包膜控释肥养分释放特性评价方法的研究进展

控释肥已成为国内外肥料研究的热点 ,但是评价控释肥养分释放特性的方法研究相对滞后 ,至今没有较为完善的方法和统一的测试标准。本文综述了包膜控释肥养分释放特性的现有评价方法 :水中 (或溶液 )溶出率法、土壤溶出率法、扩散率法、渗透率法、电超滤法和同位素示踪法等 ;评述了各种方法的优缺点及改进途径 ;并展望了今后评价方法的研究方向     

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。     

包膜控释肥料养分释放率快速测定方法的研究

包膜控释肥料养分释放率的快速测定是控释肥质量检测和制定评价标准的关键。快速测定方法可以在较短时间内,推测和评价控释肥料的养分释放速率的快慢及释放期的长短。本研究对4种不同包膜控释肥料在25℃温度条件下的静水释放过程进行了测定,并应用100℃快速浸提化学实测法的测定结果与之拟合,找出两者相同养分释放量的时间对应关系方程,并对方程进行了检验和评价;同时,还对100℃温度条件下快速浸提液进行了电导率法(简便方法)的测定。结果表明,4种不同包膜控释肥料的相同养分释放量与时间对应关系方程的拟合度均达到极显著水平;在100℃温度条件下,快速浸提测定法能在较短的时间内准确测定包膜控释肥料的养分释放率,释放期为36～个月的包膜控释肥,在104～8.h就可初步测定出养分释放期;在25℃释放期为6个月的控释肥,100℃快速浸提测定的养分释放期的最大误差为10.d(5.6%);100℃快速浸提电导率法亦可简便快速的测定出包膜控释肥的养分释放率,其对养分释放期为6个月的包膜控释肥料预测值的最大误差为15.d(8.3%)。     

控释尿素配施控释氯化钾对土壤肥力和牡丹生长的影响

通过研究控释尿素和控释氯化钾配施对土壤供肥能力和牡丹生长的影响,为牡丹大范围种植中控释肥替代传统化肥提供理论依据。以农民习惯普通尿素配施氯化钾基肥加追肥2次的处理为对照,通过大田试验,研究不同用量控释尿素(135,270,405 kg/hm~2)和控释氯化钾(90,180,270 kg/hm~2)交互一次性施肥对土壤养分供应能力和"黄翠羽"品种牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.)生长的影响。结果表明:25℃静水浸提条件下,控释尿素和控释肥氯化钾的累积养分释放率分别在84,112天达到80%,养分持续供应能力显著高于普通氮钾肥。等施肥量下控释肥处理较农民习惯施肥显著提高0—20 cm土层土壤硝态氮含量68.0%～157.8%,铵态氮含量46.6%和速效钾含量16.1%～122.6%;提高了牡丹株高8.6%、茎粗25.3%和单株花数25.1%。控释氮钾配施对土壤硝态氮含量、牡丹叶片净光合速率、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率具有显著交互作用。试验条件下优选的控释尿素和控释氯化钾用量分别为270,90 kg/hm~2。一次性基施控释尿素和控释氯化钾较习惯施肥省时省工,提高土壤肥力,促进牡丹生长,在牡丹种植中具有较高的推广价值。     

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。     

纳米材料在缓控释肥中的应用研究进展

缓控释肥料是采用物理、化学或物理化学的方法对速效性化肥进行改性,从而实现养分缓慢释放或控制释放的新型肥料,不仅能满足植物整个生长期的养分需求,还可以提高肥料利用率、降低环境风险,是农业绿色发展的重要保障。纳米材料具有尺寸小、表面积大以及界面效应显著等特性,其在缓控释肥中的应用已成为当前缓控释肥料领域的研究热点。本文分别综述了纳米氧化物、纳米纤维素、纳米碳和纳米粘土等主要纳米材料在缓控释肥中的添加技术和应用效果。物理共混、化学接枝、浸渍吸附等是纳米材料改性缓控释肥的常用技术手段,纳米材料发挥的最重要功能是疏水性、吸附性、保水性、环境响应性和自修复性。纳米材料表面丰富的官能团、物理交联点或微纳米凸起的形成等是提高缓控释效果的关键因素。拓展天然有机纳米材料、探寻简单高效的改性方法、明确相应缓控释肥的养分释放及性能调控机制是今后研究的重要方向。     

