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。     

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。     

改性聚丙烯酸酯包膜控释肥料的控释性能研究

针对应用流化床包衣设备进行水溶性高分子聚合物包膜肥料中试生产中存在的问题,研究了交联剂用量对膜材料表面结构与疏水性能的影响,以及不同后处理工艺对改善包膜肥料控释性能的作用。结果表明,以水溶性高分子聚丙烯酸乳液为主成分的包膜材料中添加交联剂(氮丙啶)的比例由1%(质量百分数,下同)增加至2%,肥料包膜表面结构变得更加平整致密,疏水性能也有所增强,控释效果显著提升。在40℃静水浸泡的9 d时间内前者释放了90%以上的养分,而后者仅释放了约40%的养分。不同后处理工艺对增强包膜肥料的控释性能作用不一。烘箱加热的效果远好于微波处理,且当交联剂添加比例较低(0.3%)时,在一定范围内(60℃~80℃)升高后处理温度,包膜肥料的控释性能显著增强。而当交联剂添加比例增至1%以上时,升温对其控释性能几乎无影响。     

热固性树脂包膜控释肥料肥效期的快速预测方法

采用静水溶出率的方法,在25℃、40℃、60℃7、0℃、80℃和100℃条件下,探讨了控释肥料中养分累积释放率与温度的变化规律,以期建立控释肥料肥效期或养分释放期的快速预测方法。结果表明,从低温到高温的各种温度处理下,Scotts公司的Osmocote热固性树脂包膜控释肥料养分累积释放曲线都呈二次曲线,相关指数R2均大于0.996。温度与包膜控释肥料肥效期间呈极显著的负相关,并符合一元二次方程,相关指数R2大于0.993。在高温下培养3或8.h建立的预测预报回归方程,可以快速而准确地预测预报包膜控释肥料在常温下(25℃)的肥效期,预测值与实测值只相差2.4.d;而习惯上的微分溶出率法却相差29～42.d。表明用高温下的肥效期预测预报回归法可以在数小时内准确、迅速地预测控释肥料的肥效期。同时该方法可作为控释肥料在线生产质量控制和市场上控释肥料质量检验的候选方法。     

包膜控释肥料养分释放率快速测定方法的研究

包膜控释肥料养分释放率的快速测定是控释肥质量检测和制定评价标准的关键。快速测定方法可以在较短时间内,推测和评价控释肥料的养分释放速率的快慢及释放期的长短。本研究对4种不同包膜控释肥料在25℃温度条件下的静水释放过程进行了测定,并应用100℃快速浸提化学实测法的测定结果与之拟合,找出两者相同养分释放量的时间对应关系方程,并对方程进行了检验和评价;同时,还对100℃温度条件下快速浸提液进行了电导率法(简便方法)的测定。结果表明,4种不同包膜控释肥料的相同养分释放量与时间对应关系方程的拟合度均达到极显著水平;在100℃温度条件下,快速浸提测定法能在较短的时间内准确测定包膜控释肥料的养分释放率,释放期为36～个月的包膜控释肥,在104～8.h就可初步测定出养分释放期;在25℃释放期为6个月的控释肥,100℃快速浸提测定的养分释放期的最大误差为10.d(5.6%);100℃快速浸提电导率法亦可简便快速的测定出包膜控释肥的养分释放率,其对养分释放期为6个月的包膜控释肥料预测值的最大误差为15.d(8.3%)。     

