果树作为一类重要的经济作物，在促进农业生产发展和经济增收中起到了十分重要的作用^[1-2]。为了提高果树产量和品质，农民大量施用化肥，根据国家统计局的数据，中国经济作物每年化肥使用量从 2016 年的 6796.4 万 t 快速增加到 2021 年的 7394.6 万 t，2023 年使用量预计为 7514.4 万 t。我国耕地基础地力偏低，再加上由于土地过度开垦、过度耕作、过度施肥等导致耕地肥力逐渐下降等原因，农户在种植果树等经济作物时为达到产量和品质效果，逐渐加强化肥的使用，劳动量大、成本高，这种巨大的浪费及其对土壤和环境的污染已引起普遍关注^[3-5]。

目前，为了满足果树树体的营养需求、保护生态环境，传统型肥料正逐渐被功能多样型的复合型肥料替代，例如各种具有不同形态和功能的新型肥料，普通粉状肥、常规颗粒肥和大颗粒肥料等^[6-8]。我国政府一直在推行节约使用化肥的政策，寻找提高化肥利用效率的手段，实现精准农业和生态农业。已有研究结果表明，改变肥料形态能够显著提升经济作物品质与产量，降低肥料淋失率。例如，Liu 等^[9]研制了单个颗粒质量为 1～3 g 有效提高肥料利用率且便于轻简化施肥的新型肥料，大颗粒肥料因在土壤中溶解缓慢而具有延长肥效的作用。高妮^[10]制备了添加抑制剂和腐植酸造粒的大颗粒肥料，将其应用于大白菜盆栽试验，使用该肥料后大白菜的地上部鲜重、含水量、白菜叶片数、叶长、叶宽的生物量都有所增加，有效促进了白菜的生长。常规大颗粒复合肥在使用过程中，表现出较好的生产力和肥料利用率，然而在生产与应用中还是存在一些问题。首先，传统大颗粒复合肥的生产采用转鼓或圆盘造粒法、流化床技术等进行生产，工艺较复杂，存在成粒不均匀、粉尘多等问题^[11-12]；其次，由于肥料粒径较大，难以均匀施用，使得肥效不稳定；此外，肥料成分复杂，各元素之间相互作用，容易导致肥效期短、营养不均衡等问题。因此，在大颗粒复合肥的研究和生产应用中，仍然需要进一步探索其优化制备工艺和提高利用效率的方法，以更好地满足我国农业生产的需求^[13]。本研究有目的的选择了特定类型模具，采取挤压成型的方式生产出一种含多种营养元素、配合中微量元素、内置增效剂的大颗粒复合型肥料，就果树土壤大量元素养分利用不充分这一问题，开展土柱模拟的渗漏研究，在探明大颗粒复合型肥淋溶效率的基础上，找出种植艳红桃果树的最佳化肥使用量，以期为减少果树过多施肥和合理种植果树科学施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

淋溶试验供试肥料为新型大颗粒复合型肥料简称大颗粒“肥隆丸”，氮磷钾含量 48%（18-10-20），大颗粒“肥隆丸”磨粉（0.3 mm）及同养分含量常规肥料。大颗粒“肥隆丸”颗粒厚度 1.5 cm，直径 3.0 cm，质量 0.015 kg 左右，硬度大于 200 N，是由中国科学院沈阳应用生态研究所自主研制的大颗粒肥料。

淋溶试验供试土壤采自辽宁省沈阳市新民市大田边代表性旱地耕作层，试验土壤为棕壤，取样深度为 0～20 cm，采集的土壤风干后过 5 mm 筛保存备用。供试土壤基本理化性质为 pH 7.1，碱解氮含量 65.85 mg/kg，有效磷含量 40.15 mg/kg，速效钾含量 129.72 mg/kg。

轻简化施肥试验供试桃品种为“艳红桃”（树龄 7～8 年）、底肥为“肥隆丸”、追肥用液体水溶肥 （氮磷钾含量 99-99-219 g /L）；对照田底肥为普通硫基复合肥（氮磷钾含量 45%，15-15-15）、普通追肥硫基复合肥（氮磷钾含量 48%，16-6-26）。

轻简化施肥试验地位于辽宁省丹东市宽甸县长甸镇户外果园。土壤为棕壤，其基本理化性质为有机质 2.46%、碱解氮含量 167.21 mg/kg、有效磷含量 37.23 mg/kg、速效钾含量 166.87 mg/kg、pH 5.28。试验区域雨雪丰沛，暴雨居多，四季分明。年均最低气温-20℃，年均最高气温 35℃，年均气温 7.5℃，生长期年平均 160 d，最短为 150 d，年均无霜期 142 d。年均日照时数 2380.5 h，是最适合栽培果树的气候类型区之一。

