可降解有机高分子包膜尿素缓释效应研究

通过油菜盆栽试验,以土壤脲酶活性、土壤碱解氮、植株全氮、维生素C、还原糖、油菜生物量为检测指标,对可降解有机高分子包膜尿素进行评价。结果表明,包膜尿素在作物需肥高峰期对土壤脲酶活性具有促进作用,对氮肥的延迟释放作用也处于较高水平;3种不同的包膜尿素处理均能提高氮肥利用率、油菜生物量、还原糖和Vc含量,且自制包膜尿素S1效果更明显,说明包膜尿素S1具有良好的缓释效果;在油菜生长不同时期,包膜尿素S2和S3对控制肥料养分释放和促进作物吸收方面各有所长。     

不同固化期对包膜肥料养分释放速率的影响

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,采用室外盆栽试验方法,研究了不同固化时间对包膜肥料养分释放速率的影响。结果表明,2003年7月测定包膜尿素初溶出率为12.6%,2004年4月测定其初溶出率为0%。根据LOGISTIC生长曲线模型进行模拟,2003年7月测定值模拟后,其最大养分释放量为98.8%;2004年4月测定,其最大养分释放量为98.4%。固化期为3个月时,肥料的养分释放期为41.8d,其日释放速率为0.11;固化期为12个月时,肥料的养分释放期为218.5d,其日释放速率为0.021。说明以桐油为包膜材料的包膜尿素,具有良好的缓释性,在生产应用中,要严格注意包膜肥料的生产日期。     

The Production of Organic-Inorganic Compound Film-Coated Urea and the Characteristics of Its Nutrient Release

The effect of different concentrations of natural macromolecular compound on the characteristics of nutrient release in the membrane materials of organic-inorganic compound film-coated urea was discussed, and the optimal concentrations for better nutrient release was proposed. The characteristics of nutrient release of film-coated urea were evaluated by soil column leaching experiment. Organic-inorganic compound film-coated urea showed good characteristics of nutrient release, which could be well simulated by Logistic curve. The two parameters in this curve, a and r, can be used to present nutrient release of film-coated urea, and followed the order of B 〉 C 〉 A and C 〈 B 〈 A, respectively, indicating that the release was stronger with the increasing concentration of natural macromolecular compound in the membrane, which implied better controllability of nutrient release. The concentration of 5% of natural macromolecular compound showed better characteristic of nutrient release and can be utilized as a membrane material combined with inorganic mineral powders to develop film-coated slow-release fertilizer.     

