土壤水吸力对控释尿素养分释放特征的影响

为探究不同土壤水吸力对控释尿素养分释放的影响,根据供试壤质砂土的水分特征曲线设置了6种不同土壤水吸力的处理,采用25℃恒温土壤模拟实验,测定土壤中控释尿素的养分释放特征。结果表明,土壤水吸力为0 k Pa时恒温土壤培养法与静水浸提法测得的控释尿素养分释放特征无显著差异。土壤水吸力为75 k Pa、30 k Pa和0 k Pa的3个处理,测定的土壤孔隙中空气相对湿度均为95%以上,土壤水汽饱和,释放期基本相同,表明在不考虑水分流动及养分扩散状况影响时,土壤水分条件已不再是影响控释尿素养分释放的主要因素。土壤水吸力525 k Pa和260 k Pa(土壤孔隙中空气相对湿度分别为84%和91%)时释放期分别为416.4 d和120.0 d,相对于土壤水饱和时释放期(63.6 d)的相对相差分别为146.8%和59.1%,远超过《控释肥料》行业标准规定的允许差(20%),表明控释尿素的释放率和释放期受到土壤水吸力过高的抑制。土壤水吸力大小直接影响土壤孔隙空气湿度的饱和与否,土壤水吸力对控释尿素养分释放的影响通过土壤水汽作用于肥料颗粒实现。     

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。     

桐油包膜尿素养分释放机理的研究

以桐油为包膜材料,采用土壤盆栽试验和水中静置试验,对控释肥料养分释放动态进行了研究。结果表明,以桐油为包膜材料的包膜尿素,在土壤中养分初期溶出率为12.6%,在水中养分初期溶出率为20.1%,是比较理想的包膜材料。在水中与土壤中养分释放期为1∶1.2;N素的释放可用LOGISTIC动力学方程描述,释放常数k值可用来判断控释尿素的N素释放速率大小。     

保水剂包膜尿素的特征与性能

保水肥料是缓/控释肥料研究的新方向,本文利用聚合化学反应制备出了一种保水剂包膜尿素肥料,并对该肥料的包膜特征、养分控释性能及其对土壤水分的影响进行了研究。结果表明:保水剂包膜尿素的实际包膜量低于设计包膜量,一般低10%～12%。扫描电镜成像图显示:保水剂包膜尿素包膜上存在纤维网状孔隙,膜厚度为0.15～0.25mm。7d水溶出率的实验结果表明,保水剂包膜尿素养分控释效果低于塑料包膜尿素,保水剂包膜尿素的养分缓释作用主要来自包膜对尿素的吸附作用。保水剂包膜尿素处理土壤的土壤水分脱水曲线测定结果说明,保水剂包膜尿素可提高土壤水分含量,增加土壤水分的有效性,改善土壤的保水、释水性能。因此,保水剂包膜尿素肥料是具有开发应用前景的新型缓/控释肥料。     

控释尿素养分速测及在田间土壤中氮素释放率研究

介绍了一种树脂包膜尿素工厂在线质检的养分速测方法,即,100℃快速浸提对二甲氨基苯甲醛分光光度法,建立了该方法与缓释肥料国家标准(GB/T23348-2009)中规定的25℃静水浸提凯氏定氮法测定结果之间的相关关系,验证了该速测方法预测计算肥料养分释放期的可行性;将控释尿素施用于田间土壤,实时监测土壤的温湿度状况,对比了控释尿素在25℃水与田间土壤中的氮素累积释放趋势。结果表明:(1)100℃浸提对二甲氨基苯甲醛分光光度法可以准确的预测树脂包膜尿素在25℃下的养分释放率和养分释放期。应用此法测定预测样品S1和S2的养分释放期的误差分别只有0.10d和1.75d,相对误差不超过2.3%。(2)控释尿素S1、S3分别在25℃水中与田间耕层土壤(75%相对含水量)中的氮素释放趋势基本一致。25℃静水与耕层土壤的温差(5℃)较小,不足以引起肥料在两介质中氮素累积释放率的显著差异。     

