膜材料及其构成对调节控释肥料养分释放特性的影响

试验采用水溶出率实测法研究了自行研制的控释肥料养分释放的特性。以养分释放速率和释放期为主要指标评价了膜材料及其构成对调节控释肥养分释放特性的影响。结果表明,膜材料M2的控释性能优于膜材料M1;用膜材料M1包膜肥料的养分累积释放曲线呈对数曲线,而用膜材料M2包膜肥料的养分累积释放曲线呈直线型。在膜的比面重(单位肥料面积上所含膜材料的重量)为20～80g/m2范围内,随着比面重的增加,包膜肥的初期溶出率降低,释放期延长;通过调节膜材料组成与比面重可以研制出释放期不同的控释肥料。     

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。     

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。     

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。     

磷酸氢钙包膜尿素的研制及其释放特性

以聚乙烯醇水溶液为粘结剂,以肥料级磷酸氢钙为包膜材料,采用喷雾包涂的方法制备一种新的、多营养的、不污染土壤的缓释/控释尿素。用水浸泡法和土壤培养法表征了包膜尿素的释放特性,用扫描电子显微镜研究了包膜尿素的表面和截面形貌。讨论了涂层量对包膜尿素的缓释性能的影响。实验结果表明:涂层量是影响尿素释放的重要因素,磷酸氢钙包膜尿素在水中氮素的释放行为可用一级释放动力学方程来描述;CU-25和CU-30包膜尿素在水中溶出80%的氮素分别需要5.36.d和12.53.d,而在土壤中溶出80%的氮素所需要的时间大于110.d;包膜尿素的扫描电镜照片显示,包膜层中的缝隙小于1μm。     

聚乙烯醇/壳聚糖膜制备及其包膜尿素特性

为解决传统肥料养分利用率低,以及一般聚合物包膜肥料的膜材料难以降解、养分释放速率不可控等问题,该研究以聚乙烯醇（PVA）为膜基材,通过与壳聚糖（CS）共混、使用戊二醛（GA）交联、添加纳米SiO₂ 3种不同的方式,制备了3种膜：PVA/CS膜、PVA/CS/GA膜、PVA/CS/GA/纳米SiO₂膜,此外,制备了纯PVA膜作为对比。对4种膜进行了吸水率（Q）、生物降解性（D_e）、养分渗透系数（P_s）等表征,结果表明：CS的添加提升了膜的生物降解率,GA交联可以延缓膜在土壤中的生物降解速率,而纳米SiO2的添加对膜的生物降解性影响不大,总体来说4种膜都显示出良好的生物降解性（77 d内的生物降解率在30%～60%）;相比于PVA膜,PVA/CS、PVA/CS/GA和PVA/CS/GA/纳米SiO₂膜的吸水率分别降低43.00%、68.79%和82.73%;相比于PVA/CS膜,PVA/CS/GA和PVA/CS/GA/纳米SiO₂膜的养分渗透系数分别降低48.51%和57.59%,说明CS的添加、GA的交联和纳米SiO₂的添加都增强了PVA膜的疏水性。将4种膜液通过转鼓包衣机包覆在尿素颗粒表面制得了4种包膜尿素（PCU）颗粒（PCU-PVA、PCU-PVA/CS、PCU-PVA/CS/GA和PCU-PVA/CS/GA/纳米SiO₂）,分别使用土埋法测定和数学模型拟合了氮素释放行为,结果显示4种PCU的氮释放量达到90%时所需的时间分别为5、11、23、28 d;氮素释放行为符合一级动力学模型,释放速率常数（k）依次减小,分别为0.3 654、0.2 333、0.1 127、0.0 926,且与膜的养分渗透系数（P_s）呈线性关系$k = 377.51{P_{{s}}} $,相关系数（R²）为0.9 991。该研究提供了系列生物降解性能良好、养分释放速率可控的聚乙烯醇/壳聚糖膜材料,并成功地应用于包膜尿素颗粒的制备,更方便和有效地指导PCU的施用。     

桐油包膜尿素养分释放机理的研究

以桐油为包膜材料,采用土壤盆栽试验和水中静置试验,对控释肥料养分释放动态进行了研究。结果表明,以桐油为包膜材料的包膜尿素,在土壤中养分初期溶出率为12.6%,在水中养分初期溶出率为20.1%,是比较理想的包膜材料。在水中与土壤中养分释放期为1∶1.2;N素的释放可用LOGISTIC动力学方程描述,释放常数k值可用来判断控释尿素的N素释放速率大小。     

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。     

淀粉黏结剂对颗粒有机复混肥养分释放的影响

以自制的两种淀粉基黏结剂作为有机复混肥造粒黏结剂，以无机黏结剂硅酸钠为对照处理，以废物堆肥和市售无机化肥作为原料，经圆盘造粒获得3种不同颗粒有机复混肥。3种有机复混肥颗粒平均抗压碎力都达到了中国国家标准(≥6 N)的要求；无机黏结剂C颗粒经24 h的水浸泡后，其崩解率为6.1%；而A和B淀粉黏结剂颗粒保持完好，崩解率为0。通过168 h养分溶出试验发现，有机黏结剂A和B能明显降低颗粒肥中营养元素的释放速率；PVA(聚乙烯醇)改性淀粉黏结剂B作为有机复混肥造粒黏结剂，能明显延缓颗粒肥中NH⁺₄-N、全氮、全磷和全钾释放速率。虽然黏结剂A比黏结剂B延缓颗粒肥无机养分释放的效果差，但与无机黏结剂C相比，其延缓颗粒肥无机养分释放速率的效果要好的多。试验结果表明：用改性淀粉黏结剂作为有机复混肥造粒黏结剂，可以同步实现对速溶无机养分的控制释放，也为新型非包膜控施肥的研制和开发提供新的思路和参考。     

膜特性对包膜控释肥养分控释性能的影响

为了研究膜特性对包膜控释肥养分控释性能的影响,该文通过膜的拉伸试验、扫描电镜和养分水中溶出率法对P1和P2树脂膜（不同包膜比率,不同添加剂含量）的机械性质、微观结构和养分控释特性进行了研究,结果表明,P1树脂膜机械性能较差,易发生龟裂现象,且通透性较大;P2树脂膜机械性能较好,但通透性较差;仅通过改变包膜比率不能达到改变两种膜的控释性能的目的。在不同包膜比率两种膜中分别添加适量的高分子疏水物质和可降解改性淀粉,可明显改善膜壳的机械性质、微观结构并起到了对养分释放速率的调控作用。两种膜材料包膜的控释肥料的控释性能均可通过改变各自的包膜比率和添加物的比例来调控,其关系可用函数关系模拟,且拟合度均达到显著水平。