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。     

包膜控释尿素对保护地菜地土壤肥力及酶活性的影响

为探讨包膜控释尿素施用条件下土壤酶活性及其与土壤肥力的关系，对种植黄瓜、番茄、辣椒等蔬菜的保护地菜地土壤酶活性以及土壤养分因子含量进行了测定和分析。结果表明，施用包膜控释尿素比普通尿素能明显提高土壤有机质、全氮、碱解氮、硝态氮、铵态氮、速效钾含量，降低了土壤速效磷含量；包膜控释尿素可增强土壤多酚氧化酶、磷酸酶、脲酶活性，这些酶活性与土壤养分之间具有极显著或显著的相关性，施用包膜控释尿素未增强过氧化氢酶、转化酶的活性，过氧化氢酶、转化酶与土壤养分因子相关性不明显。在评价土壤酶活性与土壤养分的关系方面要根据不同的作物作具体的分析。     

控释尿素对土壤供氮能力及旱作玉米产量的影响

通过田间试验,探明控释尿素输入对土壤无机氮变化及春玉米氮素吸收利用特性的影响,为宁夏南部山区氮肥高效利用及玉米高产提供理论依据和技术支撑。以先玉698为供试材料,在等氮量(225 kg/hm~2)条件下,以不施氮为对照(CK),设置UR(100%普通尿素,2/3基施,1/3小喇叭口期追施)、CRU1(1/3控释尿素+1/3普通尿素基施,1/3普通尿素小喇叭口期追施)、CRU2(2/3控释尿素+1/3普通尿素一次基施)、CRU3(100%控释尿素基施)4种施氮模式,探明控释尿素输入对土壤无机氮分布、玉米氮素吸收运转、氮素利用效率以及产量的影响。结果表明,相对于UR处理,控释尿素输入显著提升了春玉米生育中后期土壤硝态氮和铵态氮的含量,其中以CRU2处理效果最明显。CRU输入能提高春玉米产量及氮肥利用率,与UR相比,2年内平均增产0.67 t/hm~2,氮肥偏生产力提高2.92 kg/kg,氮肥利用率提高6.02%。CRU处理间尤其以CRU2效果最佳,与CRU1、CRU3相比,2年内分别平均增产0.10,0.53 t/hm~2,氮肥偏生产力分别提高0.30,2.23 kg/kg,氮肥利用率分别提高2.49%,9.44%。由此可见,控释/普通尿素配施有利于提高土壤养分供应与春玉米氮素吸收的吻合度,初步建议采用控释尿素基施150 kg/hm~2+普通尿素基施75 kg/hm~2的施肥模式,以提高宁夏旱区春玉米产量和氮肥利用率。     

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。     

控释尿素养分速测及在田间土壤中氮素释放率研究

介绍了一种树脂包膜尿素工厂在线质检的养分速测方法,即,100℃快速浸提对二甲氨基苯甲醛分光光度法,建立了该方法与缓释肥料国家标准(GB/T23348-2009)中规定的25℃静水浸提凯氏定氮法测定结果之间的相关关系,验证了该速测方法预测计算肥料养分释放期的可行性;将控释尿素施用于田间土壤,实时监测土壤的温湿度状况,对比了控释尿素在25℃水与田间土壤中的氮素累积释放趋势。结果表明:(1)100℃浸提对二甲氨基苯甲醛分光光度法可以准确的预测树脂包膜尿素在25℃下的养分释放率和养分释放期。应用此法测定预测样品S1和S2的养分释放期的误差分别只有0.10d和1.75d,相对误差不超过2.3%。(2)控释尿素S1、S3分别在25℃水中与田间耕层土壤(75%相对含水量)中的氮素释放趋势基本一致。25℃静水与耕层土壤的温差(5℃)较小,不足以引起肥料在两介质中氮素累积释放率的显著差异。     