异质膜材多层包膜尿素养分释放特征及其数学模拟

为了明确以水溶性树脂（氯乙烯偏氯乙烯、丙烯酸脂）为主包膜材料、脂溶性改性石油 C9树脂为辅助材料的多层包膜尿素的养分释放特征,采用3×4双因素随机区组设计,其中因素一为改性C9石油树脂内保护层包膜用量,设3个水平,即每平方米尿素表面积喷涂5、10、15 g改性C9石油树脂;因素二为水溶性树脂包膜用量,设4个水平,即每平方米尿素表面积喷涂30、40、50、60 g水溶性树脂。采用流化包衣技术制备共12种供试样品,所有供试样品均在水溶性树脂包膜层外再喷涂10 g/m2改性C9石油树脂。然后采用1：5肥水比的恒温静水培养法检测了供试肥料的养分释放曲线并对其进行数学模拟。结果表明,通过Richards方程的特征参数判断可知其中10个供试样品的养分释放曲线为S型,说明了采用水溶性树脂为主和脂溶性树脂为辅所制的多层尿素可以实现养分的S型释放。改性C9内保护层的作用主要体现在改变养分释放曲线形状上,内保护层由5 g/m2增加至10 g/m2,曲线趋向于S型,30～60 g/m2水溶性树脂包膜层4组处理的最大养分释放速度出现的时间点分别推迟22.6、49.3、74.9和39.4 d,进一步增加至15 g/m2,最大养分释放速率出现的时间点不变或者轻微地提前。水溶性树脂包膜层的主要作用是控制养分释放速率,包膜层厚度由30 g/m2逐渐增加至60 g/m2显著延长了包膜尿素的肥效期,其肥效期为75.0～287.1 d。综上可知,以改性石油C9树脂为保护层的水溶性树脂包膜尿素可实现养分的S型释放;使用5～10 g/m2改性C9作内保护层、30～60 g/m2水溶性树脂作为包膜层、10 g/m2改性C9作为外保护层,采用流化包衣技术可制造肥效期约为75.0～287.1 d的符合国家相关标准包膜控释氮肥产品。该研究可为水溶性树脂包膜肥料的制造工艺提供参考。     

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。     

含硫尿素养分缓释释放测定方法的研究

包膜尿素肥料是提高肥料利用率，解决环境污染问题的一种新型肥料。针对目前对缓释肥料释放特性的研究集中在化工制作领域这一现状，采用不同的测定方法，阐明含硫尿素中的养分氮在水及土壤中的转化特点，确定养分的释放速率，以求找出适合农业生产应用的方法。研究表明，可以用电导率法快速准确地定性评价缓释肥料的供肥特性和供肥速度，用土壤培养法和水培法定量测定其供肥性能。     

广东丘陵红壤土壤水分性能特征比较研究

对不同植被、不同利用方式下广东丘陵红壤水分性能进行了比较研究.结果表明,与自然地带性植被下的赤红壤比较,次生植被、人工植被下红壤类土壤导水性、持水能力和供水能力一般均较低.在同样的吸力下,次生植被、人工植被下红壤类土壤持水量较少,在同样吸力段.土壤释放的水量较少.玄武岩砖红壤持水量较大,但土壤水分有效性低.研究表明.广东丘陵旱地土壤局部干旱的发生,与其本身的土壤水分性能有密切关系,改良土壤水分性状,是调控广东丘陵旱地土壤水分的重要环节.     

不同水分含量对潮土和火山灰土硝化动态的影响

在试验室条件下研究了不同水分含量对取自中国的潮土和日本的火山灰土硝化动态的影响。潮土在土壤硝化过程中的土壤水分含量以田间持水量的60%～90%较为适宜,低于田间持水量的60%引起土壤硝化力降低。火山灰土在土壤硝化中的土壤水分含量以田间持水量的75%～90%较为适宜,低于田间持水量的75%引起土壤硝化力降低。潮土在硝化培养中有亚硝酸盐出现,火山灰土没有亚硝酸盐被检出。土壤亚硝酸盐含量在低水分含量下峰值低,持续时间较长,在高水分含量下峰值高,持续时间较短。     

包衣尿素在田间的溶出特征和对夏玉米产量及氮肥利用率影响的研究

通过田间试验研究了控释包衣尿素在田间的实际溶出过程及其对玉米产量、氮肥利用率的影响。结果表明,控释包衣尿素在田间的实际溶出期限远远高于实验室的测定值,控释包衣尿素处理耕层土壤无机氮动态过程与其溶出特征比较一致;在减少20%氮肥用量并且采用玉米全生育期一次性基施的措施下,控释包衣尿素的玉米产量和吸氮量与常规施肥措施的尿素持平,而氮肥利用率略有提高。     

长效尿素的供氮过程及其在稻—麦轮作下的生物学效应

采用磷酸盐包膜工艺制成长效尿素PCU,含N 33.8%,全磷(P)5.15%,有效磷(P)4.10%。同日本产品SCU和IBDU进行了盆栽和田间小区及微区试验,发现:(1)PCU作基肥穴施其供氮强度和供氮容量均高于SCU和IBDU;(2)PCU在红壤上对中稻的产量效应显著高于普通尿素分次施。但在黄泥土和白土上对单晚的肥效不及普通尿素分次施;(3)PCU作基肥穴施在中稻上其氮素利用率最高,达到79%,而SCU和IBDU作基肥混施以及普通尿素分次施的氮素利用率分别为60%,42%和34%;(4)长效肥的后效与释放率呈反相关的趋势,即释放率越低,后效越长,如释放率最低的IBDU的后效比SCU和PCU分别高89%和47%。     

