含多种营养元素的高分子缓释化肥制备及应用效果研究

【目的】研制制备简单、效果优良且含多种营养元素的缓释肥料。【方法】在前期开发的含氮磷钾生物降解高分子缓释肥PSRF的基础上引入硅酸钠,制备了含有氮、磷、钾和硅元素的高分子缓释硅肥(Si-PSRF)。通过FTIR、XRD、TG等表征手段结合番茄盆栽试验,研究了硅酸钠的引入对Si-PSRF的组成结构、元素缓释性能和番茄产量的影响。【结果】结构表征表明,Si-PSRF包含的硅酸凝胶和较多短链PSRF影响了肥料养分释放特性;番茄盆栽试验表明,与PSRF处理相比,Si-PSRF处理的氮、磷利用效率和番茄产量分别提升了185.65%、128.57%和24.01%。【结论】在PSRF中引入硅酸钠可提高番茄植株对营养元素的吸收利用率,提高番茄产量,适合在实际农业活动中作为肥料使用。     

蒙脱土改性尿素醛肥料的制备及性能研究

【目的】研制氮缓释性能优异且制备工艺简单的缓控释肥料。【方法】采用溶液聚合法将具有纳米层状结构的蒙脱土(MMT)穿插在含有营养元素的聚合物缓释肥料尿素醛(UF)中,制备得到一种具有插层结构的新型生物降解高分子缓控释肥料。采用FTIR、XRD对制备肥料的结构进行表征,通过SEM观察肥料的表面形貌,研究原料配比对肥料加工性能的影响,测定肥料在静水中的释放特性。【结果】随着MMT的加入,制备的缓控释肥料的动态流变性能得到极大提升;其对氮具有优异的缓释效果,在静水中培养70 d,氮的最大累积释放率为38.79%,表明通过破坏结晶性聚合物原有的晶体结构可以提高其缓释性能。【结论】研究结果对于解决目前使用最普遍的化学合成型缓释化肥尿素醛由于高结晶度而导致的缓释性能差的问题具有参考意义。     

新型高分子缓释微肥的养分释放特征研究

分别采用静水释放和土壤培养的方法研究了溶解度和土壤含水量对高分子缓释微肥(SRMF)中氮、磷、硫、铁、锰、铜、锌等营养元素释放特征的影响,同时进行了养分释放的动力学分析。结果表明,溶解度对各营养元素的释放影响显著,相同时间内高溶解度高分子缓释微肥的营养元素累积释放率始终大于低溶解度高分子缓释微肥,对高溶解度和低溶解度高分子缓释微肥养分释放模式描述最好的方程分别是一级动力学方程和叶诺维奇方程;土壤含水量的增加能促进磷、硫、铁、锰、铜、锌的释放,随着土壤含水量的增大,磷、硫、铁、锰、铜、锌的累积释放率也增大,而氮的累积释放率则从大到小依次为含水量为60%、80%和40%的土壤。高分子缓释微肥在含水量为40%、60%和80%的土壤中的养分释放模式最佳描述方程分别为抛物线方程、一级动力学方程和叶诺维奇方程。     

南宁市农业生物质资源存量估算与评价

【目的】分析南宁市农业生物质资源存量,评价其应用价值,为新能源的开发利用和农村环境污染综合治理提供决策依据。【方法】查阅南宁市统计年鉴数据,结合实地调查和参考已有的研究成果,确定草谷比参数和畜禽粪便排放参数及其估算方法,估算南宁市农业生物质资源存量。【结果】南宁市全年秸秆产量约330万t,其中甘蔗与稻谷秸秆占60％以上;畜禽粪便猪粪当量由2004年的1683．36万t增长到2009年的1823．69万t,以猪粪当量计,畜禽粪便产生量最大的是牛,而增长最快的是家禽,在数年中产生量几乎翻一番;将2009年南宁市秸秆和畜禽粪便均折算为标准煤,总计量为951．43万t,作为资源具有较大的利用潜力。【建议】政府应采取有效措施,响应国家新能源规划,开发适合地方应用的新工艺,推广现有较成熟技术的应用,促进南宁市农业生物质的产业化发展。     

