缓控释肥料研究进展
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。
天然产物及其改性物制备缓控释肥料包膜剂的研究进展
天然产物及其改性物制备缓控释肥料包膜剂的研究进展摘要天然产物及其改性物制备而成的缓/控释肥料是非常有潜力的缓/控释肥品种之一，是未来环境友好型缓/控释肥料的主流趋势。
本文简要介绍了天然产物及其改性物制备的缓/控释肥料的概念。
阐述了天然产物缓/控释肥料的类型及其相关研究，并对未来发展进行了展望。
关键词天然产物；天然产物改性物；缓/控释肥料引言化肥在农业生产中具有无比重要的位置，在发展中国家55%的粮食增产归功于化肥的使用。
然而，肥料在实际使用中普遍存在利用率低的问题。
利用率低下的其主要原因是氮肥在土壤中通常以硝酸盐和氨的形式存在，因其分别具有的水溶性和挥发性，导致在雨水的冲刷下和光照下使得氮肥非常容易流失。
这不仅造成严重的环境污染，还使得经济效益大打折扣。
而缓控释肥料以其利用率高，减少氮对环境的污染的优点，成为近年来研究的热点。
缓释肥料可分为三类即是1.包硫尿素（SCU）；2.合成聚合物包膜肥料；3.天然产物包膜肥料；其中包硫尿素（SCU）其养分释放的机制是裂解方式（“Fail2ure”Mechanism），在较短时间内迅速释放大部分养分，余下养分（20%～50%）需要很长时间才能释放出来（尤其是包硫很厚的肥料），称之为“拖尾效应”，这种模式和植物的需肥规律难以匹配，因而难以达到理想的控释效果。
而合成聚合物包膜肥料其养分释放机制主要是扩散作用（Diffusion Mechanism），虽然相较包硫尿素（SCU）其缓/控释效果好但是当肥料释放完后会有大量的难以降解的有机物残留，这严重的造成了环境的污染。
而天然产物及其改性物制备的缓/控释肥料其通过控制天然有机物在环境中的降解速率以达到控制肥料进入环境和被植物吸收的速率，从而达到既不污染环境，又能够有效的控制肥料的释放从而提高肥的料利用率。
本文就由天然有机物及其改性物制备而成的缓/控释肥料进行了分类及其相关研究的阐述。
天然产物及其改性包膜肥料是由如松香、腐殖酸、木质素、天然橡胶、纤维素、壳聚糖、淀粉等一系列天然产物将其改性，添加入一些无机物或者有机聚合物制备而成的缓/控释肥料。
我国建立缓控释肥料技术研发与产业化生产体系
通过文献调研、实验研究、产业化生产实践等方法，综合分析缓控释肥料在不同 作物和土壤条件下的养分释放规律、作物吸收利用特点以及产业化生产工艺流程 等方面的问题，提出相应的技术研发与产业化生产方案。
02
缓控释肥料技术研发
缓控释肥料基本原理
缓控释肥料的基本原理是改变肥料养分的释放速度，使其与 作物的养分吸收速度相协调，从而达到提高肥料利用率、减 少环境污染的目的。
减少温室气体排放
缓控释肥料能够减少氮肥的挥发和氧化，从而减 少温室气体的排放。
对粮食生产的保障作用
提高粮食产量
缓控释肥料能够提供更全面、更稳定的养分供应，有助于提高粮 食产量。
保障粮食安全
缓控释肥料的使用能够提高土壤的质量，提高作物的抗逆性，保 障粮食的安全生产。
促进农业现代化
缓控释肥料的使用能够提高农业生产的效率和质量，促进我国农 业的现代化发展。
缓控释肥料的关键技术包括包膜材料的选择、包膜工艺的优 化、肥料释放模型的建立等。
缓控释肥料主要类型
根据制造工艺和包膜材料的不同， 缓控释肥料主要分为包裹型、合成 树脂型、生物降解型等。
合成树脂型缓控释肥料以合成树脂 为包膜材料，通过热压成型工艺制 成肥料颗粒，具有养分释放稳定、 控释期长的特点。
包裹型缓控释肥料以聚合物材料包 裹肥料颗粒，通过控制养分释放速 度来达到缓控释效果。
