包膜缓_控释肥料的研究现状及发展趋势
缓_控释肥料的研究进展
收稿日期:2007-04-30作者简介:徐玉鹏(1966-),男,河北东光人,副研究员,主要从事牧草栽培研究。
缓/控释肥料的研究进展徐玉鹏1,赵忠祥1,张夫道2,刘俊斌3(11河北省沧州市农林科学院,河北沧州 061001;21中国农业科学院土壤肥料研究所,北京 100081;31河北省南运河管理处,河北沧州 061001) 摘要:为了提高化肥利用率及减少环境污染,目前缓/控释肥料的研究成为化肥研究的热点。
对缓/控释肥料的类型、养分释放特性的评价方法及应用缓/控释肥所带来的生态、经济和环境效应进行了阐述,并指出了缓/控释肥料目前存在的问题及未来研究发展方向。
关键词:缓/控释肥料;控释材料;控释机理;肥效中图分类号:S14 文献标识码:A 文章编号:1000-7091(2007)增刊-0190-05Advances in Development and Application of Controlled 2release FertilizersX U Y u 2peng 1,ZHAO Zhong 2xiang 1,ZHANG Fu 2dao 2,LI U Jun 2bin 3(11Agricultural and F orest Academy of Cangzhou ,Cangzhou 061001,China ;21S oil and Fertilizer Institute ,Chinese Academy of Agricultural Sciences ,Beijing 100081,China ;31Administrant O ffice of S outh Canal of Hebei Province ,Cangzhou 061001,China )Abstract :In order to im prove utilization of fertilizer and to reduce environmental pollution ,nowadays controlled 2re 2lease fertilizer has become a focus in fertilizer research in China and abroad 1A systematic classification of slow and con 2trolled release fertilizers and details about the mechanisms of nutrient release are given in this paper 1The ecological ,eco 2nomic and environmental effects which are brought by application of slow and controlled release fertilizer are reviewed in this paper 1Finally ,the problems and directions in controlled release fertilizer production and practice are discussed 1K ey w ords :C ontrolled 2release fertilizer ;C ontrolled 2release material ;C ontrolled release mechanism ;Fertilizer ef 2fect 肥料是主要的农业生产资料之一。
当前缓控释肥的发展状况及前景分析
当前缓控释肥的发展状况及前景分析随着人口的不断增长，食物的需求也在逐年攀升。
为了满足粮食生产的需求，农业发展逐渐向着现代化和智能化的方向发展。
其中，缓控释肥是农业生产中大力推广的一种肥料。
它的发展状况及前景备受关注。
本文将从多个角度对当前缓控释肥的发展状况及前景进行分析。
一、当前缓控释肥的发展状况1. 技术水平不断提高：缓控释肥的生产技术不断提高。
目前，科学家们已经开发出了多种缓控释肥生产技术，并在生产中成功应用。
这些技术包括缓释肥高效生产技术、膜包覆肥料技术、微生物缓释肥料的研究等。
这些技术的应用，使得缓控释肥的产量和质量明显提高，也使得它在使用过程中更加方便。
2. 应用范围不断扩大：缓控释肥的应用范围与需求不断扩大。
目前，缓控释肥已经广泛应用于包括水稻、玉米、小麦、油菜、蔬菜等各类作物中。
从农业发展的角度看，缓控释肥的应用能够提高农业生产的质量和效率，为保障饮食安全作出贡献。
3. 市场前景广阔：缓控释肥的市场需求和前景广阔。
据有关数据表明，目前缓控释肥仅占整个肥料市场的一小部分。
随着科技的不断进步和应用领域的扩大，缓控释肥的市场需求必将不断增加，并且具有长期持续性。
二、前景分析1. 技术越来越成熟：随着科技和经济的发展，缓控释肥的生产技术将会逐渐成熟，降低生产成本，提高了产品品质和产品性能。
2. 适用范围不断扩大：随着缓控释肥产品特性的明确，对不同种类、不同地区、不同土壤的特点进行适应性调整，其适用范围逐年扩大，其市场足以跨越国界，逐步开拓国际市场。
3. 增强了资源保护能力：缓控释肥通过科学、合理、有效的控制肥料释放速度和提高肥料对作物的利用率，可以减少耕地施肥量，降低对农业生态环境的污染，具有良好的资源保护能力。
4. 为农业的可持续发展提供支持：缓控释肥的应用能有效提高农业生产的科技含量，增强我国农业现代化建设的实力，也为实现农业可持续发展提供了必要的支持。
总之，缓控释肥具有良好的发展潜力，尤其是面对农业持续发展的挑战。
中国缓控释肥的生产现状研究..
