缓/控释肥料常年大量施用后残留的包膜材料可能带来环境问题,本文选择树脂和水溶性聚合物2种典型的缓/控释肥料包膜材料,以我国粮食主产区三类土壤为研究对象,通过室内模拟试验和田间原位试验相结合的方法,研究了2种典型缓/控释肥料包膜材料对土壤理化性质、土壤微生物碳氮、土壤动物群落结构和作物幼苗生长及根尖细胞超微结构的影响,探讨了典型缓/控释肥料包膜材料的土壤生态剂量效应和对土壤质量的影响,初步揭示了该2种典型缓/控释肥料包膜材料的土壤生态毒理机制。研究得出如下主要结论：1.在土壤中,不同年限累积的树脂和水溶性聚合物2种典型缓/控释包膜材料对黑土的pH值和有机质(OM)含量影响不大,20年累积的树脂包膜材料和20年、50年累积的水溶性聚合物包膜材料显著降低潮土OM含量(p<0.05),与对照相比分别降低了10.4%、12.1%、11.1%；红壤性水稻土中10年累积的水溶性聚合物包膜材料土壤pH值比对照高2.7%,达到显著水平(p<0.05)。2.不同年限累积的2种包膜材料对黑土、潮土、红壤性水稻土三种土壤的微生物量碳、氮(MBC、MBN)含量的影响各不相同：黑土在0-50年内,累积的包膜材料对土壤MBC、MBN含量无显著影响；在土壤中累积50年的水溶性聚合物包膜材料显著降低潮土MBC、MBN含量(p<0.05),分别降低23.5%、20.3%；而50年累积的2种包膜材料对红壤性水稻土MBN含量影响显著(p<0.05),树脂包膜材料处理和水溶性聚合物包膜材料处理土壤MBN含量分别降低56.6%、61.3%。不同施氮量带入土壤的残膜对土壤MBC、MBN含量的影响为：在玉米幼苗时期,施入推荐氮量所带入的2种包膜材料对黑土MBC、MBN含量的影响存在显著差异(p<0.05),树脂包膜材料表现为促进作用,土壤MBC、MBN含量分别提高17.8%、29.7%；而水溶性聚合物包膜材料表现为抑制作用,土壤MBC、MBN含量分别降低3.6%、32.9%。3.不同年限累积的包膜材料处理,土壤动物的个体数和类群数随作物生长时期的推进而增加；土壤中小型动物的组成比较稳定,大型动物属于环境敏感类土壤生物,比较容易受外界环境的影响。在黑土和红壤性水稻土中,0-50年累积的树脂和水溶性聚合物2种包膜材料均能增加土壤动物个体数。水稻土10年累积的包膜材料处理土壤动物个体数达到最大,在水稻成熟期,树脂和水溶性聚合物包膜材料处理的中小型土壤动物个体数分别是对照的4.6倍和4.3倍。4.在同一生育期,不同施氮量带入的包膜材料,对黑土土壤动物分布的影响表现为：2种包膜材料均能增加大型和中小型土壤动物个体数和类群数,其中大型土壤动物类群数增加达显著水平(p<0.05),增加了16.7%～66.7%。作物生长后期,土壤动物组成基本达到稳定。9月份,东北地区推荐施氮量所带入的包膜材料明显增加中小型土壤动物个体数,与对照相比,树脂和水溶性聚合物包膜材料处理分别增加了90.6%、156.5%。黑土大型土壤动物的均匀性指数和中小型土壤动物的多样性指数在7月份达到最高。中小型土壤动物相似指数(q指数)普遍高于大型土壤动物,表明处理之间中小型土壤动物共有类群较多,反映了2种包膜材料对小型土壤动物群落组成的影响较小,对大型土壤动物群落组成影响较大。土壤动物群落结构与土壤理化性质的相关性分析表明,大型土壤动物类群数与黑土pH值和OM含量显著相关(r=0.691,r=-0.984,p<0.05)。主成分分析表明,不同施肥量带入的树脂包膜材料对土壤动物群落无剂量—效应关系,水溶性聚合物包膜材料对土壤动物群落存在一定的剂量—效应关系,且这种剂量—效应关系随时间的推进而变化。5.不同年限累积的2种包膜材料对幼苗根系生长影响较大。根系形态分析结果表明,50年累积的树脂包膜材料和水溶性聚合物包膜材料均抑制了玉米幼苗根系生长,树脂和水溶性聚合物包膜材料处理的玉米总根长分别比对照降低了51.8%、47.6%,总根表面积分别降低了49.9%、41.0%；20年累积的2种包膜材料对水稻根系生长有一定的促进作用,与对照相比,树脂和水溶性聚合物包膜材料处理的总根长分别增加了14.71%、7.55%。2种包膜材料对玉米和水稻根系活力均表现出一定抑制作用,且在低浓度时抑制效应更明显,与对照相比,5年累积的树脂包膜材料处理的玉米根系活力降低44.1%,10年累积的树脂和水溶性聚合物包膜材料处理的水稻根系活力分别降低90.8%、85.3%。6.树脂和水溶性聚合物包膜材料对玉米和水稻根尖细胞产生不同的破坏,表现为不同程度的质壁分离、膜系统受损(如线粒体膜破损,质膜破损)、细胞壁上存在沉淀物、内质网发达、酚类物质聚集现象等。其中内质网发达、酚类物质聚集是玉米和水稻幼苗抗逆机制的体现。50年累积的树脂和水溶性聚合物包膜材料严重损伤玉米根尖细胞核,导致核变形。综上所述,易受缓/控释肥料包膜材料影响的顺序是潮土>红壤性水稻土>黑土,其中20年和50年累积的包膜材料显著降低潮土有机质和微生物量碳、氮含量(p<0.05)；水溶性聚合物包膜材料与黑土农田土壤动物群落之间表现出一定的剂量—效应关系；此外包膜材料对作物幼苗根系生长影响较大,在农业生产上,应注意常年连续施用缓/控释肥料后残留的包膜材料对潮土的影响,以及作物生长初期累积的包膜材料对幼苗根系的影响。