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《缓释多养分肥料》系统总结了缓释多养分肥料领域多年来的主要研究成果，旨在从肥料养分缓释原理和肥料产品原创技术层面，创立缓释肥料产品研制新原理和缓释肥料创制新技术。《缓释多养分肥料》共八章，内容包括自然界多养分体系的普遍性，缓释多养分肥料产品研究，缓释多养分肥料养分释放特性及测定方法，缓释多养分肥料的植物效应、土壤效应和环境效应，以及缓释多养分肥料研究展望。《缓释多养分肥料》*次对缓释多养分肥料的研究背景、产品理论与技术原理、产品应用效果及未来发展方向，做了较为全面和系统的阐述。
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目录第一章 自然界多养分体系的普遍性 1第一节 土壤多养分体系 1一、土壤多养分体系的一般特点 1二、土壤多养分体系的物质基础 4三、土壤多养分体系的复合特性 6四、土壤多养分体系的动态平衡 8五、土壤多养分体系的形态组合特点 12第二节 植物多养分体系 17一、植物多养分体系的一般特点 17二、植物多养分体系的复合特性 19三、植物多养分体系的相互作用 21四、植物多养分体系的动态平衡 22五、植物多养分体系的形态组合特点 25第三节 肥料多养分体系 27一、有机肥料 27二、无机肥料 34三、有机无机复混肥料 36四、复合微生物肥料 36第四节 水体多养分体系 37一、水体多养分体系的一般特点 37二、水体多养分体系的非一致（均衡）性 39三、水体多养分体系的复合特性 42四、水体多养分体系的动态平衡（驱动因素） 42五、水体多养分体系的形态组合特点 44第五节 大气多养分体系 45一、大气中的潜在养分体系 45二、大气降水中的主要养分 46第六节 动物多养分体系 49一、动物多养分体系的一般特点 49二、动物多养分体系的复合特性 51三、动物多养分体系的相互作用 52四、动物多养分体系的动态平衡 55第二章 缓释多养分肥料产品研究 57第一节 缓释多养分肥料的基本概念 57一、缓释多养分肥料的定义 57二、缓释多养分肥料的特点 57第二节 缓释多养分肥料的研究背景 58一、我国肥料资源结构与利用特点 58二、我国农业可持续发展需要的肥料 64三、缓释多养分肥料的主要作用 67四、缓释多养分肥料的研究目标 68第三节 缓释多养分肥料的研究思路 69一、缓释多养分肥料研究的总体思路 69二、缓释多养分肥料研究的技术思路 70三、缓释多养分肥料研究的物质基础 72第四节 缓释多养分肥料生产的工艺技术 76一、高氮有机物料快速有效处理技术 76二、氮磷钾固溶体转型技术 77三、缓释多养分肥料生产技术 77第五节 缓释多养分肥料的产品特性 78一、缓释多养分肥料氮素养分形态组合特点 78二、缓释多养分肥料磷素养分形态组合特点 83三、缓释多养分肥料毒性重金属含量特点 83四、缓释多养分肥料养分释放模式 83五、缓释多养分肥料产品技术指标 84第三章 缓释多养分肥料养分释放特性 85第一节 缓释多养分肥料氮素释放特性 85一、缓释多养分肥料氮素养分水中溶出特性 85二、缓释多养分肥料砂培试验氮素养分溶出特性 92三、缓释多养分肥料土培试验氮素养分释放特性 96第二节 缓释多养分肥料不同形态氮素释放特性 103一、缓释多养分肥料不同形态氮素累积释放量 103二、缓释多养分肥料不同形态氮素的动力学特性 106第三节 缓释多养分肥料磷素和钾素养分释放特性 108一、缓释多养分肥料水培试验磷素和钾素释放特性 108二、缓释多养分肥料砂培试验磷素和钾素释放特性 109三、缓释多养分肥料土培试验磷素和钾素释放特性 110第四节 缓释多养分肥料养分释放与植物吸收的关系 118一、缓释多养分肥料养分释放与小麦吸收的关系 118二、缓释多养分肥料氮素释放与水稻吸收利用的关系 123三、缓释多养分肥料在“土壤-作物”系统中的评价指标 126第四章 缓释多养分肥料养分释放测定方法 127第一节 