聚合物包膜肥料铵态氮释放特征研究

采用单一组分与复合组分的聚合物包膜肥料,利用静态水溶出的方法研究了不同温度和半径处理下,聚合物包膜肥料铵态氮释放特征。结果表明,养分释放显著受到温度、颗粒半径的影响,温度越高,半径越小,养分释放速度越快,且发现养分释放特征与肥芯的化合物组成有关,肥芯化合物组成不同造成各种离子的饱和浓度发生变化,影响了跨膜释放的动力从而影响释放。养分释放的滞后期和线性期也随温度的升高和颗粒半径的缩小而缩短,且肥芯化合物组成也通过影响离子的饱和浓度影响了养分释放的滞后期和线性期。利用养分释放活化能来反映养分释放速度变化随温度变化的敏感程度。试验结果表明,活化能与颗粒半径、肥芯化合物组成有关。通过对活化能和养分释放三阶段的描述能更全面地反映包膜肥料养分释放与作物养分需求的协调性,为包膜肥料的研制和应用提供了新的思路。     

聚合物包膜肥料中钾素释放特征及其模拟

以水和水饱和石英砂为介质,研究了2种聚合物包膜肥料中钾素的释放特征。结果表明,钾素释放主要受温度影响,同时还受到颗粒大小和形态的影响;在水饱和石英砂中溶出与在水中溶出差别不大。采用水为介质,以一聚合物包膜肥料养分释放的理论模型为基础,对影响聚合物包膜肥料钾素释放的因素进行了研究,并进行了灵敏性检验。结果表明,温度越高、包膜的厚度和颗粒半径越小时钾素释放越快,且试验结果和模拟结果达到极显著的相关性;模拟结果比实际结果明显偏低,但表现出了较好灵敏性和相关性,是一个具有理论基础和应用潜力的聚合物包膜肥料养分释放模型。     

聚合物包膜NPK复合肥料养分释放滞后期的研究

聚合物包膜肥料养分释放的滞后期是指不释放养分或释放量很少的时期,主要由水分进入过程和养分溶解过程组成,滞后期的长短受这两个过程控制;滞后期的主要影响因素为包膜厚度、养分溶解度、养分组成等。以此为理论基础,模拟了聚合物包膜肥料养分释放的滞后期,推导出聚合物包膜肥料滞后期的方程为:tlag=kr/3(l/PhP+1/D),估算了聚亚安酯类物质包膜NPK复合肥料(Multicote)中K+、NO3-、NH4+释放的滞后期。4和H2PO4+由于养分离子本身的溶解性质不同以及养分间的相互作用,不同的养分离子的滞后期存在明显差异,与试验结果一致。同时,该模型还表明,当包膜厚度较薄时,对滞后期起主导作用的是养分溶解过程,只有当包膜厚度足够大时,才会对滞后期起主导作用。该模型将对聚合物包膜肥料的研制和应用提供重要的理论指导。     

控释复合肥田间养分释放特征及对土壤硝态氮和铵态氮累积的影响

通过水中溶出率法和田间玉米根下土埋法,研究聚合物包膜控释复合肥的养分释放特征及其对土壤中NO3^--N和NH4^＋-N累积的影响。结果表明,浸提温度越低,控释复合肥的养分释放速率越慢,CRF1和CRF2在15℃的释放期分别是25℃的1.5,1.67倍,5℃的释放期皆为25℃的2倍;夏季CRF3田间养分释放速率稍慢于水中溶出速率,从第7天到第84天二者累积养分释放率平均变幅为3.12%;春季CRF4田间养分释放明显慢于水中溶出速率,最大变幅达31.8%;与CCF处理相比,施用控释复合肥能够显著提高玉米生长期耕层的NH4^＋-N含量和0-20 cm土层的NO3^--N含量,显著减少20-40 cm土层的NO3^--N的累积,且CRF3-H处理与CCF处理比较,在第14天和第84天时20-40 cm土层的NO3--N含量仍然表现为差异显著。因此,应根据不同地域的气候条件和作物需求,选用养分释放特征适宜的控释肥料,达到增效、节肥、安全、环保的目的。     

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。     

聚苯乙烯包膜尿素的缓释效果研究

采用实验室不同温度水培和淋洗试验,研究了膜材料比例、膜厚度、堵孔材料加入量以及尿素颗粒大小与包膜尿素养分释放的关系,温度对养分释放的影响,以确定不同释放速率系列包膜尿素配方。结果表明,膜材料增加、膜厚度增加,包膜尿素养分释放速率降低;单用网孔状膜材料包裹尿素,养分释放速率过快,肥料氮从土壤淋出量大,不可能用于水田作物;加入堵孔材料2%后,30℃水中养分释放期超过70 d,膜材料抗水性、耐挤压性好;在温度低于30℃条件下,温度对养分释放影响不大,温度高于45℃影响膜稳定性。     

