膜材料及其构成对调节控释肥料养分释放特性的影响

试验采用水溶出率实测法研究了自行研制的控释肥料养分释放的特性。以养分释放速率和释放期为主要指标评价了膜材料及其构成对调节控释肥养分释放特性的影响。结果表明,膜材料M2的控释性能优于膜材料M1;用膜材料M1包膜肥料的养分累积释放曲线呈对数曲线,而用膜材料M2包膜肥料的养分累积释放曲线呈直线型。在膜的比面重(单位肥料面积上所含膜材料的重量)为20～80g/m2范围内,随着比面重的增加,包膜肥的初期溶出率降低,释放期延长;通过调节膜材料组成与比面重可以研制出释放期不同的控释肥料。     

聚合物包膜控释肥料氮素释放的数学模拟

为了研究聚合物包膜控释肥料的养分释放机制,以Fick扩散第二定律为理论基础,运用数学物理和数值分析方法建立了聚合物包膜控释肥料氮素释放的数学模型,并对其进行了解析,通过25℃的水浸提试验验证该模型的适用性。研究表明,包膜材质和膜层厚度能显著影响聚合物包膜控释肥料的氮素释放速率,该数学模型能够对醇酸树脂和热塑性树脂包膜控释肥料的氮素释放过程进行有效的模拟,可为控释肥料的研发、生产及施用提供参考。     

包膜控释肥料在土壤中养分释放特性的测试方法与评价

在土壤培养基础上,着重研究了包膜控释肥料养分释放率的三种测定方法以及在土壤中测得的包膜控释肥料养分释放率与在水中测得的养分释放率间的相关性。结果表明,在土壤培养中,采用肥料养分化学测定法、肥料养分称量法和土壤无机氮增量法都能直接或间接表征包膜控释肥料在土壤中的养分释放率及其相关性状。包膜控释肥料在土壤与水两种体系中所测得的养分释放率之间相关性显著,其相关关系符合一元一次线型回归方程,相关系数(r)大于0.920。     

水溶性树脂包膜控释肥料养分释放特征及影响因素

为了探讨不同养分配比包膜控释肥料的养分释放特征,采用相同工艺制造同一包膜厚度而核心肥料氮磷钾配比（以下简称核心肥料）不同、同一核心肥料而包膜厚度不同的水溶性树脂包膜控释肥料,并在高温和常温下的纯水中培养,研究核心肥料、包膜厚度、培养温度对养分释放特征的影响。结果表明：在（25 ± 0.5）℃或（40 ± 0.5）℃下,膜材用量为50 g/m2和70 g/m2的高氮型控释肥料的养分累积释放特征曲线均呈S型,增加包膜厚度或降低培养温度,均可延长培养前期的养分缓慢释放阶段。在（25 ± 0.5）℃下,膜材用量为50 g/m2时,均衡型和高钾型控释肥料的养分累积释放曲线为抛物线型,膜材用量为70 g/m2时,则为双抛物线型;培养温度为（40 ± 0.5）℃时,养分累积释放曲线均转变为抛物线型。3种因素不仅影响养分释放曲线的形状,同时对肥效期产生明显影响,增加包膜厚度或降低培养温度,均可延长养分的肥效期。氮磷的肥效期大小顺序为高氮型＞高钾型＞均衡型,而钾的肥效期则是高钾型＞高氮型＞均衡型。综上所述,包膜厚度、培养温度及核心肥料同时影响着包膜控释肥料的养分释放特征,养分释放越快,其曲线形状趋向于抛物线型,反之则趋向于S型;3类核心中,以高氮型核心最能发挥水溶性树脂的控释性能。     

