二种含腐植酸钾肥的制备方法及对甘薯、生姜的增产效果

二种含腐植酸钾肥的制备及对甘薯、生姜的增产效果 二种含腐植酸钾肥的制备方法及对甘薯、生 姜的增产效果 中国土壤与肥料2008(6) 二种含腐植酸钾肥的制备方法及对甘薯,生姜的增产效果 刘兰兰一,王汝娟,一,张晓冬,陈晓光,史春余 (1.山东农业大学农学院,山东泰安271018;2.山东省邹城市农业局,山东邹城273500; 3.山东省龙口市农业局,山东龙口265700) 摘要:腐植酸是一种有良好生物活性的有机高分子物质,风化煤中含有丰富的腐植酸.根据薯芋作物需钾较 多的营养特性,应用风化煤,氢氧化钾,硫酸钾等制备了2种含腐植酸钾肥;通过田问试验,就2种肥料对甘 薯,生姜的增产效果进行了研究.试验结果表明:与施用硫酸钾比较,甘薯施用含普通腐植酸钾肥,结薯数相 似,平均薯块重显着增加,块根产量提高8.12%;施用含活性腐植酸钾肥,结薯数显着增多,平均薯块重相似, 块根产量提高9.52%.生姜施用含普通腐植酸钾肥和含活性腐植酸钾肥,根茎产量分别提高5.28%和12.05%, 含活性腐植酸钾肥的增产效果优于含普通腐植酸钾肥.因此,在利用风化煤生产含腐植酸钾肥时,应根据作物 类型选择工艺路线. 关键词:风化煤;含腐植酸钾肥;甘薯;生姜;产量 中图分类号:TQ444.6+3;$531;$632.5文献标识码:A文章编号:1673—6257(2008)06—0078—04 腐植酸(HumicAcid,简称}lA)是动植物残 体经过微生物分解和转化,以及一系列地球化学过 程而累积起来的一类有良好生物活性的有机高分子 物质.大量研究表明,腐植酸在改良土壤,提高肥 料利用率,促进作物生长发育,提高作物抗逆性和 提高作物产量等方面有明显的效果|1I4J. 自然界中的腐植酸总量很大,而最有希望加以 开发利用的腐植酸资源是一些低热值的煤炭,诸如 泥炭,褐煤和风化煤.我国有丰富的泥炭,褐煤和 风化煤资源5j,利用褐煤或风化煤生产腐植酸肥 料,既可以充分利用现有的有机物资源,又可以满 足作物无公害生产对新型肥料的需求.因此,近年 来科技工作者越来越重视褐煤或风化煤在新型肥料 研究中的作用l6J,一肥料生产企业也纷纷利用 褐煤或风化煤生产腐植酸肥料. 目前,利用褐煤或风化煤制备腐植酸肥料的工 艺路线主要有3条:?褐煤或风化煤干燥,粉碎 后,直接与氮,磷,钾等化学肥料复配,制备腐植 酸复?昆肥料;?褐煤或风化煤干燥,粉碎后,通过 收稿日期:2008—01—03 基金项目:Il】东省自然科学基金(Y2007D14)和山东省教育厅 . 科技计划项目(J07YF05)资助 作者简介:刘兰兰(1983一),女,山东邹城市人,硕士研究 生,主要从事作物产量,品质,生理与新型肥料研究.通讯作 者为史春余. 一 78一 氨化将其中的腐植酸活化,再与氮,磷,钾等化学 肥料复配,制备腐植酸复混肥料;?褐煤或风化煤 干燥,粉碎后,利用腐植酸和尿素之间的络合反应 或者腐植酸和过磷酸钙之问的化学反应,制备长效 者长效腐植酸磷肥l9j.有关 腐植酸尿素(UHA)或 利用稀氢氧化钾溶液活化腐植酸,并制备含腐植酸 钾肥的研究鲜见报道. 甘薯,生姜等薯芋类作物的生长发育需要吸收 大量的钾素营养,研究表明,在氮,磷,钾三要素 中,甘薯,生姜等薯芋类作物对钾素的吸收量最 多,增施钾肥是提高根茎产量,改善根茎品质的有 效[10-挖].因此,本试验对含腐植酸钾肥的制 备方法及其在甘薯,生姜上的生物学效应进行了研 究,期望为含腐植酸钾肥的生产及其在薯芋类作物 生产中应用提供理论依据. 1材料与方法 1.1试验材料 风化煤,粉碎后过0.25,0.177him筛,含水 量为2O.41%,腐植酸总量40.10%,游离腐植酸 含量38.15%,pH值为3.91.硫酸钾的氧化钾含量 为50%.氢氧化钾为化学纯.生物学效应试验在 山东农业大学农学试验站进行,土壤有机质含量 1.12%,碱解氮73.53mg/kg,速效磷(P)29.0 mg/kg,速效钾(K)85.3mg/kg,pH值为7.2; 选用甘薯品种为北京553,生姜品种为莱芜大姜. 