中国缓/控释肥的生产现状研究王蒙武松伟李富钰李沁兵郭超贾艳波(河南农业大学资源与环境学院农业资源与环境专业，河南郑州 450002)摘要:缓/控释肥对提高肥料利用率和保护环境有很大的作用，因此，缓/控释肥料已成为未来肥料研究与生产的热点，是未来肥料发展的必然趋势之一。
本文主要介绍了缓控/释肥的发展、分类、生产厂家与产量、生产技术及生产工艺、以及包膜材料的选择、缓/控释肥的生产成本等并提出了一些问题。
关键词:缓/控释肥，分类，生产厂家，生产工艺，包膜材料，生产成本。
引言：我国开展缓/控释肥料研制是为解决“中国农业持续发展的肥料问题”，在继“我国化肥面临的突出问题及建议”[0]的报告后，力图通过改造肥料而提高化肥的利用率。
结合我国国情，缓/控释肥料的研制目标被锁定在三个方面：1.肥料的供肥量和供肥速度与作物吸收基本吻合；2.缓/控释肥料本身及其制造过程对环境无污染；3.缓/控释肥料的价格低廉，即一方面高端产品的价格低于国际同类产品，另一方面用于大田的中低端产品最终不增加农民的投入或不降低农民的收入。
缓/控释肥料及其延伸产品能明显地提高肥料利用率，大大降低施肥劳动强度。
全球现有包膜缓/控释肥料消费量虽在150万吨左右，但是近几年消费量的增长速度很快。
中国是世界上的肥料消耗大国，目前中国年需要化肥 1.2～1.3亿吨，但是肥料利用率低及其引发的问题已经引起各界的关注。
同时，过量施用氮肥造成大气、水质污染，过量施用磷肥引起江河湖海水质富营养化。
因此，环保型肥料专用复合(混)型缓/控释肥料为国家中长期科技发展农业优先主题，发展以包膜缓/控释肥料将是我国肥料业的必然发展趋势之一。
一.缓/控释肥料的概述(一)缓/控释肥料的概念缓控释肥的定义与划分一直是一个具有争议的问题。
这里有人们对缓释和控释概念理解上的不同，以及所采用的标准不同的因素，也有新型缓释/控释肥料接连地出现，不断地冲击原有概念的原因。
据武志杰、陈利军的研究，讨论国内外有关缓释、控释肥料的概念。
缓释控释肥的研究应用现状及进展
缓释控释肥的研究应用现状及进展缓释肥料是一种控制营养元素释放速度的肥料，在农业生产中有着广泛的应用。
它能够减少肥料的损失和环境污染，提高肥料利用率，减少对环境的负面影响。
本文将介绍缓释肥料的研究应用现状及进展。
缓释肥料的研究应用现状：1.缓释肥料的原理和分类：缓释肥料是指在一定条件下，通过控制肥料中肥料元素的溶解或扩散速率，使其逐渐释放到土壤中，供植物吸收利用。
根据缓释肥料的释放机制不同，可以将其分为生物缓释肥料、化学缓释肥料和物理缓释肥料等。
2.缓释肥料的制备方法：制备缓释肥料的方法主要包括包膜技术、包埋技术、凝胶技术和复合技术等。
其中，包膜技术是最常用的方法之一，通过在肥料粒子表面形成一层保护层来控制肥料的释放速度。
3.缓释肥料的应用领域：缓释肥料广泛应用于农田、果园、花卉种植和庄稼植物等农业领域。
在农田中，缓释肥料能够减少肥料的损失和浪费，提高农作物的产量和品质。
在果园中，缓释肥料能够提高果树的生长速度和果实的品质。
在花卉种植中，缓释肥料能够提供持续的养分供应，促进花卉的开花和生长。
在庄稼植物中，缓释肥料能够提高作物的耐旱性和抗病性。
4.缓释肥料的优势和局限性：缓释肥料具有调控养分供应、提高肥料利用率、降低环境污染和提高农产品质量等优势。
然而，缓释肥料也存在着制备成本高、释放速度受环境条件影响和植物对缓释肥料的适应性等局限性。
缓释肥料的研究进展：1.新型缓释肥料的开发：近年来，研究人员不断开发新型缓释肥料，包括基于纳米技术、植物生长调节剂和微生物的缓释肥料等。
这些新型缓释肥料具有更高的控释效果和更好的环境适应性。
2.缓释肥料的应用技术进展：随着科技的发展，研究人员利用智能控制技术、传感器和无线通信技术等，将缓释肥料的施用与精准农业相结合。
这种精细化施肥技术可以根据植物的需求和土壤的状况，调整缓释肥料的释放速度和剂量，实现精确施肥。
3.缓释肥料的环境效应研究：缓释肥料对土壤生态环境的影响是研究的热点之一、研究人员通过实验和模拟模型，探究缓释肥料对土壤微生物群落和土壤养分动态的影响，以评估其对土壤生态系统的长期影响。
