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。     

醋酸酯淀粉包膜尿素水中养分溶出特征

以研制的4种醋酸酯淀粉包膜尿素肥料为研究对象,日本70 d聚烯烃包膜尿素肥料为对照,研究醋酸酯淀粉包膜尿素在水中尿素态氮溶出特征,以确定醋酸酯淀粉包膜尿素的控释性能.结果表明.醋酸酯淀粉包膜肥料尿素累积溶出曲线呈倒"L"型.在水中7～13 d达到最大溶出量.尿素态氮累积溶出80%的时间为2～3 d,初期溶出率65.71%～75.79%;养分累积释放率不超过75%的时间为1～2 d;第7 d微分溶出率都显著大于2.5%.聚烯烃包膜肥料尿素态氮累积溶出80%的时间超过40 d.初期溶出率为2.05%;聚烯烃养分累积释放率36 d为73.32%,37 d为75.01%;第7 d微分溶出率1.68%.醋酸酯淀粉包膜尿素缓/控释效果较差,对养分的控释能力明显低于聚烯烃包膜尿素,但对尿素态氮起到了一定的缓/控释作用.醋酸酯淀粉包膜尿素及聚烯烃包膜尿素肥料在水中尿素态氮累积溶出特征曲线符合一元二次方程模型.     

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。     

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。     

有机高聚物包膜控释肥氮释放特性的测定与农业评价

采用水浸泡法对 3种有机高聚物包膜控释肥Osmocote 、MEISTER 和山东农业大学包膜肥试样的养分溶出特征进行了系统比较测定 ,研究了 3种控释肥初期溶出率、微分溶出率和养分释放期的特征与差异 ;研究了温度对3种包膜控释肥氮素释放率与释放期的影响 ;通过土壤施用包膜控释肥的盆栽试验 ,测定水稻全生育期的吸氮量和产量。并将 2种测定方法综合分析 ,用于评价不同控释肥的作用适应性 ,为包膜控释肥的合理使用提供依据     

几种包膜控释肥氮素释放特性的评价

采用水浸泡法和土培法,按照欧洲标准化委员会(CEN)推荐的控释肥料评价标准,对国内外8种包膜肥料的氮素释放特性进行了评价。水浸泡法测试结果表明,Compo-1、Compo-2的初期溶出率(t1)超出该标准,其它6种包膜肥的t1在标准规定的范围内;8种包膜肥的微分溶出率(△t)均符合标准,氮素释放期(T)均达到缓/控释要求。8种包膜肥中除了Compo-1、Compo-2的t1以外,其它均符合CEN推荐的控释肥料标准,但因包膜材料和工艺的差异,表现出了各自不同的氮素释放特征。土培条件下Compo系列、Cau系列、Osmocote和Au的释放期分别是水浸泡条件下的2～4、1.5、0.7和1.3倍,不同的包膜肥料有各自不同的估算系数,需要采用具体的校验试验确定。从盆栽试验中油菜、玉米第六周生物量来看,Compo-3、Cau-C17显著低于速效肥处理,Osmocote、Au油菜处理显著高于速效肥油菜处理,其它施肥处理与速效肥处理差异不显著。     

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。     

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。     

丙烯酸树脂包膜尿素肥料研制及其控释效果

采用丙烯酸树脂为包膜材料,以NBPT（N-丁基硫代磷酰三胺）和DCD（双氰胺）为生化抑制剂,利用流化床对尿素进行涂层生化抑制剂及包膜,制备4种包膜肥料,对这些包膜肥料在水中的控释效果进行了研究。结果表明,采用此技术制备的包膜肥料,表面成膜完整,包膜物质在成膜时分布均匀、与尿素肥心接合紧密,表面光滑。NBPT和DCD与肥心结合严密,包膜层紧覆于抑制剂的外表。包膜可有效控制尿素的溶出,在水中的控释时间为19～30d。初期溶出率远远小于15％,微分溶出率基本上在0．25％～2．5％之间;在水中尿素累积溶出特征符合一元二次方程模型,尿素释放曲线呈“S”形。     