中国土壤与肥料2008(6) 1.2氢氧化钾活化腐植酸 腐植酸的活化采用KOH溶液与风化煤反应的 方式进行,试验条件主要考虑KOH溶液浓度(因 素A)和风化煤与溶液比(因素B)2个因素,采 用完全试验(表1). 表1腐植酸活化试验因素水平 水平丽面 l104:l 2153:1 3202:1 称取自然状态下的风化煤1kg,按照试验设计 ,测定 加料,并充分混合均匀,密封反应72h后 产物的含水量,然后将产物在自然状态下风干.测 定产物水溶性腐植酸含量和pH值,计算腐植酸活 化率(%,=水溶性腐植酸含量/游离腐植酸含量 ×mo)和KOH用量(g/k风化煤,=风化煤重× 风化煤与溶液比×KOH浓度). 1.3制备含腐植酸钾肥的方法 根据氧化钾含量相同的原则,按照基准肥料用 量(百分量)[j,将63.17%的风化煤与36.83%的 硫酸钾混合造粒,制备对照肥料(CK);将 52.55%的风化煤,36.83%的硫酸钾和10.62%的 HA— 膨润土}昆合造粒,制备含普通腐植酸钾肥( K);将56.05%的活化风化煤,29.94%的硫酸钾和 14.Ol%的膨润土混合造粒,制备含活性腐植酸钾 肥(AHA—K).60?烘箱中将颗粒肥料烘至含水量 5%以下,测定颗粒抗压强度,氧化钾含量,游离 腐植酸含量和水溶性腐植酸含量. 1.4含腐植酸钾肥生物学效应研究方法 甘薯试验设置3个处理:等量氧化钾的硫酸钾 (K2SO4,36g/m2),含普通腐植酸钾肥(HA—K, 100m2),含活性腐植酸钾肥(AHA—K, 30d追施.试验小区面积l0m2,重复4次,随机 排列;6月15日栽秧,行距80(3m,株距25cm; 氮,磷肥施用和其它管理措施同一般大田.收获期 测定每个小区的产量,数出每个小区的薯块数,计 算单株薯块数和单块薯重. 生姜试验设置3个处理:等量氧化钾的硫酸钾 (K,so4,60g/mz),含普通腐植酸钾肥(HA—K, 166m2),含活性腐植酸钾肥(AHA—K, 166g/m2);50%的肥料基施,50%的肥料于播种后 60d追施.试验小区面积10m2,重复4次,随机 排列;5月5日播种,行距50em,株距20cln, 氮,磷肥施用和其它管理措施同一般大田.收获期 调查株高,单株分枝数和叶面积,主茎叶片数,根 茎产量. 2结果与分析 2.1含腐植酸钾肥的制备方法 2.1.1腐植酸的活化 由腐植酸活化试验结果(表2)可以看出,随 着KOH溶液浓度的提高和用量的增加,产物pH值 和水溶性腐植酸含量均极显着的增加.在所有处理 中,B3处理的pH值和水溶性腐植酸含量最高 (pH值为8.78,水溶性腐植酸含量为23.59%,活 化率为61.83%),A2P,3和A3B2处理次之. 考虑到作物根系对肥料pH值的要求,以中性 或接近中性为宜,虽然处理的水溶性腐植酸 含量最高,但是其pH值明偏高,所以考虑选用 A2或者A3B2处理.由于产物风干前的绝对含水 量越高,风干需用的时间越长;而且含水量过高, 产物会形成膏状物,风干后必须经过粉碎才能利 用,势必增加生产成本.因此,本试验选用含水量 较低的B2处理,该处理的氢氧化钾用量也低于 100g/m2);50%的肥料基施,50%的肥料于栽秧后A2B3处理,生产成本更加经济. 表2腐植酸活化试验结果 注:方差分析检验采用DPS数据处理系统.同一列中,数字后的不同字母表示差 下同.Asc=风化煤(Air—slakecoa1). 异达5%湿着水平; _.?—— 79’_.—— 中国土壤与肥料2008(6) 2.1.2含腐植酸钾肥的制备 从表3可以看出,造粒过程中不添加膨润土 (CK),虽然游离腐植酸含量较高,但是颗粒抗压 强度较低,没有达到低浓度复混肥料的 (>8N).与CK比较,含普通腐植酸钾肥(HA一 强度显着提高,而且AHA—K颗粒抗压强度较高; HA—K与AHA—K的氧化钾含量和游离腐植酸含 量相似,水溶性腐植酸含量有明显差别.因此,本 研究选用HA—K与AHA—K进行生物学效应试验. 还可以看出,肥料的pH值,AHA—K较高,HA— K)和含活性腐植酸钾肥(AHA—K)的颗粒抗压K和CK较低. 