仿生改性水基共聚物包膜氮肥的制备及其性能研究

【目的】 为了提高水基共聚物膜材料的耐水性,依据仿生学原理,采用疏水效果好的纳米二氧化硅和1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷对其进行疏水改性,明确最佳改性配比及机理,进而制备出缓释效果好的环境友好型包膜氮肥。【方法】 采用三因素三水平L₉(3³)正交试验设计,探究添加不同比例的壳聚糖（0.5%、1.0%、1.5%）、淀粉（0.5%、1.0%、1.5%）和聚乙烯醇（PVA）（2%、3%、4%）对水基共聚物膜材料性能的影响,通过水基共聚物膜材料的吸水率及极差分析筛选出疏水效果好的最优配比。在优选的水基共聚物包膜材料中分别加入0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%和4.0%的纳米二氧化硅进行疏水改性,通过测定纳米改性水基共聚物膜材料的吸水率和渗透率明确最佳纳米二氧化硅用量。随后,将优选的纳米改性水基共聚物膜材料分别置于含0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷（FAS）的正己烷溶液中进行自组装改性,探究组装浓度对膜材料性能的影响。通过对改性前后水基共聚物膜材料疏水性及透性等变化明确其改性效果,通过改性前后膜材料红外光谱特征、表面微观结构变化探讨其疏水改性机理。并通过土壤培养试验探究所制备的仿生改性水基共聚物包膜尿素的养分释放特性。【结果】 当壳聚糖含量为0.5%、淀粉含量为1.5%、PVA含量为4.0%时所制备的水基共聚物膜材料吸水率最低,为42.50%。与水基共聚物膜材料相比,纳米二氧化硅改性水基共聚物膜材料、纳米二氧化硅和FAS双重改性水基共聚物膜材料的吸水率分别降低了38.54%和55.98%,铵离子的渗透率分别降低了24.14%和44.58%,水分子渗透率分别降低了36.14%和60.98%。红外光谱结果表明,纳米二氧化硅改性水基共聚物膜材料的-OH数量减少,并且观察到了Si-O-Si摇摆振动和反对称伸缩振动,纳米二氧化硅和FAS双重改性后水基共聚物材料表面观察到了C-F键。扫描电镜和能谱分析结果表明,在纳米二氧化硅改性水基共聚物膜材料表面发现Si元素,纳米二氧化硅和FAS双重改性水基共聚物膜材料表面发现F元素,并且观察到粗糙的表面结构,其水接触角由62.5°提升到118.6°,表现出良好的疏水效果。此外,土壤培养试验结果表明,纳米二氧化硅改性水基共聚物包膜尿素（NWCU）、纳米二氧化硅和FAS双重改性水基共聚物包膜尿素（SNWCU）的养分缓释期明显延长,SNWCU养分累积释放80%所需时间由改性前的10 d左右提升了28 d左右。【结论】 采用纳米二氧化硅和FAS对水基共聚物膜材料进行联合改性可以显著改善水基共聚物膜材料的耐水性及透性,所制备的仿生改性水基共聚物包膜氮肥具有良好的缓释效果。     

几种聚合材料包膜尿素的研制及评价方法研究

为研究尿素养分释放特性,以有机物质(淀粉A/聚乙烯醇V)为基底材料,无机非金属矿物(硅藻土G/膨润土P/沸石粉F)为改性材料制备复合材料并包膜尿素,测定了包膜尿素的成粒率及抗压强度,采用水中溶出率法与土壤培养法探讨了包膜肥料养分的释放规律,并对两种方法的测定结果进行比较。研究结果表明:包膜尿素各粒径颗粒成粒率差异显著,3种包膜尿素中粒径3~4 mm颗粒成粒效果最好,均在60%左右,成粒效果及抗压强度均表现为AVGUAVPUAVFU,说明粘结性能表现为AVGAVPAVF。包膜肥料在水、土两介质中的养分释放率与释放期均有所不同,AVFU在水中的初期溶出率高达30%,7 d累积释放率高达75.02%,释放期仅约为11 d;AVGU与AVPU氮素释放缓释性能显著,其初期溶出率仅为12%~15%,7 d累积释放率为42.24%~58.36%,释放期约为36~44 d;而在相同培养时间内土壤中养分溶出率仅为水中的26%~57%,但释放期增长到了42~112 d。在聚乙烯醇-淀粉聚合物的基础上添加改性剂能够对膜材料的耐水性能以及缓释效果有不同程度的优化,膜材料的吸水特性很好地保证肥料养分的缓慢释放,更好地为植物的生长提供养分。     

控释尿素与普通尿素对棉花生长、养分吸收和产量的影响

[目的]控释尿素和普通尿素对棉花干物质累积规律、养分吸收量和产量的影响.[方法]以棉花为试验对象,采取两年田间定位试验的方式,设施N量为180 kg/hm2的控释尿素和普通尿素以及不施氮的N0共3个处理,测定棉花的植株干物质、养分及产量.[结果]就棉花干物质累积量和累计速率而言,2008年控释尿素表现出"前控后保"的施肥效应,在蕾期,控释尿素<普通尿素,但在花期及其后的生育期则表现为控释尿素>普通尿素>N0,而2009年控释尿素始终高于普通尿素处理;两年中控释尿素比普通尿素分别提高氮肥农学利用率1.04 和2.56 kg/kg,同时控释尿素处理的氮肥当季利用率分别比普通尿素提高了18.89;和12.92;;控释尿素处理的棉花氮、磷养分吸收量两年均高于普通尿素;两年的皮棉产量提高了11.68;和31.25;.[结论]在畦灌条件下,施用控释尿素比普通尿素的棉花干物质累积量多而且累积速率快,同时促进了植株对养分的吸收,提高了氮肥利用率,并最终提高了棉花产量.     

