预测抛物线型树脂包膜控释尿素在设施土壤中氮素释放量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于肥料领域，具体涉及一种预测抛物线型树脂包膜控释尿素在设施±壤 中氮素释放量的方法。
【背景技术】
[0002] 缓控释肥料自生产应用W来在农业生产中发挥了巨大的作用，鉴于对经济发展和 环境保护的双重考虑，国家将其列为今后农业生产发展的重要支撑技术之一。但目前缓控 释肥料在应用方面还存在着一定程度的不足，阻碍其推广应用。经过我们初步的研究发现， 抛物线型树脂包膜控释肥料在低温时氮素释放速率可能变慢，溶出相同养分量所需时间延 长、高温时则相反。对于送一点国内外缺乏在室内与田间条件下对群体包膜控释肥料氮素 释放动力学特征差异的系统研究，导致目前室内常规测试方法（25C恒温水浸泡法）较难 反映树脂包膜控释肥料在田间的实际释放过程；而其它预测模型方法的构建不仅缺乏与大 田实际条件的结合（预测效果无法真实说明），且参数复杂、预测包膜控释肥料在田间±壤 中的释放量误差较大，难W实际推广应用。经过本发明人多次试验总结认为，问题主要是 (一）有关文献采用盆栽埋袋法试验来建立或验证预测模型，实际上准确度、重复性非常 差；（二）已有预测模型参数较多。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种预测抛物线型树脂包膜控释尿素在设施±壤中氮素释 放量的方法。
[0004] 本发明提供的预测抛物线型树脂包膜控释尿素在设施±壤中氮素释放量的方法， 包括如下步骤：
[0005] 1)采用室内梯度恒温培养试验，计算得到所述抛物线型树脂包膜控释尿素在温度 ti时氮素的累积释放时间nil与在所述累积释放时间nil时氮素的累积释放量Cl ;
[0006] 。将公式 I 转换为 y = a+bXm，设定 y = ln("° 0, a = InC。，b = - q ;
[0007] C = IOO-CoX e(。)Xm 公式 I
[0008] 所述公式I中，C为氮素的累积释放量，单位为％ ;C。为肥料氮素最大累积释放量， 单位为％ ;
[0009] m为氮素的累积释放时间；
[0010] q为释放速率常数；
[0011] 将步骤1)所得叫和Cl代入公式II和公式III，得到a、b ;
[001引 公式II
[0014] a=蹈Liln(100 - Q) -(bxSIlim〇]化 公式 III
[0015] 再将所得a值代入a = InC。得到拟合后的肥料氮素最大累积释放量C。；
[0016] 将所得b值代入b = - q得到拟合后的氮素释放速率常数q ;
[0017] 将步骤1)所得叫、步骤2)所得Qi与Coi代入所述公式I中，得到温度ti时氮素的 累积释放量Cl的拟合值，用C。表示；
[0018] 所述C。与步骤1)所得Cl差异不显著；
[0019] 3)按照步骤1)的方法，将所述温度ti替换为温度ti，所述ti中，i为大于2的整 数，得到温度ti时氮素的累积释放时间Hli与在所述累积释放时间Hli时氮素的累积释放量 Cl;
[0020] 再按照步骤2)的方法，得到温度ti时的Qi、Cci ;
[0021] 将步骤2)所得Qi和步骤3)所得Qi利用ANOVA方差分析方法进行分析，若所述 Qi、Qi之间的差异显著，则所述抛物线型树脂包膜控释尿素为温度依赖型包膜控释肥料，贝U 继续按照步骤4)和5)进行；
[0022] 若所述屯、Qi之间的差异不显著，则所述抛物线型树脂包膜控释尿素不是温度依 赖型包膜控释肥料，则终止计算；
[0023] 4)将步骤3)所得Qi代入公式IV中，得到所述抛物线型树脂包膜控释尿素中氮素 释放潜能Q，单位为J'moll:
[0024] Q = (-E)x{[nxS;、j=i(lnq;xi/Dj：)--I：f=iinqiXSJLi(l/Di：!]/'[nxI：lUl/ 巧)2-[HlnCl/嘶口]}公式 IV
[00幼所述公式IV中，E = 8. 31J ? mol 1 ;n为大于3的整数；Dj为ti巧75巿为Qi对应 的温度；
[0026] 5)如果所述设施±壤在每天的最高温度和最低温度之差大于2. 7°C，则将步骤4) 所得Q值代入公式Vl中，得到洽化时数F : P戸憐^ Xt拇X谋心成;…9;作巧觀；挑0>/:微巧；狹）K
[0027] 在 公式 Vl 皆瓣)(6(毅,至9記产奴/裝/《:驗4好放斗某獅)/易挣括1
[002引所述公式Vl中，F为洽化时数，单位为天数；
[002引 9 1表示每天10:00到20:00设施±壤的平均温度，单位为°C ;
[0030] e 2表示每天20:00至次日10:00设施±壤的平均温度，单位为°C ;
[0031] Wi = 0. 42 ;胖2 = 0. 58 ;p = 25 ;E = 8. 31J ? mol 1 ;r 为所述抛物线型树脂包膜控 释尿素在设施±壤中的实际释放天数；
