以有机无机涂膜材料包裹尿素研制缓释肥料的研究

以天然高分子化合物溶液为粘结剂,添加无机矿物材料制成涂膜材料;用该涂膜材料包裹尿素制成了缓释肥料。通过土柱淋洗试验对该缓释肥料的养分释放特性进行评价,结果表明有机无机涂膜材料包裹尿素类化学肥料,制成的包膜肥料具有良好的缓释性能,且这种缓释性能与涂膜材料中有机高分子化合物的浓度有关;随着有机化合物浓度增加,肥料的有效成分释放速度变缓,且最大释放速率出现时间后移、峰值变小,表现出了较好的可控制性。     

松香甘油酯包膜材料对尿素缓释性的影响

该文以松香甘油酯为包膜材料,生产包膜尿素,并利用盆栽土壤试验法,研究以松香甘油酯为包膜材料的包膜尿素缓释性能。结果表明：C=5%其初溶出率均为12.9%。用LOGISTIC生长曲线模型进行模拟,得到涂层覆盖率C=5%时,其最大养分释放量为96%,养分释放期为146 d;涂层覆盖率C=8.1%时,其最大养分释放量为97%,养分释放期为194 d,这表明：控制涂层覆盖率,可控制肥料释放周期;松香甘油酯为包膜材料的选用开辟了新的途径。     

水基共聚物–生物炭复合材料包膜尿素制备及其性能

【目的】 生物炭作为肥料包膜支撑材料既能增强膜材料的性能,又能为作物生长提供养分,通过向水基共聚物中添加不同用量及粒级的生物炭来制备水基共聚物–生物炭复合包膜材料及包膜尿素,并研究所制备的水基共聚物–生物炭复合膜材料性能及其制成的包膜尿素表面微观结构特性、缓释效果,获得环境友好、价格相对低廉的水基共聚物–生物炭膜材料的最佳配比。以期为环境友好、养分缓释效果好的包膜缓释肥料研发和应用提供理论依据。 【方法】 以PVA、PVP和玉米秸秆基生物炭为供试材料,采用有机聚合方法制备水基共聚物–生物炭复合膜材料。通过对其吸水率、渗透率、降解特性的研究明确包膜材料各组分适宜配比,以及制备缓释效果好的包膜尿素并研究其表面微观结构特性。同时采用田间小区试验研究以此膜材料为基础制备的包膜尿素在比常规施氮量减少20%情况下对玉米产量及其产量构成因素的影响。 【结果】 添加生物炭后制备的水基共聚物–生物炭复合包膜材料A₁B₁C₁、A₁B₂C₂、A₃B₂C₁的吸水率与同水平水基共聚物膜材料相比显著降低,分别降低了35.3%、37.3%、26.7%。通过对处理A₁B₁C₁、A₁B₂C₂、A₃B₂C₁进一步分析表明,在水基共聚物浓度为6.0%、生物炭用量为3.0%、粒级为0.250～0.150 mm时制备的水基共聚物–生物炭复合包膜材料 (A₁B₁C₁) 有着相对较低的铵的渗透率及水的渗透率,在培养前期有着较低的质量损失率,但在45 d后质量损失率则相对较高,有利于前期养分的缓慢释放及后期膜材料的快速降解。通过扫描电镜分析发现水基共聚物–生物炭复合膜材料 (A₁B₁C₁) 在埋土培养后表面变得更加粗糙,并且组织更加松散;以水基共聚物–生物炭复合膜材料 (A₁B₁C₁) 为基础制备的包膜尿素CB包膜层上则有着大小不一的孔隙,有包膜物质渗透到尿素颗粒表面的空隙中。土柱淋溶试验结果表明自制包膜尿素CB具有较长的缓释期,在22 d时氮素累积释放率为67.19%。以玉米为供试作物的田间试验结果表明当自制包膜尿素CB用氮量减少20%时,玉米的穗粗、百粒重、行粒数与常规施肥相比显著增加,产量则增加1.45%。 【结论】 在本试验条件下制备的水基共聚物–生物炭复合膜材料可作为环境友好型包膜缓释肥料的膜材料。      

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.     