不同无机矿物应用于包膜复合肥的氮素释放特征及其评价

探讨了不同无机矿物用于膜材料后的包膜复合肥氮素养分释放特性、生物效应和评价方法。采用了土壤淋溶和土壤盆栽试验两种方法。试验方法的不同造成土壤盆栽与淋溶试验中各处理养分释放拟合曲线的差异 。两种方法的试验结果都能说明:无机矿物材料能有效地保持Ｎ素养分较长时间处于NH4＋-N形态,减少了因转化为NO3－-N形态造成的养分淋溶损失,但是各种材料彼此间存在一定的差异。盆栽试验中养分累计释放量与释放速率虽然快于作物的生理需求,但是受矿物材料和土壤缓冲作用的影响,作物氮素供应状况良好。与普通复合肥相比,各无机矿物用于包膜肥后能显著提高氮素利用率。蒙脱土效果最好,其次为高岭土,且差异显著。滑石粉、硅粉、硅藻土与前两者相比效果稍差,差异显著,但三者间差异不显著。无机矿物材料的耐水程度,养分吸附、固定能力和离子交换量等理化性质会影响包膜肥的养分释放性能。对于膜层疏松、耐水性差、主要靠养分吸附和固定机理控释的包膜肥来说,采用土壤作为养分释放介质更接近真实释放性能。评价包膜肥料的性能应该充分考虑养分形态、膜材特性、包膜工艺、土壤环境、供试作物等各方面因素,重点在“肥料–土壤–作物”系统中考查,从多种角度制定不同方案、通过多种方法综合评价其缓释效果。     

聚合物包膜肥料硝态氮释放特征研究

采用不同养分组成(单一组分和复合组分)聚合物包膜肥料(Multicote)和水中静态溶出的方法,研究了不同温度和半径处理下聚合物包膜肥料NO3-N释放特征.结果表明,温度升高显著促进NO3-N的释放;肥料颗粒半径差异显著影响NO3-N释放,小半径的肥料颗粒NO3-N释放明显比大半径颗粒快,且小半径肥料颗粒NO3-N释放的活化能较低;肥料颗粒内离子间存在明显的交互作用,与单一组分聚合物包膜肥料相比,复合组分聚合物包膜肥料NO3-N释放的线性期明显缩短,NO3-N释放速率增加,且NO3-N释放的活化能明显增大.聚合物包膜肥料中NO3-N的释放特征直接与聚合物膜的扩散系数、扩散面积、膜厚度以及伴随离子的种类和浓度相关.养分释放时期以及活化能的定量化表征为全面评估聚合物包膜肥料养分释放特征提供了参考.     

聚乙烯包膜肥料控释膜层结构特征研究

【目的】包膜肥料控释膜层结构和孔隙性质直接影响其养分释放速率。研究包膜肥料膜层结构特征,可以明确膜层结构参数与养分释放速率的关系,揭示包膜肥料控释机制,为建立养分释放数理模型提供理论依据。【方法】以聚乙烯包膜肥料控释膜层作为研究对象,量化研究了聚乙烯喷涂控释膜层的结构特征参数。利用扫描电镜,观测了在不同放大倍数下,采用喷涂工艺制备的聚乙烯包膜肥料膜层的外表层、横断面和内表层特征;以压汞仪测定了膜上孔隙的大小和分布;采用泡点法研究了大孔隙的最大孔径。【结果】不同放大倍数下的扫描电镜观测结果表明,喷涂法制备的包膜肥料控释膜层外表面整体上光滑、平整、均匀、疏松,但局部存在少量孔隙,孔径主要分布在1000～50 nm的范围内;在放大倍数很高的情况下,整体上膜层无细微孔隙结构。控释膜层厚度约为60～100 μm,断面形貌疏松无孔。膜层内表面粗糙,高低起伏不平、犬牙交错。膜壳材料堆密度为0.4～0.8 g/mL,低于聚乙烯密度,属于疏松结构。孔隙结构分析结果表明,聚乙烯控释膜层的中值孔径为4.5～5.3 nm,与对比的聚乙烯薄膜基本一致,说明两种膜分子链间的细微结构没有差异;但是聚乙烯控释膜层中存在占比18%的直径约为1000～50 nm的较大孔,孔径小于10 nm的间隙占82%,进一步说明占比少的大孔影响控释膜层释放性能。喷涂控释膜层总孔体积在0.4686～1.2260 mL/g,平均孔径在25.1～86.8 nm范围内,孔隙率为33.0%～50.6%,显著高于拉伸工艺制备的聚乙烯薄膜。释放期在1～6个月的包膜控释肥料,最大孔径在990～480 nm的范围,随包膜肥料释放期的增加,膜孔直径逐步减小,说明包膜控释肥料养分释放速率与其最大孔径存在内在联系。【结论】综合3种方法的测定结果,聚乙烯控释膜层可以看作是膜层均匀致密且局部有孔隙,膜壳直径3 mm,膜层厚度约为50 μm,最大孔径为1 μm,平均孔径为50 nm的密闭球形壳体。最大孔是水分和养分进出膜层的主要通道,决定了包膜肥料养分释放速率的快慢。     