多层包膜控释掺混肥基施对大蒜产量及土壤养分的影响

为明确多层包膜控释掺混肥在农业生产中的应用效果,通过田间试验研究了其对大蒜鳞茎、蒜薹产量,不同器官养分吸收及土壤速效养分状况的影响。在总养分减量10%的条件下,多层包膜控释掺混肥处理较当地常规处理的蒜薹和鳞茎产量分别提高了32.74%和10.61%,较单层包膜控释掺混肥处理蒜薹产量提高了23.22%,同时能够提高土壤速效氮含量,收获期土壤硝态氮、铵态氮含量较单层包膜控释掺混肥处理分别提高23.79%和5.79%。在总养分减量30%条件下,多层包膜控释掺混肥处理大蒜鳞茎中氮含量较单层包膜控释掺混肥处理提高了6.67%,差异显著,并促进了鳞茎中磷素积累,减轻了养分胁迫状态下养分向地上部积累的效应。经济效益分析表明,在总养分减量10%条件下,施用多层包膜控释掺混肥的净收益较单层包膜控释掺混肥提高6.83%,因此,多层包膜控释掺混肥在农业生产中具有广阔的应用前景。     

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。     

固沙技术中控释肥与吸水剂联用技术研究

 为解决固沙技术中水与肥的“瓶颈”问题,在模拟沙地中研究添加控释肥与吸水剂对固沙植物甘草生长发育的影响。结果表明:不同的控释肥对吸水剂的吸水率影响不同,各种控释肥料在沙土中分解释放速度远小于尿素;添加一定量的控释肥均可促进甘草的生长发育,表现在株高、根长、侧根数、叶片发育、生物量(干质量)和对营养元素(N、P、K)的吸收等方面。因此,在固沙植物栽培中添加控释肥与吸水剂的技术是可行的,为解决固沙植物的水肥问题提供了新的思路。     

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。     

高温-超低温处理对控释肥氮素释放特性的影响

采用水培和土培方法，探讨了2种组合的高温-超低温处理对MEISTER 180氮素释放特性的影响。结果表明，55℃处理期平均养分溶出率（η△t）为6.6%~8.9%；超低温处理期平均养分溶出率（η△t）为0.1%~0.6%。高温-超低温处理后MEISTER 180水中和土中氮素释放均呈直线型模式，相关系数R2在0.8552~0.9505之间；水中和土中养分溶出率比值变动范围在1.0~1.3之间，表明氮素释放受水分影响小，高温-超低温处理未改变MEISTER 180释放模式。     

控释肥料性质及其对烟草生长影响的研究

该文以自然资源“桐油”为包膜材料(从油桐果实中提取),生产包膜肥料,采用盆栽试验,对控释尿素养分释放动态进行研究。养分的测定采用“质量法”进行。结果表明：在红壤中,以桐油为原料的控释尿素初期溶出率为12.6%,比普通尿素初期溶出率下降69.5%,并且较好地满足烟草生长对养分需求特点。施包膜尿素比施普通尿素烟草叶片干物质产量增加5.5 g/株。     

保水剂与肥料互作及保水缓/控释肥料研究展望

保水剂在农业上的作用日益重要,肥料与保水剂一体化使用是水肥调控的重要技术,是肥料研究的国际前沿。保水剂是吸水量超过自身重量数百倍以上的亲水性高聚物。保水剂一般分为天然的,合成的及半合成的。保水剂与肥料可以通过物理混合、包膜或化学合成三种方式结合为一体化的保水缓/控释肥料。保水剂具有吸水吸肥功能,保水剂可吸附大量中性分子,对阳离子养分也有较强吸附作用,对阴离子养分吸附弱。肥料种类与盐浓度影响保水剂的吸附作用与膨胀能力。保水缓/控释肥料在土壤中对肥料养分有延迟释放作用。保水缓/控释肥料可改善土壤持蓄水分和水肥交互作用,促进植物对养分的吸收和作物增产。保水缓/控释肥料发展方向是包膜和化成保水缓/控释肥料。保水缓/控释肥料湿润及养分控释机理研究也需要加强。     

控释肥对小麦玉米生物学性状和土壤硝酸盐积累的影响

利用田间试验研究了非水溶性材料包膜控释肥对小麦和玉米叶片叶绿素、小麦分蘖和穗数、小麦千粒重、玉米百粒重、产量、养分吸收、肥料利用效率和土壤硝酸盐残留的影响。结果显示,与普通肥料习惯施肥方法相比,控释肥施在种子附近,在氮、磷、钾总用量减少50%情况下,小麦、玉米多项生长指标无明显差别;控释肥明显提高了肥料的偏生产力,氮肥提高75.75%～76.33%,磷肥提高193.50%～201.29%,钾肥提高109.20%～125.96%;1m土层硝酸盐残留,小麦季减少65.94kg·hm-2,玉米季减少103.55kg·hm-2。     

