預測拋物線型樹脂包膜控釋尿素在設施土壤中氮素釋放量的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于肥料領域,具體涉及一種預測拋物線型樹脂包膜控釋尿素在設施±壤 中氮素釋放量的方法。
【背景技術】
[0002] 緩控釋肥料自生產應用W來在農業生產中發揮了巨大的作用,鑒于對經濟發展和 環境保護的雙重考慮,國家將其列為今后農業生產發展的重要支撐技術之一。但目前緩控 釋肥料在應用方面還存在著一定程度的不足,阻礙其推廣應用。經過我們初步的研究發現, 拋物線型樹脂包膜控釋肥料在低溫時氮素釋放速率可能變慢,溶出相同養分量所需時間延 長、高溫時則相反。對于送一點國內外缺乏在室內與田間條件下對群體包膜控釋肥料氮素 釋放動力學特征差異的系統研究,導致目前室內常規測試方法(25C恒溫水浸泡法)較難 反映樹脂包膜控釋肥料在田間的實際釋放過程;而其它預測模型方法的構建不僅缺乏與大 田實際條件的結合(預測效果無法真實說明),且參數復雜、預測包膜控釋肥料在田間±壤 中的釋放量誤差較大,難W實際推廣應用。經過本發明人多次試驗總結認為,問題主要是 (一)有關文獻采用盆栽埋袋法試驗來建立或驗證預測模型,實際上準確度、重復性非常 差;(二)已有預測模型參數較多。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種預測拋物線型樹脂包膜控釋尿素在設施±壤中氮素釋 放量的方法。
[0004] 本發明提供的預測拋物線型樹脂包膜控釋尿素在設施±壤中氮素釋放量的方法, 包括如下步驟:
[0005] 1)采用室內梯度恒溫培養試驗,計算得到所述拋物線型樹脂包膜控釋尿素在溫度 ti時氮素的累積釋放時間nil與在所述累積釋放時間nil時氮素的累積釋放量Cl ;
[0006] 。將公式 I 轉換為 y = a+bXm,設定 y = ln("° 0, a = InC。,b = - q ;
[0007] C = IOO-CoX e(。)Xm 公式 I
[0008] 所述公式I中,C為氮素的累積釋放量,單位為% ;C。為肥料氮素最大累積釋放量, 單位為% ;
[0009] m為氮素的累積釋放時間;
[0010] q為釋放速率常數;
[0011] 將步驟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] 再將所得a值代入a = InC。得到擬合后的肥料氮素最大累積釋放量C。;
[0016] 將所得b值代入b = - q得到擬合后的氮素釋放速率常數q ;
[0017] 將步驟1)所得叫、步驟2)所得Qi與Coi代入所述公式I中,得到溫度ti時氮素的 累積釋放量Cl的擬合值,用C。表示;
[0018] 所述C。與步驟1)所得Cl差異不顯著;
[0019] 3)按照步驟1)的方法,將所述溫度ti替換為溫度ti,所述ti中,i為大于2的整 數,得到溫度ti時氮素的累積釋放時間Hli與在所述累積釋放時間Hli時氮素的累積釋放量 Cl;
[0020] 再按照步驟2)的方法,得到溫度ti時的Qi、Cci ;
[0021] 將步驟2)所得Qi和步驟3)所得Qi利用ANOVA方差分析方法進行分析,若所述 Qi、Qi之間的差異顯著,則所述拋物線型樹脂包膜控釋尿素為溫度依賴型包膜控釋肥料,貝U 繼續按照步驟4)和5)進行;
[0022] 若所述屯、Qi之間的差異不顯著,則所述拋物線型樹脂包膜控釋尿素不是溫度依 賴型包膜控釋肥料,則終止計算;
[0023] 4)將步驟3)所得Qi代入公式IV中,得到所述拋物線型樹脂包膜控釋尿素中氮素 釋放潛能Q,單位為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為大于3的整數;Dj為ti巧75巿為Qi對應 的溫度;
[0026] 5)如果所述設施±壤在每天的最高溫度和最低溫度之差大于2. 7°C,則將步驟4) 所得Q值代入公式Vl中,得到洽化時數F : P戸憐^ Xt拇X謀心成;…9;作巧觀;挑0>/:微巧;狹)K
[0027] 在 公式 Vl 皆瓣)(6(毅,至9記產奴/裝/《:驗4好放斗某獅)/易掙括1
[002引所述公式Vl中,F為洽化時數,單位為天數;
[002引 9 1表示每天10:00到20:00設施±壤的平均溫度,單位為°C ;
[0030] e 2表示每天20:00至次日10:00設施±壤的平均溫度,單位為°C ;
[0031] Wi = 0. 42 ;胖2 = 0. 58 ;p = 25 ;E = 8. 31J ? mol 1 ;r 為所述拋物線型樹脂包膜控 釋尿素在設施±壤中的實際釋放天數;
