保水剂与肥料互作及保水缓/控释肥料研究展望

保水剂在农业上的作用日益重要,肥料与保水剂一体化使用是水肥调控的重要技术,是肥料研究的国际前沿。保水剂是吸水量超过自身重量数百倍以上的亲水性高聚物。保水剂一般分为天然的,合成的及半合成的。保水剂与肥料可以通过物理混合、包膜或化学合成三种方式结合为一体化的保水缓/控释肥料。保水剂具有吸水吸肥功能,保水剂可吸附大量中性分子,对阳离子养分也有较强吸附作用,对阴离子养分吸附弱。肥料种类与盐浓度影响保水剂的吸附作用与膨胀能力。保水缓/控释肥料在土壤中对肥料养分有延迟释放作用。保水缓/控释肥料可改善土壤持蓄水分和水肥交互作用,促进植物对养分的吸收和作物增产。保水缓/控释肥料发展方向是包膜和化成保水缓/控释肥料。保水缓/控释肥料湿润及养分控释机理研究也需要加强。     

保水缓/控释肥料的研究进展

肥料与保水剂复合一体化使用是水肥调控的重要技术,是肥料研究的国际前沿。该文主要对保水剂与化肥的复合方式与工艺,保水剂与肥料养分相互作用及其研究方法,以及保水及保水肥料应用的水肥效应方面的进展进行综述,并指出了保水缓/控释肥料研究存在的问题和今后努力的方向。保水剂与肥料可以通过物理混合(吸附或造粒)、包膜或化学合成3种方式结合为材料与功能复合一体化的保水缓/控释肥料,包膜和化学合成是高养分含量保水缓/控释肥料制备的先进工艺。肥料或盐影响保水剂的吸水膨胀及吸附作用,因肥料及盐的种类和离子电价而异。7 d溶解量法、土壤淋洗法及土壤培养法等是研究保水剂及保水缓释肥料养分吸附解吸的常用方法。保水剂或保水缓/控释肥料对一些养分的缓释作用报道基本一致,对土壤水分改善作用存在不一致的报道,与高盐含量和保水剂用量有关。保水缓/控释肥料今后发展方向应加强养分含量与吸水倍率指标标准、保水材料及其与肥料复合机制的创新、以及湿润及养分控释机理的研究,还应加强中试及产业化技术开发研究。     

复合营养长效保肥保水剂应用及其缓释节肥效果

为探索保水剂与肥料复配混合后的缓释节水效果。该文应用整体法将N、P、K 3种植物必需的营养物质与保水剂进行复合自制复合营养长效保肥保水剂（简称复合保水剂）,并采用盆栽对比方法,通过观测植株生长指标与植株N、P、K含量、植株含水量试验了这种复合保水剂应用效果。结果显示：复合保水剂、保水剂、混合肥料与对照之间对一年生黑麦草出苗率的影响差异不显著;复合保水剂处理与对照处理相比提高株高达12%～47%,提高生物量达1.3～5.6倍;复合保水剂显著的提高植物体内水分含量及水势;与同营养型肥料配方处理的生物量比平均高出3.88倍;复合保水剂与同营养型的混合肥料处理相比,提高N元素表观利用率可提高0.2～1.9倍,P元素表观利用率可提高0.23～2倍,但是K元素表观利用率则减少了33%～200%。复合保水剂对黑麦草出苗率没有影响;复合保水剂处理可以显著增加黑麦草的苗期生长量;复合保水剂处理可显著提高黑麦草的N、K利用率,复合保水剂可以减少肥料的使用量,并能大幅度提高其利用率,用整体法制备复合保水剂的方法可行,可以起到保水保肥的效果。     

缓控释肥料缓释期的快速测定研究

采用25℃水浸提法和高温快速浸提法,研究了3种不同类型的缓控释肥料缓释期快速测定的最佳温度,测定三者在25℃下的缓释期,并对其在缓释期最佳测定温度和25℃下达到相同氮素累积释放率所需时间进行相关分析.结果表明:微溶性二价金属磷酸铵钾盐为包裹层的多层包裹粒状水溶性肥料(1#)肥料缓释期最佳预测温度为40℃,热塑性树脂包膜...     

