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。     

粒径和包膜厚度对控释肥氮素释放特性的影响

通过静水溶出率试验探讨粒径和包膜厚度对控释肥料初期溶出率、微分溶出率以及氮素累积溶出率的影响,筛选出适宜的粒径和包膜厚度的控释肥料,以此达到节省包膜材料用量、降低包膜控释肥生产成本的目的。试验结果表明,小粒径(2.5~3 mm)处理的包膜效果优于中粒径(3~4 mm)和大粒径(4~5 mm)处理的包膜效果。当包膜厚度在60~70 g/m2范围内时,中粒径处理的释放速度平缓,释放期长,控释效果优于小粒径和大粒径处理的控释效果;随着厚度的增大,初期、微分溶出率以及氮素累积溶出率都有显著减小的趋势。其中,包膜厚度对中粒径处理的影响最为显著,而对大粒径处理的影响相对较小。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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.     

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。     

聚合物包膜控释肥料氮素释放的数学模拟

为了研究聚合物包膜控释肥料的养分释放机制,以Fick扩散第二定律为理论基础,运用数学物理和数值分析方法建立了聚合物包膜控释肥料氮素释放的数学模型,并对其进行了解析,通过25℃的水浸提试验验证该模型的适用性。研究表明,包膜材质和膜层厚度能显著影响聚合物包膜控释肥料的氮素释放速率,该数学模型能够对醇酸树脂和热塑性树脂包膜控释肥料的氮素释放过程进行有效的模拟,可为控释肥料的研发、生产及施用提供参考。     

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。     

不同配比的控释肥对日光温室袋培番茄基质养分及其生长、产量和品质的影响

控释肥料由于可控的释放养分,一次性使用便可以满足作物4个多月生育期间对养分的需求,实现了肥料的高效利用,在大田中得到重视和应用。在课题组前期袋培番茄营养基质研究的基础上,根据日光温室番茄养分吸收规律,在基质中添加不同用量的控释尿素和控释氯化钾,氮钾比例为1∶1.5,呈4倍关系递增,设置4个全生育期营养基质配方处理(A、B、C、D),以不施肥(CK)和常规施肥(CKT)为对照,研究了不同处理的袋培基质养分变化及其对番茄植株生长、产量和品质的影响。结果表明:随着控释肥用量的增大,番茄植株的长势与产量呈现先增加后降低的趋势,其中,处理C的应用效果最佳,基质EC值稳定,试验末期速效氮磷钾含量略低于初始值;与CK比较,处理C株高提高21.75%、茎粗提高59.46%、生物量提高75.12%、产量提高226.36%,可溶性糖、可溶性固形物含量较高,果实品质提高;与CKT相比,处理C的肥料用量少,基质养分残留少,养分损失少,产量提高24.48%,肥料利用率高。结果说明,在生产中,控释肥不仅可以提高日光温室基质袋培番茄养分利用效率,而且增加产量,实现轻简化管理。     

控释肥残膜对土壤性质及冬小麦和夏玉米生长的影响

在池栽模拟大田轮作条件下,通过向土壤中一次性施入大量树脂控释肥残膜,探讨长期施用控释肥后残留在土壤中的树脂膜壳对土壤理化性状及冬小麦、夏玉米生长的影响。结果表明:短时期内,控释肥树脂残膜量在90～360g/m2时,残膜对粉壤土和砂壤土的容重、总孔隙度以及pH和EC等理化性状不会造成影响;残膜对小麦叶绿素含量和根系活力均未表现出现显著性影响;控释肥树脂残膜用量在90～360g/m2范围内时,冬小麦和夏玉米籽粒的粗蛋白、粗灰分、还原型Vc等主要品质指标以及产量均无显著性变化,其籽粒中全氮、全磷、全钾以及中微量元素含量也无显著性变化,但砂壤土中的夏玉米籽粒淀粉含量显著增加,残膜施入量为90,180,360g/m2时,淀粉含量分别相对增加23.83%,41.73%,23.17%。     

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。     

控释肥残膜对小麦各生育期土壤微生物和酶活性的影响

为了探明控释肥树脂残膜对土壤环境可能造成的影响,采用小麦池栽试验研究了控释肥树脂残膜对土壤有关微生物数量和酶活性的影响。结果表明,控释肥树脂残膜使土壤细菌和放线菌数量分别相对增加了19.01%～62.87%和17.03%～132.39%,土壤脲酶、转化酶、中性磷酸酶活性分别提高了17.39%～85.71%、31.77%～158.40%、35.14%～189.47%,但对过氧化氢酶活性无明显影响。施肥处理（施肥不施残膜和施肥施残膜处理）显著增加了土壤转化酶和中性磷酸酶活性;但对土壤细菌和放线菌数量、过氧化氢酶和脲酶活性没有显著影响。控释肥树脂残膜施用量在90～360g/m2 范围内,对土壤细菌和放线菌数量以及有关土壤酶活性没有产生不良影响。     

