聚合物/膨润土复合控释材料的应用研究

用聚合物/膨润土复合材料与肥料混合制备混合型缓/控释肥和用复合材料包裹尿素制备包膜型缓/控释肥进行盆栽试验。结果表明,聚合物和膨润土都具有控释作用,二者复合具有更好的控释效果。几种混合型缓/控释肥处理的玉米生物量均较对照有显著提高,以添加含膨润土0.5倍(相对于聚合物质量)的复合材料配制的缓/控释肥效果最好。几种包膜型缓/控释肥处理的玉米生物量较对照有所提高,差异达显著水平,以含膨润土2倍的复合材料制备的缓/控释肥效果最好。     

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。     

控释尿素对小麦-玉米产量及土壤氮素的影响

利用田间试验研究了包膜控释尿素对小麦-玉米产量、氮素利用效率、土壤氮素积累及移动的影响。结果表明,与施用普通尿素比较,小麦-玉米周年施用包膜控释尿素,在肥料用量减少20%和40%情况下,小麦-玉米总产量分别是100%普通尿素处理的97.4%和97.7%;控释尿素施氮量为60%处理的肥料农艺利用率和偏生产力分别比普通尿素提高11.57%和54.14%。控释尿素施氮量为80%处理的肥料农艺利用率和偏生产力分别提高6.40%和22.09%。施用控释尿素显著增加了0-20 cm土层的碱解氮和0～40cm土层的硝态氮含量;60-100 cm土层中,控释氮肥处理土壤硝态氮含量与不施氮肥处理差异不显著,普通尿素处理小麦收获后60～80 cm土层、玉米收获后60～100 cm土壤硝态氮显著高于不施氮肥处理,肥料氮素下移明显。试验结果显示,施用控释尿素增加了耕层（0～20 cm）土壤的氮素积累,减少了氮素向土壤深层移动的数量,有利于减少施肥对环境的不利影响。     

天然橡胶与生化抑制剂联合包膜控释尿素对土壤供氮及冬小麦生长的影响

通过控制氮素的溶解与转化速率使其与小麦的需求相匹配,可提高施肥效益,实现小麦高产稳产和减轻环境污染。以天然橡胶为包膜材料与生化抑制剂涂层尿素联合包膜,制备了天然橡胶包膜尿素（CRU1）、正丁基硫代磷酰三胺（NBPT）涂层+天然橡胶包膜尿素（CRU2）、3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP ）涂层+天然橡胶包膜尿素（CRU3）、NBPT+DMPP组合涂层+天然橡胶包膜尿素（CRU4）四种新型控释尿素。采用扫描电镜、25℃静水释放和土壤培养试验探讨了自制双控释尿素的微观结构、控释性能及NBPT和DMPP控制氮素转化效果,并通过田间试验,验证了四种控释尿素对土壤供氮能力及冬小麦生长的影响。结果表明,天然橡胶作为膜材料制备控释肥,成膜性好,剖面养分通道明显。25℃静水条件下,天然橡胶包膜控释肥控释期达60 d。与普通尿素（U）处理相比,各控释肥均能显著降低土壤氨气挥发速率,推后氨挥发峰值天数。与U相比,CRU1、CRU2、CRU3、CRU4在减氮10%条件下依然能显著提高土壤持续供氮能力,提高小麦产量。CRU4在降低冬小麦生育期内土壤脲酶活性、抑制土壤NH4+-N向NO3--N的转化及减少土壤氨挥发等方面较单独添加NBPT和DMPP更优。与U相比,CRU1、CRU2、CRU3、CRU4冬小麦分别增产16.96%、21.46%、17.37%和25.90%。CRU4土壤氮素持续供应能力最强,冬小麦增产幅度最大,这表明将天然橡胶与抑制剂涂层尿素联合包膜制备的双控释尿素既能“控溶”又能“控转”,在氮素减施10%条件下,能够实现小麦高产、稳产。     