1.2 试验设计与试验过程

淋溶试验共设 5 个处理：T1 为大颗粒“肥隆丸”、T2 为“肥隆丸”磨粉、T3 为常规肥土下施肥处理；T4 为常规肥表施肥处理；CK 为不施肥处理；每个处理重复 3 次。

淋溶试验采用内径 10 cm、高度 32 cm 的 PVC 圆柱管制作室内模拟土柱（图1）。圆柱管底部铺 2 cm 厚的干燥石英砂（粒径为 1～2 mm；经 2.0 mol/ L H₂SO₄ 浸泡过夜并用蒸馏水洗净），并在底部管口处和砂粒与土壤接触面分别铺上一层 0.75 mm 孔径的尼龙网，在管下面开一个 1 cm 左右宽的孔，用塑料管将淋溶液接入三角瓶中。按照 1.18 g/cm³ 田间土壤容重将已处理好的风干土样装入 PVC 圆柱管中，形成约 20 cm（模拟根系吸收养分深度）的模拟土柱，土壤装入土柱后，每个土柱加入 630 mL 水（土壤水分含量 26%）培养 2 d，使土柱中的土壤达到近饱和且较均匀的含水状态。将肥料置于土表下方 10 cm 处，每次加水淋洗时，先在土柱表层放置一张滤纸将水滴在其上，再由滤纸均匀地渗入土壤，每次浇水 235 mL，每隔 3 d 再次浇水，当天采集淋滤液，共计取样 8 次。

桃树试验共设 3 个处理：C 地为常规施肥对照田，选 15 棵性状相近的桃树，每棵施用 15-15-15 的硫基复合肥 1 kg，追肥用 16-6-26 硫基复合肥，每棵树 1 kg；A、B 两地：每 5 棵性状相近的桃树分别施用“肥隆丸”8 粒 / 棵（0.12 kg/ 棵）、12 粒 / 棵（0.18 kg/ 棵）、16 粒 / 棵（0.24 kg/ 棵），共计 15 棵树，追肥施用 99-99-219 云天化碳基液态肥 0.5 kg/ 棵。所有的处理生长条件和栽培管理均保持一致。

1.3 指标测定

土壤中的无机态氮含量采用凯氏法进行测定；土壤有效磷含量采用 0.5 mol/L NaHCO₃ 溶液浸提，然后通过全自动智能化学分析仪（Smart Chem 200， Alliance，法国）测定；土壤速效钾含量采用 1 mol/L CH₃COONH₄ 溶液浸提后通过火焰光度法测定。

1.4 植株样品采集和测定方法

果实成熟后在试验田中从不同区组采集艳红桃果实，每 5 棵树中随机选取 10 个代表果，测量单果重。

1.5 数据分析与统计

所有的数据分析都利用 Excel 2018、Origin 2018 进行。

2 结果与分析

2.1 淋溶试验

图2～4 为不同形态肥料淋洗液的氮磷钾浓度随时间变化的测定结果。图2 中各处理淋洗液的无机态氮浓度变化如下：粉末状的 T2 处理释放速度最快，呈快速上升转向快速下降后变成缓慢释放的过程，其峰值分别为 T1 和 T3 峰值的 25% 和 39%，前 4 次淋洗量占整个淋洗期间淋洗总量的 64.92%，淋失量最高；其次是 T3 处理，即常规颗粒肥料，前 10 d 内无机态氮的初期释放速率和峰值都介于 T1 和 T2 处理之间，淋洗液浓度为大颗粒 T1 处理的 1.79～7.67 倍，10 d 后淋洗液浓度低于 T1 处理且呈下降趋势，前 4 次淋洗量占整个淋洗期间淋洗总量的 56.52%；大颗粒“肥隆丸”T1 处理前期释放量低于 T2 和 T3 处理且处于快速释放趋势，淋洗 10 d 后，T1 处理释放量开始高于其他处理直至淋洗结束，较 T3 处理相比，淋洗液浓度高出 10.94%，前 4 次淋洗量占整个淋洗期间淋洗总量的 47.2%，淋失量显著小于粉末状肥料和常规肥；T4 处理表施肥无机态氮的释放速率相较于 T1～T3 处理没有明显浮动，前 4 次淋洗量占整个淋洗期间淋洗总量的 43.71%；整个淋洗期间，CK 无明显变化。