表3含腐植酸钾肥的技术指标 2.2含腐植酸钾肥的增产效果 2.2.1含腐植酸钾肥对甘薯块根产量的影响 表4甘薯块根产量及其构成因素 从表4可以看出,与施用等量氧化钾的硫酸钾 相比,施用含普通腐植酸钾肥(HA—K)每株所结 薯块数相似,平均薯块重显着增加,块根产量显着 提高,增产8.12%.施用含活性腐植酸钾肥(AHA — K)每株所结薯块数显着增加,平均薯块重相 似,块根产量显着提高,增产9.52%.2种含腐植 酸钾肥之间比较,施用含普通腐植酸钾肥的薯块较 产量差异不显着.说明含活性腐植酸钾肥对甘薯生 长发挥促进作用的时间早于含普通腐植酸钾肥,这 可能与含活性腐植酸钾肥的部分腐植酸被活化有 关. 2.2.2含腐植酸钾肥对生姜根茎产量的影响 从表5可以看出,与施用等量氧化钾的硫酸钾 K)的处理, 相比,施用含普通腐植酸钾肥(HA, 生姜的株高,分枝数,主茎叶片数和单株叶面积都 显着增加,根茎产量提高5.28%.施用含活性腐 植酸钾肥(AHA—K)的处理,生姜株高,分枝 数,主茎叶片数,单株叶面积以及根茎产量不但显 着高于硫酸钾处理,而且显着高于含普通腐植酸钾 肥处理,其根茎产量比硫酸钾和含普通腐植酸钾肥 处理分别提高12.O5%和6.44%.说明生姜施用含 重,而施用含活性腐植酸钾肥的薯块数较多,块根活性腐植酸钾肥的增产效果较 好. 表5收获期生姜茎叶特性和根茎产量 3结论 3.1含腐植酸钾肥的制备方法 1)应用氢氧化钾溶液可以有效地提高风化煤 中水溶性腐植酸含量.综合考虑作物根系对肥料 pH值的要求,腐植酸活化率以及产物的含水量等, 适合制备活性腐植酸的反应条件为20%的氢氧化 钾溶液浓度,风化煤与氢氧化钾溶液比3:1.按照 该反应条件对风化煤中的腐植酸进行活化,腐植酸 活化率为37.27%,pH值为7.92. 2)在加入适量膨润土的条件下,利用风化煤 腐植酸和经过活化后的风化煤腐植酸与硫酸钾混合 生产的颗粒肥料,其颗粒抗压强度都得到显着提 一 80一 高.含普通腐植酸钾肥与含活性腐植酸钾肥的氧化 钾含量和游离腐植酸含量相似,水溶性腐植酸含量 有明显差别. 3.2甘薯和生姜施用含腐植酸钾肥的效果 1)与施用硫酸钾比较,汁薯施用含普通腐植 酸钾肥料后,每株所结薯块数相似,平均薯块重显 着增加;块根产量提高8.12%.甘薯施用含活性 腐植酸钾肥料后,每株所结薯块数显着增多,平均 薯块重相似;块根产量提高9.52%.在本试验条 件下,腐植酸活化与否对甘薯产量的影响不大. 2)与施用硫酸钾比较,生姜施用含普通腐植 酸钾肥料后,收获期株高,分枝数和叶面积均增 加,根茎产量提高5.28%.生姜施用含活性腐植 中国土壤与肥料2008(6) 酸钾肥料后,收获期株高,分枝数和叶面积均增 加,根茎产量提高12.05%.在本试验条件下,腐 植酸活化对提高生姜产量有比较重要的作用. 3)初步分析认为,施用含腐植酸钾肥改善甘 薯和生姜产量性状的原因,一是由于腐植酸作为有 机高分子物质对钾素有缓释作用,二是由于腐植酸 分子本身对作物生长发育有刺激作用. 4)在利用风化煤,褐煤等生产含腐植酸钾肥 时,应根据不同的作物选择工艺路线,以降低成 本,提高经济效益. 参考文献: [3] [4] [5] 何萍,杨金,周1腐柄酸复混肥对番茄产量,品质及生 理活性的影响[J].土壤通报,1997,25(6):277—279. 武丽萍,成绍鑫.天于腐植酸对尿素增效作用研究与产品 开发状况及发展趋势[J].腐植酸,2000,(1):1—3. 成绍鑫,武丽萍,李丽.腐植酸j速效磷肥的作用及HA— P的农化效应[J].腐柑酸,2002,(1):32—35. 杜会英,障f址川,孙忠寓,等.腐植酸复混肥对葡萄养分 吸收利』H的影响[J].土壤通报,2(]06,37(3):546— 549. 郑平.煤炭腐植酸的生产和应用[M].北京:化学工业出 [6] [7] [8] [10] [12] [133 [14] 版社,1991.1—4. 刘方春,邢尚军,刘春生,等.褐煤腐殖酸对铵的吸附特 性研究[J].植物营养与肥料学报,2005,I1(4):514— 518. 成绍鑫.