羟乙基纤维素高分子缓释肥在番茄上的应用

通过番茄(Solanum lycopersicum L.)盆栽试验研究了市售肥料(有机肥和化学肥料)和两种不同高分子缓释肥对土壤和植株的影响。经物理混合和化学反应将含有营养元素(氮、磷、钾)的高分子缓释肥与羟乙基纤维素吸水树脂制备出两种不同的高分子缓释肥,按照相同的施肥量,将市售肥料和两种高分子缓释肥分别施入番茄盆栽中,观测番茄植株生长情况(植株高度、叶片叶绿素含量、植株干物质量、番茄果实数和单果质量)、番茄果实品质(番茄红素、维生素C、有机酸和可溶性糖含量)及土壤理化性质(水分、铵态氮、硝态氮含量及过氧化氢酶和脲酶活性)的变化。结果表明,羟乙基纤维素高分子缓释肥施入土壤中后,土壤养分含量和酶活性明显增加,两种高分子缓释肥土壤铵态氮和硝态氮含量比市售肥料分别增加了16.61%、48.06%和21.61%、84.64%;与市售肥料相比,两种高分子缓释肥对番茄叶片的叶绿素含量和果实品质也有明显的改善作用,而且还提高了番茄果实数,分别增加了40.74%和33.33%。由此可知,羟乙基纤维素高分子缓释肥可广泛应用于农作物生产中。     

生物降解高分子缓释肥在多金属污染土壤中的固定化研究

通过番茄盆栽试验研究了含有营养元素氮磷钾的生物降解高分子缓释肥(SRPFNPK)和具有吸水功能的生物降解高分子缓释肥(SRPFWA)对弱碱性多金属污染土壤植株稳定性的影响。结果表明,两种缓释肥处理后的土壤,养分含量、有机质含量、酶活性比空白对照土壤显著增加,土壤中Cu、Zn、Cd、Pb的有效态含量分别比空白对照土壤降低92.32%～99.10%、81.15%～96.06%、53.95%～78.51%、94.27%～99.05%;相关分析显示土壤有效磷含量、有机质含量与Cu、Zn、Cd、Pb的有效态含量呈负相关关系。与空白对照土壤相比,番茄产量显著增加,且重金属在番茄各组织内的累积量显著降低,其中果实中Cu、Cd的含量均低于食品安全标准和食品污染物限量标准。     

脲甲醛基缓控释肥料的养分释放与淋溶损失规律

【目的】探明不同缓控释肥料的氮（N）、磷（P）释放及淋溶损失规律,为缓释肥料在农业上的应用及解决缓释肥料养分利用率低问题提供参考。【方法】通过淋溶损失试验研究含氮磷钾脲甲醛基缓控释肥料（PSRF）、含氮磷钾硅脲甲醛基缓控释肥料（GSRFEx）、具有吸水保水功能的含氮磷钾脲甲醛基半互穿聚合物网状缓控释肥料（SI-PSRF/SAPCS）、含氮脲甲醛缓控释肥料（S-UF）及含氮磷钾硫包衣尿素复混肥（S-CRF）共5种缓控释肥料的氮（N）、磷（P）释放及淋溶损失。【结果】在5种缓控释肥料中,热稳定性SI-PSRF/SAPCS最高,S-CRF相对较低;S-CRF的N累积释放率及最终N累积淋溶损失占累积释放的比率最高,分别为40.19%和47.23%;所有缓控释肥料的P累积释放率过高,为86.64%～97.46%,但最终P累积淋溶损失占累积释放的比率在10%左右。【结论】5种缓控释肥料最终N累积淋溶损失率控制在10%左右最佳;4种缓控释肥料最终P累积淋溶损失率在10%左右,淋失率较低,释放出的磷大部分被固定在土壤中。     