基于水基反应成膜技术的聚合物包膜肥料的研制

以3种水基硅丙乳液(SD-528、SD-5281和GA-1710)为材料,利用水基反应成膜技术对这3种材料进行化学改性,制备了聚合物包膜肥料模型膜;研究了模型膜的养分扩散性能,在此基础上研制了水基聚合物包膜肥料;测定了包膜肥料养分释放曲线,并利用红外光声光谱对聚合物膜进行原位表征.结果表明,通过化学交联改性,硅丙基模型膜具有优良的成膜性和扩散性能,不同的乳液对包膜尿素的缓释效果影响显著;GA-1710和SD-528的缓释效果较好,在静态水中的释放时间可达到30 d,而SD-5281缓释性能较差,需要做进一步的化学改性;不同的乳液类型制备的包膜尿素的释放模式也不同,GA-1710累积释放曲线为"S"型,而SD-528为"L"型.因此,利用反应成膜技术,硅丙乳液在水基包膜肥料的研制中具有广阔的应用前景.     

不同无机矿物应用于包膜复合肥的氮素释放特征及其评价

探讨了不同无机矿物用于膜材料后的包膜复合肥氮素养分释放特性、生物效应和评价方法。采用了土壤淋溶和土壤盆栽试验两种方法。试验方法的不同造成土壤盆栽与淋溶试验中各处理养分释放拟合曲线的差异 。两种方法的试验结果都能说明:无机矿物材料能有效地保持Ｎ素养分较长时间处于NH4＋-N形态,减少了因转化为NO3－-N形态造成的养分淋溶损失,但是各种材料彼此间存在一定的差异。盆栽试验中养分累计释放量与释放速率虽然快于作物的生理需求,但是受矿物材料和土壤缓冲作用的影响,作物氮素供应状况良好。与普通复合肥相比,各无机矿物用于包膜肥后能显著提高氮素利用率。蒙脱土效果最好,其次为高岭土,且差异显著。滑石粉、硅粉、硅藻土与前两者相比效果稍差,差异显著,但三者间差异不显著。无机矿物材料的耐水程度,养分吸附、固定能力和离子交换量等理化性质会影响包膜肥的养分释放性能。对于膜层疏松、耐水性差、主要靠养分吸附和固定机理控释的包膜肥来说,采用土壤作为养分释放介质更接近真实释放性能。评价包膜肥料的性能应该充分考虑养分形态、膜材特性、包膜工艺、土壤环境、供试作物等各方面因素,重点在“肥料–土壤–作物”系统中考查,从多种角度制定不同方案、通过多种方法综合评价其缓释效果。     

致孔剂对植物油包膜尿素养分释放特性的影响

为了探讨致孔剂对植物油包膜尿养分释放特性的影响,该研究通过25、30、35℃恒温静水培养方法对植物油包膜尿素养分释放特征曲线、肥效期、温度依存性以及养分释放活化能等进行了研究。结果表明：添加致孔剂ST（淀粉）和致孔剂SB（黏土矿物）均能加快植物油包膜尿素养分释放,均能缩短肥效期,当致孔剂ST用量从0增加至5%时,肥效期从122.20 d缩短为54.76 d,而添加不同用量致孔剂SB的植物油包膜尿素养分释放特征曲线基本重合;添加致孔剂ST植物油包膜尿素温度依存性Q10随用量增加而减小,而添加致孔剂SB则随着用量增加而增大;添加致孔剂会减小植物油包膜尿素养分释放活化能,当致孔剂ST和致孔剂SB用量分别为3%、4%时,养分释放活化能分别较不添加处理减少了40.20、23.28 kJ/mol。该文可为今后致孔技术在控释肥料研制中的应用提供参考。     

聚合物包膜控释肥料氮素释放的数学模拟

为了研究聚合物包膜控释肥料的养分释放机制,以Fick扩散第二定律为理论基础,运用数学物理和数值分析方法建立了聚合物包膜控释肥料氮素释放的数学模型,并对其进行了解析,通过25℃的水浸提试验验证该模型的适用性。研究表明,包膜材质和膜层厚度能显著影响聚合物包膜控释肥料的氮素释放速率,该数学模型能够对醇酸树脂和热塑性树脂包膜控释肥料的氮素释放过程进行有效的模拟,可为控释肥料的研发、生产及施用提供参考。     