土壤与基质栽培系统对生菜(Lactuca sativa)根际细菌群落的影响

以生菜(Lactuca sativa)"申选5号"与"罗莎红"为材料,采用PCR-DGGE和Real-Time PCR技术,分析了土壤栽培系统和基质栽培系统根际细菌群落的差异。Real-Time PCR检测结果表明,基质栽培的两个生菜品种根际细菌数量均显著高于土壤(P0.05);PCR-DGGE图谱条带结果表明,根际细菌群落多样性基质高于土壤。栽培系统是造成多样性差异的主要原因,但也与品种有关:"申选5号"基质的Shannon-Wiener指数(H),Simpson指数(D)和均匀度(E)均显著高于土壤(P0.05);"罗莎红"基质的H显著高于土壤,而D和E无显著差异。结合土壤和基质理化性质的RDA分析结果,土壤和基质具有不同的细菌群落,p H值与硝态氮是塑造根际细菌群落的主要因子,含水量、碳氮比和有效磷与细菌群落的形成呈正相关。     

控释肥养分释放对坡耕地土壤磷钾损失及花生产量的影响

以沂蒙山区坡耕地花生为研究对象，探究控释肥养分释放对土壤磷钾流失特征、花生产量及磷钾利用率的影响。试验设五个处理，分别为全量和减量30%控释肥（CRF1，CRF2），全量和减量30%普通复合肥（CF1，CF2）及不施肥处理。结果表明：控释肥在田间土壤中的释放规律与花生植株磷钾吸收特征曲线相吻合，配合土壤磷钾供应量，满足了不同时期花生植株养分需求。等量施肥下，控释肥处理荚果产量较普通复合肥处理显著增加5.75-12.01%，且减量30%控释肥处理较CF1增产3.75%；控释肥处理中植株磷钾吸收量分别较普通复合肥提高11.46-11.78%和10.44-12.38%，其中CRF2磷钾表观利用率最高，分别为45.48%和51.84%。土壤有效磷和速效钾含量均随深度的增加而下降，CF1和CF2苗期时0-40 cm的表层土中有效磷含量高于控释肥处理，花针期以后趋势相反，但40 cm以下土层中各处理差异不显著；控释肥处理显著提高了花针期以后0-60 cm土层速效钾含量，各处理不同时期60-100 cm土层速效钾差异不显著。前三次产流事件中，控释肥处理显著减少了地表径流水中有效磷和速效钾含量，各处理后期径流水中水溶性磷和钾含量降低且趋于稳定，处理间差异不显著。因此，控释肥能够减少坡耕地土壤有效磷和速效钾的径流和淋溶损失，提高花生养分利用率和产量，促进生态农业的可持续发展。     

奶牛粪蚯蚓堆肥的基质配方及对草莓育苗的影响

将奶牛粪蚯蚓堆肥与泥炭、珍珠岩和蛭石按不同比例进行复配,然后进行草莓育苗生长试验,通过分析草莓生长情况,筛选出适合草莓育苗的最佳基质配方。结果表明,复配后育苗基质的理化性质优良,适合草莓生长。与常规基质相比,添加不同量蚯蚓堆肥的育苗基质均不同程度促进了草莓母株和一级子苗的生长(除蚯蚓堆肥完全替代泥炭处理外),随着蚯蚓堆肥比例的增加,草莓植株生长情况表现为先上升后下降的趋势。所有处理中,以蚯蚓堆肥占育苗基质物料总体积1/3的配比处理(替代50%的泥炭)的综合效果最好,较常规基质能显著提高草莓母株和一级子苗的品质,母株的株高、生物量、根系形态指标、相对叶绿素含量(SPAD值)和过氧化物酶活性,以及一级子苗功能叶的叶柄长、叶面积和SPAD值等,该配方可推荐用于架式草莓工厂化育苗生产。     

漂浮栽培系统收获植物残体作为番茄育苗基质的应用研究

利用净化猪场废水漂浮栽培系统收获的3种植物残体作为番茄育苗基质的材料，与河沙以不同的比例混合，进行育苗基质筛选。结果表明以美人蕉(Canna indica)残体配制的基质均抑制番茄的生长，番茄在育苗后期全部死亡，而番茄在风车草(Cyperus alternifolius)和香根草(Vetiveria zizanioides)残体配制的基质中均正常生长，其中以风车草残体配制的基质生长较好。香根草的生长相对较差，出现缺氮症状，在使用前应进行适当的堆沤或增加氮肥用量。结果认为风车草和香根草残体作为番茄育苗基质是可行的，而美人蕉残体则有待进一步研究。     

漂浮栽培系统收获植物残体作为番茄育苗基质的应用研究

利用净化猪场废水漂浮栽培系统收获的3种植物残体作为番茄育苗基质的材料,与河沙以不同的比例混合,进行育苗基质筛选。结果表明以美人蕉(C anna ind ica)残体配制的基质均抑制番茄的生长,番茄在育苗后期全部死亡,而番茄在风车草(Cyp erus a ltern if olius)和香根草(V etiver ia z izan ioid es)残体配制的基质中均正常生长,其中以风车草残体配制的基质生长较好。香根草的生长相对较差,出现缺氮症状,在使用前应进行适当的堆沤或增加氮肥用量。结果认为风车草和香根草残体作为番茄育苗基质是可行的,而美人蕉残体则有待进一步研究。