聚合物包膜缓／控释肥料的研究进展
（．山东省农业科学院财务计划山东省农业科学 院农业 资源与环境研究所 ， 山东 济南 ２ ０ ０ ） ５ １０
摘 要 ： 控释肥料 是近年来国内外 的研究热点 ， 缓／ 尤其 是 以聚合 物为主要包膜 材料 的缓／ 控释肥逐渐 占
据 了缓／ 控释肥料市场 的主导地位 。为 了使人们更为全 面地 了解 聚合 物包膜缓／ 控释肥料并正确的加以应 用 ， 我们 系统 总结 了如下内容 ： 同类型 的聚合物包膜材料 ； 不 聚合 物包膜缓／ 控释肥在 国内外的发展状 况 ； 聚合 物 包膜缓／ 控释肥料 的养分释放特征 ； 针对其养 分释放特征 的评 价方法 ； 并展望 了聚合 物包膜缓／ 控释肥料 的发
Ｒｅｅ ｓ ｒ ｉｉｅ ｌ ａ ｅ Ｆｅ ｔ ｚ ｒ ｌ
Ｆ ｎ—ｒ ｎ ＨＥＮ Ｙｕ—ｗ ｎ ，Ｊ ＡＮＧ Ｌ —ｈ ａ ，Ｌ Ｎ Ｈａ —ｔｏ ，Ｌ Ｕ Ｚ ａ ＡＮ Ｂｅ ｏ ｇ ．Ｓ ｅ Ｉ ｉ ｕ Ｉ ｉ ａ Ｉ ｈ ｏ—ｈ ｉ ｕ
（．Ｆｎ ｎｉ ｌｎ ｉ ｅａｔｅｔ Ｓａ ｄ ｎ ｃｄｍ ｇｉ ｌ ｒｌ ｃ ｎｅ，￣ ａ ５ １０ ｈｎ ； １ ｉ ｃ ｌＰａ ｎｎ Ｄｐ ｒ ｎ ， ｈ ｎｏｇＡ ａｅ ｙｏ ｒ ｕ ｕａ ｉ ｃｓ ．ｎ ｎ２０ ０ ，Ｃ ｉ ａ ａ ｇ ｍ ｆＡ ｃ ｔ Ｓ ｅ ａ ２ ｎｔｕｅ Ａ ｒ ｕ ｕａ ｅｏｒ ｓａ ｄＥ ｖｏ ｍ ｎ， ｈ ｎｏｇＡ ａ ｅ ｙｏ Ａ ｒｕｔｒ ｃ ｎｅ， ｉ ｎ２０ ０ Ｃ ｉ ） ．Ｉｓｔｔ ｏ ｇｉ ｌ ｒｌ ｓｕｃ ｎ ｎｉ ｎ ｅ Ｓ ａｄ ｎ ｃｄｍ ｇｉ ｕａ Ｓｉ ｓ Ｊｎ ５ １０， ｈｎ ｉ ｆ ｃｔ Ｒ ｅ ｒ ｔ ｆ ｃ ｌ ｌ ｅ ｃ ａ ａ
功能型包膜缓控释肥料的研究现状和发展前景
Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．１·１２·化 工 新 型 材 料ＮＥＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ第４１卷第１期２０１３年１月作者简介：马志远（１９８７－），男，硕士研究生，主要从事功能性高分子材料的设计与合成。
联系人：贾鑫（１９７６－），男，博士，副教授，研究生导师，主要从事高分子材料设计、合成与功能应用研究。
功能型包膜缓／控释肥料的研究现状和发展前景马志远 贾 鑫＊ 刘志勇（石河子大学化学化工学院，新疆生产建设兵团化工绿色过程重点实验室，石河子８３２００３）摘 要 对包膜型缓释／控释肥料、包膜材料的概念进行了论述，系统地阐述了包膜缓释肥料和功能型包膜缓释肥料的研究现状，指出了缓释肥料存在的不足并展望了今后研究的方向。
关键词 缓释／控释肥料，功能型肥料，包膜材料Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ｃｏａｔｅｄｓｌｏｗ／ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ－ｒｅｌｅａｓｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓＭａ Ｚｈｉｙｕａｎ Ｊｉａ Ｘｉｎ Ｌｉｕ Ｚｈｉｙｏｎｇ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｉｈｅｚｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｈｅｚｉ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｕｙｇｕｒ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｒｅｇｉｏｎ，Ｓｈｉｈｅｚｉ ８３２００３）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｃｏａｔｅｄ ｓｌｏｗ／ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ－ｒｅｌｅａｓｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ ａｎｄ ｃｏａｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｃｏａｔｅｄ／ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓｌｏｗ／ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ－ｒｅｌｅａｓｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ ｗｅｒｅ ｅｘｐａｔｉａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｓｌｏｗ－ｒｅｌｅａｓｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ ｗｅｒｅ ｄｉｓ－ｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｓｌｏｗ／ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ－ｒｅｌｅａｓｅ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ，ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ，ｃｏａｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ 随着我国加入ＷＴＯ，食品安全问题愈来愈引起人们的重视，国内外无公害食品、绿色食品和有机食品市场竞争日益激烈，传统农业向有机农业转化愈来愈快。
缓释、控释肥的研究应用现状及进展
缓释/控释肥的研究应用现状及进展摘要：本文简要阐述我国氮、磷、钾肥高消费、低利用率的现状以及造成的一些相关问题，引出缓控释肥这种新型的肥料，并对缓控释肥的分类进行了介绍和总结，重点论述了应用缓控释肥的优点及国内缓控释肥的产业化发展前景和方向。
关键词：缓释肥；控释肥；优点；前景和方向中国是农业大国，同时也是当今世界最大的化肥生产国和消费国。
化学肥料是农业生产中最大的物质投入，据联合国粮农组织的统计资料表明，在提高单产中，化肥对增产所起的作用占40％一60％[1]。
但是生产实践表明，由于化学肥料本身性质和土壤环境条件及农业措施等综合影响，化学肥料利用率很低。
中国因肥料养分利用率低所造成的养分资源浪费是十分惊人的。
据统计中国每年生产、施用的氮肥量(以纯氮计，下同)约为2千万t，其肥料的当季利用率只有30％-50％，累计利用率为45%-60％，因氮肥利用率低造成的直接经济损失折合人民币达239．4亿元[2]。
如何提高化学肥料的利用率、减小因施肥不当造成的环境污染问题，可持续发展高效农业已成为世界各国共同关注的问题。
自从20世纪70年代以来，缓释和控释肥(slow and controlled release fertilizers，简称SRFS和CRFS)的研制和应用为解决这个问题提出了新的思路。
缓释肥和控释肥的研制已经成为世界肥料研究的热点。
一、缓释/控释肥定义和分类联合国工业发展组织(UNIDO)委托国际肥料发展中心(IFDC)编写的《肥料手册》1980年版(1984年由中国对外翻译出版公司译为中文版)，第21章为控制释放肥料。
内容包括：(1) 控制释放磷肥。
主要有磷矿粉、煅烧磷酸铝矿、碱性炉渣、脱氟磷肥、熔融钙镁磷肥、雷诺尼亚磷肥、骨粉、磷酸二钙、磷酸铵镁、偏磷酸钙和偏磷酸钾。
(2) 控制释放氮肥。
主要有：1.微溶物质:脲甲醛(UF)、异丁叉二脲(IBDU)、丁烯叉二脲(CDU)、草酰胺、磷酸铵镁(Mag Amp)；2.水溶性缓释肥:脒基硫脲(GUS)、脒基磷脲(GUP)；3.包涂层的可溶物质：包硫尿素(SCU)、聚合物包膜肥料；4.硝化抑制剂。
