李祎成，熊遠福，文祝友，熊海蓉*，邢俊英

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學 化學與材料科學學院，湖南 長沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學 動物科學技術(shù)學院，湖南 長沙 410128）

【研究意義】水稻是我國第一大糧食作物[1]，超過一半的居民將稻米作為主食[2]。施肥能有效提高水稻的產(chǎn)量并提高稻米品質(zhì)。然而肥料利用率始終偏低，且過度施肥對生態(tài)環(huán)境和人類健康亦有負面影響[3]。緩/控釋肥是一種既能滿足作物生長的養(yǎng)分需求，同時肥效可緩慢釋放或控制釋放的新型肥料，不僅省時省工、促進作物生長[4]，而且還能有效提高肥料利用率，從而減少過度施肥引起的環(huán)境污染問題。因此，緩/控釋肥被稱作“21 世紀的理想肥料”[5]，在實施化肥“減量增效”、保證糧食安全以及保護生態(tài)環(huán)境方面極具潛力?！厩叭搜芯窟M展】許多研究表明，緩/控釋肥對水稻的生長發(fā)育及產(chǎn)量有顯著影響[6]，但也有不足之處，如部分脂溶性樹脂包膜型緩/控釋肥不易降解，易破壞土壤結(jié)構(gòu)[7]，緩/控釋肥的生產(chǎn)工藝復雜、價格昂貴以及肥料利用率依然不夠高[8]，部分緩/控釋肥易釋放刺激性物質(zhì)[9]?，F(xiàn)有的水稻緩/控釋肥是將肥料施于泥土，雖然緩/控釋效果較好，但肥料離水稻根系較遠，養(yǎng)分易隨雨水流失。種衣劑是一種新型農(nóng)業(yè)技術(shù)產(chǎn)品[10]，水稻專用型種衣劑在國內(nèi)外已進入應用研究階段。各項研究顯示，施用種衣劑能提高水稻產(chǎn)量5%～10%[11-12]?；诰?控釋肥的養(yǎng)分緩/控釋肥理論和種衣劑的種子包衣技術(shù)，熊遠福等[13]提出了一種新型緩/控釋肥-水稻種子包衣肥（簡稱水稻種衣肥）。水稻種子包衣肥的研究應用改變了現(xiàn)有緩/控肥料的載體與施用方式，可有效提高肥料利用率、節(jié)省肥料、減少環(huán)境污染[14]，達到節(jié)本增效、保護環(huán)境的目的?！颈狙芯壳腥朦c】筆者在該專利基礎上進行改進，新加入填料層及膜料層，對研制出的晚稻種衣肥ZFWW-8 的緩釋性能進行研究，首次提出晚稻種衣肥的養(yǎng)分釋放方程。且目前市面上晚稻種衣肥的應用效果研究尚未見報道，筆者首次進行晚稻種衣肥應用效果試驗?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過研究晚稻種衣肥ZFWW-8的緩釋性能、對晚稻生長及秧苗生理指標的影響，探明晚稻種衣肥ZFWW-8的養(yǎng)分釋放特性和應用效果，以期為晚稻種衣肥的性能評價及應用提供參考。

1 試驗材料

晚稻種子：象牙香珍，湖南金稻種業(yè)有限公司。

晚稻種衣肥：ZFWW-8，由填料（粉劑A）、肥料（粉劑B）和膜料（液劑C）組成。其中，填料由海泡石、滑石粉等組成；肥料為ZFW-8，由尿素、KH2PO4、KCl、微量逸氧劑（CaO2）等組成，N∶P2O5∶K2O=20∶10∶20，養(yǎng)分總含量（N+P2O5+K2O）=50.0%；膜料為KSFA-6T，由可降解樹脂A、溶劑及微量色素組成，含量10%。使用時，按包衣比1∶1.25 進行包衣，即種子負載率（種子增重率）125%，其中填料用量99.76%，肥料用量25%，膜料用量2.4%（相當于純膜料用量0.24%）。晚稻種衣肥由湖南農(nóng)業(yè)大學化學與材料科學學院研制。

2 試驗方法

2.1 晚稻種子包衣方法

包衣流程如圖1 所示。稱取200.0 g 晚稻種子，放入BY300A 小型包衣機中，開啟包衣機，先用微型噴霧器向包衣機中噴超純水，直到種子表面濕潤均勻；緩慢加入186.9 g 填料，直到種子表面包衣均勻且包衣機底部無明顯殘留填料；再向包衣機內(nèi)噴超純水至種子表面濕潤均勻后，緩慢加入62.5 g 肥料，至種子表面包衣均勻且包衣機底部無明顯殘留肥料為止；最后向包衣機內(nèi)噴入6 g 膜料，直至種子表面包衣均勻、顏色一致且包衣機底部無明顯殘留膜料為止。將包衣后的種子取出放入試樣篩，置于45 ℃烘箱內(nèi)烘60 min。