离子交换树脂膜法 127一、恒温土壤条件下缓释多养分肥料供肥特性 127二、不同温度土壤条件下缓释多养分肥料供肥特性 135第二节 碱解还原扩散法 162一、不同肥料氮素养分碱解扩散率差异 163二、不同碱浓度对缓释多养分肥料氮素释放的影响 163三、碱解还原扩散法测定缓释多养分肥料氮素释放的适宜碱浓度 164四、碱解还原扩散法测定缓释多养分肥料氮素释放的适宜吸收介质 166五、碱解还原扩散法测定缓释多养分肥料氮素释放的评价 166六、碱解还原扩散法测定缓释多养分肥料氮素释放的条件 167第五章 缓释多养分肥料的植物效应 168第一节 缓释多养分肥料改善植物光合特性 168一、缓释多养分肥料对莴笋叶绿素的效应 168二、缓释多养分肥料对莴笋光合特性的效应 169第二节 缓释多养分肥料对植物的营养效应 170一、缓释多养分肥料对植物氮素养分的效应 170二、缓释多养分肥料对植物磷素养分的效应 181三、缓释多养分肥料对植物钾素养分的效应 185第三节 缓释多养分肥料对植物的产量效应 190一、缓释多养分肥料对蔬菜产量的效应 190二、缓释多养分肥料对水稻产量的效应 200三、缓释多养分肥料对黄连产量的效应 202四、缓释多养分肥料对红三叶产量的效应 204五、缓释多养分肥料对花椒产量的效应 205六、缓释多养分肥料对柑橘产量的效应 206第四节 缓释多养分肥料对植物的品质效应 208一、缓释多养分肥料对植物营养品质的效应 208二、缓释多养分肥料对植物保健品质的效应 223三、缓释多养分肥料对植物卫生品质的效应 229四、缓释多养分肥料对植物其他品质的效应 239第六章 缓释多养分肥料的土壤效应 245第一节 缓释多养分肥料对土壤养分的调控 245一、缓释多养分肥料对土壤氮素养分的调控 245二、缓释多养分肥料对土壤磷素养分的调控 259三、缓释多养分肥料对土壤钾素养分的调控 260第二节 缓释多养分肥料对土壤酶活性的调控 261一、缓释多养分肥料对恒温培养土壤酶活性的效应 262二、缓释多养分肥料对盆栽试验土壤酶活性的效应 263第三节 缓释多养分肥料对土壤微生物的调控 265一、缓释多养分肥料不同培养周期土壤微生物的变化 266二、缓释多养分肥料对不同酸碱性土壤微生物的效应 271三、缓释多养分肥料减钾施用菜地土壤微生物的变化 278第四节 缓释多养分肥料对土壤电化学性质的影响 284一、缓释多养分肥料对恒温培养土壤表面电化学性质的效应 285二、缓释多养分肥料对茄子土壤表面电化学性质的效应 288第七章 缓释多养分肥料的环境效应（氨挥发） 291第一节 缓释多养分肥料在不同pH土壤中的氨挥发特性 291一、缓释多养分肥料在不同pH土壤中的氨挥发速率 292二、缓释多养分肥料在不同pH土壤中的氨累积挥发量 293三、缓释多养分肥料的氨挥发动力学特性 294第二节 缓释多养分肥料在不同土壤水分条件下氨挥发特性 295一、缓释多养分肥料在不同土壤水分条件下氨挥发动态变化 297二、缓释多养分肥料在不同土壤水分条件下氨累积挥发量 298三、缓释多养分肥料在不同土壤水分条件下氨挥发动力学特性 300四、缓释多养分肥料对不同土壤水分条件下水稻生长和氮肥利用的效应 300第八章 缓释多养分肥料研究展望 303第一节 缓释多养分肥料长期定位试验研究 303一、缓释多养分肥料对植物营养的效应 303二、缓释多养分肥料对土壤肥力的效应 305三、缓释多养分肥料的养分效应 306四、缓释多养分肥料的生态环境效应 306第二节 缓释多养分肥料原料优选 307一、化学肥料 307二、有机肥料 307三、增效物质 307第三节 缓释多养分肥料新产品开拓 315一、专用型缓释多养分肥料 316二、功能性缓释多养分肥料 316三、水溶性缓释多养分肥料 318四、大颗粒缓释多养分肥料 318参考文献 320