腐楠酸类物质的活化与钝化及其在绿色肥料中的 应用[J].腐植酸,2003,(5):1—14. 粱太波王振林王汝娟,等.含普通腐植酸钾肥对生姜根 系生长发育及活性氧代谢的影响[J].应用生态学报, 2(137,18(4):813—817. 成绍鑫,武丽萍,柳玉琴,等.腐植酸一脲络合物的工艺 开发[J].腐植陵,1994,(4):29—32. 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PrelmrationoftwopotassillnlfertilizersinduainghumicacidanditseffectstoincreasetheyieMofsweetpotatoandgingei- HULan—lan一,WANGRu—juan 一,ZHANGXiao-dong,CHENXiao-guang,SHIChun—yu(1.AgronomyCollege,Shah. dongAculturalUniversity,TaianShandong271018;2.AculturalBureanofZouehengCity,Zoucheng273500; 3.AgriculturalBureauofLongkouCity,Longkou265700) Abstract:Humicacidisakindoforganicmatterwith}lighmolecularquantityandsatisfactorybiologicalactivity.andthereare abundanthmnicacidinairslake—coa1.Accordingtothepeculiaritythatsweetpotatoandgingerbelongtothecropfavoringpotas— sitim,twokindsofpotassiumfertilizerincludinghumicacidwerepreparedandappliedinthefieldexperimentofsweetpotatoand ginger.TheexperimentalresultsshowedthattocolnparewiththeapplicationofSO4,applyingthepotassiumfertilizerincluding corIlnlonhanfieacid(}n—K)inthesweetpetatohad11oeffectOlqstoragerootsperplant,significantlyincreasedtheshweight perlump,andincreasedstoragerootyieldby8.12%;applyingthepotassiumfertilizerincludingactivehumicacid(AHA—K) inthesweetpotatohadnoeffectoilthefreshweightperlump,significantlyincreasedstoragerootsperplant,andincreasedstor- agerootyieldby9.52%.ApplyingHA, KandAHA—Kingingerincreasedrootyieldby5.28%and12.05%separately.and thedegreeofincrease()frootyieldwashigherintheAHA—Kmanagementascomparedwit hintheHA—Kmanagement.Asa result.themethodnfusingairslake—coaltoproducepotassiumfertilizerincludinghumicacidwasvariedwithdifferentcrops. Keywords:airslake—coal;potassiumfertilizerincludinghumicacid;sweetpotato;ginger;yield