基于水基反应成膜技术的聚合物包膜肥料的研制

以3种水基硅丙乳液(SD-528、SD-5281和GA-1710)为材料,利用水基反应成膜技术对这3种材料进行化学改性,制备了聚合物包膜肥料模型膜;研究了模型膜的养分扩散性能,在此基础上研制了水基聚合物包膜肥料;测定了包膜肥料养分释放曲线,并利用红外光声光谱对聚合物膜进行原位表征.结果表明,通过化学交联改性,硅丙基模型膜具有优良的成膜性和扩散性能,不同的乳液对包膜尿素的缓释效果影响显著;GA-1710和SD-528的缓释效果较好,在静态水中的释放时间可达到30 d,而SD-5281缓释性能较差,需要做进一步的化学改性;不同的乳液类型制备的包膜尿素的释放模式也不同,GA-1710累积释放曲线为"S"型,而SD-528为"L"型.因此,利用反应成膜技术,硅丙乳液在水基包膜肥料的研制中具有广阔的应用前景.     

硅基膜材缓控释肥在红壤中的氮素释放特征研究

通过土壤培养法和饱和盐溶液蒸汽压法,研究硅基膜材缓控释肥在不同土壤温度、含水量和水蒸汽压条件下的氮素释放特性,探讨土壤温度、含水量和水蒸汽压因素对其氮素释放的影响,阐述其在红壤中的控释机制。结果表明:硅基膜材缓控释肥在红壤中的氮素释放速率均随土壤温度、水分含量和水蒸汽压升高而明显提高,其中温度是主要影响因素。不同条件下,包膜肥料的氮素释放率随培养时间的变化均符合一级动力学方程。包膜尿素在15、25、40 和60℃的红壤中,氮素累积释放率达80% 所需要的时间分别为140、110、25 和10 d。土壤含水量为10% 时,养分释放受抑制;当土壤含水量由20% 上升至40%,养分释放速率加快,释放期缩短20 d。养分释放速率常数k 随水蒸汽压差的增大而增加;相同培养时间内,氮素累积释放率H2O>KH2PO4 饱和溶液>KCl 饱和溶液。土壤温度和含水量均通过改变包膜内外水蒸汽压而影响养分释放速率。在实际应用过程中,致使硅基膜材缓控释肥膜内外水蒸汽压变化的因素,均对其养分释放速率产生影响。     

改性聚丙烯酸酯包膜控释肥料的控释性能研究

针对应用流化床包衣设备进行水溶性高分子聚合物包膜肥料中试生产中存在的问题,研究了交联剂用量对膜材料表面结构与疏水性能的影响,以及不同后处理工艺对改善包膜肥料控释性能的作用。结果表明,以水溶性高分子聚丙烯酸乳液为主成分的包膜材料中添加交联剂(氮丙啶)的比例由1%(质量百分数,下同)增加至2%,肥料包膜表面结构变得更加平整致密,疏水性能也有所增强,控释效果显著提升。在40℃静水浸泡的9 d时间内前者释放了90%以上的养分,而后者仅释放了约40%的养分。不同后处理工艺对增强包膜肥料的控释性能作用不一。烘箱加热的效果远好于微波处理,且当交联剂添加比例较低(0.3%)时,在一定范围内(60℃~80℃)升高后处理温度,包膜肥料的控释性能显著增强。而当交联剂添加比例增至1%以上时,升温对其控释性能几乎无影响。     