聚乙烯包膜肥料控释膜层结构特征研究

【目的】包膜肥料控释膜层结构和孔隙性质直接影响其养分释放速率。研究包膜肥料膜层结构特征,可以明确膜层结构参数与养分释放速率的关系,揭示包膜肥料控释机制,为建立养分释放数理模型提供理论依据。【方法】以聚乙烯包膜肥料控释膜层作为研究对象,量化研究了聚乙烯喷涂控释膜层的结构特征参数。利用扫描电镜,观测了在不同放大倍数下,采用喷涂工艺制备的聚乙烯包膜肥料膜层的外表层、横断面和内表层特征;以压汞仪测定了膜上孔隙的大小和分布;采用泡点法研究了大孔隙的最大孔径。【结果】不同放大倍数下的扫描电镜观测结果表明,喷涂法制备的包膜肥料控释膜层外表面整体上光滑、平整、均匀、疏松,但局部存在少量孔隙,孔径主要分布在1000～50 nm的范围内;在放大倍数很高的情况下,整体上膜层无细微孔隙结构。控释膜层厚度约为60～100 μm,断面形貌疏松无孔。膜层内表面粗糙,高低起伏不平、犬牙交错。膜壳材料堆密度为0.4～0.8 g/mL,低于聚乙烯密度,属于疏松结构。孔隙结构分析结果表明,聚乙烯控释膜层的中值孔径为4.5～5.3 nm,与对比的聚乙烯薄膜基本一致,说明两种膜分子链间的细微结构没有差异;但是聚乙烯控释膜层中存在占比18%的直径约为1000～50 nm的较大孔,孔径小于10 nm的间隙占82%,进一步说明占比少的大孔影响控释膜层释放性能。喷涂控释膜层总孔体积在0.4686～1.2260 mL/g,平均孔径在25.1～86.8 nm范围内,孔隙率为33.0%～50.6%,显著高于拉伸工艺制备的聚乙烯薄膜。释放期在1～6个月的包膜控释肥料,最大孔径在990～480 nm的范围,随包膜肥料释放期的增加,膜孔直径逐步减小,说明包膜控释肥料养分释放速率与其最大孔径存在内在联系。【结论】综合3种方法的测定结果,聚乙烯控释膜层可以看作是膜层均匀致密且局部有孔隙,膜壳直径3 mm,膜层厚度约为50 μm,最大孔径为1 μm,平均孔径为50 nm的密闭球形壳体。最大孔是水分和养分进出膜层的主要通道,决定了包膜肥料养分释放速率的快慢。     

包膜控释肥养分释放特性评价方法的研究进展

控释肥已成为国内外肥料研究的热点 ,但是评价控释肥养分释放特性的方法研究相对滞后 ,至今没有较为完善的方法和统一的测试标准。本文综述了包膜控释肥养分释放特性的现有评价方法 :水中 (或溶液 )溶出率法、土壤溶出率法、扩散率法、渗透率法、电超滤法和同位素示踪法等 ;评述了各种方法的优缺点及改进途径 ;并展望了今后评价方法的研究方向     

不同温度对APEX园艺专用控释肥料养分释放特性的影响研究

试验研究不同温度对APEX园艺专用控释肥料养分释放特性的影响结果表明,3种控释肥料释放速度均受温度的影响,且随温度的升高而释放速度加快,释放周期相应缩短,但3者对温度的敏感性不同,常绿植物肥尤其是P、K易受温度的影响,木本植物肥释放速度受影响最小,其养分释放也很平稳,控释效果最佳。     

控释肥料的研究进展

化肥利用率低和污染严重的主要根源是因肥料释放的养分与作物需求间不平衡所致。控释肥料能依据作物营养特性，调控各种养分供应强度与容量，达到供肥缓解与作物需求相一致，提高肥料利用率，减少肥料对环境的污染。简述了国内外研制控释肥料的背景与研究现状、控释肥料研制的目标与关键及其发展前景。     

控释肥料的研制及其进展

简要阐述了控释肥料(CRF)研究的起因及其作用;重点阐述了控释肥料的种类及实现控释的可能机制。控释肥料主要分为3种:高分子有机氮化合物,包囊肥料(包膜和包裹型肥料)和载体肥料。其中高分子有机氮化合物及包膜肥料的研究较为多见,载体肥料(胶粘肥料) 的研究则较少。本文还提出纳米材料在载体肥料中应用的可能性。文中列出了控释肥料在世界范围内的主要产品,收集了近200种有控释作用的材料(主要为有机材料),并对其进行分类,为控释肥料的研究提供参考。此外,就控释材料的选择、控释肥料的效益(质量)评价作了一些探讨,提出了控释肥料的研究方法及今后控释肥料研究的发展方向。     

控释肥料在华北潮土小麦–玉米轮作体系中的施肥效应

通过大田试验,研究了华北潮土区控释肥料对小麦–玉米轮作体系下作物产量、氮素平衡及土壤氮素残留的影响。结果表明:相比常规施肥处理(CK),减氮20%并配施20%控释肥处理(CRF20%)在玉米季的产量和总生物量都无显著下降,而在麦季时则有一定减产,但产量高于单一减氮20%处理(–N20%)。由于无需追肥,CRF20%处理在玉米季的相对收益分别比CK和–N20%处理多581和1 896元/hm2,在麦季时则和CK处理基本持平。CRF20%处理能减少氮素的盈余量,维持氮素输入和输出的表观平衡,特别是在玉米季中,氮素的盈余仅为4.6 kg/hm2。同时,玉米-小麦季后CRF20%处理下的耕层土壤中可维持较高的氮素水平,减少氮素的损失。     