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。     

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。     

PPC/PBS包膜尿素膜材料降解特征

【目的】生物可降解树脂包膜材料用于生产控释肥,以防止传统聚烯烃类树脂包膜材料对土壤造成的潜在危害。研究不同膜材、在不同类型土壤中的降解速度,可以为提高包膜肥料的施用效果和土壤生态环境效应提供技术支持。【方法】本文以聚碳酸亚丙酯(PPC)与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)两种可生物降解树脂(质量比7∶5)作为尿素包膜材料进行田间土埋试验。用红外光谱、热失重和扫描电镜测定方法测定PPC/PBS包膜尿素膜材料试样在降解过程中质量损失百分率,对样品降解前后的结构和表面形貌变化进行表征,分析膜材料在土壤中的降解特征。【结果】1)红外光谱分析表明,随着土埋时间的延长,在3480 cm-1处的-OH单峰吸收强度先增加后消失,18491543 cm-1处羰基吸收峰强度明显增加,在2363 cm-1和2331 cm-1处出现-C=C=C和-C=C=O等累积双键的不对称伸缩振动吸收峰,说明膜材料链结构经历了先断链、后氧化的过程,且膜材料在降解过程中形成了新物质,降解方式是以树脂结构中任意酯键部位切断的方式为主;2)热失重分析表明,膜材料中PPC树脂在土壤中先行降解,膜材料中随着PPC结构含量的减少,PBS越来越多的发挥其抑制PPC分解的热稳定作用,表现为膜材料的热分解温度移向高温;3)扫描电镜观察发现,初始状态下的包膜尿素的表面致密均一,没有孔洞,随着埋土时间延长,膜材料表面先行降解,膜的表面为由光滑变粗糙,出现孔洞,随时间延长降解程度增加,表面和内部都变得疏松,孔洞逐渐长大并且同时向周围延伸并与其它孔洞贯穿,孔洞增大到20μm左右,膜的厚度变薄,仅为40 50μm,但包膜仍然保持原有的轮廓,说明膜材料在土壤中可以降解,但会延续一定的时间;4)膜材料的土埋降解试验表明,初期降解速度较慢,随着时间的延长,试样生物降解度逐渐增加,在第五个月达到5%失重,之后失重速率明显增快,显示出良好的降解性,到10月份已达到78%的失重率。土壤中的膜材料在12个月内可以被完全降解,对环境友好。【结论】PPC/PBS包膜尿素膜材料降解特征为:包膜表面先行降解;膜材料中PPC树脂在土壤中先行降解;降解方式以树脂结构中任意酯键部位切断的方式为主;膜材料降解速度以1 5月份较慢,6 10月份迅速增快,10月份后减慢,一年之内能够完全降解。     

新型包膜缓释尿素在辣椒上施用效果的研究

为探讨自行研制的有机无机复合物包膜缓释尿素的缓释性能及对作物生长发育的影响,进行辣椒小区田间试验。结果表明,包膜缓释尿素处理辣椒的椒长、椒肩宽、总产量比常规施肥分别增加15.8%、26.2%、12.4%,包膜缓释尿素用量减少20%的条件下,椒肩宽、总产量比常规施肥增加10.9%、3.3%;等氮量包膜缓释尿素和包膜缓释尿素减量20%处理辣椒果实中NO3--N含量比常规施肥减少41.7%和44.2%;在辣椒整个生长期内施用包膜缓释尿素处理土壤中的全N含量保持在100 mg kg-1左右。综上,有机无机复合物包膜缓释尿素能够达到持续供应作物养分,促进作物生长发育,降低硝酸盐含量,提高产量的目的。     