缓/控释尿素在稻田土壤中养分释放与转化特点及脲酶响应

采用田间应用试验方法,研究利用3种生化抑制剂双氰胺(DCD)或3,5-二甲基吡唑磷酸盐(DMP)和N丁基硫代磷酰三胺(NBPT)对尿素氮转化的协同作用、结合氮肥增效剂多肽(PA)或丙烯酸树脂包膜制成的缓/控释尿素肥料在北方粳稻土壤中养分释放与转化特点,明确肥料在北方稻田土壤中的缓/控释性能。结果表明:所用肥料在水田土壤中尿素态氮都能保持到水稻灌浆期,尿素有效性至少可达82d,2种生化抑制剂结合包膜肥料可达146d,完全可以满足水稻整个生长期的氮素供给,脲酶抑制剂NBPT及包膜层具有显著的缓/控释作用效果;而多肽活性物质在稻田土壤中无明显抑制尿素转化作用。在水稻生长前、中期,土壤铵态氮含量很高,完全能满足水稻对铵态氮的吸收,硝化抑制剂DCD或DMP和水田淹水土壤生态环境共同作用使土壤中铵态氮大量存在、硝态氮较少,总体上DMP作用效果优于DCD;所有肥料对水田土壤脲酶活性影响差异不大,PA没有起到保持土壤中大量的氮素养分和减少氮素损失的显著作用。     

不同缓控尿素对春玉米产量、品质及土壤有机氮的动态影响

自制缓控尿素(HKN),在等氮量条件下,以包膜尿素BMN、YMN作对比,验证其缓释效果和对东北春玉米产量、品质以及不同生育时期土壤有机氮组分含量的动态变化。以田间小区试验为平台,利用Bremner酸解法测定春玉米生长不同时期土壤有机态氮各组分含量的变化特性。结果表明:不同缓控尿素对春玉米籽粒产量、品质及养分含量均有不同程度的影响。缓控尿素(HKN)处理籽粒产量最高,各处理籽粒产量较CK处理(不施肥)分别增加12.74%,12.14%,8.03%,9.52%,籽粒中淀粉、蛋白质含量较CK均有所增加,脂肪的含量均有所降低,而缓控尿素的增加幅度优于普通尿素,这表明缓控尿素提高春玉米籽粒品质。与CK相比,缓控尿素的施入促进籽粒对磷、钾元素的吸收;不同生育时期土壤酸解总氮大体呈先下降后上升的趋势,所占全氮比例呈下降趋势,而非酸解氮则相反。与CK相比,施肥处理酸解总氮含量要显著地增高,且缓控尿素处理要优于普通尿素处理。施氮处理中缓控尿素和包膜尿素有机氮组分含量整体高于普通尿素处理,所占全氮比例则无明显的规律性。各有机氮组分含量高低顺序为:酸解未知氮氨态氮氨基酸氮氨基糖氮。施氮处理的土壤氨态氮、氨基酸氮、酸解未知态氮以及非酸解氮的含量均高于CK处理,而氨基糖氮则无此规律性。与CK相比,自制缓控尿素提高春玉米产量、品质。不同缓控尿素对土壤有机氮组分含量影响显著,能够提高总有机氮含量。     

日本包膜缓释肥料养分释放及微结构研究

采用恒温水培试验,研究了日本生产的五种包膜肥料(LP40、LPS40、SC60、LPSS和LPSS100)氮素释放特性,用一级反应动力学方程进行拟合,并用扫描电镜观察了包膜肥料水培前后膜的微观结构。结果表明,包膜肥料的膜材料不同,氮素释放量也不同;包膜肥料的氮素释放率随着时间的延长而增加;这五种包膜肥料的氮素释放特征均可用一级反应动力学方程来描述,氮素释放速率常数与氮素释放率成正比,与氮素溶出的半时值成反比;扫描电镜的图像分析结果显示,水培后LPSS、SC60的膜外表面完整性要好于LP40,LPSS的膜剖面结构很紧实,阻水性能好。     

