苗期，莖粗增加16.57%，w（葉綠素）增加16.67%，w（鋅）增加18.31%，w（錳）增加5.97%，但對其地上鮮質量及株高影響不大。由表5 可知，施用APP后，對玉米苗期株高影響不大，地上鮮質量提高20.39%，莖粗增加3.90%，w（葉綠素）增加12.07%，w（鋅）增加8.60%，w（錳）增加15.14%。高艷菊在研究不同聚合度與聚合率的APP 時發現，APP 可以提高微量元素（鋅、錳、鐵）的有效性［8］。田甜在絲瓜上施用APP 螯合微量元素肥料，結果發現APP的施用可以增加莖粗，提高絲瓜產量及鋅、錳的累積量［9］；陳日遠發現在玉米上施用APP，可顯著提高莖粗、株高等［5］。這些都與本研究結論一致。

表3 APP對小白菜產量及鋅、錳累積量的影響

表4 APP對黃瓜苗期指標及鋅、錳累積量的影響

表5 APP對玉米的苗期指標及鋅、錳累積量的影響

3 討論

許多研究表明，APP 可以作為微量元素的螯合劑，通過螯合反應可提高土壤中有效鋅、錳含量［10-11］。因此，本研究中，APP 在土壤中與微量元素的螯合可能是土壤中微量元素提高的主要原因。螯合劑螯合金屬元素存在滯后效應，隨著時間推移，金屬含量可能隨著螯合劑在土壤中的降解而降低，同時螯合劑螯合的金屬又重新被土壤固相吸附［12］。因此本研究中鋅、錳含量先上升后降低并趨于穩定的原因可能是螯合劑在土壤中的降解以及部分螯合劑螯合的金屬重新被土壤固相吸附。APP處理可以促進植株（向日葵、絲瓜）對鋅、錳的吸收，并提高其產量。本研究中APP 處理下的小白菜、黃瓜、玉米，相比對照（MAP），在莖粗、葉綠素含量、鋅錳累積量等指標均有較高提升。分析原因可能為，一方面APP作為緩釋肥料，肥料的利用率會有較大提升；另一方面APP的施用，增加土壤中微量元素含量，促進作物對其吸收，進而促進作物生長發育。

4 結論

聚磷酸銨的施用，可以促進土壤中有效態鋅、錳含量提高1.5 倍左右，且隨著時間的推移出現先上升后下降并趨于穩定的趨勢。APP 的施用，在小白菜、黃瓜、玉米的苗期，可以提高植株體內鋅、錳累積量，葉綠素含量及莖粗等農藝性狀。