多聚甲醛与尿素高温缩聚制备脲甲醛缓释肥及其性能研究

  【目的】  传统溶液缩聚法制备的脲甲醛缓释肥(SUF)通常含水率较高,产品易于粘结在设备表面,阻碍了反应装置的自动出料,难于实现连续化生产。过高的含水率也增加了后续干燥过程的能耗,因此,本研究改进了制备工艺,以突破这一瓶颈。  【方法】  多聚甲醛与尿素高温气固相缩聚工艺制备的脲甲醛缓释肥(HUF),其制备原理是:高温密闭条件下多聚甲醛解聚成甲醛气体,气体甲醛与反应釜中的尿素结合生成脲甲醛和水,少量尿素在高温下会分解产生氨气,氨气与水结合成氨水,促使缩聚反应向正向移动,形成高聚合度的脲甲醛分子链。同时以高温气固相缩聚法和传统溶液浓缩法制备了缓释肥,分别记为HUF和SUF,每个方法均制备了尿素与甲醛摩尔比分别为2、4、6的样品。研究了生成物的干燥时间,并采用亚硫酸盐法、凯氏定氮法、热失重(TWL)、热重(TG)、傅里叶红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)、X射线衍射(XRD)方法表征了脲甲醛的组成与结构。最后,采用浸泡法测试了脲甲醛缓释肥的缓释性能。  【结果】  在高温气固相缩聚反应中,反应温度越高,甲醛转化率越高,高于100℃后甲醛转化率升高幅度有限,且高于100℃后尿素分解率也会急剧上升,导致脲甲醛氮含量降低,故将100℃定为高温气固相缩聚工艺的最佳反应温度。高温气固相缩聚工艺显著降低了反应产物的含水率,HUF含水率最高仅为11.72%,干燥时间较SUF至少缩短了1 h。该工艺也提高了原料甲醛的转化率和脲甲醛分子的平均链长,当脲醛比为2∶1时,HUF的甲醛转化率为88.22%,比SUF增加了9.26个百分点;HUF的重均分子量可达4445,而SUF的重均分子量仅为949;HUF的缓释有效氮含量为21.05%,比SUF增加了12.48个百分点;HUF的活性系数为42.33%,比SUF增加了20.48个百分点;HUF的24 h氮释放率为49.6%,比SUF降低了12.1个百分点;HUF的28天氮累积释放率为73.6%,比SUF增加了3.5个百分点。  【结论】  采用高温气固相缩聚工艺制备的脲甲醛缓释肥可有效降低产品的含水率,实现设备的连续生产,并不会影响脲甲醛的缓释性能。     

含氮、磷包膜缓释肥的制备及其缓释性能研究

采用红外光谱(FTIR)对以尿素、甲醛和磷酸一铵为原料,制备了以磷酸一铵为核心,脲醛肥为膜材料,同时含有氮、磷两种营养元素的包膜缓释肥的结构进行了研究。通过其在土壤中的养分释放特性表明,在土壤中,氮元素的缓释期为100 d,磷元素的缓释期为30 d;而在水中,氮元素在100 d时只释放了70%,磷元素在10 d时则达到100%。说明作为膜材料的缓释肥通过聚合物降解的化学过程,使氮元素获得了明显的缓释效果;作为核心的磷酸一铵,受包膜的物理保护,其分子中的磷元素也获得了一定的缓释效果。     

小麦秸秆基高分子缓释肥在番茄中的应用效果

为了探究保水型高分子缓释肥在农业生产上的实际应用效果,以不保水的含营养元素氮、磷、钾的高分子缓释肥(PSRF)和PSRF与吸水树脂SAP_(WS)物理混合(PSRF+SAPWS)处理为对照,通过盆栽试验研究了含小麦秸秆具有半互穿网状结构的保水功能的高分子缓释肥(SI-PSRF/SAP_(WS))对土壤氮养分含量和酶活性、番茄(Lycopersicon esculentum Miller)植株生理特性和果实品质的影响。结果表明,SI-PSRF/SAP_(WS)处理后的土壤中NO_3~--N、NH_~4+-N含量分别比PSRF增加了45.16%～75.46%、52.85%～81.80%;SI-PSRF/SAPWS处理的土壤脲酶活性要明显高于PSRF和PSRF+SAPWS处理,但是3种施肥处理对土壤过氧化氢酶活性的影响没有明显差异;3种施肥处理的番茄实际产量分别是空白处理的2.5、2.8和3.5倍,且SIPSRF/SAP_(WS)处理的实际番茄产量分别是PSRF和PSRF+SAP_(WS)的1.4和1.2倍;SI-PSRF/SAPWS处理的番茄红素相比PSRF降低了15.26%。由此可知,含小麦秸秆具有半互穿网状结构的保水型高分子缓释肥可以明显提高土壤氮含量、土壤酶活性、番茄产量以及品质,可广泛应用在农业实际生产中。