热塑性包膜尿素微观结构特征及养分释放机理研究

采用扫描电镜、水中溶出法、饱和盐溶液蒸汽压法和土壤培养法,探讨了热塑性包膜尿素微观结构特性及养分释放机理。结果表明,热塑性包膜尿素膜表面光滑,膜上存在纤维状孔隙,膜厚度53.8～65.2 μm。氮素释放速率随温度的升高而增大,在25、30、40、50、60℃水中,尿素累积释放80％的时间分别为96、80、12、8、4 d。在不同培养温度条件下,氮素释放率与时间的关系可用一级动力学方程:Nt=No(1-e-kt)、Elovich方程:Nt=a+blnt和抛物线方程:Nt=a+bt0.5表征;在25和40℃时,以一级动力学方程拟合效果最好。包膜尿素的氮素释放率随着水蒸气压差的增大而增加,并且随水分含量降低而降低。定量描述氮素养分释放的动力学方程中,以一级动力学方程更具有实效性。包膜控释肥料膜内外水蒸气压差是控制养分释放的主要因素。     

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。     

粒径膜厚与控释肥料的氮素养分释放特性

利用专利技术,以芬兰长之道Uki厂生产的粒径分别为2.5～3.0、3.0～4.0、4.0～5.0mm的氮磷钾复合肥制造控释肥料。在25℃和40℃恒温条件下培养0、1、2、3、4、5、6、7、14、21、28、35、42d后测定氮素释放率,以探讨粒径、包膜厚度(膜材用量)、交联剂等对氮素释放率的影响。结果表明,常温和高温下,包膜厚度相同时,氮素释放率随着肥料粒径的增加而明显增加;但氮素释放率随粒径增长的幅度在膜材用量增大的情况下减小。无论是小粒还是大粒控释肥料,其氮素释放的速率随膜材用量的增多而减小。包膜材料添加交联剂可以明显增加氮素释放率,交联剂S的用量对氮素释放率的影响小于交联剂P。同一包膜厚度和单位质量下,用大粒径核心肥料制造的控释肥料可明显减少包膜材料的用量;但要改进大粒径控释肥料的氮素释放率,应利用表面平滑的核心肥料制造包膜控释肥料。     

包膜尿素氮素释放机理及其对油菜生长效应研究

采用水中溶出法、饱和盐溶液蒸汽压法和土壤培养法,研究了包膜尿素氮素释放的机理,并通过油菜盆栽试验评价了包膜尿素与油菜需肥规律的吻合性.结果表明:(1)包膜尿素的氮素释放速率随温度的升高而增大,温度每提高15～20℃,氮素释放速率提高约3～8倍,并且氮素释放率与时间的关系可用一级动力学方程Nt=No(1-e-kt)、叶诺维奇方程Nt=a+blnt和抛物线方程Nt=a+bto,ti表征.(2)包膜尿素的氮素释放率随着水蒸气压差的增大而增加,并随土壤水分含量增加而增加.(3)包膜控释肥料膜内外水蒸气压差是控制养分释放的主要因素.(4)盆栽试验证明,包膜尿素处理的油菜吸氮量和生物量最高,并且包膜尿素的氮索释放特征更接近油菜的需肥规律.     

磷酸氢钙包膜尿素的研制及其释放特性

以聚乙烯醇水溶液为粘结剂,以肥料级磷酸氢钙为包膜材料,采用喷雾包涂的方法制备一种新的、多营养的、不污染土壤的缓释/控释尿素。用水浸泡法和土壤培养法表征了包膜尿素的释放特性,用扫描电子显微镜研究了包膜尿素的表面和截面形貌。讨论了涂层量对包膜尿素的缓释性能的影响。实验结果表明:涂层量是影响尿素释放的重要因素,磷酸氢钙包膜尿素在水中氮素的释放行为可用一级释放动力学方程来描述;CU-25和CU-30包膜尿素在水中溶出80%的氮素分别需要5.36.d和12.53.d,而在土壤中溶出80%的氮素所需要的时间大于110.d;包膜尿素的扫描电镜照片显示,包膜层中的缝隙小于1μm。     