圖1 晚稻種子包衣流程Fig.1 Late-rice seed-coating process

2.2 晚稻種衣肥養(yǎng)分釋放特性試驗方法

2.2.1 養(yǎng)分N、P、K浸提方法 采用養(yǎng)分水中溶出法試驗，分別稱取一定量的包衣晚稻種子（T）和未包衣晚稻種子（CK），按照GB/T 23348—2009《緩釋肥料》規(guī)定方法、參考文獻[15]的步驟，在肥水比1∶20、25 ℃恒溫條件下浸提，按規(guī)定時間（1，3，5，7，14，28，42，56，72，84 d）進行浸提液采樣，待測。

2.2.2 養(yǎng)分N、P、K 測定方法 將包衣晚稻種子（T）、未包衣晚稻種子（CK）和“2.2.1”提取的浸提液，按國標GB/T 8572—2001《復混肥料中總氮含量的測定-蒸餾后滴定法》中的樣品處理方法進行處理，N 含量采用凱式定氮儀測定，P 含量采用釩鉬黃比色法測定，K 含量采用原子吸收分光光度法測定。具體步驟參照文獻[15]。

2.2.3 養(yǎng)分釋放指標計算方法 晚稻種衣肥養(yǎng)分的原始含量、初期釋放率、微分釋放率、累積釋放率和釋放期的測定，按照GB/T 23348—2009《緩釋肥料》的規(guī)定方法并參考文獻[15]所述步驟進行，計算公式如下：

2.3 晚稻種衣肥應用效果試驗方法

2.3.1 盆栽試驗方法 采用泥床培養(yǎng)法，共3種處理：普通撒肥處理T1（肥料混勻于泥床中）、ZFWW-8包衣處理T2和不施肥處理CK，其中T1、T2處理間氮、磷、鉀養(yǎng)分用量一致。每個處理3 次重復，每個重復取180 粒種子放入塑料培養(yǎng)盒（規(guī)格19 cm×28 cm×18 cm）內(nèi)的泥床上，培養(yǎng)至35 d。第4 天測發(fā)芽勢；第8天測定出苗率；第15天起每隔5 d測定一次葉綠素SPAD 值，至播種后第35天為止；第24天測定成苗率、秧苗素質(zhì)、地上部N、P、K含量并計算肥料吸收利用率；第26天測定根系活力。

2.3.2 指標測定方法 秧苗素質(zhì)：按照文獻[16]所述方法，測定成苗率、苗高、莖基寬、總根數(shù)、百株鮮重、百株干重、單位苗高干重。

秧苗地上部N、P、K：按照文獻[17]所述方法，分別用凱式定氮儀測定N 含量、釩鉬黃比色法測定P 含量、原子吸收分光光度法測定K含量。

秧苗根系活力：按照文獻[18]所述α-萘胺法，測定秧苗的根系活力。

秧苗葉綠素（SPAD值）：使用SPAD502葉綠素儀測定秧苗葉片SPAD值。

2.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗均重復3次，結(jié)果取平均值。采用Excel 2021和Origin Pro 2019對數(shù)據(jù)進行繪圖，采用DPS v3.01 專業(yè)版對數(shù)據(jù)進行處理分析，不同處理間含不同小寫字母者表示差異顯著（P＜0.05），含不同大寫字母者表示差異極顯著（P＜0.01）。

3 結(jié)果與分析

3.1 晚稻種衣肥ZFWW-8緩釋性能

3.1.1 晚稻種衣肥養(yǎng)分原始值 晚稻種衣肥養(yǎng)分原始值是計算浸提過程中包衣種子所載肥料養(yǎng)分（N、P、K）釋放率的基礎。晚稻種衣肥ZFWW-8 養(yǎng)分原始值測定結(jié)果：N、P2O5、K2O 分別為3.65%、1.63%和3.42%，養(yǎng)分總含量（N+P2O5+K2O）=8.7%，N∶P2O5∶K2O=2.24∶1∶2.10。