异粒包膜控释肥料氮素释放特性的研究

按照商品控释肥料的核芯肥料之粒级进行混配,利用底喷流化包膜技术制造出异粒包膜控释肥。通过静水培养试验,分别测得不同粒径控释肥料0、1、2、3、4、5、6、7、14、21、28、56 d的氮素释放率,探讨粒径对氮素释放率、膜芯比等的影响。结果表明,随着粒径增加,氮素释放率明显降低,培养1 d,2～3、3～4、4～5 mm粒径控释肥料的氮素释放率依次为26.9%、4.45%、1.26%; 2～3 mm粒径的控释肥料的控释期只有4 d,3～4 mm为28 d,4～5 mm的大于56 d。培养过程,即控释肥料氮素释放过程,前期释放的氮素主要来自3 mm粒径的控释肥料。粒径大小对膜芯比有极显著的影响,膜芯比随着粒径的增加而增加。2～3 mm粒径控释肥料膜芯比比预设的降低15.58%,3～4 mm的降低了4.29%; 而4～5 mm的膜芯比则比设计的增加了5.65％。因此要保证控释肥料产品的质量,核芯肥料的粒级是必须控制的重要因素之一。     

控释复肥对盆栽月季土壤养分和生长发育的影响研究

采用包膜控释复肥对月季进行盆栽试验,并与普通复肥进行了肥效对比。试验结果表明：控释复肥具有养分缓慢释放的特点,比普通复肥能更有效地提高土壤中有效养分的含量,有利于月季生长发育。经控释复肥处理的月季叶绿素相对含量、株高、茎粗、冠径和生长势均比普通复肥和空白有明显优势。从观赏价值来看,与普通复肥相比,控释复肥处理的月季开花早、花量多、花期长、颜色鲜艳、观赏期长。在本试验条件下,月季的控释肥最佳施肥量是纯N1.6g/盆。     

控释肥在基质栽培中的养分淋溶及其对基质理化性质的影响

无土栽培是设施农业中广泛采用的先进技术,能有效克服土壤连作障碍,具有省水、省肥、省工等土壤栽培难以比拟的优势,控释肥在基质栽培中的应用,使无土栽培技术的发展前景更加广阔。本文通过无土栽培试验,研究了控释复合肥在基质中的养分变化规律及其对基质理化性质的影响。研究结果表明,控释肥氮、磷、钾、铁和锌的释放规律基本一致,且养分的控制释放减少了养分流失,降低了基质中的盐分浓度,与普通速效肥相比更具有安全性;控释肥明显改变了基质的容重、孔隙度,改善了基质的水气状况,从而为作物的生长提供了良好的生长环境。     

控释肥在盆栽棉花上的肥效研究

采用包膜控释肥进行了棉花盆栽试验,并以普通复合肥作对照研究包膜控释肥对棉花的增产效应。研究结果表明,与普通复合肥相比,施用控释肥更有效提高了土壤中硝态氮和铵态氮及其速效磷、速效钾含量,经控释肥处理的棉花叶绿素相对含量、株高均比普通复合肥有明显的优势。控释肥对棉花的果枝数、桃数在各施肥水平上与普通复合肥相比不显著,包膜控释肥施用纯氮量分别在0.2,0.4 g/kg土时比相同施氮量普通复肥具有显著的增产作用,相对增产率分别为113.1%和34.5%,而且在施用量减少的情况下,仍能获得高于普通复肥的产量。控释肥比普通复肥具有控制释放,提高产量和降低施肥量的优越性。     