[0032] 如果所述設施±壤在每天的最高溫度和最低溫度之差不大于2. 7°C,則將步驟4) 所得Q值代入公式V2中,得到洽化時數F :
[0033] 祭私:。撕X 懲影:;辦…賊鴻絶載'所鄉巧鄭則公式V2
[0034] 所述公式V2中,F為洽化時數,單位為天數;0為設施±壤溫度的平均值,單位 為^ ;p = 25 ;W = 1. 06 ;E = 8. 31J ? mol 1 ;!為所述拋物線型樹脂包膜控釋尿素在設施± 壤中的實際釋放天數;
[003引 6)將步驟W所得F、Cw5,co、屯5.C代入公式VI,得到所述拋物線型樹脂包膜控釋尿 素在設施±壤中的實際累積氮素釋放量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為按照步驟2)所述方法擬合得到的ti = 25C時的 C。、q ;r為所述拋物線型樹脂包膜控釋尿素在設施±壤中的實際釋放天數;
[003引 B為修正參數,取值如下:
[0039] 所述拋物線型樹脂包膜控釋尿素的包衣率《7%,理論釋放周期與室內培養檢測 釋放周期之差小于理論釋放周期的H分之一,B = 1 ;
[0040] 所述拋物線型樹脂包膜控釋尿素的包衣率《7%,理論釋放周期與室內培養檢測 釋放周期之差等于大于理論釋放周期的H分之一,B = 1. 2 ;
[0041] 所述拋物線型樹脂包膜控釋尿素的包衣率> 7%,理論釋放周期與室內培養檢測 釋放周期之差小于理論釋放周期的H分之一,B = 1. 25 ;
[0042] 所述拋物線型樹脂包膜控釋尿素的包衣率> 7%,理論釋放周期與室內培養檢測 釋放周期之差等于大于理論釋放周期的H分之一,B = 1. 8。
[0043] 上述方法的步驟1)中,采用室內梯度恒溫培養試驗時所用群體顆粒肥料的用量 不小于10.0 g。
[0044] 所述室內梯度恒溫培養試驗包括如下步驟:將所述群體顆粒肥料和水在室內進行 恒溫培養,并設置至少4個溫度梯度;
[0045] 步驟2)中,所述C。與步驟1)所得Cl差異不顯著具體可為步驟1)所得Cl與步驟 2)所得C。進行適合性X 2測驗W驗證公式I的有效性,如有效,進行步驟3)至6);
[0046] 步驟3)中,ANOVA方差分析方法為在SPSS中分析軟件中進行;
[0047] 根據步驟1)~6)所得,當氮素累積釋放量的預測值與實測值之間誤差小于 15%~25%時預測方法認為有效。
[0048] 發明人發現在設施蔬菜±壤中,因為控釋肥料施肥深度處水分比較充足,此深度 設施±壤水分含量一般不會成為控釋肥料養分釋放的限制因子。因此,對于溫度依賴型的 樹脂包膜控釋肥料,溫度即成為養分釋放的主要影響因子。如果能夠僅通過溫度來預測樹 脂包膜控釋肥料在設施±壤中的氮素釋放量,則預測的準確性會顯著提高。
[0049] 樹脂包膜控釋肥料在水分充足的條件下養分釋放主要受溫度影響,鑒于此,本發 明提供了一種主要通過溫度來較準確預測S型樹脂包膜控釋尿素在田間設施±壤條件下 氮素釋放的簡單實用型預測方法。本方法主要在田間設施±壤水分條件充足情況下實施。 針對定量群體控釋肥料,采用室內梯度恒溫培養方法確定包膜控釋肥料氮素釋放天數與釋 放量;采用SPSS統計軟件回歸分析方法、線性最小二乘法W及方差分析方法確定氮素釋放 速率常數q與相關參數m、h等;在此基礎上構建氮素釋放預測模型并修正;最后采集田間 設施±壤溫度或氣溫,將其轉換后利用預測模型預測控釋肥料氮素釋放量。該方法僅通過 采集田間溫度可較準確預測S型樹脂包膜控釋肥料在田間設施±壤中氮素釋放的速率,不 失為一種簡單、實用型的預測方法,對控釋肥料的推廣應用具有重要的指導和推薦意義。
【附圖說明】
[0050] 圖I為設施上壤溫度。
[0051] 圖2為設施±壤日平均溫度。
[0052] 圖3為設施±壤日分段平均溫度。
【具體實施方式】
[0053] 下面結合具體實施例對本發明作進一步闡述,但本發明并不限于W下實施例。所 述方法如無特別說明均為常規方法。所述原材料如無特別說明均能從公開商業途徑獲得。
[0054] 實施例1、
[00巧]1)稱取5~15g樹脂包衣控釋尿素放入250ml塑料瓶中,然后倒入150~250ml 蒸傭水,將塑料瓶放入生化培養箱中室內恒溫培養,在5~55C之間設置4個溫度梯度: 1(TC、15C、25C、35C,在每個梯度下定期取出塑料瓶中的溶液搖勻后測定肥料氮素溶出 率,之后重新加入150~250ml蒸傭水繼續恒溫培養,計算得到在不同溫度下氮素累積釋放 時間m與累積釋放量C ;
[0056] 按照與上相同的步驟,共計得到9個樣本。所得9個樣本的25C室內恒溫培養試 驗氮素釋放量及步驟2)所得擬合值均見表1。
[0057] 表1、25 C室內恒溫培養試