3.1.2 晚稻種衣肥養(yǎng)分初期釋放率、微分釋放率及釋放期 初期釋放率、微分釋放率和釋放期是評價包衣肥料緩釋能力的重要指標。初期釋放率反映的是緩釋肥中不具有緩釋效果的部分，由表1可知，晚稻種衣肥ZFWW-8 的N、P 和K 的初期釋放率均＜40%，國家標準《緩釋肥料》GB/T 23348—2009 中規(guī)定N的初期釋放率應≤15%，晚稻種衣肥ZFWW-8中N的初期釋放率為13.86%，符合該要求；微分釋放率也稱日平均釋放率，3種養(yǎng)分的微分釋放率均＜1%，其中K的微分釋放率最小，僅有0.52%。從釋放期來看，N的釋放期最長為86.77 d，P、K 的釋放期次之，分別為85.62、72.36 d。由此表明，晚稻種衣肥ZFWW-8 具有良好的緩釋能力，具有較長的肥效，能滿足晚稻幼苗期至分蘗初期生長所需的養(yǎng)分量。

表1 晚稻種衣肥ZFWW-8中養(yǎng)分初期釋放率、微分釋放率及釋放期Tab.1 Initial release rate，differential release rate and release period of N，P and K of late rice seed coating fertilizer ZFWW-8

3.1.3 晚稻種衣肥養(yǎng)分累積釋放曲線 累積釋放率是反映包衣肥料緩釋能力的重要指標之一。從圖2可知，N 在1～28 d 釋放速率較高、釋放率增幅較大，在28～56 d釋放速率有所降低、釋放率的增幅較為穩(wěn)定，在56～84 d 釋放速率緩慢、釋放率增幅不明顯。國家標準《緩釋肥料》GB/T 23348—2009 中規(guī)定三元緩釋肥料中N 在28 d 的累積釋放率應＜80%，晚稻種衣肥ZFWW-8 在28 d 的累積釋放率為66.69%，符合該要求；P 在1～28 d 釋放速率較快、釋放率增幅較大，在28～42 d的釋放速率較為平穩(wěn)、釋放率穩(wěn)步上升，在42～84 d的釋放速率明顯減慢、釋放率增幅逐漸降低；K 在1～14 d 釋放速率較快、釋放率增幅較大，14 d 之后的釋放速率顯著降低、釋放率的增幅逐漸減小。

圖2 晚稻種衣肥ZFWW-8中N、P、K累積釋放率曲線Fig.2 Cumulative release rate curve of N，P and K of late-rice seed-coating fertilizer ZFWW-8

從整體的累積釋放率來看，包衣晚稻種子的3 種養(yǎng)分在84 d 的累積釋放率大小關(guān)系為K（81.88%）＞P（79.21%）＞N（78.96%），K 的釋放率全時間段內(nèi)均高于P 和N，N 在初期釋放率低于P 的情況下，累積釋放率在第7 天時幾乎與P 持平，7 d 之后N 的累積釋放率高于P，直至接近84 d時，P 的累積釋放率最終高于N。3種養(yǎng)分的釋放曲線都趨于平緩的拋物線，說明晚稻種衣肥ZFWW-8的養(yǎng)分供給與晚稻幼苗期至分蘗初期需肥規(guī)律基本一致。

綜上所述，晚稻種衣肥ZFWW-8的緩釋性能符合國家標準《緩釋肥料》GB/T 23348—2009，養(yǎng)分釋放期較長，具有良好的緩釋性能。

3.1.4 晚稻種衣肥養(yǎng)分釋放方程 用DPS v3.01 專業(yè)版軟件對晚稻種衣肥ZFWW-8 中N、P、K 3 種養(yǎng)分在1～84 d的累積釋放率（%）隨浸泡時間（T/d）的變化曲線分別進行擬合分析，得到的結(jié)果如下：

N的養(yǎng)分累積釋放規(guī)律符合韋布爾函數(shù)模型，其養(yǎng)分釋放方程為：

P、K的養(yǎng)分累積釋放規(guī)律符合房室模型，其養(yǎng)分釋放方程分別為：

P=59.637 8*EXP（0.003 477T）-40.207 6*EXP（-0.107 069T），相關(guān)系數(shù)R=0.998 9

K=66.833 5*EXP（0.002 452T）-35.193 1*EXP（-0.230 741T），相關(guān)系數(shù)R=0.997 8

上述N、P、K養(yǎng)分釋放方程的擬合度較高，擬合值與實測值一致。通過上述各養(yǎng)分釋放方程，可預測釋放期內(nèi)各養(yǎng)分任意時間的養(yǎng)分釋放率。

3.2 晚稻種衣肥應用效果

3.2.1 晚稻種衣肥對出苗率、成苗率的影響

由表2 可知，3 種處理間出苗率、成苗率的測定結(jié)果為CK＞T1＞T2、CK=T1＞T2，其中出苗率T2較CK、T1分別降低了1.39%、1.09%，成苗率T2較CK、T1降低了2.85%。3 種處理的出苗率均＞90%，成苗率均＞88%，且差異不顯著。由此說明，晚稻種衣肥對晚稻種子的出苗、成苗無影響。