控释尿素对哈密瓜产量、品质及养分吸收的影响

[目的]评价控释尿素在新疆哈密瓜上的应用效果.[方法]通过2年田间试验,研究施N量为0、189、270 kg/hm2的控释尿素和普通尿素对新疆哈密瓜产量、品质和养分吸收的影响.[结果]控释尿素增加了哈密瓜的单株瓜数和单瓜重,增加产量5.89;～22.20;,同一氮肥品种的哈密瓜产量与施氮量呈正相关;哈密瓜的还原糖、VC和可溶性固形物含量均表现为控释尿素处理大于等氮量的尿素.2年中还原糖含量平均提高了18.9;和8.1;;同时控释尿素提高了植株对氮、磷、钾养分的吸收,氮肥表观利用率平均提高了12.20;,吸磷量提高15.43;,吸钾量增加38.65;,哈密瓜养分吸收比例为N∶ P2O3∶ K2O=1∶ 0.48∶1.18.[结论]控释尿素处理能明显提高哈密瓜的产量、品质和养分吸收量.     

柠檬酸改性脲甲醛缓控释肥的制备及性能研究

【目的】为降低脲甲醛(UF)的初期养分释放速率，提高中后期养分释放速率，采用柠檬酸(CA)对脲甲醛进行化学改性，改善UF养分释放速率，使其与作物生长规律更加匹配。【方法】采用溶液缩聚法配合反应挤出工艺，使柠檬酸与脲甲醛的反应前驱体羟甲基脲(MU)共聚，制备得到一种具有优异氮养分缓释效果的新型缓释肥。采用FTIR和NMR对柠檬酸改性脲甲醛缓控释肥(CAUF)的官能团和分子结构进行表征，采用XRD表征其结晶性，通过TG和DSC表征其热稳定性和热降解行为，通过SEM观察CAUF表面形貌。测定肥料颗粒的力学性能及CAUF在静水中的氮养分释放行为，并通过盆栽试验，研究CAUF对小油菜植株生长的影响。【结果】FTIR、NMR测试结果表明，柠檬酸的末端-COOH与-NH₂反应生成酰胺键，证实了羟甲基脲与尿素间的聚合反应，且两者间形成强烈的氢键作用；XRD结果表明，柠檬酸改性使UF的结晶度显著降低；TG、DSC分析可知，CAUF的最高热解温度由304℃降至297℃，降低了热稳定性，使材料更易于降解；压缩强度测试表明，CAUF具有更优异的力学性能。静水处理56 d后，柠檬酸改性脲甲...     

新型尿素对冬小麦产量及氮素吸收利用的影响

为明确新型尿素在冬小麦的应用效果，采用田间试验，研究了普通尿素（Urea）、控失尿素（LC Urea）、海藻酸尿素（H Urea）、聚能网尿素（N Urea）、含锰尿素（Mn Urea）、控失尿素一次施肥（LC Urea 1）、普通尿素+等量锰（Urea+Mn）和不施肥（CK）对冬小麦产量、叶片SPAD、叶片光合生理特性和氮素吸收利用的影响。结果表明，LC Urea和H Urea处理较Urea处理的小麦拔节期叶片SPAD分别显著提高1500%和1300%，灌浆期净光合速率分别显著增加3304%和2076%，气孔导度分别显著提高2609%和2174%，氮素积累量分别显著增加1439%和1236%，氮肥利用率分别提高4575%和3902%。N Urea和Mn Urea处理与Urea处理的产量无显著差异，LC Urea和H Urea处理较Urea处理显著增产1449%和1333%。控失尿素和海藻酸尿素能够有效提高穗数，改善冬小麦光合生理特性，促进氮素吸收利用，提高冬小麦产量和氮肥利用率，可在豫北潮土区推广应用。     