基质肥料缓释基质的筛选及其氮素释放规律

为提高基质肥料的缓释性能,该文选用10种有机和无机基质制备基质肥料,通过砂柱间歇淋洗的方法研究了基质肥料的氮素释放规律,并根据Logistic方程的参数和氮素释放拐点的UPGMA聚类分析评价了10种基质的缓释效果,结果表明：基质肥料氮素累积释放率随时间的动态变化可用一级动力学方程、Elovich方程、抛物线扩散方程和Logistic方程表征,其中以Logistic方程拟合效果最好,这说明定量描述氮素养分释放规律的方程中以Logistic方程评价更具有实效性,而有机基质中氧化淀粉和木质素的缓释效果较好,无机基质中膨润土的缓释效果最好。     

我国缓／控释肥料的现状和发展方向

总结了我国缓/控释肥料的几大类型,对主要类型缓/控释肥料工艺设备的优缺点予以评述,指出了发展中存在的问题和解决对策,提出了发展方向。     

缓释、控释肥料对大豆植株养分吸收及产量的影响

利用缓释或控释肥料进行盆栽试验，研究大豆生育期间干物质积累、分配、养分吸收和产量的变化结果表明，生育期间总干物质的积累，结英期以前所有缓释肥料的处理均高于对照，尤以LP-40（缓释肥料40d释放型）和LP-70（缓释肥料70d释放型）的处理作用明显，而结英后仅LP-40、LP-70和LP-SS100A（缓释控释肥料100d，相当正常施肥量的1/2）3处理的干物质量高于对照；缓释时间短的肥料对N素吸收影响不大，而时间长的则减少前期的吸收，缓释或控释肥料均能增加K^ 的含量，但对PO4^3-影响不大，控释肥料LP-SS100A可增产21.9％，而缓释肥料LP-70和LP-180A（缓释肥料180d，相当正常施肥量的1/2）分别增产13.1％和12.2％。     

缓/控释氮素肥料玉米苗期养分释放特点

采用盆栽试验．模拟田间生态环境．研究施用不同种缓／控释氮素肥料玉米苗期土壤尿素态氮、硝态氮、铵态氮和速效态氮含量，分析比较其在玉米苗期氮素养分释放特点。研究表明，在玉米苗期，施用醋酸酯淀粉包膜脲酶抑制剂nBPT涂层尿素肥料。土壤中尿素态氮和铵态氮的积累量最多．分别为21．72mg／kg和48．31mg／kg；醋酸酯淀粉包膜尿素肥料，硝态氮和速效氮含量最多．分别为102．90mg／kg和135．25mg／kg；丙烯酸树脂包膜脲酶抑制剂nBPT涂层尿素肥料，尿素自膜内迁移到土壤中的量较少，硝态氮和速效态氮含量最少。分别为53．74mg／kg和93．70mg／kg。包膜与脲酶抑制剂nBPT相结合的缓／控释肥料，对减少土壤石硝态氮的生成效果最为明显．明显优于其他缓／控释肥料．丙烯酸树脂包膜nBPT涂层尿素肥料控释效果最好。     

水肥调控技术及其功能性肥料研究进展

综述水肥调控的有关技术,以及以高吸水性树脂 (super absorbent polymer,SAP) 为保水、缓/控释材料制备保水型缓/控释肥料的研究进展,为今后此类肥料的开发、应用提供依据。水分和养分是限制我国旱地农业可持续发展的主要因子,以肥调水,以水促肥,充分发挥水肥的协同效应是提高水肥利用率的关键。目前,水肥调控 (耦合) 技术的实施主要通过农艺措施和施肥灌溉技术来完成。近年来,随着SAP性能的不断改善和使用的普及,人们对SAP在吸水保水的同时,对土壤肥料养分的保持和缓释作用开始给予了重视,以SAP为保水、缓释材料的保水型缓/控释肥料的研究成为水肥调控研究的热点。SAP与一般聚合物不同之处是它具有高度亲水性,聚合物的骨架是一个适度交联的网状结构,进入树脂分子内的养分离子或分子可以以各种结合形式被暂时固定而延缓了养分的释放。土壤中可溶性盐对SAP吸水性能有重要影响,但尿素分子影响甚小。保水型缓/控释肥料可通过养分负载、复混或包膜等工艺制备。保水型缓/控释肥料是水肥调控 (耦合) 技术、化学制剂保水节水技术和肥料缓/控释技术的综合运用和物化的载体,兼具吸水、保水和养分缓/控释功能,实现水肥在同一时空条件下的一体化调控,同时提高水分和肥料的利用效率,在农业、林业、环境修复、生态工程等领域具有广阔的应用前景。未来工作是进一步寻求合适的SAP制造原料和工艺,降低成本;应用分子设计,改善SAP的结构,提高生物降解性,控制盐分的不利影响,提高肥料的吸水、保水和对养分的缓释性能;加强养分释放机理和不同于普通缓/控释肥料评价方法的研究。     