保水包膜尿素肥料理化特征

保水肥料是缓/控释肥料剂一个新的发展方向。本文中作者对研发的一种保水缓释包膜尿素肥料的包膜物理化学特征,养分缓释机制进行了研究。电镜观察显示,保水材料包膜上存在网状孔隙,膜厚度0.12mm~0.30mm,是水分贮存的物理空间。红外光谱分析表明,保水材料与尿素表面存在着氢键作用,这种氢键作用使保水包膜材料对尿素有一定吸附作用,这是保水包膜尿素具有养分缓释的一种机制。吸水倍率测定表明,保水包膜材料吸水倍率在70倍以上,吸水达饱和的时间为1.4小时,在盐水中还有一定的吸水倍率,pH为6.87。因此,保水包膜尿素肥料是水肥复合一体化的缓释肥料。     

肥料用改性聚乙烯醇包覆膜的制备及其性能的研究

采用有机高分子聚合反应制备缓释肥料的膜材料,对其进行红外表征,并通过浸水试验测定其吸水率,确定最佳改性方案。同时,为了进一步验证包膜材料对肥料养分的缓释作用,通过土柱淋洗试验测定包膜肥料的养分释放量,并将日本包膜肥料LP40与自制包膜肥料HP的缓释性能进行比较。结果表明, 环氧树脂中的环氧基团能与聚乙烯醇中的羟基发生醚化反应,减少分子中羟基数量,降低改性聚乙烯醇膜的吸水性; 在202℃的去离子水中,改性聚乙烯醇膜浸水24 h后,最低吸水率为1152 g/kg,比等浓度纯聚乙烯醇低884 g/kg; 聚乙烯醇浓度为70 g/kg,环氧树脂的加入量为25 g/kg（按聚乙烯醇溶液质量计）,反应温度为60℃,反应时间为2h,可得到吸水性较低的改性聚乙烯醇膜。自制包膜肥料HP具有一定的缓释效果,但与日本包膜肥料LP40相比缓释性能较差。     

水溶性高分子材料肥料包膜与缓控释性能研究

以亲水基团-COOH改性后的水溶性聚氨酯溶液为包膜材料,用转鼓包衣工艺制备包膜肥料。选择土柱淋溶法和土壤培养法对包膜肥料进行评价表明:水性聚氨酯在喷涂到肥料表面后能发生交联反应,去除其亲水性,成膜性良好。包膜后肥料比未包膜肥料,在释放性质上大大改善,可以有效控制养分的释放,包膜量为6%时较为理想。     

不同灌水量下尿素添加适宜氮肥增效剂促进夏玉米灌浆增产

为揭示不同灌水水平和氮肥增效剂类型对夏玉米籽粒灌浆过程的影响规律，以郑单958品种为研究对象，采用裂区设计，主区设置2个灌水水平：40 mm（W1）、60 mm（W2）；副区在单施尿素（U）的基础上添加不同类型氮肥增效剂：脲酶抑制剂（NBPT）、硝化抑制剂（DCD）、双效抑制剂（NBPT+DCD），采用Richards方程模拟夏玉米籽粒灌浆过程，研究不同灌水水平和氮肥增效剂类型对夏玉米各灌浆特征参数的调控效应，同时分析不同处理对夏玉米干物质转运和产量形成的影响。结果表明，3种氮肥增效剂下夏玉米的籽粒产量均显著高于U，DCD和NBPT+DCD的效果优于NBPT；增加灌水量至60 mm，可使氮肥增效剂的增产效果增强，NBPT、DCD和NBPT+DCD的产量分别提高了6.55%、5.36%和10.53%。NBPT、DCD和NBPT+DCD的转运率分别比U增大23.42%、19.58%和45.33%；两个灌水水平下的转运率无显著差异。Richards模型能较好地模拟夏玉米籽粒灌浆动态过程，拟合方程决定系数均在0.99以上。W2较W1水平显著延长了夏玉米总灌浆期持续时间，且延长了灌浆快增期和缓增期的灌浆时间，显著提高了缓增期的灌浆速率。3种氮肥增效剂均可提高夏玉米平均灌浆速率，且NBPT+DCD和DCD提高了灌浆快增期的灌浆速率。不同氮肥增效剂在不同灌水水平下效果不同。W2水平下，DCD能提高籽粒灌浆起始生长势，其总灌浆期持续时间延长至47.10 d，且优化了3个灌浆阶段的时长比例，平均灌浆速率较高，达0.828 g/d，是该研究中灌水水平和氮肥增效剂类型的最佳组合，研究可为关中地区氮肥增效剂的合理施用提供理论依据。     