新型尿素对新疆哈密瓜产量、品质及氮肥利用的影响

【目的】 研究几种新型肥料对新疆吐鲁番哈密瓜产量、品质和氮素吸收利用的影响,筛选出适宜新疆吐鲁番哈密瓜施用的新型尿素。【方法】 以黄皮9818号品种为研究对象,在相同氮磷钾(P₂O₅ 140 kg/hm²、K₂O 150 kg/hm²)的基础上,施用普通尿素处理为对照,分析大田试验下施用几种新型尿素(等氮量聚能网尿素、等氮量腐殖酸尿素、控失尿素、等氮量含锌尿素、等氮量常规尿素加锌处理)下哈密瓜干物质、产量、养分吸收、氮肥利用及品质情况。【结果】 相对于普通尿素处理,几种新型尿素处理均增加了哈密瓜产量及植株地上部分干物质量,其中等氮量腐殖酸尿素施用后的哈密瓜产量和干物质最高,分别为30 452和2 724 kg/hm²;相对于普通尿素而言,等氮量聚能网尿素、等氮量腐殖酸尿素、控失尿素均显著增加哈密瓜的氮肥利用率和氮肥的农学效率,其中等氮量腐殖酸尿素效果更佳明显,氮肥利用率为36.08%、氮肥的农学效率为40.84 kg/kg;相对于普通尿素、等氮量聚能网尿素、控失尿素、等氮量含锌尿素、等氮量常规尿素加锌处理,等氮量腐殖酸尿素更好提高了哈密瓜的心糖含量且糖梯度最低。【结论】 等氮量腐殖酸尿素的施用在新疆吐鲁番哈密瓜作用上效果最好。     