缓控释肥料产业化问题
技术瓶颈
我国缓控释肥料技术研发 水平与发达国家相比还存 在一定差距，部分关键技 术尚未完全掌握。
产品质量
部分缓控释肥料产品的质 量不稳定，影响了其推广 应用。
生产成本
由于生产工艺和原材料等 问题，缓控释肥料的成本 较高，限制了其广泛应用 。
包膜缓控释肥料研究进展
包膜缓控释肥料研究进展
摘要：随着技术不断发展，人们对膜缓控释肥料的研究也越来越多，
其中以晚稻膜缓控释肥料的研究最先进。
本文旨在从热熔膜、聚乙烯膜、
聚氯乙烯膜、聚氨酯膜、聚硅氧烷膜、聚氟乙烯膜等几种膜中，探讨晚稻
膜缓控释肥料的研究进展。
关键词：晚稻膜；缓控释肥料；研究进展
1绪论
随着人们对土壤肥力机理研究的不断深入，土壤养分机理被揭示出来，以及肥料的营养素比例平衡性，缓控释肥料的应用也越来越受到关注。
缓
控释肥料的应用可以有效控制肥料在土壤中的释放速率，从而延长其营养
物质的作用时间。
晚稻是一种特殊的水稻品种，其中抗旱、抗病、抗抑郁等优势特性受
到广泛关注。
晚稻生长期长，作物周期延长，耗费的有机肥料以及氮、磷
钾肥料也比普通水稻品种多。
在此背景下，提出了晚稻膜缓控释肥料的研究，为晚稻生长提供养分稳定的保证。
本文综述了晚稻膜缓控释肥料的研究进展，主要解决了热熔膜、聚乙
烯膜、聚氯乙烯膜、聚氨酯膜、聚硅氧烷膜、聚氟乙烯膜等几种膜材料的
晚稻膜缓控释肥料的研究。
缓控释肥对水稻生长发育的影响研究进展
缓控释肥对水稻生长发育的影响研究进展一、缓控释肥的基本特点缓控释肥是一种通过微生物、土壤酶等生物作用，或者通过肥料颗粒内部的物理、化学结构，使肥料中的养分能够以较为稳定的速率释放到作物根系附近，从而提高养分利用率的肥料。
相比于常规的化肥施用方式，缓控释肥具有养分利用率高、对土壤环境影响小、减少肥料施用次数等优点。
缓控释肥在农业生产中得到了广泛的应用。
二、缓控释肥对水稻生长发育的影响1. 对水稻产量的影响研究表明，适量使用缓控释肥可以显著提高水稻的产量。
由于缓控释肥能够使养分以稳定的速率释放，避免了养分的过量施用和浪费，从而提高了养分利用率。
缓控释肥还能够减少养分的流失，降低了对环境的污染。
采用缓控释肥可以在一定程度上提高水稻的产量，保证粮食安全。
2. 对水稻养分吸收的影响缓控释肥的养分释放速率能够更好地满足水稻生长发育的需要，从而提高了水稻的养分吸收效率。
研究发现，采用缓控释肥的水稻，其根系生长良好、根系活性高，能够更好地吸收土壤中的养分。
特别是对于一些难以吸收的微量元素，缓控释肥的施用效果更为显著。
缓控释肥能够提高水稻的养分吸收效率，有助于改善土壤肥力。
3. 对水稻品质的影响除了对水稻产量的影响之外，缓控释肥还对水稻的品质产生了一定的影响。
研究发现，采用缓控释肥的水稻，在米质、风味、营养成分等方面具有一定的优势。
这是由于缓控释肥能够使水稻在生长发育过程中获得充分的养分供应，从而提高了水稻的品质。
在一些对水稻品质要求较高的地区，采用缓控释肥有助于提高水稻的品质。
三、未来的研究方向1. 缓控释肥的施用量和施用时机目前关于缓控释肥的研究还相对较少，尤其是在水稻生长发育过程中的最佳施用量和施用时机等方面的研究尚不够深入。
未来的研究可以重点探讨适合水稻生长发育需求的缓控释肥的最佳施用量和施用时机，以期最大限度地发挥缓控释肥的优势。
2. 缓控释肥对土壤微生物和土壤环境的影响缓控释肥能够通过微生物、土壤酶等生物作用，或者通过改善土壤结构等方式，提高养分的利用效率，从而对土壤微生物和土壤环境产生一定的影响。
缓控释肥对水稻生长发育的影响研究进展