肥料用改性聚乙烯醇包覆膜的制备及其性能的研究

采用有机高分子聚合反应制备缓释肥料的膜材料,对其进行红外表征,并通过浸水试验测定其吸水率,确定最佳改性方案。同时,为了进一步验证包膜材料对肥料养分的缓释作用,通过土柱淋洗试验测定包膜肥料的养分释放量,并将日本包膜肥料LP40与自制包膜肥料HP的缓释性能进行比较。结果表明, 环氧树脂中的环氧基团能与聚乙烯醇中的羟基发生醚化反应,减少分子中羟基数量,降低改性聚乙烯醇膜的吸水性; 在202℃的去离子水中,改性聚乙烯醇膜浸水24 h后,最低吸水率为1152 g/kg,比等浓度纯聚乙烯醇低884 g/kg; 聚乙烯醇浓度为70 g/kg,环氧树脂的加入量为25 g/kg（按聚乙烯醇溶液质量计）,反应温度为60℃,反应时间为2h,可得到吸水性较低的改性聚乙烯醇膜。自制包膜肥料HP具有一定的缓释效果,但与日本包膜肥料LP40相比缓释性能较差。     

仿生型水基共聚物包膜尿素改性机理及其养分释放特征

水基共聚物包膜尿素控释期较短,通过仿生改性技术提升水基共聚物包膜尿素养分控释期并明确其养分释放特征是实现其在农业生产中应用的重要影响因素。为了探究仿生型水基共聚物包膜尿素的改性机理及养分释放特征,本研究采用壳聚糖、淀粉和聚乙烯醇合成的水基共聚物膜材料为原料,通过纳米二氧化硅和1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷对其进行仿生改性并制备仿生型水基共聚物包膜尿素。探究不同温度和土壤水分条件下仿生型水基共聚物包膜尿素养分释放的动力学和热力学特性,并结合扫描电镜、能谱分析、热稳定性分析、原子力电子显微镜,探究其养分释放机理。试验结果表明,仿生改性后水基共聚物包膜尿素的缓释效果显著提升,42 d氮素累积释放率比水基共聚物包膜尿素降低了7.23%。此外,通过一级动力学方程探讨了仿生型水基共聚物包膜尿素的动力学和热力学释放特性,结果表明:随着土壤含水量的增高,活化能Ea逐渐减小;吉布斯自由能变量.G>0、熵变.S>0、焓变.H<0表示包膜尿素在土壤中的释放不是一个独立的系统,与土壤环境发生了热量交换,并明确了土壤温度和含水量与养分释放间的关系。此外,还通过仿生改性前后膜材官能团结构特征、表面微观结构、表面元素变化及热重分析等手段明确了其养分释放机制。     

包膜肥料氮素释放特性的影响因素研究

新型包膜肥料中氮素释放直接关系到肥料的利用效率和植物的生长。本文以硫包膜尿素(SCU)和树脂包膜尿素(RCF)为研究对象,采用水中溶出法,系统研究了肥水比、温度和溶液pH对不同包膜肥料氮素释放的影响。研究结果表明,两种包膜肥料的氮素释放特征曲线都可以用一元二次方程进行拟合且相关系数都达到极显著水平。氮素释放速率为RCFSCU,氮素累积释放率分别于培养28 d和84 d后超过80%。肥水比越小,包膜肥料的氮素释放越快。温度升高可以促进包膜肥料的氮素释放,在低温范围内,包膜肥料氮素释放速率没有显著变化;当温度升高到35℃时,包膜肥料的氮素释放速率明显加快。培养结束后,RCF和SCU在35℃时的氮素累积释放率比5℃和15℃时增加约52%和25%。水溶液的pH值对RCF和SCU的氮素释放则没有显著的影响。     