水肥耦合对番茄光合、产量及水分利用效率的影响

为研究大棚膜下滴灌灌溉上限与施肥量耦合对番茄光合、产量及水分利用效率的影响,以金鹏1号番茄为试材,按照二元二次正交旋转组合设计原理,建立了光合与产量指标的数学模型,分析了水肥两因子的耦合效应。试验结果表明,所建模型达到显著水平;水对光合的影响大于肥,对产量的影响小于肥,水肥对光合和产量的耦合分别存在显著的负效应和正效应;光合速率随灌溉上限的上升表现出明显的上升趋势,超过一定范围后开始下降;不论灌溉上限高低,光合速率均随施肥量的增加表现出先降低后升高的趋势,变化趋势缓慢;番茄的产量随灌溉上限和施肥定额的增加而显著增加,超过一定范围后产量逐渐降低。得出合理的灌溉施肥指标:灌溉下限为田间持水量的50%,灌溉上限为田间持水量的80%~82%,施肥N 313.75~439.75 kg/hm2、P2O5156.55~219.19 kg/hm2、K2O 313.75~439.75 kg/hm2。此时,番茄的产量达到124 t/hm2、水分利用效率达到43.2 kg/m3。     

水肥供应对番茄果实维生素C含量的影响

采用四元二次正交旋转组合设计,通过番茄盆栽试验,研究灌水量和氮、磷、钾肥用量对番茄维生素C含量的影响。结果表明,在试验条件下,番茄果实中维生素C含量随灌水量和施磷量呈开口向下的抛物线型变化,随钾肥用量呈开口向上的抛物线型变化,但不受氮肥用量的影响;交互效应表现为灌水量和施磷量以及施氮量和施钾量均呈负交互作用。表明合理的灌水量、施磷量和施钾量有利于提高番茄果实中的维生素C含量,而施氮量的改变是通过与施钾量发生负交互作用抑制番茄维生素C累积的。     

畜禽废水磷回收产物的磷素释放特性及肥效试验研究

以畜禽废水沼气发酵液为磷回收对象,采用曝气沉淀结晶法磷回收工艺,对回收产物进行水溶性磷连续浸提试验和玉米盆栽试验,考察畜禽废水磷回收产物的磷素动态释放情况、玉米盆栽的肥效以及磷素利用情况。浸提试验表明,磷回收产物经6次浸提,水溶性磷的释放量呈缓慢下降的趋势,第6次与第1次相比只下降了1.42%,总释放量占总磷的57.97%,证明磷回收产物（RPP）具有良好的缓释性,作为肥料使用时不易被水淋失。盆栽试验表明,用RPP以不同比例代替磷酸一铵作为肥料对玉米均能起到显著的增产作用,最佳的质量替代比例为40%;RPP较磷酸一铵的地上部分和地下部分磷素利用率分别高出19.14%和2.50%,显示其具有较高的磷吸收效率。因此,从畜禽废水沼气发酵液中回收得到的磷回收产物具有较高的肥效价值,是一种节约资源、保护环境、缓解磷资源危机的新型肥料。     

