我國(guó)緩控釋肥料的現(xiàn)狀和發(fā)展方向

1、我國(guó)緩/控釋肥料的現(xiàn)狀和發(fā)展方向來(lái)源：中國(guó)土壤與肥料.-2008 (4) .-1-4 作者：張夫道等 閱讀次數(shù)：1331現(xiàn)狀1.1百花齊放是我國(guó)緩/控釋肥料研究的最大特色1972年中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所李慶逵院士在我國(guó)首先開(kāi)展緩釋肥料的研制，基本上與日本同期研究。1985年原鄭州工學(xué)院許秀成、李菂蘋(píng)使用磷酸銨鉀鹽包裹尿素成功。至目前為止，我國(guó)已發(fā)展為世界 上緩/控釋肥料種類最多的國(guó)家。1.1.1包膜型緩釋肥料1.1.1.1包膜材料(1) 熱塑性材料：包括廢棄地膜材料和樹(shù)脂材料。(2) 廢棄物改性材料。(3) 化成材料：在包裹肥料顆粒過(guò)程中，材料之間、材料與肥料養(yǎng)分之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而成為防水膜

2、。(4) 無(wú)機(jī)材料：硫磺，磷酸銨鉀鹽，高嶺土，蒙脫土，硅藻土等。(5) 水溶性混聚物材料1.1.1.2包膜設(shè)備(1) 底噴式流化床，又稱為流化床噴動(dòng)塔。(2) 轉(zhuǎn)筒連續(xù)裝置。1.1.2內(nèi)質(zhì)型緩釋肥料使用水溶內(nèi)質(zhì)性緩釋劑與尿漿或 NPK料漿充分融合技術(shù)，達(dá)到肥料氮緩慢釋放的肥料，適用于高塔 復(fù)混肥和尿素裝置直接生產(chǎn)緩釋肥料，也適用于半料漿法緩釋復(fù)混肥料生產(chǎn)。1.1.3膠結(jié)型(或稱膠粘型)緩釋肥料使用具有膠結(jié)性能(膠粘性能)的緩釋劑將肥料粉末粘結(jié)成具有緩釋性能的圓顆粒肥料，適用于轉(zhuǎn)鼓造 粒的復(fù)混肥和緩釋鉀肥。1.1.4緩釋型BB肥(1) 將緩釋尿素與顆粒狀磷、鉀肥或復(fù)混肥料摻混而成的肥料。(2)

3、按不同作物生育期需肥量將不同時(shí)間段釋放的緩釋肥料摻混而成的肥料。1.2自主創(chuàng)新形成了我國(guó)緩/控釋肥料的獨(dú)特體系我國(guó)緩釋肥料的研制從起步階段走的就是自主創(chuàng)新的道路，而且，一直圍繞大田作物專用緩釋肥料開(kāi) 展科研工作。縱觀我國(guó)緩釋肥料行業(yè)，除了樹(shù)脂包膜和硫包膜技術(shù)是引進(jìn)日本、美國(guó)和加拿大技術(shù)并經(jīng)過(guò) 改進(jìn)外，肥包肥技術(shù)、廢棄物改性技術(shù)、化成材料包膜技術(shù)、水溶性混聚物技術(shù)、保水型緩釋尿素技術(shù)、 內(nèi)質(zhì)型緩釋肥料技術(shù)，膠結(jié)型緩釋肥料技術(shù)、緩釋BB肥技術(shù)、緩釋鉀肥技術(shù)等均是我國(guó)科學(xué)家首創(chuàng)的，到目前為止，已獲國(guó)內(nèi)外授權(quán)的發(fā)明專利有 20余項(xiàng)。1.3產(chǎn)、學(xué)、研有機(jī)結(jié)合加速了緩/控釋肥料產(chǎn)業(yè)化我國(guó)緩/控釋肥料的特點(diǎn)

4、就是科研院所和高等院校與企業(yè)密切合作，實(shí)驗(yàn)室研究與工廠的中試和規(guī)?；a(chǎn)相結(jié)合，大大縮短了產(chǎn)業(yè)化的周期。目前，我國(guó)已投產(chǎn)的廠家年生產(chǎn)能力為240多萬(wàn)t。1.4各類緩釋材料和工藝設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)1.4.1樹(shù)脂類材料和工藝設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)141.1優(yōu)點(diǎn)采用樹(shù)脂類材料包膜肥料養(yǎng)分釋放時(shí)間長(zhǎng)，其中肥料氮素的釋放時(shí)間可長(zhǎng)達(dá) 500d。歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在草坪、花卉和林木上施用，特別是歐洲和美國(guó)嚴(yán)禁在耕地上施用。141.2缺點(diǎn)(1) 樹(shù)脂在土壤中很難降解，通常降解期為3050年，樹(shù)脂包膜尿素中樹(shù)脂含量為13%20%,也就是說(shuō)，每100kg包膜尿素中含有1320kg樹(shù)脂，長(zhǎng)期施用，必然破壞土壤的物理結(jié)構(gòu)，比塑料地

5、膜破壞 力更大。日本有兩種可降解樹(shù)脂材料，一種是樹(shù)脂與淀粉的混合物，淀粉被微生物分解后，樹(shù)脂殼呈篩狀 物或崩解成碎片狀殘留在土壤中，仍會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)；另一種是光降解樹(shù)脂，倘若制作成地膜，見(jiàn)光后可緩慢降解，若用作膜材，地下無(wú)光，則不能降解。(2) 影響肥料氮含量，例如樹(shù)脂包裹尿素，含氮(N)量33%40%,也就是說(shuō)，農(nóng)民購(gòu)買100kg緩釋尿 素，只有8087kg尿素，其它為污染物樹(shù)脂。(3) 樹(shù)脂包膜型緩釋肥料采用底噴式流化床，受鼓風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量限制，其產(chǎn)量一般為1t/h,世界上最大 的也只有35 t/h,若欲提高產(chǎn)量，需制作很多流化床，耗能、耗工、費(fèi)時(shí)。1.4.2硫磺類材料和工藝設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)1.