南太湖流域控释包膜尿素对水稻产量及稻田氮素流失的影响

通过研究控释包膜尿素(硫磺加树脂包膜尿素SPCU、树脂包膜尿素PCU、硫磺包膜尿素SCU)和普通尿素PU对水稻产量和稻田水体氮含量的影响,为水稻氮素减控施肥技术提供依据。结果表明,等氮条件下,不同氮肥品种对稻田田面水和地下水氮影响较大,与普通尿素(PU)处理相比,SPCU处理可以显著降低水稻灌浆期之前田面水和地下水总氮、氨氮及硝氮的浓度;三种控释肥处理下水稻的产量均比PU处理高,其中SPCU处理最高,比PU处理增产19.7%;SPCU处理的氮肥利用率高达40%,比PU处理高75.4个百分点。因此,从氮肥利用率及环境安全角度出发,SPCU是水稻生产中比较理想的氮素肥料。     

不同控释氮肥减量施用对双季水稻产量和氮素利用的影响

研究不同控释氮肥在减氮量施用条件下早、晚稻产量效应、氮素吸收利用、土壤氮素养分特性和养分释放规律的差异,为南方双季稻区控释氮肥在水稻高产节肥栽培上的应用提供参考。采用静水溶解试验和田间小区试验研究了2种控释氮肥(树脂包膜尿素和硫包膜尿素)的养分释放特性和在常规尿素施氮量基础上节氮15%和30%对早、晚稻产量、产量构成因素、氮素养分吸收利用及土壤氮养分含量的影响。结果表明,2种控释氮肥的氮素累积释放曲线均为"S"形,但在培养期间硫包膜尿素氮素累积释放率均高于树脂包膜尿素。在田间条件下,与常规尿素处理相比,早稻减氮15%和30%施用硫包膜尿素和树脂包膜尿素均表现为增产,而晚稻施硫包膜尿素增产,施树脂包膜尿素减产。株高、每穗实粒数、结实率和千粒重的增加是早、晚稻增产的主要原因。施用2种控释氮肥均能促进早、晚稻水稻植株氮素养分的吸收积累,施用相同种类控释氮肥早晚稻稻谷、稻草和植株氮养分积累量随施氮量提高而提高。减氮15%和30%施用2种控释氮肥有利于氮肥回收利用率、氮肥偏生产力和氮肥农学效率的提高,在同一施氮水平下,硫包膜尿素的提高效果优于树脂包膜尿素。常规尿素处理、减15%氮的2种控释氮肥处理均能保持较高的土壤氮素水平,减30%氮的控释氮肥处理土壤氮素肥力较试验前有所降低。适当降低氮用量施用控释氮肥,能促进双季水稻增产、增加氮素利用效率、维持或提高土壤氮素肥力和可持续生产力,控释氮肥养分释放规律的差异是导致其作用效应不同的主要原因。     

控释肥在黑麦草草坪中氮素淋失的研究

草坪施肥后氮素的大量淋失一直是草坪管理中急需解种草坪专用控释肥与普通尿素在黑麦草草坪中氮素淋失情况.结果表明,控释肥养分释放缓慢,较为适合黑麦草需肥特点,能明显减少淋滤液中的氮素含量,提高氮素利用率.各控释肥处理淋滤液pH和EC值较稳定,硝态氮和铵态氮的总含量较小,氮素淋失率比普通尿素平均低30%,氮素利用率高出1～2.5倍.与普通尿素相比,控释肥更能提高氮素利用率,降低氮素淋失率,有利于节约资源,减少环境污染,更适于在草坪上推广应用.     

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。     

控释尿素不同施用条件下冬小麦产量和氮素利用效应

采用田间试验方法研究了控释尿素不同施用条件对冬小麦产量、氮素利用和经济效益的影响。试验共设7个处理,即CK(空白处理,不施氮肥)、100%PU10/0(普通尿素全量基施,N 240 kg·hm-2)、100%PU6/4(60%的普通尿素基施、40%的普通尿素于拔节期追施,N 240 kg·hm-2)、80%PU6/4(60%的普通尿素基施、40%的普通尿素于拔节期追施,N 192 kg·hm-2)、100%CRU(全量树脂包膜控释尿素基施,N 240 kg·hm-2)、80%CRU(80%树脂包膜控释尿素基施,N 192 kg·hm-2)和40%CRU+40%PU(40%树脂包膜控释尿素+40%的普通尿素基施,N 192 kg·hm-2)。结果表明,无论是产量效应还是氮素利用效应,树脂包膜控释尿素(CRU)处理总体优于普通尿素(PU)处理,尤其树脂包膜控释尿素和普通尿素配施(40%CRU+40%PU)效果最佳,以7 709 kg·hm-2的产量、36.44%的氮肥吸收利用率、15 946元·hm-2的相对净收入达到处理间最高水平。该处理在减少氮素投入量的情况下,不仅促进了冬小麦增产,而且显著提高了肥料的利用率,拥有较高的产投比。因此,树脂包膜控释尿素和普通尿素的配施处理(40%CRU+40%PU)是本试验条件下最优的氮肥处理。     