控释尿素对水稻生理特性、氮肥利用率及土壤硝态氮含量的影响

为了探明控释尿素(CRU)提高氮肥利用率并减少土壤中硝态氮累积的作用机理,通过田间试验,研究了控释尿素对水稻氮代谢关键酶活性、氮肥利用率及土壤硝态氮含量的影响。结果表明,控释尿素能显著提高齐穗期和乳熟期叶片中的硝酸还原酶活性,特别是乳熟期最为明显;能显著增强水稻叶片谷氨酰胺合成酶和谷氨酰胺转化酶活性,且增强作用可持续到蜡熟期,其增强效果在齐穗期最为明显;还能显著提高乳熟期和蜡熟期叶片的蛋白水解酶活性。其中,以处理4(CRU60%+PU40%)最为明显。控释尿素还能显著增强籽粒中的谷氨酰胺合成酶和谷氨酰胺转化酶活性活性,并能显著提高水稻的产量及氮肥利用率,也是以处理4增强效果最为明显。控释尿素还明显增加了蛋白质的含量,在一定程度上改善了稻米品质。同时,控释尿素还可明显降低水稻土壤中硝态氮的含量,减少硝态氮向土壤深层渗漏数量,以减轻对地下水污染风险。     

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.     

Economic and Soil Environmental Benefits of Using Controlled‐Release Bulk Blending Urea in the North China Plain

Crop production must be increased in order to ensure a sustainable food supply for the growing world population. Controlled‐release urea (CRU) improves nutrient use efficiency and saves labor, but its use in crop production is limited due to its high cost. Bulk blending urea (BBU) consists of both CRU and conventional urea and could be an excellent substitute or replacement for CRU. Nevertheless, its economic benefits and soil environment impact are unknown. A 3‐year field experiment was conducted to investigate the effects of two different nitrogen management practices in terms of economic benefits, soil mineral nitrogen availability, aggregate stability, and soil microbial communities. Split applications of conventional urea (UREA) and a single application of BBU were tested on winter wheat (Triticum aestivum L.) and summer maize (Zea mays L.) in the North China Plain between 2010 and 2013. Crop yields were measured after each harvest, and soil environmental parameters were determined after the 3‐year crop sequence. Relative to UREA, BBU significantly increased net revenue, soil inorganic nitrogen concentration, and the functional diversity of the soil microbial community without adverse effects on the soil bacterial community composition. On the other hand, BBU reduced the amount of soil macro‐aggregates and the mean weight diameter value of soil water‐stable aggregates. Although BBU showed great potential for improving wheat–maize cropping systems in the North China Plain, future studies should focus on optimizing the nitrogen dosage and the CRU ratio in BBU to decrease nitrogen leaching, avoid soil aggregate deterioration, and maintain crop yield. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

控释尿素施用对水稻吸氮量及产量的影响

以15N标记尿素及用其制成的有机-矿质材料控释尿素为供试肥料,探讨其在黑土水稻田上使用后水稻对N的吸收利用及水稻产量的变化。结果表明:控释尿素比普通尿素氮肥利用率提高了3.64%～19.92%,土壤中N的残留量增加6.37%～20.86%,可提高水稻产量8.66%～25.70%。     

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。     

控释尿素不同比例配施对水稻生长及土壤养分的影响

采用水稻大田小区试验,以普通尿素为对照,在相同施氮条件下,研究了控释尿素和普通尿素不同比例配施、不同控释期控释尿素不同比例配施对土壤养分、水稻产量和氮素利用率、经济效益等方面的影响。结果表明,2个月控释尿素和3个月控释尿素掺混后,氮素释放速率适中,能够为水稻提供较为稳定的氮素来源。肥料施入大田后,不同控释期控释尿素配施使土壤硝态氮、铵态氮和碱解氮含量维持在较高水平,更有利于水稻中后期氮素供应。较普通尿素而言,控释尿素配施提高了水稻株高,水稻产量增加了4.08%~16.99%,氮肥利用率提高了7.11%~46.75%,水稻增收793.87~3 582.90元/hm~2。本试验条件下,以40%2个月控释尿素与60%3个月控释尿素配施综合效果最好。     

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。     

混料试验设计在西瓜包膜控释尿素配比研究中的应用

采用田间试验,研究了混料设计中的单形重心设计在西瓜控释尿素与普通尿素配肥上的应用,测定了西瓜的产量及其构成,配置了各因子的产量回归方程,对肥料效应及经济效益进行了分析。结果表明,D90-D60两者配合比单施普通尿素增产8.24 t hm-2,增产率11.9%,U-D60-D90三者配合比单施U增产19.2 t hm-2,增产率27.7%,产量差异达极显著水平。经济效益分析表明,U-D60-D90产投比最高为5.58∶1,施肥利润为13033.50元hm-2。     