包膜尿素氮素溶出对油菜生长及产量的影响

通过肥料埋藏试验及盆栽试验方法,研究了LP30日型和LP70日型包膜尿素氮素溶出对油菜生长及产量的影响。研究表明:一级反应动力学模型可很好地描述LP30日型和LP70日型包膜尿素氮素的溶出过程,其溶出速率常数分别为0.0132和0.0067。硫酸铵处理的油菜株高、株重及产量均随氮素用量的增加呈指数型增加趋势,而LP30日型和LP70日型包膜尿素处理的油菜株高、株重及产量则均随氮素用量的增加呈直线型增加趋势。与硫酸铵处理相比,LP30日型和LP70日型包膜尿素处理,在施氮量为N 0.1 g kg-1和N 0.2 g kg-1条件下,均可使油菜株高、株重及产量显著下降(P<0.01),且以LP70日型包膜尿素下降最为明显;在施氮量为N 0.4 g kg-1条件下,LP30日型包膜尿素可使油菜株高、株重及产量显著提高(P<0.01),而LP70日型包膜尿素则使油菜株高、株重及产量提高不明显,但这两种包膜尿素均可明显提高肥料溶出氮素的利用率。     

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。     

缓释氮肥运筹对稻麦轮作周年作物产量和氮肥利用率的影响

【目的】稻麦轮作是我国一种重要的农业种植模式。缓/控释肥作为高效兼环境友好的肥料类型,在多种作物单季种植上具有增产和提高肥效的作用,但是缓释肥在周年轮作体系中的肥效研究鲜有报道。因此研究稻麦轮作体系中的肥料施用模式,有助于提高稻麦产量,降低化肥用量,提高化肥利用率。【方法】本文通过稻麦轮作两周年四季作物的田间小区试验,以不施氮和习惯施氮为对照,研究了4种不同缓释肥减氮处理[进口树脂包膜尿素减氮24.3%、 国产硫包衣尿素减氮24.3%、 国产尿素加NAM(长效氮肥添加剂)减氮24.3%和国产尿素加NAM减氮10.8%]对水稻和小麦产量、 氮肥利用率、 第二周年稻麦收获后土壤养分含量和两周年土壤氮养分表观平衡的影响。【结果】与不施氮对照相比,所有施氮处理均提高了两周年稻麦4季作物产量,习惯施氮增产幅度最高,小麦的氮肥增产效果总体高于水稻,第二周年高于第一周年; 与当地习惯施氮量相比,所有的缓释氮肥减氮24.3%或10.8%处理均无显著降低两季小麦产量,进口树脂包膜尿素减氮24.3%处理和国产尿素加NAM减氮10.8%处理也无显著降低两季水稻产量,但是国产尿素加NAM减氮24.3%处理显著降低了第二季水稻产量,国产硫包衣尿素减氮24.3%显著降低了两季水稻产量; 与当地习惯施氮量相比,4个缓释氮肥减氮处理均提高了第一和第二周年氮肥利用率,显著降低了两周年稻田土壤养分氮盈余量,其中国产尿素加NAM减氮24.3%处理氮肥利用率较高,同时土壤氮盈余量较少,说明缓释氮肥减量在提高肥料利用率和降低氮的环境效应上具有一致的优势; 不同缓释氮肥对土壤养分含量的影响无明显规律性。【结论】在目前稻麦轮作体系中,缓释氮肥减施对小麦产量具有较好的稳定效果,但是个别缓释氮肥减施对水稻有减产风险,有必要依据稻田土壤氮素转化特点,研制水稻专用缓释氮肥,适当降低水稻季缓释氮肥的施用量。     