图3 中各处理淋洗液的有效磷浓度变化如下：在前 4 次淋洗过程中，各处理的有效磷的释放速率基本一致。两周后 T1、T2、T3 处理淋洗液的浓度均随时间的延长逐渐升高，其中大颗粒“肥隆丸”T1 的淋洗浓度高于其他处理，T1 至 T4 处理的第 7 次淋出液浓度分别占整个淋洗期间淋洗总量的 36%、34.08%、35.31%、7.42%，且 T1 最大淋洗浓度可高出分别 T3 和 T2 处理的 30.25% 和 86.74%，高于 T4 处理的 25 倍，大颗粒有效磷释放能力明显高于其他肥料处理；整个淋洗期间，T4 处理无明显变化，CK 淋洗液不含有效磷。图4 中各处理淋洗液的速效钾浓度变化如下：在前期淋洗过程中， T2 处理的浓度随时间延长淋洗液浓度急剧上升，前 2 次淋洗量占整个淋洗期间淋洗总量的 29.22%，粉末状肥料淋洗浓度最大值高出大颗粒 T1 处理 40.58%；T3 处理前 3 次淋出速效钾浓度高出 T1 处理 2.44～10.96 倍；大颗粒“肥隆丸”T1 处理淋洗浓度随淋溶时间延长呈现缓慢升高再缓慢降低的趋势，T1 至 T4 处理的前 5 次淋洗液浓度分别占整个淋洗期间淋洗总量的 55.47%、79.96%、66.14%、 67.81%，表现为 T2>T4>T3>T1，其他处理淋洗液浓度均高于 T1 处理。整个淋洗期间，CK 无显著变化。

2.2 艳红桃的轻简化施肥

根据重量测试结果如图5 所示，大颗粒“肥隆丸”作为底肥时，与常规施肥相比对艳红桃的产量影响结果如下：成熟期常规施肥单果平均重 286.89 g， A 地施用 8、12、16 粒大颗粒“肥隆丸”单果平均重量分别为 311.33、305.29、304.42 g，分别增产 8.5%、6.4%、6.1%；B 地施用 8、12、16 粒大颗粒“肥隆丸”单果平均重量分别为 326.88、325.79、 347.19 g，分别增产 13.9%、13.6%、21%，两地平均增产 11.2%、10%、13.6%。另外，以“ 肥隆丸”最高施肥量 16 粒与普通复合肥进行计算比较：大颗粒“肥隆丸”作为底肥施肥量为 16 粒 × 0.015 kg/ 粒 =0.24 kg/ 棵树；常规复合肥作为底肥施肥量为 1 kg/ 棵树。“肥隆丸”作为底肥时，比普通复合肥实物使用量减少了 76%；追肥时，作为追肥的液体水溶肥料，每棵树用 0.5 kg 肥比农民用普通复合肥每棵用 1 kg，按实物节肥 50%。施用大颗粒 “肥隆丸”配合液体水溶肥进行追肥的轻简化施肥模式比常规施肥模式平均减少使用肥量 66%，也能保障艳红桃果树产量。

3 讨论

目前传统肥料粒径平均为 1.5 mm 左右，基本能够保障作物营养需求，但从肥料制造工艺、肥料运输、人工施肥和养分释放等过程中都需要解决很多问题，例如：肥料制造工艺过程中进行烘干对能源的需求、运输过程中为防止颗粒肥料吸潮板结对防板结剂的使用、果树施肥过程中对人工成本的增加及养分过量化肥的使用等^[14-15]。本研究的大颗粒长效肥料，物料经过粉碎后直接挤压成粒，且粒径远高于传统肥料，形成的颗粒大，比表面积小，生产过程中不需要加热，降低生产成本。