缓控释肥对水稻生长发育的影响研究进展随着人口的增加和农业生产的发展，对于如何提高作物的产量和质量以满足人们的需求进行了深入的研究。
缓控释肥（CRF）是一种新型肥料，它可以缓慢地释放养分，使作物在整个生长周期中获得稳定的养分供应。
本文将讨论CRF对水稻生长发育的影响，以及其研究进展。
1. CRF的概述CRF是一种普通肥料的改进版，它能够缓慢、持续地释放养分，使作物在生长期间能够获得恰当的养分供应。
CRF包含了所有传统肥料的养分成分，主要是氮、磷、钾等。
这些养分通过微孔膜输送到植物根系中，减少养分的流失。
2. CRF对水稻生长发育的影响（1）促进种子萌发和幼苗生长：CRF能够提供刚刚萌发的水稻所需的养分，促进幼苗的健康生长。
（2）增加叶片的数量和面积：CRF能够提供水稻所需的养分，使它健康成长，增加叶片数量和面积。
（3）增加水稻的根系生长：CRF可以延长养分的释放时间，提供给水稻更长时间的养分，从而促进根系的细胞分裂和生长。
（4）提高抗逆性和产量：CRF能够在干旱和其他环境压力下提供足够的养分，增加水稻的抗逆性，进而提高产量。
3. CRF在水稻种植中的应用（1）确定最佳施肥量：需要根据不同地区的土壤类型和水稻品种来确定最佳的施肥量。
（2）选择合适的肥料配方：需要根据不同水稻生长阶段的需求来选择合适的肥料配方。
（3）合理施肥：CRF能够在较长时间内释放养分，需要根据水稻的生长需求来合理施肥。
4. 结论缓控释肥是一种新型肥料，它具有缓慢、持续释放养分的特点。
在水稻种植中，CRF 可以促进水稻种子的萌发和幼苗生长，增加叶片数量和面积，提高根系生长，提高水稻的抗逆性和产量。
在应用CRF时，需要考虑选择合适的施肥量和肥料配方，以及合理施肥。
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。
包膜型缓控释肥料的国内外研究概况
包膜型缓控释肥料的国内外研究概况包膜型缓控释肥料是一种能够控制植物肥料释放速率的新型肥料。
它采用特殊的包膜技术，使肥料包裹在较厚的膜层中，并通过缓慢溶解或渗透，使肥料成分逐渐释放，从而实现对植物的持续供应。
包膜型缓控释肥料在国内外得到了广泛关注和研究，以下是对其国内外研究概况的介绍。
在国内，包膜型缓控释肥料的研究起步较晚，但近年来得到了越来越多的关注和应用。
研究人员主要集中在包膜材料的选择与改进、包膜工艺的优化以及肥料释放规律的研究等方面。
包膜材料的选择与改进是该领域研究的重点之一、研究人员通过改变包膜材料的成分、结构和厚度，探索不同材料对肥料释放速率的影响。
如聚乙烯醇、聚乳酸等生物降解材料被广泛应用于包膜肥料中，有效降低了对环境的污染。
在包膜工艺的优化方面，研究人员通过改变包膜工艺的参数，如溶液浓度、浸渍时间和干燥温度等，来控制包膜的厚度和均匀性。
通过优化工艺，可提高包膜的质量和耐久性，从而延长肥料的释放时间。
肥料释放规律的研究是包膜型缓控释肥料研究的核心内容之一、研究人员通过实验、模型推导和数学模拟等方法，分析了包膜肥料的释放机理，并建立了肥料释放模型。
这些模型能够预测包膜肥料在不同温度、湿度和土壤pH值下的释放速率，为包膜肥料的设计和应用提供了理论依据。
在国际上，包膜型缓控释肥料的研究相对较早，并已经取得了一些重要的进展。
许多国家和地区的研究人员已经开展了包膜肥料的生产和应用，并取得了良好的效果。
在应用方面，包膜型缓控释肥料在农业生产中得到了广泛应用。
通过合理设计和使用包膜肥料，可以达到减少肥料浪费、提高肥料利用率、减少对环境的污染以及增加农作物产量的目的。
总的来说，包膜型缓控释肥料的研究在国内外都取得了一定的进展，但仍然存在一些问题和挑战。