表2 種子出苗率與成苗率Tab.2 Measurement results of emergence rate and seedling rate

3.2.2 晚稻種衣肥對秧苗素質(zhì)的影響 由表3可知，3種處理間秧苗素質(zhì)的測定結(jié)果為T2＞T1＞CK。T2較CK、T1相比，苗高、莖基寬、總根數(shù)分別提高了29.25%、23.74%、75.31%和3.96%、3.93%、19.3%，干重、單位苗高干重分別提高了50.09%、18.68%和8.50%、4.92%。T2與CK 各項秧苗素質(zhì)差異極顯著，T2與T1的干重差異顯著，總根數(shù)差異極顯著。由此說明，相較于普通撒肥，晚稻種衣肥促進秧苗根系生長和植株同化的作用更為顯著，能使晚稻吸收積累更多的營養(yǎng)物質(zhì)從而達到壯苗的作用，為增產(chǎn)打下了良好基礎。

表3 秧苗素質(zhì)Tab.3 Seedling quality

3 種處理間的根系活力測定結(jié)果為T2＞T1＞CK，T2較CK 和T1相比分別提高了49.43%、14.82%，3 種處理間差異極顯著。試驗數(shù)據(jù)表明，相較于普通撒肥，晚稻種衣肥更能有效提高秧苗的根系活力，促進秧苗根系對土壤中養(yǎng)分的吸收，從而促進秧苗的生長。

3.2.3 晚稻種衣肥對秧苗地上部N、P、K含量及肥料吸收利用率的影響

由表4 可知，3 種處理間N、P、K 的含量測定結(jié)果為T2＞T1＞CK，T2的N、P、K 含量較CK、T1分別提高了32.62%、14.49%、11.74%和5.62%、6.04%、2.28%；T2與CK 的P 含量差異顯著，N、K 差異極顯著；T2與T1的N 含量差異顯著。T1和T2的N、P、K 肥料吸收利用率測定結(jié)果均為T2＞T1，分別提高了25.8%、37.2%、19.6%，其中N、P肥料吸收利用率差異顯著。試驗數(shù)據(jù)表明，相較于普通撒肥，晚稻種衣肥能有效促進秧苗對N、P、K的吸收，提高肥料吸收利用率，因此達到促進晚稻秧苗生長的效果。

表4 秧苗地上部N、P、K含量及肥料吸收利用率Tab.4 N，P，K content and fertilizer absorption and utilization rate in shoot of seedling

3.2.4 晚稻種衣肥對秧苗葉綠素含量的影響 由圖3 可知，在15～35 d 時，3 種處理間的葉綠素SPAD值均隨著時間的增加而上升；就各時間點的葉綠素值比較，葉綠素SPAD 值測定結(jié)果均為T2＞T1＞CK，在25～30 d 時，3 種處理之間的葉綠素SPAD 值差異達到最大，T2與CK 差異極顯著，T2與T1差異顯著；35 d 后，3 種處理之間的葉綠素SPAD 值才逐漸持平?？梢娡淼痉N衣肥ZFWW-8 肥效期長，肥效緩釋效果顯著，相較于普通撒肥，更能有效提高晚稻秧苗的葉綠素值，促進晚稻秧苗的光合作用，有利于提高晚稻有機物質(zhì)的積累。

圖3 秧苗葉綠素SPAD值Fig.3 Measurement results of chlorophyll SPAD value of seedlings

綜上所述，晚稻種衣肥ZFWW-8 對種子萌發(fā)無影響，且能有效提高晚稻秧苗的根系活力，促進秧苗對養(yǎng)分的吸收，增強秧苗的光合作用，促進秧苗生長，提高秧苗綜合素質(zhì)，為增產(chǎn)打下良好基礎。