模拟降雨下2种尿素的坡地氮素流失特征

通过采用室内自动模拟降雨系统进行模拟降雨试验,比较研究降雨条件下2种尿素在3种发生类型土壤坡面上的氮素流失特征以及树脂包膜控释尿素对土壤坡面氮素流失的控制效应。研究结果表明:模拟降雨条件下,2种尿素的坡面氮素流失以坡上部和下部最为严重;与普通尿素相比,树脂包膜控释尿素具有良好的控释性能,能够显著降低棕壤、褐土和红壤3种类型土壤表、下层坡面氮素流失的程度,氮素损失率分别比普通尿素减少1.14%~2.89%,5.04%~7.87%,3.25%~18.86%;与普通尿素相比,树脂包膜尿素的控释效应能够减小表径流与壤中流氮素流失间的差异,3种类型土壤下层坡面氮素损失率分别仅比表层高1.80%,1.70%,4.98%;树脂包膜控释尿素在红壤上施用,控制氮素流失效果最为明显,降低氮素面源污染的程度最显著。     

Nitrogen use efficiency with the application of controlled release fertilizers coated with Kraft pine lignin

The aim of the present paper is to assess the efficiency of several experimental fertilizers in a soil-plant system. The laboratory-prepared fertilizers consisted of granular urea coated with Kraft pine lignin. Five fertilizers were used with coatings differing in thickness and/or the addition of linseed oil as a sealing agent. The experiment was carried out in pots inside a glasshouse. The crop used was rye-grass. Results were compared with those from a urea control treatment without coating and a soil without fertilizer application.

The dry matter yield and the N uptake by the plant were higher in the treatments with coated controlled release fertilizers (CRF) than in those with uncoated urea. There was a lower nitrogen loss through leaching when using CRF (34 to 68%) was used than when using uncoated urea (over 74%) was used. The N use efficiency was lower for urea than for coated fertilizers. This index increased with the thickness of the coating and the addition of the sealing agent.     

Slow-release urea fertilizer from sulfur,gypsum, and starch-coated formulations

To address nitrogen (N)-related environmental pollution, development of an economical, slow-release urea fertilizer is the need of the hour. A study was conducted on the reduction of nitrogen released from granular urea fertilizer by applying sulfur, gypsum, bentonite, and starch as coating material. Paraffin wax was used as a binder. The dissolution rates were studied by changing the composition of coating mixture using high-performance liquid chromatography. SEM was used to study the morphology of coated urea in terms of smoothness and uniformity. The ultraviolet spectroscopy analysis further authenticated the release behavior of coated urea in terms of nitrogen concentration. Coating material reduced the release rate of nitrogen from urea fertilizer, significantly. Mixture of sulfur and gypsum coating on urea gave slowest release rate of nitrogen from urea fertilizer, i.e., 37%, as compared to uncoated urea and thus seems to be the most promising binding material for product development.     

Assessment of urea coated with pomegranate fruit powder as N slow-release fertilizer in maize

It has been hypothesized that plant polyphenol plus lignin, cellulose, and hemicelluloses can immobilize/remineralize inorganic fertilizers, such as urea, better than polyphenol alone. To test this hypothesis, urea was coated with pomegranate (Punica granatum L.) fruit powder (containing polyphenol+lignin+cellulose) at rates of 0%, 30%, 70%, and 100% (w/w) of fertilizer urea. Fertilizer nitrogen was applied at 100 and 200 mg kg^?1 soil in a clay loam soil. This natural coating material, particularly at the rate of 100% (w/w), improved the distribution of mineral nitrogen (N) and available phosphorus (P) in soil during both early and advanced growth stages of maize and significantly increased total crop N and P uptake at both rates of fertilizer nitrogen compared to urea alone. The results suggest that urea coated with the powder of pomegranate fruit could potentially be an N slow-release fertilizer for use in better synchronizing crop N demand with soil N supply.     