包膜型多功能缓_控释肥料的研究现状及进展_王兴刚
收利用的大量氮磷等肥料养分 ， 容易经地表径流和农田排水流失进入地下水和地表水 ， 引发湖泊 、 河流 等
３ ４］ 。 容易脱落 ， 控释效果差 ［
由于有机聚合物包膜材料具有较好的隔水作 用 ， 因 此， 目前研究者普遍认为有机聚合物包膜肥料能 够最大限度地实现养分释放与农作物需肥规律 相 匹 配 的 要 求 。 常 用 的 有 机 聚 合 物 包 膜 材 料 主 要 包 括 合 成高分子 、 天然高分子和半合成高分子三大类 。 合 成 高 分 子 包 膜 材 料 主 要 包 括 聚 烯 烃 类 和 树 脂 类 ， 如聚 丙烯 、 醇酸树脂 、 聚砜 、 聚乙烯醇 、 聚酰胺和聚氨酯 等 热 塑 性 材 料 ， 其 特点 是 此 类聚 合 物材 料 熔 点较 低、 易 于包膜成型 ， 对水阻隔性强 ， 且不受外界条件土壤环境的影响 ， 通过聚合物结构设计和包膜层厚度可实现
缓／控释肥料能够在保证粮食 产 量 的 前 提 下 ， 提 高 养 分 利 用 率， 减少肥料养分流失对环境造成的危 摘要 ： 害 。 包膜型缓／控释肥料对养分具有更好的控释效果 ， 通 过 包 膜 材 料 的 组 成 设 计， 最有可能实现养分的释放速 率与作物的需肥规律相匹配 。 本文综述了包膜型缓／控释肥料的国内外研究现状 ， 肥料 养 分 的 控 释 机 理 和 释 放 性能评价方法 ， 阐述了包膜型缓／控释肥料研究和应用中存在的问题及未来的发展趋势 。 缓／控释肥料 ；包膜型 ；养分控释机理 ；数学模型 ；性能评价 关键词 ：
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包膜缓/控释肥料的研究现状及发展趋势冯守疆,龚成文3,赵欣楠,何贵文 (甘肃省农业科学研究院土壤肥料与节水农业研究所,甘肃兰州730070)摘要 介绍了包膜型缓/控释肥料的定义、分类、包膜材料、养分释放机理、评价方法的研究现状,并对其目前存在的问题及其发展趋势进行了简要分析。
关键词 包膜;缓/控释肥料;研究现状;发展趋势中图分类号 S14-31 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2010)26-14409-03Research Situa tion and D evelop i n g Trend of Coa ted Slow /Con trolled Relea se Fertili zersFENG Shou 2ji a ng et a l (Institute of Soil Fertilizer and W ater 2saving Agriculture,Gansu Academy of Agricultural Sciences,Lanzhou,Gansu 730070)Abstract The definiti on,classificati on,slow /controlled release material,release mechanis m of nutrient,evaluated methods of coated sl ow /con 2tr olled release fertilizers were introduced .Further more,p resence p r oblem s and develop ing p r os pect of coated sl ow /contr olled release fertilizers were analyzed .Key words Coated;Slow /controlled release fertilizers;Research status;Develop ing trend基金项目 甘肃省科技厅农转资金项目(0704XCNA011);科技部农转资金项目“新型高效马铃薯专用肥中试与示范”(2008G B2G 1400325)。