沙壤土包膜尿素释放期与小麦适宜施用方式研究

【目的】在保水保肥性差、 氮素淋溶损失严重的姜堰高砂土地区,采用新型水基反应成膜技术的包膜尿素,研究可提高小麦产量以及氮肥利用率的肥料品种和施肥方法。【方法】本研究采用30、 60、 90 d三种控释期包膜尿素(PCU30、 PCU60、 PCU90)并各设置三种施肥方式处理: 播种行下方12 cm处一次基施、 播种行侧方3 cm深5 cm处一次基施、 播种行侧方10 cm深5 cm处一次基施(T1、 T2、 T3)。小麦成熟期测定各小麦秸秆和籽粒产量与干物质分配,测定氮素吸收量。【结果】三种包膜尿素中,施用PCU60增产效果最好,其侧施处理优于种下深施,其中T2处理的小麦产量最高,为8661 kg/hm2,比当地习惯施肥增产6.5%。PCU60 T2处理的氮肥利用率为53.7%,较习惯施肥提高17.3%,差异显著。PCU90各处理较习惯施肥均减产且收获期土壤硝态氮残留量高,不适合当地使用。【结论】在砂土基质下,PCU60在播种行侧方3 cm深5 cm处一次基施可替代尿素分次施用,降低劳动成本。     

不同粒径生物炭包膜尿素缓释肥性能及缓释效果

为探究生物炭粉包膜处理对尿素缓释效果的影响,该研究以不同粒径稻壳生物炭粉为包膜材料,对尿素颗粒进行不同层数包膜处理,分别制备了3种生物炭包膜尿素缓释肥C_1(0.15 mm生物炭粉包膜)、C_2(内层0.15 mm,外层0.25 mm生物炭粉包膜)和C_3(内层0.15 mm,中层0.25 mm,外层0.425 mm生物炭粉包膜),并对生物炭包膜尿素缓释肥性能及缓释效果进行了分析研究。研究结果表明3种生物炭包膜缓释肥粒径主要分布在2.90～4.80 mm,随着包膜层数的增加,包膜缓释肥粒径随之增大,C_2和C_3粒径显著高于C_1(P0.05)。C_1、C_2和C_3的抗压强度为20.40～48.00 N,满足工业生产需求。与C_1和C_2相比,C_3颗粒表面较光滑,切面具有致密且孔隙结构丰富的层状结构,吸水倍率最小(1.69),耐水性也显著优于C_1与C_2(P0.05),氮元素缓释效果优于C_1与C_2。综上可以看出,3层包膜尿素缓释肥膜壳强度高于单层和双层包膜尿素缓释肥,通过控制不同膜层生物炭的孔隙结构和孔径,减缓水分的渗入及养分的流出过程,缓释效果突出,为生物炭包膜缓释肥的开发应用提供一个新技术路径。     

Nitrogen Release from Coated Urea Fertilizers in Different Soils

The nitrogen (N) release from coated urea fertilizers (Arborite and ESN), traditional N fertilizers [urea, (NH₂)₂CO], and urea ammonium nitrate (UAN) [(NH₂)₂CO, NH₄NO₃] in three North Carolina (USA) soils was measured throughout a 12-week laboratory incubation. Treatments were N source and moisture level (60% and 80% of field capacity). In both the Candor and Cecil soils, 40% of the Arborite N had released by day 2 after addition to the soil. Maximum Arborite N release was achieved by week 6 for both soils. The ESN N release began between weeks 1 and 2, and maximum release was attained by week 6 for the Candor and by week 8 for the Cecil soil. The ESN reached 70% release on Portsmouth by week 8 and Arborite had an immediate release. Field studies of these coated ureas would be needed to determine if they are economically viable over more traditional N fertilizers in North Carolina.     

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。     

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。     

Nutrient Release Characteristics of Coated Fertilizers by Superfine Phosphate Rock Powder and its Effects on Physiological Traits of Chinese Cabbage

Four kinds of slow release fertilizers were prepared out by coating common compound fertilizer [nitrogen (N)-phosphorus pentoxide (P₂O₅)-potassum oxide (K₂O):15-15-15] with four kinds of superfine phosphate rock powder (SPRP) which accounting for 60% of the total coated materials in mass. Electronic microscope scanning, static water releasing test, soil incubation experiment, and a field experiment were conducted on their nutrient release mechanisms and their effects on physiologic traits of Chinese cabbage. The results showed that all these four kinds of SPRP could markedly improve microstructure and thus release rate. However, their capacity was inferior to controlled release fertilizer (CRF). The four homemade fertilizers increased chlorophyll content, photosynthetic rate, and transpiration rate in the leaves of Chinese cabbage during its late growth stage, and improve the superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and peroxidase (POD) enzyme activities during its ball period. In addition, the four homemade fertilizers improved yield by 20.62%～33.41% and 18.94%～24.44%, respectively, over the common compound fertilizer during 2009 and 2010, and improved sugar-acid and soluble sugar and V_C contents of the head of Chinese cabbage at the harvest stage. There are not obvious differences of physiological traits between the J2 coated CCF fertilizer (JCRF2), Y2 coated CCF fertilizer (YCRF2), and Resin coated CCF fertilizer (CRF). Nutrient release characters and agricultural effect of four homemade fertilizers follow the order: JCRF2≈YCRF2>JCRF1≈YCRF1.