不同包膜类型控释氮肥对小麦产量及土壤生化性质的影响

在小麦—玉米轮作条件下,通过6a的连续池栽定位试验,以施用普通尿素(Urea)处理为对照,研究了3种不同包膜类型控释氮肥(CRUs):树脂包膜尿素(PCU)、硫包膜尿素(SCU)、硫加树脂包膜尿素(PSCU)及减氮30%树脂包膜尿素(PCU70%)在田间条件下的氮素释放特征以及其对轮作第12季小麦产量及其产量构成因素、土壤酶活性和土壤养分的影响。结果表明:(1)控释氮肥的田间养分释放特征满足了小麦各生育期对氮素的不同需求,与速效氮肥相比,在等量施氮条件下,3种控释氮肥均显著提高了小麦产量,PCU、SCU和PSCU处理比Urea处理分别增产了13.5%,17.1%和20.2%,但3种控释氮肥处理之间差异不显著。树脂包膜尿素在减氮30%的条件下,与常量速效氮肥相比,作物产量无显著差异;(2)控释氮肥在提高土壤酶活性方面优于普通尿素,其中SCU和PSCU在提高土壤酶活性方面的效果好于PCU;(3)控释氮肥能显著增加冬小麦中后期土壤中无机氮含量,在小麦开花期,PCU、PCU70%、SCU和PSCU处理的无机氮含量比Urea处理分别高出23.7%,17.2%,32.5%和30.1%,一次性基施满足了冬小麦各生育期尤其在生育关键期对土壤氮素的需求。     

控释掺混尿素对土壤无机氮和油菜产量及氮素利用率的影响

2014—2015连续两年通过大田试验研究了尿素、控释氮肥、控释掺混尿素对耕层土壤无机氮、油菜生长性状和产量、氮素利用率以及经济效益的影响,为控释氮肥在油菜生产中的应用推广提供依据。结果表明,较常规施肥处理相比,各控释氮肥处理促进了油菜全生育期氮素供应,有效提高了油菜生育中后期株高和干物质积累量,对油菜主花序长有一定改善作用,且控释掺混处理与单施控释氮肥处理分别显著增长油菜总角果8.98%、6.76%(2014年)和13.80%、9.43%(2015年)。两年田间试验结果表明,控释掺混尿素处理及控释氮肥处理显著增产13.06%~16.70%,氮肥表观利用率提高23.34%~53.71%,氮肥偏生产力提高13.12%~16.72%,氮肥农学利用率提高25.60%~35.56%,土壤氮依存率降低10.99%~19.83%,净利润提高12.83%~25.31%,且以控释掺混尿素处理效果最优。综上,控释掺混尿素处理养分释放适宜,增产增收效果最佳,40%控释氮肥+60%尿素处理推广应用潜力较大。     

硫膜和树脂膜控释尿素对水稻产量、光合特性及氮肥利用率的影响

本试验以控释期为90d的硫膜（SPCU）和树脂膜（PCU）控释尿素为材料,通过盆栽试验,研究了硫膜和树脂膜控释尿素对水稻产量、 光合特性及氮肥利用效率的影响。结果表明,与普通尿素（U）一次基施相比,控释尿素各处理均能显著提高水稻子粒产量、 氮肥表观利用率和农学效率,增幅分别达15.1%~51.4%、 64.5%~14.11%和5.4~18.2 kg/kg;显著提高水稻生育中后期叶片净光合速率;提高水稻生育中后期的SPAD值。与普通尿素分次施用相比,树脂膜控释尿素及硫膜控释尿素和普通尿素以7∶3比例一次性施入的处理能显著提高水稻子粒产量、 氮肥农学效率以及水稻收获后的土壤全氮和碱解氮含量,其增幅分别为7.9%~31.7%、 3.3~13.0 kg/kg、 2.2%~17.6%和13.2%~22.0%;显著提高叶片中后期的净光合速率,且以树脂膜控释尿素100%一次基施的处理最高。施用树脂膜控释尿素的各处理较普通尿素均能显著提高水稻的氮肥生理效率。树脂膜控释尿素比硫膜控释尿素表现出更好的水稻增产效应和氮肥利用效率,更能有效延缓叶片衰老,实现水稻氮素的高效利用。     

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。