锌与尿素结合对锌有效性及尿素转化的影响

【目的】通过研究锌与尿素以不同方式结合施用对土壤中锌有效性及尿素在土壤中转化的影响,探究氮锌相互作用机制,为锌与尿素科学配伍及养分高效利用提供科学依据。【方法】将七水硫酸锌按0.5%和5%的重量份与尿素分别进行物理掺混（U+Zn）和熔融混合（UZn）,制备含锌尿素试验产品：U+Zn0.5、U+Zn5、UZn0.5和UZn5。采用土壤培养试验,研究锌与尿素以不同方式结合施用对土壤有效锌含量、土壤酰胺态氮含量、土壤NO₃^–-N和NH₄⁺-N含量及土壤脲酶活性的影响,并结合X射线光电子能谱和核磁共振波谱分析锌与尿素不同结合方式对锌有效性和尿素转化的影响机制。试验设置8个处理：①CK（对照）,不施任何肥料;②U,施用普通尿素;③Zn0.5,单施ZnSO₄·7H₂O;④Zn5,单施ZnSO₄·7H₂O;⑤U+Zn0.5,施用含锌尿素U+Zn0.5;⑥U+Zn5,施用含锌尿素U+Zn5;⑦UZn0.5,施用含锌尿素UZn0.5;⑧UZn5,施用含锌尿素UZn5。其中,处理②、⑤、⑥、⑦和⑧的氮用量相同,处理③、⑤和⑦的锌用量相同,处理④同⑥和⑧的锌用量。【结果】（1）与单施锌肥相比,锌与尿素以物理掺混和熔融混合方式结合后施用均可提高土壤有效锌含量,且熔融混合方式对锌有效性的提高效果强于物理掺混。在0.5%水平下,锌与尿素混合施用较锌肥单施土壤有效锌含量平均提高17.3%,而熔融混合较物理掺混平均提高了10.9%;在5%水平下,锌与尿素混合施用较锌肥单施土壤有效锌含量平均提高13.1%,熔融混合较物理掺混则平均提高了12.7%;在熔融混合方式下,0.5%用量（UZn0.5）的锌固定率较5%用量（UZn5）的降低了23.93个百分点。（2）与普通尿素（U）相比,4种含锌尿素均可减缓尿素水解,其中锌与尿素熔融结合较物理掺混结合更有利于延缓尿素水解,且以0.5%的用量时二者差异达到显著水平（P<0.05）。（3）锌与尿素结合可在培养后期提高土壤NH₄⁺-N含量,以UZn0.5提高幅度最明显。与普通尿素（U）相比,U+Zn5、UZn0.5和UZn5处理在培养后期可显著提高土壤NO₃^--N含量,且UZn0.5处理提高幅度显著高于UZn5处理。（4）锌与尿素熔融混合在培养后期可提高土壤矿质态氮含量,与U处理相比,UZn0.5和UZn5处理土壤矿质态氮含量分别提高了7.6%和1.9%,且UZn0.5较UZn5处理土壤矿质态氮含量仍高出5.6%,差异达显著水平（P<0.05）。（5）锌与尿素结合在培养前期可抑制土壤脲酶活性,熔融混合较物理掺混抑制效果更强;锌与尿素熔融混合可在培养后期提高土壤脲酶活性,UZn0.5处理提高土壤脲酶活性的程度高于UZn5处理。【结论】锌与尿素结合（物理掺混、熔融混合）均可减少土壤对锌的固定,提高土壤有效锌含量,以氮锌熔融混合效果更好。锌与尿素结合能够延缓尿素水解,在培养后期提高土壤NH₄⁺-N、NO₃^–-N和矿质态氮含量,以熔融混合方式和锌添加量以0.5%效果较好。0.5%添加量的七水硫酸锌与尿素熔融混合制成含锌尿素产品,在生产中具有推广前景。     

植物油包膜控释尿素在香蕉各生育时期土壤中的释放特性

【目的】探讨香蕉4个不同生育时期施用的植物油包膜控释尿素（PCU）在土壤中的养分释放特征曲线和静水培养中特征曲线的差异,为应用静水溶出率法简单而准确地预测香蕉生长期PCU在土壤中的供肥速度和数量提供依据。【方法】采用田间土壤培养法测定PCU的养分累积释放率及肥效期,以静水培养为对照,研究香蕉4个生育时期内控释尿素的养分释放特性。【结果】除攻蕾期外,大田苗期、旺盛生长期、幼果期土壤中PCU的养分释放曲线不同于静水的,均由静水的“S”型变为“抛物线”型,且前42 d供肥量大,而攻蕾期的供肥量较小,后期则相反;同一PCU的初期溶出率、微分溶出率、28 d累积释放率于各生育时期土壤中的测定值均大于静水的测定结果。其中,初期溶出率大小依次为旺盛生长期＞幼果期≥大田苗期＞攻蕾期;微分溶出率表现为大田苗期＞幼果期＞攻蕾期=旺盛生长期;28 d累积释放率则为幼果期＞大田苗期=旺盛生长期＞攻蕾期;与静水法测定结果相比,大田苗期和旺盛生长期土壤中PCU的肥效期分别延长了18 d和35 d,而攻蕾期和幼果期的分别缩短了10 d和30 d。【结论】同种控释尿素,施用于香蕉不同的生育时期,相同时间内的供肥速度、供肥量不等。较静水培养法测定结果,分别在大田苗期、旺盛生长期、幼果期施用的PCU前期的供肥量大,而后期的供肥量较小;在攻蕾期施用的PCU前期供肥量小,后期的供肥量较大。     

尿素—甲醛的成环化反应

采用在脲醛树脂合成初期对尿素-甲醛衍生物进行Uron化反应后,再进行UF树脂合成的技术方法,通过FTIR定量分析,研究了不同pH值、反应温度、反应时间及催化剂种类对尿素与甲醛成环化反应的Uron相对值的影响.结果表明:通过在脲醛树脂合成中引入Uron环等环状结构物质能够有效提高脲醛树脂胶黏剂的耐水性;当反应温度高于75 ℃时,反应产物都生成了一定量的Uron环物质;在pH值为8左右、温度控制在85 ℃、不使用催化剂、尽可能延长反应时间的条件下,尿素与甲醛成环化反应生成的Uron相对值最多.     

