包膜尿素的养分释放特征及其肥效

应用固-液反应包膜工艺，采用4种改性的无机包膜材料，试制出了成本较低的包膜缓释尿素，用水中溶出率法测定了包膜缓释尿素的养分释放特征，应用盆栽水稻评价了包膜缓释尿素的肥效，并与国外的有机缓释氮肥（Methylene Urea）和高聚物包膜复合肥（Osmocotte）进行了比较，表明固-液反应型包膜尿素具有较好的养分缓释效果，4种包膜尿素与等氮和等重常规尿素相比，栽培水稻都有一定的增产作用，并提高了肥料利用率，其中LU增产最显著，比等氮和等重尿素处理分别增产41．5％和35．7％，肥料当季利用率达到43．9％，好于国外的有机缓释氮肥和高聚物包膜复合肥。养分释放特征与水稻氮素营养特征较为接近，可为水稻一次性施肥所用。     

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。     

水溶性树脂包膜控释肥料养分释放特征及影响因素

为了探讨不同养分配比包膜控释肥料的养分释放特征,采用相同工艺制造同一包膜厚度而核心肥料氮磷钾配比（以下简称核心肥料）不同、同一核心肥料而包膜厚度不同的水溶性树脂包膜控释肥料,并在高温和常温下的纯水中培养,研究核心肥料、包膜厚度、培养温度对养分释放特征的影响。结果表明：在（25 ± 0.5）℃或（40 ± 0.5）℃下,膜材用量为50 g/m2和70 g/m2的高氮型控释肥料的养分累积释放特征曲线均呈S型,增加包膜厚度或降低培养温度,均可延长培养前期的养分缓慢释放阶段。在（25 ± 0.5）℃下,膜材用量为50 g/m2时,均衡型和高钾型控释肥料的养分累积释放曲线为抛物线型,膜材用量为70 g/m2时,则为双抛物线型;培养温度为（40 ± 0.5）℃时,养分累积释放曲线均转变为抛物线型。3种因素不仅影响养分释放曲线的形状,同时对肥效期产生明显影响,增加包膜厚度或降低培养温度,均可延长养分的肥效期。氮磷的肥效期大小顺序为高氮型＞高钾型＞均衡型,而钾的肥效期则是高钾型＞高氮型＞均衡型。综上所述,包膜厚度、培养温度及核心肥料同时影响着包膜控释肥料的养分释放特征,养分释放越快,其曲线形状趋向于抛物线型,反之则趋向于S型;3类核心中,以高氮型核心最能发挥水溶性树脂的控释性能。     

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。     

仿生型水基共聚物包膜尿素改性机理及其养分释放特征

水基共聚物包膜尿素控释期较短,通过仿生改性技术提升水基共聚物包膜尿素养分控释期并明确其养分释放特征是实现其在农业生产中应用的重要影响因素。为了探究仿生型水基共聚物包膜尿素的改性机理及养分释放特征,本研究采用壳聚糖、淀粉和聚乙烯醇合成的水基共聚物膜材料为原料,通过纳米二氧化硅和1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷对其进行仿生改性并制备仿生型水基共聚物包膜尿素。探究不同温度和土壤水分条件下仿生型水基共聚物包膜尿素养分释放的动力学和热力学特性,并结合扫描电镜、能谱分析、热稳定性分析、原子力电子显微镜,探究其养分释放机理。试验结果表明,仿生改性后水基共聚物包膜尿素的缓释效果显著提升,42 d氮素累积释放率比水基共聚物包膜尿素降低了7.23%。此外,通过一级动力学方程探讨了仿生型水基共聚物包膜尿素的动力学和热力学释放特性,结果表明:随着土壤含水量的增高,活化能Ea逐渐减小;吉布斯自由能变量.G>0、熵变.S>0、焓变.H<0表示包膜尿素在土壤中的释放不是一个独立的系统,与土壤环境发生了热量交换,并明确了土壤温度和含水量与养分释放间的关系。此外,还通过仿生改性前后膜材官能团结构特征、表面微观结构、表面元素变化及热重分析等手段明确了其养分释放机制。     

非包膜缓释复合肥养分释放特性及小麦对养分的吸收

采用土壤恒温培养模拟和盆栽试验方法研究了非包膜缓释复合肥(SRF)和普通复合肥(CCF)氮、磷、钾养分在土壤中的释放特性与小麦吸收氮、磷、钾养分的关系,以评价其在“土壤－作物”体系中的适应性。结果表明,非包膜缓释复合肥在土壤中氮、磷、钾养分的缓释能力优于普通复合肥,且各养分释放量以氮>钾>磷,与小麦的需肥特性相一致。盆栽小麦生育前期吸收普通复合肥的养分多于非包膜缓释复合肥,中、后期则相反,显示非包膜缓释复合肥的养分释放规律较普通复合肥能更好地符合小麦各生育期对养分的需求。与普通复合肥料相比,非包膜缓释复合肥肥效更好,分别提高小麦地上部、地下部、籽粒和总产量18.0%、7.55%、12.4%、14.9%;分别提高氮、磷、钾养分表观利用率23.6%,15.4%和63.7%。两种复合肥的3种养分累积释放量和小麦累积吸收量随时间变化的动态过程均可用三次回归方程表征(r＝0.9285^**～0.9968^**),非包膜缓释复合肥氮素养分释放的拟合度高于普通复合肥,非包膜缓释复合肥的作物适应性更优。     