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**草自然界多养分体系的普遍性 自然界（natural world），一般是指包括人类社会在内的整个客观世界，是宇宙间生物界和非生物界的总和。狭义的自然界又称大自然，是指自然科学研究的无机界和有机界，不包括人类社会在内。本书提及的自然界属于狭义的范畴。自然界各种多养分体系既是按一定规律*立运行的系统，又是相互密切联系的有机统一体。 第一节土壤多养分体系 土壤是一个三维自然体，是陆地表面由矿物质、有机物质、水、空气和生物组成的具有肥力、能生长植物的未固结层。土壤生长植物的物质基础是土壤肥力，土壤肥力是土壤能供应与协调植物正常生长发育所需要的养分和水、气、热的能力。在土壤四大肥力因子中，养分是关键，土壤养分的物质基础是矿物质和有机物质。在栽培植物时人为耕作、施肥等农事活动的影响下，在土壤物理、化学及生物化学诸因素的综合作用下，农业土壤中的养分物质呈现多元变化特点，形成复杂的多养分体系，维系着植物生长发育、产量提高及品质改善。土壤多养分体系是土壤肥力的核心，也是决定土壤生产力的重要物质基础。 一、土壤多养分体系的一般特点 （一）养分种类多元性 土壤是一个巨大的养分资源库，土壤能够生长植物正是基于它含有植物需要的多种养分物质。这些养分物质中，元素种类多元性*先受到关注。迄今为止，得到重点研究的是高等植物必需营养元素氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）、铁（Fe）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）、硼（B）、氯（Cl）、镍（Ni）等，以及有益元素硅（Si）、钠（Na）、砸（Se）、钴（Co）、铝（Al）、钒（V）等。到目前为止，人类已知的化学元素共有118种（覃松，2020;Miessler et al.，2023），而借助现代分析仪器测试手段在土壤中能检测到的矿质元素多达90余种（黄巧云等，2015），显然土壤也是一个化学元素库。在土壤已检测到的元素中，除植物必需营养元素和有益元素外，其余若干元素与植物生长发育的关系尚不清楚。土壤养分种类多元性还可从土壤溶液中养分物质的多元性得以体现。研究表明，土壤溶液中的养分物质主要有离子态物质，包括可溶性无机盐，如各种养分元素氯化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、钼酸盐、硅酸盐和硼酸盐及其电离产物；金属离子的水解产物，如钙、镁、铁、锌、锰、铜等元素水解产生的离子态物质；无机多元酸的各种阴离子，如磷酸、硫酸、钼酸、硅酸、偏硅酸、硼酸、碳酸等解离后带不同电荷的阴离子；有机离子，如带有羧基和氨基，以及其他功能团的有机化合物解离产生的阴、阳离子。土壤溶液中还有部分分子态物质，如各种可溶性低分子有机化合物，以及与土壤气相平衡的分子态物质，如分子态氮、氧、氢及二氧化碳、氨等（王敬国，1995，2017）。随着科技进步和人类认识自然的不断深入，与植物生产相关的更多土壤养分种类将会进一步被深入研究，土壤多养分资源库也将会发挥更大的作用。 （二）养分形态多样性 土壤养分形态多样性，是指一种养分物质具有多种化合物存在形式，这些化合物可能是植物直接可利用的，也可能是植物潜在可利用的。迄今为止，人们对土壤养分形态多样性的认识有多种表述，主要包括：①按养分在土壤中存在的化学形态分为无机态、有机态和微生物态养分（也有研究者将微生物态养分称为有机态）；②按养分在土壤中的存在状态分为水溶态（可溶性）、吸附态（交换性）、固相态养分；③按养分对植物的有效性程度分为速效态（有效性）、缓效性、难溶性养分；④按养分元素与土壤中有机物或无机物化合程度分为结合态和螯合态养分。在农业生产实践中土壤养分管理利用和施肥环节，确定土壤向当季植物供应的养分需要量时，常常以土壤可溶性养分（如硝态氮、钾、硼等）和交换性养分（如有效磷、钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌等）的测定结果，作为评价土壤养分供应丰缺状况和确定施肥数量的重要依据。 （三）养分数量差异性 土壤中植物必需的各种矿质养分（碳、氢、氧为非矿质元素，故不包括在内）在数量（含量）上差异也很大。从总量看，大多土壤的非金属元素（如氮、磷、硫）养分含量低于金属元素（如钾、钙、镁、铁等）养分。从总体上看，土壤养分数量差异性具体表现在各种养分的总量差异性、有效量差异性、可溶性养分差异性、地域（或土壤类型）差异性诸方面。在土壤养分总量方面，土壤全氮、全磷、全硫养分中，全氮与全磷养分含量变化范围近似，但平均含量上全氮远远大于全磷，全硫含量变化范围虽为三者中*低，但平均值却与全磷相当。土壤金属元素养分全量均值排序为铁>钙>钾>镁，微量元素养分全量均值排序为锰>锌>铜>硼>钼（鲁如坤，1998）。在土壤养分有效量方面，土壤全氮、全磷、全硫养分适宜范围为有效氮>有效硫>有效磷，而4种金属元素养分有效量为土壤有效钙>有效镁>有效钾>有效铁，与它们全量养分含量差异截然不同。5种微量元素养分适宜范围仍以土壤有效锰含量*高，其次为有效锌、有效硼、有效铜，这3种元素相当，有效钼*低（张晓玲等，2012）。在土壤中可溶性养分方面，土壤溶液养分组成中，主要养分（含量为10～10—2mol/L）包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NO3-、HCO3、Cl、SO42、Si（OH）4，以及氨基酸类、简单糖类；次要养分（含量为10-6～10-4mol/L）主要有Fe2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+、NH+、H2PO4—、B（OH）3，以及糖类、蛋白质等（耿增超和贾宏涛，2020）。较早的研究发现，土壤溶液中部分养分离子浓度（mmol/L）范围：Ca2+为0.5～38、Mg2+为0.7～100、K+为0.2～10、Na+为0.4～150、NO3—为0.16～55、H2PO4—为0.001～1、Cl—为0.2～230、SO42—为0.1～150（Mengel and Kirkby，1987）。 可以看出，在土壤溶液中不同养分离子含量的差异很大，而同一养分离子含量的变化范围也很大。土壤溶液大量元素中以磷的浓度*低，大多数植物需求土壤溶液中磷的最佳浓度（mg/L）亦低（≤0.4），如莴苣为0.4，小麦、结球生菜为0.3，大豆、番茄、马铃薯为0.2，甜玉米为0.13，水稻、大麦、甘薯、山芋为0.1，谷子为0.07，玉米、高粱为0.05～0.06，卷心菜为0.04，花生为0.01，木薯为0.005（鲁如坤，1998;Brady and Weil，2018）。 土壤养分数量差异性不仅在养分种类上表现十分突出，在不同地域土壤上也很明显。例如，我国西北地区土壤钙含量普遍较高，但因土壤pH—般较高，养分生物有效性低，而南方酸性土壤普遍磷、钾、钙总量低，磷素的有效性亦低。我国东北地区黑土有机质含量高，土壤全氮、有机氮含量也高，而西南地区红壤、黄壤普遍氮、磷、钾含量低，土壤综合肥力水平也较差。四川盆地紫色土是一类重要的地域性农业土壤，以石灰性紫色土钙、钾等养分含量高，而酸性紫色土中大量元素和微量元素养分均较低。可见，土壤养分数量差异性也是一个十分复杂的问题，在评价土壤养分丰缺状况时尤应注意。 （四）养分供应补偿性 土壤中各种养分能以不同方式供植物吸收利用，这既与土壤养分形态直接有关，也与植物生长和根系生理特性密不可分。一般认为，能溶解于土壤溶液中的各种养分*易被根系吸收。植物根系吸收土壤溶液中养分的方式多为质流和扩散。质流是植物根系吸收水分引起的水流携带着养分由土体向根系表面的移动，其动因为植物蒸腾作用（或土壤蒸发和渗漏），它与植物生长发育、环境温度、土壤水分含量等关系密切。扩散则为植物吸收养分导致根系表面与土体之间产生浓度梯度，土壤溶液中的养分沿着浓度梯度向根系表面迁移而进入植物根系。无论是质流还是扩散，当土壤溶液中的养分浓度下降时，植物吸收的养分数量会减少，此时土壤固相表面吸附的离子态养分便会逐渐释放以补充，这一过程即为土壤养分的补偿作用，其补偿量称为土壤养分供应容量（0），而土壤溶液中的养分浓度称为土壤养分供应强度（I）。