肥料养分控释的技术、机理和质量评价

本文从肥料养分释放与作物吸收的"供—求"平衡关系出发,阐述了养分控释的重要意义;列举了养分控释的主要技术途径及其作用机理,并从控释材料来源、设备选型、控释效果等方面对各种技术途径进行了评述;在控释肥质量评价方面,说明了引入土壤因子的重要性,认为把"肥—土"作为一个整体来考虑,有利于更客观、更合理地评价控释肥的质量。     

控释肥养分释放对坡耕地土壤磷钾损失及花生产量的影响

以沂蒙山区坡耕地花生为研究对象，探究控释肥养分释放对土壤磷钾流失特征、花生产量及磷钾利用率的影响。试验设五个处理，分别为全量和减量30%控释肥（CRF1，CRF2），全量和减量30%普通复合肥（CF1，CF2）及不施肥处理。结果表明：控释肥在田间土壤中的释放规律与花生植株磷钾吸收特征曲线相吻合，配合土壤磷钾供应量，满足了不同时期花生植株养分需求。等量施肥下，控释肥处理荚果产量较普通复合肥处理显著增加5.75-12.01%，且减量30%控释肥处理较CF1增产3.75%；控释肥处理中植株磷钾吸收量分别较普通复合肥提高11.46-11.78%和10.44-12.38%，其中CRF2磷钾表观利用率最高，分别为45.48%和51.84%。土壤有效磷和速效钾含量均随深度的增加而下降，CF1和CF2苗期时0-40 cm的表层土中有效磷含量高于控释肥处理，花针期以后趋势相反，但40 cm以下土层中各处理差异不显著；控释肥处理显著提高了花针期以后0-60 cm土层速效钾含量，各处理不同时期60-100 cm土层速效钾差异不显著。前三次产流事件中，控释肥处理显著减少了地表径流水中有效磷和速效钾含量，各处理后期径流水中水溶性磷和钾含量降低且趋于稳定，处理间差异不显著。因此，控释肥能够减少坡耕地土壤有效磷和速效钾的径流和淋溶损失，提高花生养分利用率和产量，促进生态农业的可持续发展。     

控释氮肥与尿素配施对单季稻产量及氮素利用率的影响

为探讨控释氮肥与尿素配合一次性基施对水稻产量及其氮肥利用效率的影响效应,通过田间小区试验研究了不同比例控释氮肥(CRNF)与尿素(UR)配施对水稻干物质积累、产量构成,以及氮肥表观、农学和生理利用率等的影响。结果表明：配施10%~80% CRNF较常规施氮(T1)处理,分别提高水稻籽粒干物质量和产量3.7%~13.9%和1.4%~13.4%;较全量施用CRNF(T6)处理,提高水稻籽粒干物质和产量6.3%~16.7%、2.8%~16.6%。一次性基施40%CRNF +60%UR(T4)较一次性基施全量CRNF显著提高水稻籽粒吸氮量24.2%,差异显著(P<0.05),氮肥表观利用率、农学利用率、生理利用率及氮肥偏生产力也处于较高水平。在本试验条件下,一次性基施40%CRNF +60%UR既提高了水稻产量和氮肥利用率,又减少了劳动投入,可在实际生产中推广应用。     

基于SUGIHARA模型的树脂包衣控释肥在土壤中释放规律的研究

包衣控释肥在土壤中释放规律的评价及预测对其推荐施肥有重要作用。通过室内恒温、不同含水量的土培和田间裸地试验,研究了土壤温度和含水量对控释肥(树脂包衣尿素,简称L1)氮素释放的影响,并用SUGIHARA模型预测L1在不同施肥时期的氮素释放规律。结果表明:温度是影响L1释放的主要因素;土壤含水量高于田间持水量的35%后,L1的释放不受含水量变化的影响;SUGIHARA模型适合对L1的氮素释放进行拟合,其中溶出速率常数K由温度决定,不同施肥期对应的K值不同,二者有很好的相关性。经检验,SUGIHARA模型可用于预测不同施肥时期的树脂包衣控释肥在土壤中氮素释放。     