控/缓释肥在不同介质中的氮素释放特性及其肥效评价

以水、土壤、砂子、土壤+砂子和土壤+沸石为介质,研究了5种控/缓释肥的溶(淋)出特征。结果表明,由于性质不同,同一肥料在不同介质中的溶(淋)出率和溶(淋)出模式有很大差异。水中溶出率虽可以快速比较不同控/缓释肥的溶出速率,但用以估测肥料在田间的实际肥效,则产生较大的误差。客观、合理地评价控/缓释肥,应该在肥料 土壤 作物系统中考虑。相对而言,考虑土壤因子的土柱淋出率法较水中溶出率法更为接近田间实际。     

种植小麦的土壤中微生物生物量的动态变化

A controlled release N fertilizer was developed by the carrier method using natural polysaccharides (PS) and urea. The results showed that mixing of PS and urea led to significant control of urea release. When a cross-linker (boric acid or glutaraldehyde) was added, a better control effect was observed. During a 30 min leaching time the nitrogen release rate from the controlled release fertilizer was nearly constant, which was significantly different from normal urea. One of the controlled release mechanisms was related to space resistance from a large molecular structure. Infrared (IR) analysis indicated that interaction of PS with urea was through a hydrogen bond or a covalent bond. These bonds created an a-helix or high molecular network fertilizer carrier system, which was another reason for a controlled nutrient release. Pot experiment showed that nitrogen use efficiency could increase significantly with a carrier fertilizer.     

水肥调控技术及其功能性肥料研究进展

综述水肥调控的有关技术，以及以高吸水性树脂 (super absorbent polymer，SAP) 为保水、缓/控释材料制备保水型缓/控释肥料的研究进展，为今后此类肥料的开发、应用提供依据。水分和养分是限制我国旱地农业可持续发展的主要因子，以肥调水，以水促肥，充分发挥水肥的协同效应是提高水肥利用率的关键。目前，水肥调控 (耦合) 技术的实施主要通过农艺措施和施肥灌溉技术来完成。近年来，随着SAP性能的不断改善和使用的普及，人们对SAP在吸水保水的同时，对土壤肥料养分的保持和缓释作用开始给予了重视，以SAP为保水、缓释材料的保水型缓/控释肥料的研究成为水肥调控研究的热点。SAP与一般聚合物不同之处是它具有高度亲水性，聚合物的骨架是一个适度交联的网状结构，进入树脂分子内的养分离子或分子可以以各种结合形式被暂时固定而延缓了养分的释放。土壤中可溶性盐对SAP吸水性能有重要影响，但尿素分子影响甚小。保水型缓/控释肥料可通过养分负载、复混或包膜等工艺制备。保水型缓/控释肥料是水肥调控 (耦合) 技术、化学制剂保水节水技术和肥料缓/控释技术的综合运用和物化的载体，兼具吸水、保水和养分缓/控释功能，实现水肥在同一时空条件下的一体化调控，同时提高水分和肥料的利用效率，在农业、林业、环境修复、生态工程等领域具有广阔的应用前景。未来工作是进一步寻求合适的SAP制造原料和工艺，降低成本；应用分子设计，改善SAP的结构，提高生物降解性，控制盐分的不利影响，提高肥料的吸水、保水和对养分的缓释性能；加强养分释放机理和不同于普通缓/控释肥料评价方法的研究。     

控释技术处理碳铵、尿素的肥效及其机理初探

采用改性的工农业有机废弃物、无机矿物作为控释材料,对碳铵、尿素进行包膜与非包膜控释处理,通过盆栽试验研究其肥效,用室内淋溶试验和X衍射分析手段探讨其养分控释机理。结果表明,两种控释处理的氮肥均有较好的肥效,可以明显提高氮肥利用率。肥料的X衍射分析表明,有机控释材料活性基团与碳铵、尿素相互作用,晶体结构发生了较大的变化,结晶度下降;对于包裹太严实的控释肥料,混以养分释放速度快的肥料,以调整养分不同释放速度的纵向复合,更有利于提高产量及养分利用率。非包膜控释处理成本较低,与包膜控释处理的效果相当甚至更优。两种控释技术均能提升碳铵、尿素的市场竞争力,有重要的产业应用前景。     

缓控释氮素肥料的研究现状与展望

在前人有关缓控释肥料文献的基础上,介绍了缓控释氮肥的缓效途径和研究发展情况。重点阐述了缓控释氮肥的分类和缓控释机理。此外,对今后缓控释肥料研究发展提出了一些见解。