未来的研究应更加注重包膜材料的选择与改进、包膜工艺的优化以及肥料释放规律的研究，进一步提高包膜肥料的质量和应用效果，以满足农业生产的需要。
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第四章缓/控释肥料研究进展教学重点: 缓/控释肥的类型、养分释放机理、性能评价,研究与应用现状,存在的问题及对策教学难点:缓/控释肥养分释放机理,缓/控释肥性能评价,存在的问题与对策教学方法: 讲述及讨论法肥料是农业生产最重要的生产资料之一,是农业持续发展的物资基础。
自从1840年德国化学家Liebig J V提出植物矿质营养理论以来,肥料已成为推动世界农业发展的强大力量。
然而,经过一百多年的发展,肥料养分的释放速度一直无法人为控制,释放速度太快,作物来不及吸收就流失了,导致肥料利用率低,国外氮肥利用率50%~55%、国内仅30%~35%,资源浪费严重;同时造成了严重的水体污染、大气污染,甚至导致蔬菜中硝酸盐严重超标。
因此,减缓、控制肥料养分的溶解、释放速度已成为提高肥料利用率、减少因养分流失引起的环境污染最直接、最有效的途径之一。
缓/控释肥能根据作物的需肥规律供给养分,释放出来的养分能较快的被作物吸收利用,养分损失大大降低,肥料利用率显著提高,从而可以达到节本增收、节约资源、减少环境污染的目的。
自20世纪50年代起,美国、日本以及西欧等国家相继开始研究缓释肥,以减缓养分释放速度;80年代开始研究控释肥。
目前已有30余个国家投入大量人力财力研究、开发与应用缓/控释肥料,我国已将其列为“十五”、“十一五”优先发展的重点领域。
1 缓/控释肥的类型缓释肥料(Slow release fertilizers)简称SRFs,其特点是肥料施入土壤后,转变为植物可直接吸收利用的有效态养分的释放速率比普通速溶性肥料小得多。
控释肥料(Controlled release fertilizers)简称CRFs,其特点是结合现代植物营养理论与控制释放高新技术,通过各种调控机制使养分的释放规律与作物生长发育的需肥规律一致,是缓释肥料的高级形式。
目前国内外研究开发的缓/控释肥料可分为包衣(包膜)型和非包衣型缓/控释肥两大类。
非包衣缓/控释肥(如胶粘肥料、载体肥料等)需在肥料生产中添加各种控释材料、抑制剂,或者加入能与养分发生化学反应的物质,以期达到缓/控释效果,其生产工艺极为复杂、投资大、难以利用现有普通肥料生产设备,成本高,且缓/控释效果不理想,正逐步被包衣型缓/控释肥取代。
包衣型缓/控释肥料按其包衣材料不同分为两种类型:无机物包衣缓/控释肥、有机聚合物包衣缓/控释肥。
261.1 无机物包衣缓/控释肥无机物包衣肥的材料包括沸石、硅藻土、硫磺、石膏、金属磷酸盐、硅粉等,这些无机材料成本较低且对土壤不构成危害,同时能为植物提供多种盐基离子,也能起到一定的缓释效果;但弹性差、易脆,不能实现对养分控制释放。
其中对硫磺包衣材料的研究最多。
使用硫包衣尿素可使N利用率较普通尿素提高1倍,特别适用于生长期较长的作物,且能补充土壤中硫的不足。
通过调节包衣的厚度和封面剂(石蜡)的用量来实现对养分的控释目的。
近些年,报道了对表面活性改良后的沸石包衣材料对N的控释以及钙十字沸石对P、K的控释研究,实验表明它们对P、K的控释效果明显提高了。
郑州工学院以尿素为核心,以钙镁肥为包裹物料,以无机酸和缓溶剂制得钙镁磷肥改性复合肥料。
但无机包衣对肥料颗粒的封闭型比较差,膜层表面容易形成一些较大尺度的孔隙,肥料养分容易快速溶出,且膜层存在储存或者运输过程中容易脱落,影响它们的缓释性质。
一些厂家用有机聚合物(热塑性塑料或树脂)在硫包衣尿素上再包一层较薄的普通聚合物膜,以增强抗磨损性能。
