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。     

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。     

热固性树脂包膜控释肥料肥效期的快速预测方法

采用静水溶出率的方法,在25℃、40℃、60℃7、0℃、80℃和100℃条件下,探讨了控释肥料中养分累积释放率与温度的变化规律,以期建立控释肥料肥效期或养分释放期的快速预测方法。结果表明,从低温到高温的各种温度处理下,Scotts公司的Osmocote热固性树脂包膜控释肥料养分累积释放曲线都呈二次曲线,相关指数R2均大于0.996。温度与包膜控释肥料肥效期间呈极显著的负相关,并符合一元二次方程,相关指数R2大于0.993。在高温下培养3或8.h建立的预测预报回归方程,可以快速而准确地预测预报包膜控释肥料在常温下(25℃)的肥效期,预测值与实测值只相差2.4.d;而习惯上的微分溶出率法却相差29～42.d。表明用高温下的肥效期预测预报回归法可以在数小时内准确、迅速地预测控释肥料的肥效期。同时该方法可作为控释肥料在线生产质量控制和市场上控释肥料质量检验的候选方法。     

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     

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%)。     

缓控释肥料养分释放特性评价及快速测定方法研究

采用水中浸提释放法和土壤恒温培养法,按照缓控释肥料行业标准(HG/T3931-2007)和欧洲标准化委员会(CEN)推荐的控释肥料评价标准,对5种缓控释肥料的氮素释放特性进行了评价。结果表明:采用25℃常温浸提法测定与100℃快速浸提法测定,后者的养分释放率加快。用100℃快速浸提法建立预测预报缓控释肥料在常温下(25℃)的释放期的回归方程(一元二次方程,相关系数大于0.98),预测值与实测值相差1～3 d。对于25℃常温浸提法测定释放期分别为66 d和84 d的塑料包膜控释复合肥(CRF)和树脂包膜控释复合肥(CRF3),用100℃电导率法预测的养分释放期分别为65 d和81 d,相对误差小于3.5%,可见电导率法也可以准确快速地预测包膜控释复合肥料的养分释放率和释放期。用初期养分释放率、平均释放率和养分释放期等参数,可用于缓控释肥料的综合评价。     

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。     

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。     

胶粘控释肥的载体材料对玉米生长和土壤酶活性的影响

以多种天然、半天然和合成高分子有机物以及无机矿物质作为复合载体材料,研究开发出一种胶粘控释肥料。为了研究复合载体材料对土壤环境的效应,采用土壤盆栽和实验室培养的方法研究载体材料对玉米生长、生理生化活性和土壤酶活性的影响。结果表明,载体材料处理的玉米生长和生理生化活性与对照处理相比略有促进作用,但差异不显著;对土壤转化酶、脲酶具有明显的激发效应,正常用量下对过氧化氢酶、磷酸酶没有明显的不利影响,但过高用量会出现抑制作用。胶粘控释肥料与常规肥料相比,可促进玉米生长、提高产量和养分利用率,生物量干重提高8.9%,氮钾养分利用率分别提高11.1%和5.1%,均达显著水平。载体材料的施用对环境不会产生不利影响,而且胶粘控释肥料表现出明显的提高养分利用率和增产效果。     

包膜控释肥料在旱地农田的应用研究进展与展望

就国内外控释肥料在旱地农田中的应用效果、田间养分释放,以及高效施用做了综述,重点总结了控释肥料在不同作物上的增产效果和当前应用研究中存在的问题。施用控释肥料可以提高肥料利用率,减少氮素淋溶损失,并具有增加作物产量和改善蔬菜品质的优点,但控释肥料应用中也存在着养分在土壤中的转化和去向不明,养分释放与作物生长对应性差,忽视环境条件对养分释放影响等问题。并对今后高效施用控释肥的技术研究进行了展望。     

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.     

石蜡相变储热系统的放热效率

相变储热技术是节能的重要技术之一,对相变储热系统的换热系数以及放热效率的研究,有助于提高相变储热系统的放热效率,对相变储热系统的实际应用有着重要意义。该试验研究了叉排石蜡管束储热系统的整体放热性能,测定了该系统的换热系数及放热效率,并分析了管排数,风速等影响因素。研究表明,在小于3m/s的风速下,空气温度变化在20～55℃的范围内,该类储热系统的换热系数与使用现有准则关联式计算得到的理论值基本吻合;放热效率则随着风速的增大而下降,随管排数的增加而有所提高,最大可达83%;另外,延长放热时间,可以提高换热效率,最高可使放热效率提高62%。     