我国缓/控释肥料的应用效应研究进展

世界缓/控释肥的消耗量逐年增长,越来越多的学者对缓/控释肥的应用效应进行了研究。在前人研究的基础上,从肥料效应、作物效应、环境效应、生物学效应四个方面对缓/控释肥的应用效应作一综述,并提出我国缓/控释肥所存在的问题及展望。     

固沙技术中控释肥与吸水剂联用技术研究

 为解决固沙技术中水与肥的“瓶颈”问题,在模拟沙地中研究添加控释肥与吸水剂对固沙植物甘草生长发育的影响。结果表明:不同的控释肥对吸水剂的吸水率影响不同,各种控释肥料在沙土中分解释放速度远小于尿素;添加一定量的控释肥均可促进甘草的生长发育,表现在株高、根长、侧根数、叶片发育、生物量(干质量)和对营养元素(N、P、K)的吸收等方面。因此,在固沙植物栽培中添加控释肥与吸水剂的技术是可行的,为解决固沙植物的水肥问题提供了新的思路。     

土壤特性对保水剂吸水性能的影响

该文测试了保水剂与砂壤土、壤砂土、砂黏壤土1和砂黏壤土2四种土壤混合后的吸水倍率,研究了土壤特性对保水剂吸水性能的影响,混合时土壤为风干土,保水剂与土壤的混合比例为0.5%。结果表明：与对照相比,保水剂与土壤混合后明显降低了吸水倍率,且随着吸水时间加长,降低幅度增大。吸水10 min后,吸水倍率下降14.4%～58.0%,70 min后,下降41.8%～90.2%。研究认为：吸水初期,吸水倍率主要受土壤孔隙特性的影响,随着吸水时间的加长,土壤溶液中离子增多,对保水剂吸水倍率产生了影响。土壤溶液中离子量与黏粒含量有关,黏粒含量高,土壤溶液中离子量大,反之则小,保水剂在黏粒含量高的土壤中的吸水倍率较在黏粒含量低的土壤中低。与土壤混合还改变了保水剂的吸水规律,对照中,吸水倍率随着吸水时间加长而加大,达到最大后趋于稳定;而在土壤中,短时间内吸水倍率达到最大,随着吸水时间加长,吸水倍率逐渐下降。     

2种高分子保水材料对土壤持水能力的影响

采用离心机法,研究聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺2种高分子化合物在5种使用浓度（占干土质量0、0．01％、0．08％、0．2％与1％）的条件下对3种土壤（砂土、壤土、黏土）持水能力的影响。结果表明：3种土壤在0．01—1．5MPa水吸力时,持水能力随着2种高分子材料用量的增加而增加,砂土的作用效果较壤土、黏土更显著;2种高分子材料与土壤质量比控制在8／10000～2／1000范围内其作用效果较好,该用量条件下高分子吸持水分平均可释放83．7％供植物吸收利用。2种高分子材料对土壤持水能力的作用效果基本相同。     

施用保水剂对生菜生长发育的影响

通过在盆栽生菜中施用3种保水剂,研究保水剂对土壤淋溶情况及生菜生长发育的影响。结果表明,(1)在模拟干旱和非干旱两种情况下,与对照相比,施用3种保水剂都显著降低了淋溶液体积及电导率值,起到显著的保水、保肥效果;(2)施用保水剂显著提高了生菜叶片的叶绿素含量(SPAD值),增加了植株地上部鲜重;(3)施用保水剂的生菜叶片明显比对照鲜绿,说明保水剂处理能够提高生菜的商品性状;(4)与对照相比,施入保水剂后的生菜根系明显变细变长,对照的根系较短粗;(5)自制保水剂层施与混施相比,两次淋溶情况、SPAD值及增产效果都为层施优于混施,初步推断保水剂层施效果较好。施用保水剂既能使生菜增产、提高商品性状,又能降低淋溶损失、减少环境危害,是一种值得推广的农业栽培管理方法。     

土壤保水剂与氮肥的互作效应研究

为进一步揭示土壤保水剂与氮肥的互作效应,采用NH4Cl和KNO3作为指示氮肥,分析了6种保水剂的吸水保肥能力.结果表明:氮肥溶液中的离子强度、保水剂聚合物类型以及粒级是影响保水剂吸水率的关键因素.保水剂释放和吸收NH4 量高于NO3-量;其释放和吸附氮肥的能力,明显受粒级与生产过程中添加的复合成分的影响.保水剂与氮肥的互作效应主要受保水剂自身组成和结构及氮肥水溶液离子强度制约.研究表明土壤保水剂对氮肥的吸附使其具备保肥功能,对揭示其保肥机理具有重要理论意义.     