本研究中，与 CK 和其他形态肥料相比，淋溶试验结果表明，不同形态肥料处理都遵循了肥料养分释放机理：扩散机理和渗透机理^[16]。（1）粉末状 T2 处理由于其形态的扩散性，施入土壤后与土壤充分接触，土壤中的水分直接接触肥料，养分快速释放，所以在氮钾的淋溶过程中表现出快速、直接的淋洗浓度变化。前 4 次无机氮淋洗量占整个淋洗期间淋洗总量的 64.92%，前 5 次速效钾淋出液浓度占整个淋洗期间淋洗总量的 79.96%，分别超出大颗粒 T1 处理淋失量 37.54% 和 38.74%，养分淋溶损失最高。也正是因为肥料与土壤的充分接触，导致肥料接触土壤后磷元素被土壤快速固定，相较于大颗粒 T1 和常规肥 T3 处理，有效磷的淋出液浓度最低，供给作物有效磷的能力最低^[17-18]； （2）常规肥 T3 处理中，前期氮养分淋出浓度为大颗粒 T1 处理的 1.79～7.67 倍，钾淋出液浓度高出大颗粒 T1 处理 2.44～10.96 倍，均处于养分快速淋失阶段。常规颗粒肥料与土壤的接触过程中，由于肥料颗粒小，具有大的比表面积，磷易被固定，随着肥料中的无机态氮和速效钾养分前期快速淋洗损失，常规颗粒肥料就不足以维持果树中后期对养分含量的需求，只能通过大量追肥来补充土壤养分。由于肥料的过量使用，使土壤养分失衡、地下水污染成为难以避免的问题^[19-20]；（3）大颗粒 “肥隆丸”处理随着水分缓慢进入大颗粒肥料过程中，肥料吸收水分缓慢膨胀，大颗粒肥料开始部分溶解渗透进入土壤中，淋洗液浓度处于缓慢上升趋势。大颗粒有效磷的淋洗浓度为常规肥料土表施肥的 25 倍，常规肥土下施肥处理的 0.3 倍，粉末肥料处理的 0.87 倍，土壤有效磷的浓度在一定程度上得到了提升；截止到大颗粒淋洗浓度最高时，大颗粒氮的淋洗浓度低于粉末肥料处理的 27.3% 和常规肥土下施肥处理的 16.5%；钾的淋洗浓度低于粉末肥料处理的 30.6%、常规肥料土表施肥处理的 18.2%、常规肥土下施肥处理的 16.1%。很明显，大颗粒“肥隆丸”的养分淋失显著低于粉末肥和常规肥，同时也低于常规肥土表施肥的淋溶损失。颗粒形态的特点正是大颗粒肥料无机态氮和速效钾的淋出浓度与其他形态肥料淋失量不同的原因。由于大颗粒“肥隆丸”肥料大的体积，小的比表面积，大颗粒中通过养分在土壤中形成集中区域，并由高浓度向低浓度的扩散作用持续的供应作物吸收利用，使得肥料在土壤中有效避免了磷被固定，促进磷的释放；缓解了氮、钾元素的损失与浪费等问题，满足果树在秋冬季节对大量元素的需求^[21]。同时，本试验在设计大颗粒的过程中还添加了抑制剂和中微量元素，使得肥料施入土壤后，抑制剂在一定程度上可以激活土壤脲酶的活性，有效避免肥料养分的过度淋失。中微量元素为果树和土壤微生物提供动力源，活化土壤有机质^[22]。在丹东艳红桃多次施肥试验中，本研究进一步对比了新型大颗粒复合型肥和传统肥料在果树方面的效果。试验结果显示，与普通肥料相比，施用新型大颗粒复合型肥的丹东艳红桃平均增产 11.6%，比果树每年常规施用普通复合肥实物用量平均减少了 66%，新型大颗粒复合型肥表现出较好的肥力效果，降低肥料使用量的同时，能够显著提高作物产量，达到节约成本的目的。通过数据可以确定，大颗粒肥料采用集中定点定位深施肥的方式，在为果树提供营养的过程中，与常规施肥和土壤表面追肥相比，具有更好的淋溶效果和植物养分吸收效果，使肥料养分直接送达植物根系，可以在一定程度上避免肥料过量使用的问题。

4 结论

通过改变肥料形态制作形成的新型大颗粒复合型肥具有减少淋溶损失、延缓肥效释放、增加果树吸收时间的特点。新型大颗粒复合型肥施入土壤后，有效磷的浓度在一定程度上得到了提升；无机氮和速效钾的养分淋失显著低于粉末肥和常规肥，同时也低于常规肥土表施肥的淋溶损失。在轻简化施肥试验中，采用集中定点定位深施肥的方式，底肥施用 8～16 粒（0.12～0.24 kg）新型大颗粒复合型肥均可使艳红桃产量得到提升，平均增产 11.6%，而且轻简化施肥比艳红桃果树每年常规施用普通复合肥实物用量平均减少了 66%。由此可见，大颗粒复合型肥具有广阔的应用前景和研究价值，在未来的研究中需要进一步探究其优化制备、适用性和推广等问题，以更好地服务于农业生产和环境保护。

参考文献