黏土矿物混合生物炭包膜尿素的制备及其氮素污染减排潜力

为促进氮肥高效利用,实现氮素污染减排,选用膨润土和生物炭作为包膜材料,结合硝化抑制剂制备包膜尿素。设置包膜尿素淋溶模拟试验收集淋溶液,结合静态箱法收集N₂O,通过分析NH₄⁺-N,NO₃^--N淋失量和N₂O排放通量对包膜尿素氮素污染减排潜力进行了评估。结果表明:（1）膨润混合土生物炭包膜尿素（F₄）NH₄⁺-N淋溶损失率最低,较纯化肥尿素（F₁）NH₄⁺-N淋溶损失率降低19.76%。（2）硝化抑制剂型膨润土生物炭包膜尿素（F₅）NO₃^--N淋失率最低,较F₁降低16.74%。（3）F₅同时具有最优的N₂O减排效果,N₂O排放量较F₁降低77.8%。F₅氮素减排效果最优,其减排机制在于一方面硝化抑制剂可以从化学过程控制硝化和反硝化进程,延缓尿素酰胺态氮的水解和铵态氮的硝化,在降低NO₃^--N淋失的同时可以实现N₂O减排。另一方面F₅的包膜材料膨润土和生物炭可以通过吸附作用将更多的NH₄⁺-N富集在土壤表层,从而显著降低NH₄⁺-N淋失。综上所述,硝化抑制剂型膨润土生物炭包膜尿素氮素污染减排潜力最优,可使NH₄⁺-N,NO₃^--N和N₂O分别减排15.24%,16.74%和77.8%。     

包膜尿素对水稻的增产效应及提高氮素利用率的研究

随着经济的发展,国内包膜肥料逐渐得到应用,包膜肥料施用方便,肥效期长,在国内应用潜力巨大.本文通过田间试验比较了硫磺加热固性树脂包膜尿素与普通尿素对水稻的增产效应,研究表明,在低N水平下产量比施用普通尿素增加了22.2%,增产效果显著:N素利用率分别为76.9%和37.8%:在收获期,同等N素水平下,包膜尿素处理的植株含N量显著高于普通尿素,分别高出24.1%和20.0%.施用包膜尿素减缓了N素的释放,一次性施肥就能够满足水稻整个生育期的营养需求,大大节约了劳动力,并且在低N水平下获得了较高的经济效益.     

几种聚氨酯包膜尿素的氮素释放特征研究

以聚氨酯为主要包膜材料,以石蜡、改性高岭土和双氰胺(氧化钙)为组合材料,采用滚转包衣法制备了3种聚氨酯包膜尿素。通过静水浸泡和盆栽试验,探讨了3种自研制聚氨酯包膜尿素的氮素释放特性,在氮磷钾等养分供应下研究了6个施肥处理对春玉米生长发育和氮素吸收利用的影响。结果表明,3种自研制聚氨酯包膜尿素在静水(25℃)中氮素累积释放比例的变化趋势基本一致,其24 h 初期释放率为2.04％~3.64％(≤15％),28 d累积释放率为29.88％~34.80％(≤80％),符合缓释肥料的国家标准要求。相对于NPK处理,自研制聚氨酯包膜尿素能明显促进春玉米对氮素吸收利用,其氮肥利用率达32.5％~40.0％,但其与商品包膜尿素(19.5％)之间无显著差异。自研制聚氨酯包膜尿素和商品包膜尿素处理下土壤无机氮素含量峰值分别出现在28和15 d前后,其在土壤中氮素释放时间分别达70和60 d以上。春玉米全生育期内(91 d),自研制聚氨酯包膜尿素处理下土壤无机氮含量都高于商品包膜尿素和NPK处理。因此,与商品包膜尿素和NPK处理相比,自研制聚氨酯包膜尿素的氮素释放时间长且氮素供应充足。     