不同土壤肥力条件下水稻控释氮肥效应及其氮素利用的研究

田间试验在湖南的衡山县和长沙县进行,探讨了不同肥力水平水稻土上水稻控释氮肥对早、晚稻的增产效果和肥料氮利用率。结果表明,在肥力水平较低的水稻土上施用水稻控释氮肥对水稻的增产效果极为显著,应当增加施用量;在肥力水平较高的水稻土上,水稻吸收土壤氮较多,肥料氮的吸收量与增产作用自然减少,应适当减少施用量。不同肥力水平的土壤上水稻控释氮肥较等氮量尿素增产4.4%～16.4%。较无氮区增产13.8%～74.5%。水稻控释氮肥在不同肥力水平土壤中早、晚稻的利用率为69.7%～86.9%,平均比等N量尿素高37.6%,且水稻控释氮素利用率的高低与土壤肥力水平有关。水稻控释氮肥作一次性全量基肥施用,氮素生产效率明显高于尿素,是增产的主要原因。     

沼液化肥配施对红壤旱地土壤养分和花生产量的影响

通过沼液化肥配施定位实验,研究等氮量条件下沼液替代化肥的不同比例(沼液全氮分别占总N 0%、15%、30%、45%、100%)对红壤旱地土壤养分库和花生产量的影响。结果表明,沼液施用2年后,花生平均产量显著增加,较无肥和单施化肥处理分别增产33.15%~48.29%和10.24%~22.77%,其中30%处理达到最高(3 332 kg hm~(~(-2))),较其他处理显著增产4.0%~48.3%。同时土壤有机质(OM)、活性有机质(LOM)及碳库管理指数(CMI)也发生了显著变化,30%处理较其他处理表现为显著增加。可见沼液化肥均衡配施在提高土壤有机质含量的同时显著改善了有机质质量。同时较不施肥和单施化肥处理,30%处理显著提高了土壤全氮、NH_4~+-N、NO_3~--N、NO_2~--N、有效磷和速效钾含量。对花生产量与土壤各养分指标进行Pearson相关分析,发现相关系数最高的是有效磷(0.956**),表明有效磷是当前红壤旱地花生持续高产的首要限制因子。作物产量与LOM显著正相关(0.826*),而与OM无显著相关性。同时,LOM与OM(0.920**)、全氮(0.894*)、全磷(0.867*)、有效磷(0.872*)和速效钾(0.821*)均呈极显著或显著正相关,而OM除与LOM达到显著相关外,仅与全氮(0.922**)和有效磷(0.862*)呈极显著或显著正相关。这表明LOM较OM更能客观反映土壤质量的变化,应成为土壤施肥的良好评价指标。本实验条件下,红壤旱地花生产区沼液化肥均衡配施(30%)既显著提高花生产量、减少化肥使用量,又可以提高土壤养分库,增加土壤有机质和活性有机质含量,应成为红壤旱地地区花生增产和地力培肥的有效途径。     

中国控释肥料的现状与发展前景

分析我国肥料目前的生产与施用情况,针对肥料(特别是氮肥)利用率低的状况,提出我国发展控释肥料的必要性,介绍了控释肥料定义、优良特性以及它的应用前景,使更多的人能够认识控释肥料,从经济、生态、社会等多方面正确地评价控释肥料,旨在为控释肥料能在我国推广应用提供理论依据。     

旱地土壤中的硝化-反硝化作用

本文综述了国内外旱地土壤硝化 -反硝化作用的过程及其影响因数和硝化 -反硝化作用产生的N2 O量及其影响因素以及旱地土壤上氮肥硝化 -反硝化损失量等方面的研究进展     

不同控释肥类型及施肥方式对肥料利用率和氮素平衡的影响

采用草莓盆栽试验研究了3种肥料类型（普通肥料、控释氮肥、控释复合肥）及其不同施肥方式对氮磷钾利用率、氮素在土壤一作物体系中的平衡及草莓生长的影响。结果表明，相对于普通肥料、控释氮肥和控释复合肥提高了土壤中有效养分的含量，促进了草莓生长，提高了草莓糖酸比和维生紊C含量。不同肥料类型间，植株干重、草莓产量和氮磷钾利用率大小顺序为：控释复合肥〉控释氮肥〉普通肥料。控释氮肥处理土壤中氮的残留率最高，其次为控释复合肥。氮的损失率大小顺序为：普通肥料〉控释氮肥〉控释复合肥。不同施肥方式间草莓糖酸比和维生素C含量、土壤氮残留率差异不显著。植株干重、草莓产量、氮钾利用率大小顺序为：底施〉混施和侧施〉表施；底施处理的磷素利用率最高，其他处理间差异不显著，氮损失率大小顺序为：表施〉混施和侧施〉底施。