粒径膜厚与控释肥料的氮素养分释放特性

利用专利技术,以芬兰长之道Uki厂生产的粒径分别为2.5～3.0、3.0～4.0、4.0～5.0mm的氮磷钾复合肥制造控释肥料。在25℃和40℃恒温条件下培养0、1、2、3、4、5、6、7、14、21、28、35、42d后测定氮素释放率,以探讨粒径、包膜厚度(膜材用量)、交联剂等对氮素释放率的影响。结果表明,常温和高温下,包膜厚度相同时,氮素释放率随着肥料粒径的增加而明显增加;但氮素释放率随粒径增长的幅度在膜材用量增大的情况下减小。无论是小粒还是大粒控释肥料,其氮素释放的速率随膜材用量的增多而减小。包膜材料添加交联剂可以明显增加氮素释放率,交联剂S的用量对氮素释放率的影响小于交联剂P。同一包膜厚度和单位质量下,用大粒径核心肥料制造的控释肥料可明显减少包膜材料的用量;但要改进大粒径控释肥料的氮素释放率,应利用表面平滑的核心肥料制造包膜控释肥料。     

多层包膜控释掺混肥基施对大蒜产量及土壤养分的影响

为明确多层包膜控释掺混肥在农业生产中的应用效果,通过田间试验研究了其对大蒜鳞茎、蒜薹产量,不同器官养分吸收及土壤速效养分状况的影响.在总养分减量10％的条件下,多层包膜控释掺混肥处理较当地常规处理的蒜薹和鳞茎产量分别提高了32.74％和10.61％,较单层包膜控释掺混肥处理蒜薹产量提高了23.22％,同时能够提高土壤速...     

Use of polysulfone in controlled-release NPK fertilizer formulations

Encapsulation of fertilizers in polymeric coatings is a method used to reduce fertilizer losses and to minimize environmental pollution. Polysulfone was used for a coating preparation for soluble NPK granular fertilizer in controlled-release fertilizer formulations. The coatings were formed by the phase inversion technique (wet method). The influence of the polymer concentration in the film-forming solution on the physical properties of the coatings was examined. The coating structure controls the diffusion of the elements from the interior of the fertilizer granule. It was experimentally confirmed that the use of polysulfone as a coating for a soluble fertilizer decreases the release rate of components. Moreover, the release rate of nutrients from coated granules decreases with the decrease of the coating porosity. In the case of coating with 38.5% porosity, prepared from 13.5% polymer solution after 5 h of test, 100% of NH(4)(+) was released, whereas only 19.0% of NH(4)(+) was released after 5 h for the coating with 11% porosity. In addition, coating of fertilizers leads to improvement of handling properties, and the crushing strength of all coated fertilizers was an average 40% higher than that for uncoated NPK fertilizer.     

控释肥对小麦玉米生物学性状和土壤硝酸盐积累的影响

利用田间试验研究了非水溶性材料包膜控释肥对小麦和玉米叶片叶绿素、小麦分蘖和穗数、小麦千粒重、玉米百粒重、产量、养分吸收、肥料利用效率和土壤硝酸盐残留的影响。结果显示,与普通肥料习惯施肥方法相比,控释肥施在种子附近,在氮、磷、钾总用量减少50%情况下,小麦、玉米多项生长指标无明显差别;控释肥明显提高了肥料的偏生产力,氮肥提高75.75%～76.33%,磷肥提高193.50%～201.29%,钾肥提高109.20%～125.96%;1m土层硝酸盐残留,小麦季减少65.94kg·hm-2,玉米季减少103.55kg·hm-2。     

掺混型缓/控释肥对杂交晚稻产量的影响

采用田间小区试验,以不施肥(CK1)和施用等量NPK化肥(CK2)为对照,研究掺混型缓/控释肥对水稻产量的影响.结果表明,各缓释肥处理的产量均高于等量NPK处理.其中,在长沙点中肥力水稻土上,35%聚乙烯醇混聚物(CF2)胶结复混肥+65%废弃泡沫塑料(PS)混聚物包膜复混肥(简称CF2+PS)效果最好,比等量NPK处理增产27.68%,其次是35%高岭土-聚酯胶结肥+65%PS包膜肥,比等量NPK处理增产24.70%;在宁乡点低肥力水稻土上,35%高岭土-聚酯胶结肥+65%PS包膜肥处理效果最好,比等量NPK处理增产37.25%;宁乡试验点各施肥处理的增产效果均高于长沙点,说明土壤肥力越低,肥料的增产率越高;减少20%掺混型缓释复混肥施用量(处理9),仍然比等量NPK处理增产,说明根据作物各生育期对养分的需求比例,将不同时间段释放养分的缓释肥料按比例掺混,效果较佳,节肥、增产是可行的.     