氮磷肥施用对保水剂钝化土壤重金属铅镉效果的影响

[目的]探讨氮磷肥施用对保水剂钝化土壤重金属铅镉效果的影响,为揭示土壤水肥保持和重金属污染治理的协调性机制,制定SAP应用技术规程等提供参考。[方法]采用土柱淋溶试验方法,比较添加氮肥和磷肥对SAP钝化土壤铅(Pb)、镉(Cd)效果的影响。[结果]在Pb,Cd复合污染土壤中SAP用量为1.0g/kg时,控氮释磷效果较好,相比无SAP的对照处理,Pb累积淋失量减少5.1%,Cd累积淋失量增加13.6%;氮磷肥添加试验表明,添加氮肥的SAP处理Pb累积淋失量增加76.7%,Cd累积淋失量增加47.6%,添加磷肥的SAP处理Pb累积淋失量减少26.0%,Cd累积淋失量减少20.5%;添加复合氮、磷肥的SAP处理Pb累积淋失量减少2.3%,Cd累积淋失量增加8.3%。[结论]保水剂具有控氮释磷效应,且对土壤中的Pb,Cd有一定钝化作用;氮肥降低SAP钝化Pb,Cd的效果,而磷肥增强SAP钝化Pb,Cd的效果;氮、磷肥复合对SAP钝化Pb的效果影响不显著,但会降低SAP钝化Cd的效果。     

两种农用高吸水树脂的制备工艺及其土壤保水效果

针对中国目前农用高吸水树脂的研制和应用相对落后的现状，通过自行设计的工艺流程合成了两种淀粉接枝型高吸水树脂(SA和SAM)，利用正交试验设计优化了反应条件。用红外光谱和扫描电镜对接枝共聚物进行了表征，光谱分析证实了接枝共聚物的存在，扫描电镜显示了其多孔网状结构。两种接枝产物在蒸馏水及0.9%氯化钠湿基水溶液中均表现出较高的吸水能力。土壤蒸发试验结果表明，两种吸水树脂能够显著抑制土壤表面的水分蒸发，抑制蒸发作用随着树脂施用量的增加而增强，三元吸水树脂SAM优于二元SA的抑制效果。     

凝胶状保水剂使用效果研究

保水剂凝胶是一种保证有效使用保水剂的重要措施。在黄土高原半干旱地区最干旱的春季,通过对比试验分析了在沙棘、杏树、梨树等幼树林中不同保水剂凝胶使用方法与使用量对土壤水分及杏树、梨树前期坐果率的影响,表明使用方法与使用量对土壤水分的维持和对果树生长有显著的影响。在试验的保水剂用量范围内(4 5～15 75kg)使用保水剂凝胶后土壤水分明显提高,提高幅度为5 %～4 8%。棒状保水剂凝胶在埋入土壤2 0天后,贮存的水分可在2 5 30cm半径范围内使得土壤水分比对照提高5 %～4 6 % ,在2 0天到30天内可维持在10 %左右。提高了果树的前期座果率,其中杏树提高2 0 %左右,梨树提高10 %左右。施用棒状保水剂凝胶比直接使用保水剂凝胶和土壤混匀施用维持土壤水分的效果显著,而且可以根据旱情反复吸水使用,是保水剂的一种简便使用方法     

高分子保水剂农业应用研究进展

高分子化合物作为一种新型保水抗旱材料在农业上得到了广泛的应用。保水材料通过自身的吸水供水,增加土壤团粒结构,降低土壤容重,增加孔隙度,抑制蒸发达到保水效果,减小了降雨对土壤的侵蚀。通过减少养分淋失,达到提高肥料利用效率和减少肥料污染的作用。大量试验结果表明高分子保水剂能够促进种子的出苗及植物生长,但必须结合土壤含水率正确使用。未来研究应重点开发低成本保水保肥多功能保水剂,不断扩大保水剂的应用领域和范围。     

保水剂对土壤温度和水分动态的影响

为了研究保水剂对土壤温度和水分动态变化的影响,在河北农业大学实验基地,对青海“绿宝”公司提供的3种剂型保水剂施入土壤后的混剂土进行土壤温度和水分运动规律的测定。结果表明：土壤中加入保水剂后能够调节土壤温度的变化,提高土壤的保温性能,使土壤的昼夜温差减小;对土壤水分的蒸发有明显的抑制效应,混剂土中的水分会向四周的干燥土壤扩散,其扩散距离是对照的2倍,而含水率仍在16％～19％之间,土壤中加入保水剂后,混剂土所保持的水分86．7％～88．4％为有效水（0～1．5MPa）。随保水剂用量的增加,混剂土的保温效果、抑制水分蒸发效果越好,土壤水分扩散相同的距离,混剂土的含水量越高,从而为植物提供充足的水分,有利于植物的生长发育。