4 討論

緩釋特性反映的是包衣肥料的緩釋機理，由初期釋放率、微分釋放率、釋放期和累積釋放率等評價指標來表征。初期釋放率反映的是包衣肥料中包衣不完整的肥料顆粒數(shù)量[19]和其速效養(yǎng)分的釋放能力，而微分釋放率、釋放期和累積釋放率反映的是該包衣肥料的緩釋效果。與湖南農(nóng)業(yè)大學熊海蓉等[14]對晚稻種衣肥ZFWW-6（每100 g晚稻種子載肥量4.425 g）的研究數(shù)據(jù)相比，ZFWW-8（每100 g晚稻種子載肥量10.875 g）的養(yǎng)分釋放期更長、初期釋放率更低，具有更優(yōu)異的緩釋性能；與劉海林等[20]通過不同膜材用量、致孔劑及密封劑對植物油包膜尿素的研究數(shù)據(jù)對比，晚稻種衣肥ZFWW-8的微分釋放率和累積釋放率顯著高于該包膜尿素；與雷明馨等[21]以果皮為基質(zhì)的緩釋氮肥研究數(shù)據(jù)對比，晚稻種衣肥ZFWW-8 在原始N 含量低于其最低含量的情況下，初期釋放率仍較高，分析比較，可能是晚稻種衣肥ZFWW-8的膜料用量較低所造成的原因。綜合來看，晚稻種衣肥ZFWW-8的緩釋能力已達到大部分緩/控釋肥的水準，且緩釋效果顯著優(yōu)于其他晚稻種衣肥。下一步可以進一步研究膜材料的改進及用量，以降低初期釋放率，達到更高的緩釋水平。

應用效果是評價包衣肥料是否具有生產(chǎn)應用價值的重要指標。本研究用出苗率、成苗率、秧苗素質(zhì)、秧苗N、P、K含量、秧苗根系活力和秧苗葉綠素（SPAD值）等農(nóng)學指標來表征該包衣肥料的應用效果。本研究數(shù)據(jù)顯示，晚稻種衣肥ZFWW-8 包衣處理的種子出苗率、成苗率略低于普通撒肥，可能是由于種子外表面包裹了一層較厚的種衣肥，包衣種子存在吸水裂解的過程，導致發(fā)芽初期包衣晚稻種子的萌發(fā)、出苗較緩慢，但不影響其正常生長。施用緩/控釋肥能有效促進植物生長發(fā)育[22-23]，本研究數(shù)據(jù)顯示，晚稻種衣肥ZFWW-8 包衣處理的晚稻秧苗各項苗素質(zhì)指標均優(yōu)于普通撒肥，這與姚久寶等[24]、焦衛(wèi)平等[25]、唐栓虎等[26]和王少先等[27]學者在緩/控釋肥在植物生長發(fā)育中的研究結(jié)果一致。N、P、K是植物生長必不可缺的養(yǎng)分元素，其含量的高低可作為植株是否缺肥[28]的診斷指標。本研究數(shù)據(jù)顯示，相較于普通撒肥，晚稻種衣肥ZFWW-8 能有效促進秧苗對養(yǎng)分N、P、K 的吸收，這與彭玉等[29]結(jié)果一致，且經(jīng)晚稻種衣肥ZFWW-8 處理的秧苗肥料吸收利用率明顯高于普通撒肥，達到了本試驗預期設想。葉綠素是植物進行光合作用的主要色素，對植株合成有機物質(zhì)起著關(guān)鍵性作用[30]。本試驗數(shù)據(jù)顯示，晚稻種衣肥ZFWW-8處理的秧苗葉綠素含量在測定時期均高于普通撒肥和CK，這與Zhang等[31]和張樹衡等[32]的研究結(jié)果一致。因此，在施肥量相同且培養(yǎng)方式相同的情況下，晚稻種衣肥ZFWW-8比普通撒肥對秧苗的生長具有更顯著性的促進作用，究其原因是晚稻種衣肥覆蓋在種子表面，其釋放的養(yǎng)分離根系很近，因此能被晚稻大幅度利用吸收，因而提高了肥料利用率。

本試驗對盆栽培養(yǎng)下的晚稻種衣肥ZFWW-8 進行了研究且取得了初期成效，下一步將研究田間培養(yǎng)情況下晚稻種衣肥ZFWW-8 對秧苗各項生理指標的影響，并探索晚稻種衣肥的施用對土壤及微生物等的影響，以進一步探索其應用效果和價值。

5 結(jié)論

（1）晚稻種衣肥ZFWW-8的緩釋性能指標符合國家標準《緩釋肥料》GB/T 23348—2009，養(yǎng)分釋放期較長，具有良好的緩釋性能。

（2）晚稻種衣肥ZFWW-8 對種子萌發(fā)無影響，且能有效提高晚稻秧苗的根系活力，促進秧苗對養(yǎng)分的吸收，增強秧苗的光合作用，促進秧苗生長，提高秧苗綜合素質(zhì)，為增產(chǎn)打下良好基礎。

致謝：作物種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用重點實驗室（省部共建國家重點實驗室培育基地）科學基金開放項目（19KFXM07）同時對本研究給予了資助，謹致謝意！