作者简介 冯守疆(1979-),男,内蒙古乌兰察布人,硕士,实习研究员,从事新型肥料研发工作。
3通讯作者,副研究员,从事中药材栽培与施肥技术研究。
E 2mail:fsj1979@sina .co 。
收稿日期 2010200200 化肥在现代农业生产中起着极其重要的作用,有关报道指出,化肥的增产作用在发展中国家的粮食增产中占55%左右[1]。
但是,化肥在农业生产中的利用率普遍较低,低的化肥利用率不仅造成资源的极大浪费,而且造成了严重的环境污染,如地下水和蔬菜中氮含量超标,一些地区出现地表水体富营养化等问题[2-4]。
由于上述问题的普遍存在,通常在作物的一个生长周期中,要进行多次施肥,不仅浪费劳动力,而且施肥设备可能对作物形成外部损伤,从而对作物生长发育产生影响。
但是解决上述问题,就要求所施用的化肥能按照作物生长过程中对养分的实际需求缓慢地释放营养物质。
缓/控释肥料不但可减缓或控制养分释放速度、协调作物养分的供给,而且可以避免旱地作物施肥过多,从而形成土壤板结,还能减少养分流失和施肥次数[3]。
当前,世界各国都在竞相开发缓/控释肥料新品种和制肥新工艺,这使得缓/控释肥料成为21世纪肥料发展的重要趋势,其中,包膜型缓/控释肥料能更好地控制养分释放,因而被誉为21世纪的肥料。
鉴于此,笔者对包膜型缓/控释肥料的定义、分类、缓/控释材料、养分释放机理、评价方法及包膜缓/控释肥料目前存在的问题,及其发展趋势等作一简要介绍。
1 包膜缓/控释肥料的定义与分类1.1 包膜缓/控释肥料的定义 所谓包膜缓/控释肥料是指通过物理或化学方法在已成型的肥料表面包被一层物料,以减缓肥料养分释放速率,延长肥料养分释放期,在作物的整个生长期都能提供作物生长所需的养分[4];也可以理解为根据作物的生长需求释放养分,当作物处于快速生长期,养分释放加快;当作物处于缓慢生长期或生长停滞期,养分释放则减缓或不释放,以减少养分损失[5]。
还有一些文献中认为,包膜型缓/控释肥料通常是由于肥料表面包涂半透水性或不透水性物质而使其中的有效养分缓慢释放的肥料,这些肥料属于长效缓释肥,而包膜缓释肥的高级形式才是包膜控释肥,它使肥料养分的释放速度与作物需求养分的量基本相一致,使肥料利用率达到较高水平[6-7]。
1.2 包膜缓/控释肥料的分类 根据包膜材料划分,可将包膜缓/控释肥料分为有机包膜缓/控释肥料和无机包膜缓/控释肥料,如用塑料、树脂包膜的有机包膜缓/控释肥料和用钙镁磷肥包膜的无机包膜缓/控释肥料[3,8]。
根据包膜方法划分,可分为物理包膜缓/控释肥料和化学包膜缓/控释肥料,如用树脂包膜的树脂包膜缓/控释肥料,包膜时包膜材料和被包被肥料之间不发生化学反应;而用醛类材料进行包膜时,利用醛与尿素之间发生反应,在尿素表面形成具有缓/控释作用的脲醛膜,被称为化学包膜型缓/控释肥料[3,9]。
1.2.1 有机包膜缓/控释肥料。
以有机物为包膜材料生产的包膜缓/控释肥料被称为有机包膜缓/控释肥料,如以聚乙二烯为材料,生产的V 2C OGE 包膜肥料;法国Agrev o 公司以聚丙烯为材料,生产的P LANT AC OTE 包膜肥料;日本Chis 2s oasahi 公司以聚乙烯醋酸、乙酞乙烯、热塑性聚烯烃树脂共聚为包膜材料,生产的ME I S 2TER 和Nm tricote 肥料;以色列Haifa 化学品公司以金属氢氧化物和脂肪酸为原料,生产的Multicot o 肥料等[9]。
1.2.2 无机包膜缓/控释肥料。
以无机物为包膜材料生产的包膜缓/控释肥料被称为无机包膜缓/控释肥料,如美国的包硫尿素,郑州工业大学磷肥与复肥研究所研发的3种包膜肥料。
第一类产品以钙、镁、磷肥为包裹层;第二类产品以部分酸化磷矿为包裹层;第三类产品以二价金属磷酸铵钾盐为包裹层的包裹型复合肥料等[2,8,10]。
2 包膜缓/控释肥料的研究现状包膜缓/控释肥料的生产制造技术发展很快,目前的研究工作主要集中在包膜材料的选用、缓/控释肥料养分释放机理及缓/控释肥料评价方法的研究方面。
2.1 包膜材料的研究现状2.1.1 有机物包膜材料。
有机物包膜材料为一些高分子亲水聚合物材料,这些材料已应用于土壤结构改良、保水剂及胶囊药物方面。