复合控释材料的控释性能、肥效及其成膜特性研究

膨润土和木素制成复合控释材料用于包膜控释肥。电镜扫描研究表明,复合材料包膜厚度明显比单用膨润土处理薄,且膜孔隙量少,粒间堆积较紧密。土柱淋溶试验表明,膨润土及其复合材料包膜尿素50 d的氮素累积溶出率远低于普通尿素,三种包膜尿素处理分别比普通尿素降低8.61、14.01、15.22个百分点。两种复合材料包膜处理氮素累积溶出量分别比单用膨润土包膜处理降低11.31%、13.83%。盆栽、大田小区试验表明,复合材料包膜尿素可明显提高作物产量及氮肥利用率。膨润土与木素复合用作控释材料在研制适合我国国情的农用控释肥方面是可行的。     

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。     

超微细磷矿粉包膜缓释肥的缓释特征及其对大白菜生理特性的影响

以超微细磷矿粉为主要膜材料对普通复合肥(N-P2O5-K2O:15-15-15)进行包膜,制备了超微细磷矿粉分别占膜材料质量0%、40%、50%和60%比例的4种包膜缓释肥料,分别为CRF2、CRF3、CRF4、CRF5。通过室内养分缓释性能试验和大田试验研究了超微细磷矿粉包膜肥养分缓释特征及其对大白菜生理特性的影响。结果表明:1)用日产JEM-1200EX型电镜扫描观察膜形态结构,4种比例的超微细磷矿粉包膜复合肥随膜材中超细磷矿粉比例的增加其膜壳表面均匀度和致密度增强,对养分释放的缓释能力逐步增强,但缓释效果较树脂包膜肥略差。4种自制包膜肥的养分释放期较普通复合肥延长58～68d,但低于释放期为88天的树脂包膜肥。4种自制包膜肥在土壤培养试验中的土壤氮素表观释放率与树脂膜接近。2)与普通复合肥相比,4种自制包膜肥,能不同程度提高大白菜中后期叶绿素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)等,提高结球期根系活力及叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)等酶的活性。同时,大白菜单株的结球质量增加0.17～0.77㎏,产量提高6.66%～35.50%,提高了收获期大白菜的含糖量、糖酸比以及维生素C(VC)含量;3)与树脂包膜复合肥相比,各项生理指标均无显著差异。4种自制包膜肥的缓释性能及改善大白菜生理特性的顺序均为:CRF5≈CRF4>CRF3>CRF2。     

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。     

控释肥对土壤氮素反硝化损失和N_2O排放的影响

在实验室培养条件下,研究了3种控释肥对土壤氮素硝化反硝化损失和N2O排放的影响。结果表明,控释肥具有明显控制氮素释放的作用。在培养的前23d,控释肥处理的土壤NH4＋-N含量低于尿素处理,而后则高于尿素处理。各肥料处理土壤NO3--N含量均随培养时间逐渐增加,但不同肥料处理间差异不显著。28d培养期间,施入控释肥的土壤反硝化氮损失量为30.33～30.91mg N·kg-1土,比施加尿素处理土壤低13.83～14.41mgN·kg-1土,差异达到显著水平（P〈0.05）,控释肥降低氮肥的反硝化损失达3.45～3.60个百分点。控释肥处理土壤N2O累积释放量约为15.71～20.45mgN·kg-1土,比尿素处理高0.86～5.60mgN·kg-1土,但差异未达到显著水平。     

控释肥料氮素释放与水稻吸收动态研究

采用盆栽试验,研究了控释肥料与水稻专用肥不同施用方式的氮素释放规律及水稻吸收动态。结果表明,控释肥料一次施用处理氮素释放高峰期出现在第8～10d,此后所保持的充足供氮期晚造为40～50d,早造为50～60d。专用肥一次施用处理氮素在1～3d内即达释放高峰,土壤较充足的供氮期仅为30～35d。水稻生长后期控释肥处理供氮水平仍高于专用肥一次施用和分次施用处理。控释肥处理晚造土壤氮素供应水平明显比早造高。控释肥处理的水稻植株在全生育期对氮和磷的吸收速率均较高,对钾的吸收速率前期较高,中后期较低,收获期植株的氮磷钾吸收累积量均高于专用肥处理。两造试验中一次性施用控释肥料均明显提高了肥料氮利用率,较专用肥分次施用和一次施用处理分别提高12.2%～13.5%和20.0%～22.7%,磷钾利用率也有较明显的提高。     

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。     

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。