目前研究发现,无机材料的细度对无机包衣肥料的影响很大。
细度增加,材料粉粒在肥料表面整齐度增加,比表面积减小,微孔降低。
细度为60μm比120μm时的材料所生产的包衣肥料的养分释放时间可提高10倍以上。
但是随着材料的细度增大,微粒的比表面会急剧增大,出现一些不良性状。
因此如何降低微粒的比表面能,将无机材料改性,是无机包衣肥料中亟待解决的问题。
1.2 有机聚合物包衣缓/控释肥有机聚合物包衣肥按其包衣材料的来源可以分三类:(1)天然高分子:天然橡胶、阿拉伯胶、明胶、海藻酸钠、纤维素、木质素、淀粉等。
这类材料虽然来源广、无毒、稳定、成膜性好、价廉易得但易被生物降解,控释效果较差,一般要通过改性后才做控释肥的包衣材料。
(2)合成高分子:包括热塑性聚烯烃类,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺;以及热固性树脂,如脲醛树脂等。
合成高分子包衣的特点是包衣厚度可控、对土壤条件不十分敏感、养份扩散速率可由聚合物的化学性质控制,因而可实现对养份的控释。
且由于包衣的弹性好,适合于机械化施肥。
但该类包衣物价格高,一般不溶于水,需要有机溶剂溶解,包衣工艺也比较复杂,且大多数在土壤中分解缓慢而带来环境污染,虽然可采取改性方法促使其降解,但对环境的影响还需进一步探讨。
(3)半合成高分子:是指天然高分子经过改性后形成的一类高分子化合物,此类材料以纤维素的衍生物为主,粘度大、成膜性良好、易水解,如:甲基纤维素钠和乙基纤维素。
目前对该类高分子包衣的研究报道还较少,但该类材料的市场前景非常广阔。
2 缓/控释肥养分释放机理包衣缓/控释肥料根据包衣材料类型的不同,其养分释放机理可以分为二类:(1)破裂机制:包衣为不渗透膜或无膜,靠物理、化学、生物作用破坏包衣层而释放养分;(2)扩散机制:包衣为渗透性膜,水分扩散到膜层内直到内部渗透压把膜层胀破或膜层扩张到具有足够的渗透性而释放养分,溶出的速度取决于膜材料性质、膜的厚度及加工条件。
1990年Kochba等提出包衣肥料养分释放机理是水蒸汽通过疏水膜向颗粒内的扩散,随后包衣膜破裂或膨胀,促使包衣膜颗粒内饱和溶液外流;1993年Goertz将这种包衣膜破裂养分迅速释放的方式称为“破裂机制”。
包硫尿素(SCU)的养分释放机制就是典型的破裂机制,其中30%的氮立即释放、20~40%的氮滞后释放、30~50%的氮才能真正控释,这种释放方式与植物的需肥规律难以匹配。
1995年Raban等将包衣肥料中养分在浓度或压力梯度的推动下,通过扩散而释放的方式称为“扩散机制”;高分子聚合物包衣肥料养分释放主要是扩散机制,其养分供给模式和供给速度比SCU能更好地与植物需肥规律相匹配。
这也是聚合物包衣肥料成为国外目前研究开发的重点、热点的主要原因之一。
不同类型或不同膜材料的包衣肥料受各种因素影响的程度都存在较大差别。
如硫包衣尿素的释放速率受土壤微生物活性的影响较大,与硫包衣尿素等相似的无机包衣材料的包衣肥料受土壤水分含量影响较大;而有机聚合物包衣肥料,在土壤田间持水量和作物凋萎含水量范围内,除受土壤温度影响较明显外,其他环境因子影响都较小。
温度对包衣肥料养分释放速率的影响是通过溶解和扩散作用来达到的。
如:日本生产的树脂型包衣肥料依赖于温度的水分弥透性,可以采取添加无机粉末来调节无机成分与树脂的比例,改变包衣成分及其通透性,以控制包衣内养分释放速度的快慢。
这类聚烯烃包衣肥料不同于传统包衣肥料,表现出养分释放可控性高,但受温度影响较明显,其温度效应值是2,即温度每升高lO℃,作物的生化过程速度增加一倍,养分释放与作物养分吸收比较容易达到协调一致。