C36多元醇改良C18多元醇包膜肥料缓控释性能

为探讨C36多元醇(简称C36)对C18多元醇(简称C18,对照)包膜材料缓控释性能的影响,该文以C18为对照膜材,将C36与C18分别按照质量比1:2、2:3、1:1共混聚合制备成3种新型包膜材料,在相同工艺下依次制造成包膜厚度均为2.5%(膜材占核芯肥料的百分比)的包膜尿素,分别记作PCU1、PCU2、PCU3、PCU4,其中PCU1为对照。通过坠落撞击前、后包膜尿素的释放率评价C36作为包膜材料的效果。研究结果表明:C36与C18共混聚合包膜尿素的外观及耐撞击性能明显优于对照处理的,表现为包膜层光泽明亮、膜质均匀、膜层韧性好,同期静水培养的颗粒表面积较对照的增加了23%。该文提出了肥效期保持率(tR)的概念,并用其评价包膜肥料耐撞击性能。共混聚合物C36:C18比例为2:3时,包膜尿素耐撞击性能最优,受撞击后肥效期保持率tR可高达88%左右,为对照处理的2.5倍以上。该处理包膜尿素的初期溶出率、微分溶出率最小,与对照PCU1处理的无明显差异。C36嵌入C18共混聚合生成的新包膜材料对包膜尿素肥效期的影响与两者的比例和包膜材料的用量有关,当C36:C18为2:3,包膜材料用量(2.5%)小于常规用量(3%~4%)时,虽然包膜尿素的肥效期没有延长,但是包膜完整、膜层均匀、韧性强,在包膜肥受到强烈撞击的情况下能够很好地保持原有肥料的肥效期,即能保持包膜肥料的缓控释性能。因此,在C18多元醇嵌入适量C36多元醇是改良C18多元醇包膜材料,增加其包膜肥肥效期保持率的有效方法。     

间歇淋洗干湿交替条件下氮肥的氮行为研究

采用土柱淋洗试验方法 ,对包膜尿素、尿素和硝酸铵在石碴土和粘壤质石灰性土壤中氮的行为进行了评价。结果表明 ,包膜尿素、尿素和硝酸铵的回收总氮量 (包括淋洗溶液中各种形态氮 ,土壤吸附的肥料氮和残余的肥料氮 )分别为施入总氮量的 90.5%、74.2 %、93.5%和91.5%、58.5%、91.1%。在 1750mL淋洗溶液中NO3--N分别占淋洗溶液中总氮量的 90%以上。在 7次淋洗干湿交替之后 ,土壤吸附的肥料氮 (NH4+-N和NO3--N)均不超过施氮总量的2.1% ;包膜尿素有62.7%和70.8%的氮以颗粒肥料存在于土壤中。 3种氮肥中包膜尿素较尿素和硝酸铵在土壤中释放持续的时间显著延长 ,尿素的氨挥发损失较高 ,硝酸铵淋失较快     

炭肥比和膨润土粘结剂对炭基肥颗粒理化及缓释特性的影响

为探究炭肥比和膨润土粘结剂对生物炭基肥理化及缓释特性的影响,以生物炭为基底,分别制备了炭肥比1:4,膨润土粘结剂质量分数为20%、15%、10%、5%和粘结剂质量分数10%,炭肥比为1:6、1:5、1:4、1:3的柱状尿素和氯化钾生物炭基肥颗粒,分析了生物炭基肥颗粒的理化及缓释特性。结果表明,在炭肥比为1:4条件下,膨润土粘结剂质量分数越高,生物炭基肥微观结构越紧密,力学和缓释特性越好,质量分数为20%时,氯化钾和尿素生物炭基肥平均抗压强度分别为286.78和281.27 N,前3天养分淋出率分别为45.53%和36.87%。在膨润土粘结剂质量分数为10%条件下,炭肥比越高,生物炭基肥缓释性能越好,炭肥比为1:3时,氯化钾和尿素生物炭基肥前3天养分淋出率分别为42.06%和40.32%。同时,氯化钾生物炭基肥表面孔隙先增后减,炭肥比为1:6和1:3的平均抗压强度分别为271.25和282.42 N。尿素生物炭基肥内部结构中孔隙变多,炭肥比为1:6时,平均抗压强度为最大值267.84 N。综合考虑,满足中等肥料浓度要求时,膨润土粘结剂质量分数为20%、炭肥比为1:4或膨润土粘结剂质量分数为10%、炭肥比为1:3的生物炭基肥成型配方较优。     

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。