[0032] 如果所述设施±壤在每天的最高温度和最低温度之差不大于2. 7°C，则将步骤4) 所得Q值代入公式V2中，得到洽化时数F :
[0033] 祭私:。撕X 懲影:;辦…賊鴻絶載'所鄉巧郑則公式V2
[0034] 所述公式V2中，F为洽化时数，单位为天数；0为设施±壤温度的平均值，单位 为^ ;p = 25 ;W = 1. 06 ;E = 8. 31J ? mol 1 ;!为所述抛物线型树脂包膜控释尿素在设施± 壤中的实际释放天数；
[003引 6)将步骤W所得F、Cw5，co、屯5.C代入公式VI，得到所述抛物线型树脂包膜控释尿 素在设施±壤中的实际累积氮素释放量C :
[0036] C= [ IOO-Q) X e(-【!埋,=1 巧]XB 公式 VI
[0037] 所述公式VI中，C〇(25，c)、化5，c为按照步骤2)所述方法拟合得到的ti = 25C时的 C。、q ;r为所述抛物线型树脂包膜控释尿素在设施±壤中的实际释放天数；
[003引 B为修正参数，取值如下：
[0039] 所述抛物线型树脂包膜控释尿素的包衣率《7%，理论释放周期与室内培养检测 释放周期之差小于理论释放周期的H分之一，B = 1 ;
[0040] 所述抛物线型树脂包膜控释尿素的包衣率《7%，理论释放周期与室内培养检测 释放周期之差等于大于理论释放周期的H分之一，B = 1. 2 ;
[0041] 所述抛物线型树脂包膜控释尿素的包衣率> 7%，理论释放周期与室内培养检测 释放周期之差小于理论释放周期的H分之一，B = 1. 25 ;
[0042] 所述抛物线型树脂包膜控释尿素的包衣率> 7%，理论释放周期与室内培养检测 释放周期之差等于大于理论释放周期的H分之一，B = 1. 8。
[0043] 上述方法的步骤1)中，采用室内梯度恒温培养试验时所用群体颗粒肥料的用量 不小于10.0 g。
[0044] 所述室内梯度恒温培养试验包括如下步骤：将所述群体颗粒肥料和水在室内进行 恒温培养，并设置至少4个温度梯度；
[0045] 步骤2)中，所述C。与步骤1)所得Cl差异不显著具体可为步骤1)所得Cl与步骤 2)所得C。进行适合性X 2测验W验证公式I的有效性，如有效，进行步骤3)至6);
[0046] 步骤3)中，ANOVA方差分析方法为在SPSS中分析软件中进行；
[0047] 根据步骤1)~6)所得，当氮素累积释放量的预测值与实测值之间误差小于 15%~25%时预测方法认为有效。
[0048] 发明人发现在设施蔬菜±壤中，因为控释肥料施肥深度处水分比较充足，此深度 设施±壤水分含量一般不会成为控释肥料养分释放的限制因子。因此，对于温度依赖型的 树脂包膜控释肥料，温度即成为养分释放的主要影响因子。如果能够仅通过温度来预测树 脂包膜控释肥料在设施±壤中的氮素释放量，则预测的准确性会显著提高。
[0049] 树脂包膜控释肥料在水分充足的条件下养分释放主要受温度影响，鉴于此，本发 明提供了一种主要通过温度来较准确预测S型树脂包膜控释尿素在田间设施±壤条件下 氮素释放的简单实用型预测方法。本方法主要在田间设施±壤水分条件充足情况下实施。 针对定量群体控释肥料，采用室内梯度恒温培养方法确定包膜控释肥料氮素释放天数与释 放量；采用SPSS统计软件回归分析方法、线性最小二乘法W及方差分析方法确定氮素释放 速率常数q与相关参数m、h等；在此基础上构建氮素释放预测模型并修正；最后采集田间 设施±壤温度或气温，将其转换后利用预测模型预测控释肥料氮素释放量。该方法仅通过 采集田间温度可较准确预测S型树脂包膜控释肥料在田间设施±壤中氮素释放的速率，不 失为一种简单、实用型的预测方法，对控释肥料的推广应用具有重要的指导和推荐意义。
【附图说明】
[0050] 图I为设施上壤温度。
[0051] 图2为设施±壤日平均温度。
[0052] 图3为设施±壤日分段平均温度。
【具体实施方式】
[0053] 下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于W下实施例。所 述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
[0054] 实施例1、
[00巧]1)称取5~15g树脂包衣控释尿素放入250ml塑料瓶中，然后倒入150~250ml 蒸傭水，将塑料瓶放入生化培养箱中室内恒温培养，在5~55C之间设置4个温度梯度： 1(TC、15C、25C、35C，在每个梯度下定期取出塑料瓶中的溶液摇匀后测定肥料氮素溶出 率，之后重新加入150~250ml蒸傭水继续恒温培养，计算得到在不同温度下氮素累积释放 时间m与累积释放量C ;
[0056] 按照与上相同的步骤，共计得到9个样本。所得9个样本的25C室内恒温培养试 验氮素释放量及步骤2)所得拟合值均见表1。
[0057] 表1、25 C室内恒温培养试