国内有关缓/控肥料机理方面的研究极少见报到。
3 缓/控释肥性能评价肥料性能评价研究方面,1971年Blouin 等提出了水中7d溶出法,这是包硫尿素缓/控性能的常用测试方法。
1996年欧洲标准化委员会(CEN)指出,在25℃恒温水中某肥料的养分释放能满足以下三个标准之一者,就可以定义为缓释肥:(1)24h内释放量不超过15%;(2)在28d 内释放量不超过75%;(3)在规定的释放期内至少释放75%。
美国、日本等国对控释肥料的规定是,在25℃恒温水中,养分释放能同时满足以下2个条件的则可定义为控释肥料:(1)初期溶出率不大于40%;(2)7d内至少有80%的养分释放出来。
我国2007年10月1颁布的《缓/控释肥料行业标准》HG/T3931-2007,参考了上述技术指标,但没有区分缓释肥与控释肥。
4 国内外研究现状及发展趋势4.1 国外研究现状美国是世界上最早研究缓释肥料的国家,以包硫尿素(SCU)为主,还有包硫氯化钾(SCK)、包硫磷酸二铵(SCP)等,养分释放受温度、水分、施肥方式等因素的影响。
改进的包硫尿素是在其表面再包一层烯烃聚合物,产品名为Polys,价格比聚合物包衣肥料便宜,在美国市场上被广泛应用。
美国生产的Osmocote品牌聚合物包衣肥料,一直是世界上最有影响的肥料。
日本是缓/控释肥技术研究较先进的国家,以高分子包衣肥料为主,1970年注册了热固型树脂包衣肥CSR,1979年相继研究出具有精确控释和缓释双重功能的热塑型及热固型树脂包衣肥,1980年研制出热塑型树脂-聚烯烃包衣肥料Ntricote,该肥料控释氮素100~360d、控释量80﹪、氮素利用率高达60﹪~70﹪。
20世纪90年代生产的缓/控释肥料主要是包硫尿素、热固性树脂包衣肥料及含农药的包衣肥料,包衣材料以脂肪族聚酯和微晶石蜡为主;目前则以生产可降解的高分子聚合物包衣肥料为主。
欧洲各国侧重于微溶性含氮化合物缓/控释肥料的研究。
德国重点以高分子聚合物为包衣材料生产包衣肥,1999年申请了以醋酸纤维素、木质素等可生物降解的包衣材料制备包衣肥的世界专利,同时生产树脂包衣的NPK复合肥及中、微量元素系列配方肥。
英国的控释肥专利是在磷酸盐玻璃中引入K、Ca、Mg,形成玻璃态控释肥,氮以CaCN的形式加入,这种肥料存在不释放养分的诱导期,特别适合幼树苗的生长。
法国研制的缓释肥料一是用三聚磷酸钠或六偏磷酸钠包裹金属过氮化物,二是用聚合物包衣肥料与有益微生物结合在一起。
西班牙用松树木质素纸浆废液包衣尿素制得系列肥料。
20世纪80年代末期国外开始应用生物质材料研制包衣缓/控释肥。
1989年Jimenez等用松香与Ca3(PO4)2分别包衣尿素、硝酸铵等肥料,发现虽然有一定缓/控释效果,但松香易氧化、稳定性较差。
1998年Pill等研究指出用乳胶做包衣材料也有比较明显的缓释效果。
2002年 Maria 等将羧甲基纤维素的控释性能与合成高分子聚丙烯晴、聚砜的进行了比较,发现羧甲基纤维素具有更好的控释效果和生物降解性。
2004年Tomaszewska等利用淀粉和聚砜为主要原料、采用相转移法制备了淀粉基控释肥料,通过改变淀粉含量和包衣层数研究了其控释效果。
2007年Bertuzzi等利用玉米淀粉为原料经碱处理后加适量增塑剂流延制备了淀粉基膜,并研究了该膜的理化性质,控释性能良好。
4.2 国内研究现状我国缓/控释肥料的研究与开发起步较晚。
1973年南京土壤研究所成功研制出钙镁磷肥包衣的长效碳酸氢铵,这是我国最早的缓释(长效)肥料。
20世纪80年代,南京土壤研究所、郑州工业大学开发了磷酸盐包衣尿素,制成了以复合肥包裹肥料的缓释肥。