几种聚氨酯包膜尿素的氮素释放特征研究

以聚氨酯为主要包膜材料,以石蜡、改性高岭土和双氰胺(氧化钙)为组合材料,采用滚转包衣法制备了3种聚氨酯包膜尿素。通过静水浸泡和盆栽试验,探讨了3种自研制聚氨酯包膜尿素的氮素释放特性,在氮磷钾等养分供应下研究了6个施肥处理对春玉米生长发育和氮素吸收利用的影响。结果表明,3种自研制聚氨酯包膜尿素在静水(25℃)中氮素累积释放比例的变化趋势基本一致,其24 h 初期释放率为2.04％~3.64％(≤15％),28 d累积释放率为29.88％~34.80％(≤80％),符合缓释肥料的国家标准要求。相对于NPK处理,自研制聚氨酯包膜尿素能明显促进春玉米对氮素吸收利用,其氮肥利用率达32.5％~40.0％,但其与商品包膜尿素(19.5％)之间无显著差异。自研制聚氨酯包膜尿素和商品包膜尿素处理下土壤无机氮素含量峰值分别出现在28和15 d前后,其在土壤中氮素释放时间分别达70和60 d以上。春玉米全生育期内(91 d),自研制聚氨酯包膜尿素处理下土壤无机氮含量都高于商品包膜尿素和NPK处理。因此,与商品包膜尿素和NPK处理相比,自研制聚氨酯包膜尿素的氮素释放时间长且氮素供应充足。     

可生物降解树脂包膜尿素的研制及性能

以聚碳酸亚丙酯（PPC）与聚丁二酸丁二醇酯（PBS）两种可生物降解树脂作为包膜材料,研制不同PPC/PBS组方包膜溶液,铺膜后初步确定两种材料混合的最佳比例;采用流化喷涂分别制备包膜尿素。通过分光光度法研究不同肥料的初期溶出率,采用扫描电镜观察包膜结构。结果表明,PPC与PBS的质量比在7∶5时,材料之间融合较好,质地较柔软,适合作为肥料包膜材料。实验证明此包膜材料在尿素表面能够形成细腻光滑致密的膜,可以适应尿素颗粒表面的外形轮廓而将其紧密覆盖。尿素包膜后,对尿素氮的释放有明显的控释作用,且在一定范围内,减少包膜所用时间或增加树脂用量都能增强控释效果。     

天然木粉在包裹控释尿素上的应用

为探究木质纤维素类有机物在缓/控释肥上的应用效果,采用静水浸泡法,研究了3种天然木粉包裹控释尿素(CRU20、CRU25、CRU30)在常温条件下的养分释放规律,以及不同温度、pH值和水肥比对控释尿素养分释放规律的影响。结果表明:1)包裹控释尿素的缓释期随着包裹量的增大而变长,CRU20、CRU25、CRU30的理论缓释期分别为36、54,121d,不同的包裹量表现出不同的释放曲线模式。2)氮素释放速率受温度和pH值的影响较大,不同水肥比的差异不明显。3)包裹控释尿素释放机理为"崩溃"机制。天然木粉包裹控释尿素具有很好的推广应用价值。     

粘土包膜缓释尿素的养分释放特征及其增产效应

以尿素为缓释肥料核心,两种粘土矿物为包膜材料,聚乙烯醇为粘结剂,研制出两种包膜缓释肥料,并探讨了两种包膜肥料在土壤、石英砂等介质条件下的氮素释放特征及形态转化规律,还通过盆栽试验进一步研究了包膜尿素的增产效应。试验结果表明,与普通尿素相比,两种粘土矿物肥料均具有较好的缓释性能,在以石英砂为介质时表现的尤为明显;包膜后的尿素具有较明显的生物增产效应,两种包膜肥料在株高、鲜重、干重等主要产量性状方面与普通尿素均存在显著差异。     

包膜及其与生化抑制剂结合型尿素在草甸棕壤中尿素态氮溶出特征

在室内恒温培养条件下,以日本70 d聚烯烃包膜尿素和大颗粒尿素为对照,研究4种丙烯酸树脂（MMA）包膜及其与生化抑制剂结合尿素肥料在土壤中尿素态氮溶出与水解特征,以确定不同种MMA包膜尿素在土壤中缓/控释效果与尿素转化机理。结果表明,4种MMA包膜尿素在土壤中尿素累积溶出量在48 d后达到最大值,接近100%,尿素态氮累积溶出80％的时间分别在第24和28 d,时段平均溶出率最高峰值均出现在9～12 d,为7.73%/d～8.04%/d。4种MMA包膜肥料尿素态氮在土壤中累积残留量高峰值分别出现在20和24 d。MMA膜和NBPT共同作用对抑制尿素释放作用效果十分显著, 其结合型肥料对抑制尿素释放作用最强。     