中国不同区域农田养分输入、输出与平衡

 弄清中国不同区域农田养分投入、产出和平衡状况,对养分资源管理和肥料的科学分配与施用,提高肥料利用效率等具有重要意义。在参考现有资料的基础上,系统分析和论述了中国的养分资源及其利用现状,估算了各种有机肥资源及其可提供的氮磷钾养分数量,分析和评价了中国不同区域养分输入、输出特点及平衡状况。针对目前养分输入、输出存在的一系列问题,提出了养分资源管理的对策和建议。     

控释尿素和普通尿素配比对夏玉米生物量及产量的影响

[目的]为玉米氮素高效利用提供技术支撑。[方法]采用夏玉米盆栽试验,共设7组处理,研究控释尿素和普通尿素不同配比对玉米各生育期与收获期的生物量及产量的影响。[结果]玉米不同生育期的生物量随控释尿素比例的增大而增加,且使用一定比例控释尿素处理的生物量大于普通尿素处理,以处理⑥最大;在玉米收获期,处理⑥的产量最大,与其他处理间达差异极显著水平,处理⑤次之,产量高于处理②。[结论]综合考虑,确定处理⑤(55%普通尿素+45%控释尿素)为最佳配比。     

特定土壤养分条件下新温185号核桃根施氮磷钾肥的产量效应

[目的]通过肥料效应田间试验,检验特定土壤养分条件下根施氮(N)、磷(P)、钾(K)肥对新温185号核桃(Juglans regia‘Xinwen185’)的产量效应,以期为核桃生产园的施肥与土壤养分管理提供科学依据.[方法]采用“3414”肥料效应田间试验和多元线性逐步回归分析.[结果]新温185号核桃单株产量(G)以2为底的对数(log2G)同P肥与K肥的交互作用(P×K)、N肥的施用量(纯氮量,N)、N肥施用量的自乘(N×N或N2)存在极显著(P=0.002)的线性相关关系,即:log2G^=2.940 7-0.243 8P×K+0.077 2N-0.033 7N2.[结论]在土壤有效P、速效K含量处于中上水平及以上(有效P≥14.34 mg/kg,速效K≥77.31 mg/kg)的生产园,P肥与K肥的交互作用(P×K)对新温185号核桃的单株产量存在负效应.并且在特定的土壤养分(碱解N 77.69 mg/kg)条件下,当N肥施用量(纯氮量)小于1.145 4 kg/株时,N肥对新温185号核桃单株产量存在正效应,反之则存在负效应.     

尿素配施包膜尿素对花生生长发育及产量的影响

为提高花生氮肥表观利用率和花生产量,将包膜尿素和普通尿素掺混施用,调查其对花生主要农艺性状、产量、氮肥表观利用率的影响。结果表明,普通尿素与包膜尿素掺混施用能有效改善花生百果质量等主要农艺性状,并提高其产量和氮肥表观利用率,其中以30%普通尿素掺混70%包膜尿素处理表现最好,产量达到7 622.2 kg/hm2,较不施氮肥对照增产37.75%,氮肥表观利用率达到34.6%,50%普通尿素掺混50%包膜尿素处理次之。     

一种N-硝基苯基脲衍生物的合成

合成了一种新型的植物生长调节剂和除草剂N-硝基苯基脲衍生物，并利用元素分析、红外光谱对其结构进行了初步表征。