几种包膜缓控释肥粒养分释放特征的研究

采用水浸泡法对国内外4种包膜控释肥料的养分释放特性进行了系统的研究。结果表明,4种缓控释肥料的初期溶出率均小于12%,微分溶出率在0.4%～1.5%之间,这符合国际上公认的缓/控释肥的评价标准,初期溶出率小于15%、微分溶出率在0.25%～2.5%之间。采用水浸泡法测定包膜控释肥料养分释放特征,简便快速,检测时间短,重复次数少,养分浓度变化直接反映出包膜控释肥料的释放速率特性,还可以定量的测定其供肥性能,控释肥料有控制养分释放、延长供应时间的作用;其中腐殖酸和炭基有利于提高肥料颗粒的水稳定性,减缓养分的释放速率。     

一次性施用控释肥对水稻植株生长及产量的影响

连续两年(2002—2003年)共4季的盆栽试验,研究了几种国产控释肥一次性施用对水稻植株生长和产量的影响。结果表明,国产控释肥1一次施用(BNCRF)、国产控释肥2一次施用(BLCRF)和国产聚合物包膜尿素复混肥一次施用(BRCU)处理的水稻分蘖动态与水稻专用肥一次施用(BNRSF)和分次施用(SNRSF,对照)处理间非常接近。等养分比例的控释肥与专用肥处理间水稻株高也无明显差异。施用控释肥明显影响地上部生物量变化,在水稻生长前期BNCRF处理显著增加,BLCRF处理早稻增加,晚稻降低,而BRCU处理早、晚稻均明显降低;收获期3种控释肥处理较对照SNRSF处理均显著提高。一次性施用控释肥处理均显著增加了水稻成穗数,每穗粒数亦有增加趋势,但对粒重无明显影响;BNCRF、BLCRF和BRCU处理稻谷产量比SNRSF处理早稻分别增产10.75%、15.81%和15.91%,晚稻分别增产7.66%、4.76%和14.05%,而专用肥BNRSF处理稻谷产量与SNRSF处理无明显差异。     

Effect of soil wetting and drying cycles on metolachlor fate in soil applied as a commercial or controlled-release formulation

A controlled-release formulation (CRF) has been developed for metolachlor, which reduced its leaching in a sandy soil and improved weed control in comparison with the commercial formulation. The current study tested the effect of soil wetting and drying cycles (WDCs) on metolachlor fate (desorption, leaching, and weed control) applied as the CRF and as the commercial formulation. Metolachlor adsorption to a heavy soil (Terra-Rosa) was predominately to the clay minerals and oxides. Metolachlor release from a heavy soil subjected to WDCs was higher than its release from the soil not subjected to WDCs. Consequently, a bioassay in soil columns treated with the commercial formulation indicated enhanced metolachlor leaching in heavy soils under WDCs. In contrast, when metolachlor was applied as the CRF, leaching was suppressed and not affected by WDCs. These results emphasize the advantages of the CRF also in heavy soils subjected to WDCs.     

风化煤复合包裹控释肥对小麦生长发育及土壤酶活性的影响

通过田间试验,研究了风化煤复合包裹控释肥对小麦产量、叶片净光合速率(Pn)、植株干重及养分和土壤速效养分及酶活性的影响。结果表明,施用控释肥均较不施肥（CK）和氮磷钾配施（NPK）小麦产量提高,结构改善。与NPK相比成穗数降低,千粒重和穗粒数提高;等养分量控释肥增产6.69%~16.92%。控释肥使冬小麦中后期叶片Pn、植株干重、全N和全K含量提高;等养分量控释肥较NPK处理子粒蛋白质含量提高。与NPK处理相比,控释肥处理土壤速效养分在冬小麦生长发育前期低、中后期高,同时提高了土壤酶活性,有利于小麦养分吸收与运转,使得肥料利用率提高。供试控释肥中以水玻璃控释材料包裹的控释肥（WCRF）效果最好,明显激活了土壤酶活性,使土壤养分供应充足,小麦生长发育后期叶片Pn、干重及养分含量及子粒产量最高。