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%)。     

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     

土壤水分对包膜尿素养分释放特性的影响

试验采用土壤培养的方法,以释放期分别为60 d(肥料A)和90 d(肥料B)的两种肥料作为供试肥料,研究了土壤绝对含水量、干湿交替、相对含水量和水势因素对3种土壤中包膜尿素养分释放特性的影响。结果表明:在3种土壤中,土壤绝对含水量从50 g/kg增到200 g/kg时,包膜尿素养分释放率均随土壤水分含量的增加而显著增加,此时水分因素是控制包膜尿素养分释放的主要因素。在干湿交替条件下,两种供试肥料间释放率的差异变大,其中肥料B在潮土中释放速率较其他两种土壤中下降更多。当相对含水量在0%~50%田间持水量范围内,或水势在60~100k Pa范围内时,供试肥料在红壤中的释放显著低于潮土和水稻土,这与红壤中黏粒含量高有关;当相对含水量大于100%田间持水量时,或水势低于60 k Pa时,土壤水分和土壤类型对包膜尿素养分释放的影响基本不再显著。常用的Sugihara方程可以较好地拟合包膜尿素在试验设定水分条件下的养分释放特性,相关系数r0.95。3种不同土壤水分参数均可以用来预测包膜尿素的释放率和释放期,其中水势(x)与包膜尿素释放期(y)的拟合效果最好,关系式为y=64.79e~(0.0066x),r=0.91。     

包膜缓释肥的养分释放及其增产效应

包膜缓释肥在20℃水中浸泡72h氮释放量仅为80．1％，而普通复合肥和尿素在浸泡4h就达到了88％以上。包膜缓释肥能显著提高氮磷钾的利用率，使氮素利用率在小麦和玉米上分别比普通复合肥平均提高9．14和5．03个百分点；使磷素利用率分别比普通复合肥平均提高17．52和11．22个百分点；使钾素利用率分别比普通复合肥平均提高8．35和11．26个百分点；小麦、玉米分别增产11．3％和12．6％；能显著提高小麦品质，使粗蛋白含量、湿面筋含量、沉降值和稳定时间各项指标都有明显增加。     

包膜缓释尿素对小白菜生理特性的影响

以粉煤灰和超微细磷矿粉为包膜材料,自制2种不同涂层厚度的包膜缓释尿素,研究2种不同膜材料缓释尿素对小白菜生理特性的影响.试验结果表明:与普通肥料相比,自制包膜尿素对小白菜生物量、光合蒸腾速率、全氮、全磷、全钾、POD、SOD、CAT活性均具有显著的改善作用,其他指标与普通肥料的相比差异不显著.不同涂层厚度之间差异显著,其中以30%粉煤灰包膜尿素及25%和30%的超微细磷矿粉包膜尿素对小白菜的效果最好.     

包衣尿素在田间的溶出特征和对夏玉米产量及氮肥利用率影响的研究

通过田间试验研究了控释包衣尿素在田间的实际溶出过程及其对玉米产量、氮肥利用率的影响。结果表明,控释包衣尿素在田间的实际溶出期限远远高于实验室的测定值,控释包衣尿素处理耕层土壤无机氮动态过程与其溶出特征比较一致;在减少20%氮肥用量并且采用玉米全生育期一次性基施的措施下,控释包衣尿素的玉米产量和吸氮量与常规施肥措施的尿素持平,而氮肥利用率略有提高。     

Nitrogen Release from Coated Urea Fertilizers in Different Soils

The nitrogen (N) release from coated urea fertilizers (Arborite and ESN), traditional N fertilizers [urea, (NH₂)₂CO], and urea ammonium nitrate (UAN) [(NH₂)₂CO, NH₄NO₃] in three North Carolina (USA) soils was measured throughout a 12-week laboratory incubation. Treatments were N source and moisture level (60% and 80% of field capacity). In both the Candor and Cecil soils, 40% of the Arborite N had released by day 2 after addition to the soil. Maximum Arborite N release was achieved by week 6 for both soils. The ESN N release began between weeks 1 and 2, and maximum release was attained by week 6 for the Candor and by week 8 for the Cecil soil. The ESN reached 70% release on Portsmouth by week 8 and Arborite had an immediate release. Field studies of these coated ureas would be needed to determine if they are economically viable over more traditional N fertilizers in North Carolina.     