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。     

Urea Uptake and Release by Novel Macrogels from Dimethylacrylamide

ABSTRACT

A novel macrogels poly(N,N-Dimethylacrylamide) (p(DMAAm)) and its derivatives were synthesized from DMAAm for use in urea uptake and release. p(DMAAm) surface was modified by NaOH and HCl to obtain p(DMAAm)/NaOH and p(DMAAm)/HCl, which are negatively and positively charged, respectively. The dynamic swelling behaviors, water retention and pH sensitivities of the macrogels were studied. It was found that all macrogels exhibited the equilibrium swelling ratio (SR) in the range 1068–1451%. Swelling kinetics showed that the macrogels possessed Fickian diffusion behavior while the diffusion coefficient of the macrogels varied from 1.41.10^–5 to 2.53.10^–5 cm²/min. Furthermore, urea uptake capacity and controlled release properties of the macrogels were studied. The maximum urea uptake capacity at pH 6 for p(DMAAm), p(DMAAm)/HCl, p(DMAAm)/NaOH macrogels were obtained to be 76.7 mg/g, 88.2 mg/g, 110.5 mg/g, respectively. It was concluded that the Langmuir isotherm fits quite well the experimental data. To describe the urea release kinetics, experimental data recorded at different pH solutions were computed through common release models. At pH 8, the p(DMAAm)/NaOH showed the highest release among the three prepared macrogel. Consequently, the results demonstrated that synthesized novel macrogels had high swelling rate and ability of absorbing and releasing of urea at different medium conditions.     

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。     

秸秆育苗容器土埋条件下养分释放动态规律

为了解秸秆育苗容器在土壤中养分释放情况,以不含样品土壤作对照,进行了以改性淀粉胶和改性豆胶为胶黏剂、稻壳粉为填充料制作而成的秸秆育苗器土埋试验。结果显示:在土埋过程,两种育苗容器均发生了不同程度降解并伴随有碳氮磷钾养分释放。起初5天各养分释放较快,主要为水溶性养分的释放;中后期释放平稳,主要是微生物降解引起的养分释放。土埋65天,淀粉胶容器碳、氮、磷、钾释放量分别为67.1%、68.0%、80.2%、85.9%,豆胶容器为45.9%、55.5%、73.8%、81.3%,两种容器养分释放速率均表现为钾磷氮碳。秸秆容器碳氮钾释放量与土壤总凯氏氮、速效钾增长速率呈极显著相关关系(P0.01),磷素和碳素释放量与土壤速效磷和土壤有机碳增长无确定相关性(P0.05),研究结果为秸秆容器的田间应用提供了理论依据。     

聚合物包膜肥料中钾素释放特征及其模拟

以水和水饱和石英砂为介质，研究了2种聚合物包膜肥料中钾素的释放特征。结果表明，钾素释放主要受温度影响，同时还受到颗粒大小和形态的影响；在水饱和石英砂中溶出与在水中溶出差别不大。采用水为介质，以一聚合物包膜肥料养分释放的理论模型为基础，对影响聚合物包膜肥料钾素释放的因素进行了研究，并进行了灵敏性检验。结果表明，温度越高、包膜的厚度和颗粒半径越小时钾素释放越快，且试验结果和模拟结果达到极显著的相关性；模拟结果比实际结果明显偏低，但表现出了较好灵敏性和相关性，是一个具有理论基础和应用潜力的聚合物包膜肥料养分释放模型。     

电渗析可变电荷土壤中氢氧根离子的释放与氯离子吸附的关系

The release of hydroxyl ions from two variable charge soils associaed with the adsorption of chloride in NaClO4 solutions was examined.The complete release required about 10 minutes The release decreased with the increase in the NaClO4 concentration at first and eventually was little affected by the latter.The adsorption of Cl^-1 was almost linearly related with the quantity of NaCl added to the system,while the OH^- release-NaCl curve varied with the soil type and the concentration of NaClO4.The logarithm of the quantity of released OH^- was linearly related with the pH ,The ratio of release OH^- to adsorbed Cl^- was larger in dilute NaClO4 solutions than in concentrated solutions and decreased with increasing NaCl.     

Release Kinetics of Some Nutrients from a Sandy Loam Soil Treated with Different Organic Amendments

ABSTRACT

An incubation study was undertaken to examine the periodic release of some macronutrients and micronutrients in a sandy loam treated with different organic amendments (farmyard manure, mushroom compost, poultry manure, vermicompost, biogas slurry, and biochar of Lantana weed) added @ 15 t ha^?1 for 120 d through entrapment of released nutrients on ion exchange resins. Among organic amendments, the highest total contents were recorded for Ca, Mg, and S in farmyard manure, for K, Fe, and Mn in mushroom compost, for P, Zn, and Cu in biogas slurry, for B in biochar. The highest average release was recorded for P, Zn, Mn, and B from poultry manure, for Cu from biogas slurry, for Fe from vermicompost, for Ca, Mg, and S from mushroom compost, and for K from farmyard manure. The kinetics of mineralization and release of these nutrients conformed well to the zero-order kinetics and also to a power function equation. The initial release amount and release rate coefficient estimated by the power function equations were correlated significantly to the general properties of organic amendments and also to the type of C species present in organic amendment. Organic amendments having relatively higher content of water soluble C or fulvic or humic acids are likely to release nutrients through an early mineralization/solubilization from soil reserve.