槟榔芋萌发早期的营养物质及激素水平变化研究

为探究槟榔芋苯点部位萌发早期的营养物质与激素水平变化规律,以槟榔芋为研究对象,测定不同发芽程度槟榔芋芽点部位淀粉、蛋白质、水分等营养物质含量的变化,并基于低场核磁共振(LF-NMR)技术探究槟榔芋萌发早期的水分迁移分布状况,同时测定脱落酸(ABA)及赤霉素(GA₃)等激素水平的变化。结果表明,距球茎顶端越远,发芽槟榔芋的淀粉含量越高;发芽程度越高,芋头球茎顶端蛋白质含量越低;3种发芽长度槟榔芋距球茎顶端2 cm处的水分含量最低;经过低场核磁共振检测发现,越靠近芋头球茎中心,水分活跃度越高,且随着槟榔芋萌芽长度的增加,结合水逐渐向半结合水转变;核磁共振成像结果显示,短芽芋头含水率最高,长芽芋头最低;短芽及中芽芋头的3个部位(块茎、芽、根须)中根须部位ABA含量最高,而长芽芋头3个部位的ABA含量均无显著差异(P>0.05);短芽芋头的GA₃含量在3个部位无显著差异(P>0.05),中芽及长芽芋头芽部位GA₃含量最高。本研究结果为探索槟榔芋休眠及贮藏后的萌发规律提供了理论支持。     

土壤地力和长期施肥对潮土区小麦和玉米产量演变趋势的影响

为潮土区合理施肥管理提供依据,对32个长期定位点、24年（1987～2010）不施肥和化肥配施秸秆（农民常规施肥）处理的小麦和玉米产量及其与土壤地力和施肥量间的关系进行了分析。结果表明:潮土区土壤地力对小麦和玉米产量的平均贡献率分别为51.4%和54.0%,变异系数分别为39.0%和41.2%。不施肥处理小麦和玉米产量每年分别下降4.1 kg/hm2和96.6 kg/hm2;常规施肥处理的小麦和玉米每年分别增产61.5 kg/hm2和26.8 kg/hm2。施化肥量与作物增产量（常规施肥产量－不施肥产量）呈显著正相关。通过通径分析进一步证明,施氮量对小麦产量具有显著直接作用。同时,磷肥对提高小麦和玉米的产量具有重要作用。总之,在农民习惯耕作施肥管理水平下,潮土区不施肥处理的产量下降缓慢（含品种对产量的贡献）,常规施肥区产量表现出缓慢增加的趋势。     

基于正渗透技术的沼液浓缩工艺优化

为解决沼液体积过大,难以实际应用的问题,采用正渗透技术对沼液进行浓缩。通过对不同条件下沼液正渗透浓缩工艺运行性能的研究,发现较优的膜朝向为活性层朝向沼液;错流速度宜采用20.5 cm/s;汲取液宜选择浓度为2 mol/L的MgCl_2溶液。在上述优化条件下将沼液浓缩至5倍。浓缩后的沼液中溶解性有机物、总磷、总氮、氨氮和总钾浓度均显著提高。正渗透膜对上述物质的截留率均达到80%以上。该研究为沼液正渗透浓缩技术的广泛应用提供了一定的技术基础。     

有机肥与氮肥配施对日光温室黄瓜和土壤硝酸盐含量的影响

在保护地栽培条件下,采用裂区设计,研究不同有机肥用量和氮肥用量配施对黄瓜NO3--N含量、不同层次土壤NO3--N含量动态变化的影响。结果表明:增施氮肥显著提升黄瓜果实NO3--N含量,氮肥与有机肥配合能够降低黄瓜NO3--N含量,交互作用极显著。高有机肥用量与高氮肥用量施用及施用氮肥不配合有机肥,保护地黄瓜NO3--N含量达到二级污染程度。黄瓜NO3--N含量、土体NO3--N的供应水平和积累量与有机肥、氮肥的施用密切相关,高量施用有机肥上层土壤NO3--N易积累,高氮肥用量(N3)处理易使土体积累NO3--N,施用有机肥能够减弱土壤中NO3--N的淋失。生产中降低黄瓜NO3--N含量和土体NO3--N淋失、积累量的施肥措施是:施用有机肥量为45~90 thm-2,施用纯氮水平为450~750 kghm-2。