植物源杀菌包膜复合肥对番茄生长、氮肥利用率及病害的影响

利用植物源杀菌材料作为包衣剂研制出杀菌包膜复合肥, 在番茄小区试验中研究了其杀菌及对番茄生长的影响。结果表明: 各杀菌包膜复合肥处理(分别用ZYF1~ ZYF5 表示)均能有效延缓养分的释放, 与施普通复合肥处理(CK1)相比各杀菌包膜复合肥处理土壤硝态氮在番茄生长后期仍能保持较高含量。除ZYF4 处理外, 其余杀菌包膜复合肥处理番茄产量均明显高于CK1, 其中ZYF3 处理番茄产量最高, 达11.1 kg·m^-2, 较CK1 高16.8%。各杀菌包膜复合肥处理的氮肥利用率也均大于CK1(33.3%), 其中ZYF2、ZYF3 处理分别较CK1 处理高9.9 个和9.5 个百分点。各杀菌包膜复合肥对番茄的Vc 含量无显著影响, ZYF1 处理显著降低了番茄的硝酸盐含量, 而ZYF2、ZYF4、ZYF5 处理则促进了番茄对硝酸盐的累积。各杀菌包膜复合肥处理显著降低了番茄枯萎病、灰霉病的发病率, 其中ZYF1 处理对这两种病菌均有较高的抑制作用, 使发病率较CK1 分别下降17.7 个和12.5 个百分点。     

包膜肥料ZP氮素释放特点及在夏玉米上的施用效果

通过田间试验研究了包膜肥料ZP氮素释放特点和在夏玉米上施用效果。结果表明:包膜肥料ZP氮素在土壤中的释放有效期可达80天左右,其释放动态大体可分为三个阶段,其中快速释放期在施入后24~42天。等氮量的不同施氮处理中,包膜肥料所占比例越高的处理玉米全生育期吸收氮素越多,产量越高,氮素的利用率也越高。全部施用包膜肥料的处理较全部供给尿素的处理氮肥利用率高出14.4%。     

Localized root growth in soil induced by controlled‐release urea granule and barley nitrogen uptake

Controlled‐release urea is a fertilizer which meters out urea over a long period of time. It can provide a favorable nitrogen (N) concentration for root growth, especially at the early stage of plant development. The objective of this study was to determine the interactions of urea or controlled‐release urea granules with barley roots and the resultant N uptake by plants. Two experiments (Experiment I and Experiment II) with treatments of Nil, non‐coated urea, Coated I and Coated II (Coated I and Coated II are controlled‐release urea products) were conducted in a greenhouse at 23±5°C. In both experiments, one barley (Hordeum vulgare L. cv. Duke) seed and one granule of urea or controlled‐release urea were placed in a pot (5.2‐cm height and 8‐cm diameter) containing soil low in mineral N. In Experiment I, shoot and soil samples were taken at 14, 28, and 46 days after seeding. Roots and fertilizer interaction were visually examined and photographed. In Experiment II, root samples both around the fertilizer granule and away from the granule were taken only at 28 days after seeding. In both experiments, dry matter mass and total N content of shoot and root, and mineral N in soil were determined. In Experiment I, at the 28‐day sampling roots proliferated around the controlled‐release urea granule but not around the urea granule. Shoot N uptake since the 28 days was higher with controlled‐release urea than with urea because of the root proliferation. In Experiment II, root dry mass and N content around the granule was higher with controlled‐release urea than with urea. In the controlled‐release urea treatments, root mass and N content away from the granule were also increased in comparison to the Nil. This shows a stimulus relationship between the two portions of the roots in the same plant, i.e., the roots being accessed to the N source increased growth of the other roots with no access to the source. Because only a small portion of roots was involved in N uptake in the controlled‐release urea treatments, the intensity of N uptake per unit of root mass was much higher with controlled‐release urea as compared to urea. In conclusion, root growth was enhanced around controlled‐release urea granule, and that portion of roots around the fertilizer granule played a major role in absorbing N. In addition, a stimulus relationship existed between roots grown around the granule and those grown away from the granule.