不同土壤水分条件下华北冬小麦基施不同氮肥的氨挥发研究

研究了不同氮肥在不同水分管理下的氨挥发损失情况。在冬小麦播种施肥后的一个月时期内,对尿素一次基施、尿素50%基施、缓释肥、有机无机复合肥的氨挥发状况进行研究,实验表明,在较低水平土壤含水量条件下(20%左右),以上各处理的氨挥发分别占总施氮量的0.84%、1.08%、0.44%、1.07%;在较高水平土壤含水量条件下(>25%),以上各处理的氨挥发分别占总施氮量的0.77%、0.73%、0.70%、1.36%。     

Influence of rates and sources of nitrogen on growth,nitrogen uptake and yield of cotton (G. hirsutum L.)

Field experiments on cotton with different forms of urea applied at rates of 40 and 80 kg N/ha were carried out. The results indicated that application of nitrogen increased plant height, dry matter accumulation, number of bolls per plant, seed cotton yield and nitrogen uptake. The proportion of dry matter and nitrogen in the stem was increased and that in the leaves was reduced by N application. Sulphur coated urea (all applied at sowing) was about the same in effect as N-Serve treated urea and gave significantly more seed cotton yield than untreated urea, neem cake treated urea and sulphur coated urea (applied in two splits). Nitrogen efficiency as expressed by kg seed cotton production per kg N applied was greater with 40 kg N/ha rate than with 80 kg N/ha. Sulphur coated urea (all applied at sowing) gave the highest nitrogen efficiency followed by N-Serve treated urea.     

控释尿素不同施用条件下冬小麦产量和氮素利用效应

采用田间试验方法研究了控释尿素不同施用条件对冬小麦产量、氮素利用和经济效益的影响。试验共设7个处理,即CK(空白处理,不施氮肥)、100%PU10/0(普通尿素全量基施,N 240 kg·hm-2)、100%PU6/4(60%的普通尿素基施、40%的普通尿素于拔节期追施,N 240 kg·hm-2)、80%PU6/4(60%的普通尿素基施、40%的普通尿素于拔节期追施,N 192 kg·hm-2)、100%CRU(全量树脂包膜控释尿素基施,N 240 kg·hm-2)、80%CRU(80%树脂包膜控释尿素基施,N 192 kg·hm-2)和40%CRU+40%PU(40%树脂包膜控释尿素+40%的普通尿素基施,N 192 kg·hm-2)。结果表明,无论是产量效应还是氮素利用效应,树脂包膜控释尿素(CRU)处理总体优于普通尿素(PU)处理,尤其树脂包膜控释尿素和普通尿素配施(40%CRU+40%PU)效果最佳,以7 709 kg·hm-2的产量、36.44%的氮肥吸收利用率、15 946元·hm-2的相对净收入达到处理间最高水平。该处理在减少氮素投入量的情况下,不仅促进了冬小麦增产,而且显著提高了肥料的利用率,拥有较高的产投比。因此,树脂包膜控释尿素和普通尿素的配施处理(40%CRU+40%PU)是本试验条件下最优的氮肥处理。     

不同量的包膜控释尿素与普通尿素配施在夏玉米上的应用研究

通过田间试验,研究了释放期为60 d的包膜控释尿素（PCU60）不同用量与普通尿素（U）配合基施对夏玉米产量、氮肥利用率、氮素积累量及经济效益的影响; 并比较PCU60氮素在田间及25℃静水的溶出特征。结果表明: 在施氮量相等的条件下,不同用量PCU60与普通尿素配合基施与习惯施肥相比夏玉米产量显著提高,氮素总积累量、子粒氮素积累量明显增加,氮肥利用率提高5.86%11.39%,净收入增加1303.21715.2 Yuan/hm2; 其中以PCU60氮素占总施氮量30%的经济效益最高。PCU60在田间与在25℃静水中的氮素溶出特征吻合较好; 与普通氮素配合基施氮素释放符合夏玉米的吸氮规律。