土壤养分供应的补偿能力常常用土壤养分供应容量与强度的比值（0//），即土壤养分缓冲力来表征。 土壤中各种胶体表面吸附的离子态养分，也可以通过根系的离子交换作用被植物吸收利用，该吸收利用方式为根系截获。一般有机质含量高，或蒙脱石、蛭石等2:1型黏土矿物比例高、保肥供肥能力强的土壤，其胶体表面吸附的离子态养分较多；这类土壤中，不仅植物根系可以截获相对更多的养分，而且相较低肥力土壤，其向土壤溶液中补偿的养分数量更多，养分持续供应的时间也更长。而有机质含量低的砂质土、酸性土、薄层土等保肥力低的土壤，其供应养分方式较为单一；而有机质含量高、保肥力强的土壤，不仅土壤养分供应的补偿性强，自我调节作用显著，且土壤微生物的种类和数量更多，土壤酶活性更强，分解转化土壤养分的速度更快。其中，土壤有机氮、磷、硫等养分可通过微生物的作用逐渐分解矿化，持续为土壤补偿养分，进而有利于植物通过质流、扩散和截获等方式吸收利用，最终实现养分有效性高、利用效率也高的效果。 二、土壤多养分体系的物质基础 土壤是一个开放系统，影响土壤养分种类和数量的因素很多，有自然因素也有人为因素，一般主要包括以下几种。 （一）土壤矿物质 矿物质是土壤固体的主要组成部分，一般占土壤固体质量的95%～98%，是土壤矿质养分的主要来源。不同成土矿物对土壤养分的贡献差异很大。原生矿物中，长石类矿物含硅、铝、钾、钠、钙等元素，其中正长石含钾丰富、斜长石含钙丰富、钠长石含钠丰富；云母类矿物含钾、硅、铝、铷、钒等元素，黑云母还含有镁、铁、镍、钴、砸、锂、锰、锌、钼等元素；铁镁类矿物是养分元素种类*多的一类矿物，除镁、铁、硅外，角闪石和辉石含有钙和铝，石榴石含铜和铝，这类矿物含微量元素种类多，包括镍、钴、锰、锂、砸、锌、钒、铜、钼等元素；氧化物类矿物中，除石英仅含硅外，磁铁矿含养分较多，包括铁、锌、镍、铝、钒等元素，钛铁矿除含丰富的铁和钛外，还含有钴、镍、钒等元素。此外，土壤原生矿物中还有为数不多的硫化物类、磷化物类等矿物。例如，硫化物类的黄铁矿含硫和铁丰富，黄铜矿还含有丰富的铜；磷化物类矿物（如磷灰石）含磷、钙等元素丰富。次生矿物中，黏土矿物如蒙脱石和伊利石含硅、铝、铁、钙、镁、钾等元素丰富，绿泥石含硅、铝、镁丰富，高岭石含养分种类少；氧化物类矿物主要是铁铝氧化物及硅的水化氧化物，含铁、铝、硅等元素丰富；盐类矿物中碳酸盐类如白云石含钙、镁元素丰富，方解石主要含钙素养分；硫酸盐类如石膏，含钙和硫素养分丰富。 不同地域、地形的土壤，其矿物组成具有较大差异，这与土壤的成土母质、生物、气候条件，以及海拔等密切相关。一般而言，含硅、铝多的原生矿物易转变为高岭石，而含钙、镁、铁多的原生矿物易转化为绿泥石。矿物风化过程中，既伴随着原生矿物向次生矿物的转化，也伴随着间层矿物晶层内阳离子（特别是碱金属和碱土金属离子）的淋失。在我国高温多雨的南方地区，土壤的矿物风化作用强烈，阳离子流失多，土壤矿物组成以高岭石和铁铝氧化物为主；中部地区的土壤中含水云母、蛭石、蒙脱石、高岭石较多，而北方较干旱地区土壤中含水云母、蛭石、蒙脱石较多，且氧化钾含量也高。 （二）土壤有机质 土壤有机质一般仅占土壤固体的5%以下，但有机质的作用十分重要，既能保持土壤养分，又能供应植物养分。土壤有机质中的腐殖质具有多种功能团，能与金属离子、养分离子等产生化学作用和吸附作用，在土壤溶液中还可以进行离子交换。土壤有机质中有60%以上是腐殖质，腐殖质中含量较高的功能团主要有羰基、羟基、醌基、甲氧基、醛基、醚基等，这些功能团可解离氢离子或缔合氢离子使其表面带负电荷，具有很高的阳离子吸附能力，可以吸附阳离子如NH/、K+、Ca2+、Mg2+及微量元素，以保持这些养分的有效性（保肥力）。这些阳离子可被其他阳离子交换释放出来供植物吸收（供肥力），因此土壤有机质含量常作为衡量土壤肥力水平的重要指标。<
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