包膜尿素氮素溶出对油菜生长及产量的影响

通过肥料埋藏试验及盆栽试验方法,研究了LP30日型和LP70日型包膜尿素氮素溶出对油菜生长及产量的影响。研究表明:一级反应动力学模型可很好地描述LP30日型和LP70日型包膜尿素氮素的溶出过程,其溶出速率常数分别为0.0132和0.0067。硫酸铵处理的油菜株高、株重及产量均随氮素用量的增加呈指数型增加趋势,而LP30日型和LP70日型包膜尿素处理的油菜株高、株重及产量则均随氮素用量的增加呈直线型增加趋势。与硫酸铵处理相比,LP30日型和LP70日型包膜尿素处理,在施氮量为N 0.1 g kg-1和N 0.2 g kg-1条件下,均可使油菜株高、株重及产量显著下降(P<0.01),且以LP70日型包膜尿素下降最为明显;在施氮量为N 0.4 g kg-1条件下,LP30日型包膜尿素可使油菜株高、株重及产量显著提高(P<0.01),而LP70日型包膜尿素则使油菜株高、株重及产量提高不明显,但这两种包膜尿素均可明显提高肥料溶出氮素的利用率。     

膜材用量及致孔剂和密封剂对植物油包膜尿素养分释放特性的影响

通过25℃恒温静水培养试验,应用折光率法测定植物油包膜尿素养分释放率及肥效期,研究膜材用量、致孔剂和密封剂对植物油包膜尿素养分释放特性的影响.结果表明,添加致孔剂能明显加快包膜尿素养分释放,初期溶出率和微分溶出率均随着致孔剂ST用量增加而增加,肥效期随着致孔剂ST用量增加而缩短.而增加膜材用量和添加密封剂则会显著减慢包膜尿素养分释放,初期溶出率和微分溶出率与膜材用量、密封剂W用量呈负相关,随着膜材用量从3％增加至7％,包膜尿素肥效期从26.90 d增加至152.56 d,而当密封剂W用量从无增加至10％时,包膜尿素肥效期从61.96 d延长至154.00 d.说明调节膜材用量,添加密封剂、致孔剂可有效调控植物油包膜尿素养分释放速率,改变包膜尿素养分释放特性.     

不同水溶液条件对复合改性矿物包膜尿素养分释放的影响

以水为浸提溶液,研究了不同温度、pH和盐离子浓度条件对4种复合改性矿物包膜尿素养分释放的影响。结果表明,温度对复合改性矿物包膜尿素的养分释放速率有显著的影响,在15,25,35℃条件下,随着温度升高,水中养分溶出率均显著加快;盐浓度也是影响养分释放的重要因素,在5%,10%,20%尿素、氯化钾溶液中,随着尿素、氯化钾浓度的增大,复合改性矿物包膜养分释放速率明显降低;pH对复合改性矿物包膜尿素的养分释放的影响因包膜材料不同有所差异。     

醋酸酯淀粉及与抑制剂结合包膜尿素在棕壤中尿素溶出特征

在室内恒温培养条件下,以普通大颗粒尿素为对照,研究4种醋酸酯淀粉(SA)包膜及与生化抑制剂结合尿素肥料在草甸棕壤中尿素态氮溶出特征,以确定不同种SA包膜尿素在土壤中缓/控释效果及释放特征。研究表明,4种SA包膜尿素在土壤中尿素累积溶出量在28 d后达到最大值,接近100%,SA+UTRA、SA+DCD+UTRA、SA+NBPT+UTRA和SA+DCD+NBPT+UREA分别在12、16、12和16 d养分累积溶出量超过80%,是水中释放期的2倍左右,SA+UREA时段平均溶出率最高峰值出现在0～4 d,达到9.11%d-1,另3种包膜肥料均出现在5～8 d,为8.57%d-1～9.97%d-1。SA与DCD或NBPT结合包膜尿素对控制尿素释放作用效果十分显著,SA与DCD及NBPT结合型包膜尿素肥料对抑制尿素释放作用最强。     

生物质炭包裹缓释肥料的制备及养分释放特性

为探讨生物质炭作为膜材料制备包裹缓释肥料的可行性,以生物质炭(碳化稻壳)为包裹材料制备3种不同包裹厚度的包裹型缓释肥料,采用恒温土柱淋洗试验方法对肥料氮素释放特性进行分析。结果表明:包裹层越厚缓释效果越明显,包裹材料用量占被包裹肥料重量20%的肥料(SRF20)明显好于占15%和10%的肥料(SRF15、SRF10);Logistic曲线能很好地描述生物质炭包裹缓释肥料的氮素释放过程,其方程参数可以描述氮素释放特性,R值越大,肥料氮素释放越快,R值大小为SRF10>SRF15>SRF20;a值越大,说明包裹层越密实,肥料缓释效果越好,a值大小为SRF20>SRF15>SRF10;生物质炭(碳化稻壳)可以用来制备包裹型缓释肥料。