高分子聚合物可分为天然高分子聚合物、合成高分子聚合物和半合成高分子聚合物三大类数十种聚合安徽农业科学,Journal of Anhui Agri .Sci .2010,38(26):14409-14411责任编辑 陈红红 责任校对 卢瑶物及其共聚物。
天然聚合物是在自然条件下生成的,在土壤中易被土壤微生物分解,其缓/控释性较差,如瓜尔胶和天然橡胶。
合成高分子聚物主要是以乙烯和丙烯等单体衍生物形成的聚烯烃溶胶,如聚乙烯和聚丙烯酰胺等,合成高分子聚物属热塑性树脂,其链骨架上的极性官能团使其拥有巨大的水容量,同时由于其具有能使聚合物片段粘结在一起的化学“交联”作用,而使其拥有膨胀而不溶于水的能力,因此这类材料的物理结构变化极为缓慢[8-9];半合成聚合物是由天然聚合物与石化产品相结合而形成的一类聚合物,可分为离子型(阴离子或阳离子型)和非离子型2种。
用于包膜肥料的高分子包膜材料主要是指热固性树脂类化合物和热塑性聚烯烃类物质,前者可在肥料制造过程中直接在肥料表面缩合成膜状物,通过改变缩合条件和成膜厚度控制养分释放速度,以生产出不同释放期的包膜肥料;后者是将膜材料溶于有机溶剂后,在流化床反应器中重新喷涂,在肥料颗粒表面形成膜,同样可以通过调节膜的物质组成、喷涂条件和膜的厚度制备出不同养分释放速率的包膜肥料。
研究表明,高分子包膜缓/控释肥料的缓/控释效果较好,控释时间和控释速率易于调节,能较好地满足作物在整个生育期对养分的吸收[8],如北京化工大学开发生产的“塑肥”[8];美国Scotts公司由醇酸树脂包膜生产的O s o mcogepous、O s mocoge和Sicrra; Puresell工业公司生产的P OLY ON0聚合物包膜肥料;V irg or2 oindustries/I M CG Lobal工业公司以聚乙二烯为材料生产的V2C OGE包膜肥料等均是缓/控释效果较好的包膜肥料[9]。
2.1.2 无机物包膜材料。
用无机物分子作包膜材料具有良好的环境安全性,如粘土、钙镁磷肥、硫磺、铁粉、锌粉等。
无机物包膜缓/,其制备方法是将熔融的硫磺喷到事先预热至65～75℃的尿素颗粒表面,在尿素颗粒外包裹一层硫磺,硫包尿素在大田中施用增产效果较好,用量仅是普通尿素的40%,极大地减少了氮肥的施用量,提高了氮肥利用率;其他无机物包膜缓/控释肥料的同类产品,如中国郑州乐喜施肥料公司生产的Luxuriance钙镁磷肥包膜复合肥,Luxecote二价金属磷酸铵钾盐包膜复合肥。
但大多数无机物包膜材料难以在肥料颗粒表面形成连续包膜,致使其缓/控释效果不佳,通过增加无机包膜材料的细度,可使有些无机包膜材料的膜孔度降低,或在肥料表面发生化学反应形成连续包膜,以增加其缓/控释效果;同时,某些磷钾肥、中微量元素肥料也可作为包膜材料,在研制过程中,根据平衡施肥原理,将各种肥料组配后在主成分肥料颗粒上进行包膜,这种肥料不仅能够增强作物对各种养分的吸收,提高作物产量,而且能够达到缓释或控释的效果,从而提高肥料利用率[10]。
2.2 包膜缓/控释肥料养分释放机理 包膜缓/控释肥料养分释放机理可概括为扩散缓/控释、化学缓/控释、溶剂渗透缓/控释3种释放机理。
养分释放时间、释放量与作物生长过程中对养分的需求相一致是包膜缓/控释肥料研制所要实现的终极目标。
不同的作物对养分释放时间和释放量的需求也不同,因此,可根据包膜缓/控释肥料养分释放的规律和作物需肥规律相一致的要求,设计合理的养分释放体系。
但是,目前关于包膜缓/控释肥料养分释放机理的研究较为滞后,小林新等认为,包膜肥料养分释放是扩散过程,分为2个阶段:第一阶段是水蒸气分子进入膜内的过程,水膨涨湿润致使包膜产生微孔(包括分子水平的细微结构);第二阶段是水分在膜内将养分溶解,在水压差的作用下致使养分经膜上的微孔向膜外扩散释放的过程。
关于硫包尿素中氮养分在土壤中的释放机理提出了几种解释:Lunt指出,硫包尿素的开孔通道是由于土壤颗粒与硫包膜中的石蜡进行反应而形成的;Scheib等则认为,硫包尿素中氮的释放通道可能是由于聚合硫、无定形硫在逐渐转化为结晶态硫的过程中导致硫壳层出现裂缝而形成的[11]。