6、4.2.1 優(yōu)點(diǎn)(1) 適合于缺硫土壤上施用，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。(2) 包膜效果較好，緩釋時(shí)間長(zhǎng)。1.4.2.2 缺點(diǎn)(1)硫磺性能較脆，肥料包膜時(shí)，易出現(xiàn)微小的裂紋，影響緩釋效果。為了彌補(bǔ)缺陷，包硫后還需補(bǔ)包層樹(shù)脂(2) 降低肥料氮含量，硫包膜尿素含硫(S)量為18%20%,也就是說(shuō)，農(nóng)民購(gòu)買100kg硫包膜尿素，只 買到8082kg尿素，1820kg硫磺。我國(guó)耕地土壤基本上不缺硫，只有油料作物施用硫肥有效。在南方 酸性土壤上長(zhǎng)期施用硫磺，土壤將進(jìn)一步酸化；在北方石灰性土壤上長(zhǎng)期施用硫磺，將改變土壤生物區(qū)系(包括微生物和土壤動(dòng)物)和土壤微生態(tài)環(huán)境，不利于作物生長(zhǎng)和土壤健康。(3) 加工設(shè)備采用流

7、化床，其缺點(diǎn)與樹(shù)脂包膜材料相同。143水溶性聚合物材料和工藝設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)143.1 優(yōu)點(diǎn)(1) 環(huán)境友好型，在土壤中易降解，其降解產(chǎn)物進(jìn)入土壤有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合膠體內(nèi)，提高土壤有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體含量，而土壤有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體是土壤肥力的核心。(2) 無(wú)論內(nèi)質(zhì)型還是包膜型緩釋肥料，均可規(guī)?；B續(xù)生產(chǎn)。1.4.3.2 缺點(diǎn)(1) 由于是水溶性材料，在包裹尿素時(shí)，尿素表面溶解，因此工藝條件較苛刻，要求“三迅速”，即迅 速包膜，迅速烘干、迅速冷卻。(2) 由于是水溶性材料，膠團(tuán)直徑為納米-亞微米級(jí)，包膜時(shí)間短，膜厚度僅為微米級(jí)，肥料養(yǎng)分釋放比樹(shù)脂和硫磺包膜尿素快，時(shí)間較短，最長(zhǎng)可達(dá)到200d，適宜于大田作物上施

8、用。(3) 包膜設(shè)備尚需進(jìn)一步完善。1.4.4磷酸銨鉀鹽材料及工藝設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)1.4.4.1 優(yōu)點(diǎn)肥膜和肥核(又稱肥心)均可為作物提供養(yǎng)分，無(wú)副產(chǎn)物，是最環(huán)保的緩釋肥料。1.4.4.2 缺點(diǎn)(1) 與樹(shù)脂和硫磺包膜緩釋肥相比，養(yǎng)分釋放相對(duì)較快，適宜于在大田作物上施用。(2) 采用圓盤(pán)包膜，生產(chǎn)量相對(duì)較低。2存在問(wèn)題和商榷2.1對(duì)緩/控釋肥料的界定不規(guī)范(1)緩釋肥料和控釋肥料的界定不清無(wú)論在學(xué)術(shù)界還是在肥料行業(yè)內(nèi)，對(duì)緩/控釋肥料的界定不統(tǒng)一，有的稱為緩釋肥料，有的稱為控釋肥料，有的稱為智能肥料；有的將樹(shù)脂包膜型肥料稱為控釋肥料，將其 它材料包裹的肥料稱為緩釋肥料。GB18382-2001“緩釋

9、”和“控釋”是兩個(gè)不同的概念。我國(guó)肥料標(biāo)識(shí)、內(nèi)容和要求的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了 “緩效肥料(slow-releasefertilizer)的定義：養(yǎng)分所呈的化合物或物理狀，能在一段時(shí)間內(nèi)緩慢釋放供植物持續(xù)吸收利用的肥料?！笔澜鐦?biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)對(duì)緩釋肥料(Slow-release-fertilizer)的定義：一種肥料所含有養(yǎng)分是以化合物或以物理狀態(tài)存在，以使其養(yǎng)分對(duì)植物的有效性延長(zhǎng)。建 議對(duì)緩釋肥料和控釋肥料做出以下界定：“緩釋肥料：采用物理、化學(xué)和生物方法使肥料氮在一段時(shí)間內(nèi) 于土壤中緩慢釋放，對(duì)作物的有效性比原來(lái)的氮肥延長(zhǎng)，該類肥料稱為緩釋肥料”；“控釋肥料：肥料養(yǎng) 分釋放速率與作物各生育期需

10、肥規(guī)律基本吻合，該類肥料稱為控釋肥料。”緩/控釋肥料即為緩釋肥料和控 釋肥料，二者是并列關(guān)系。(2)將緩釋氮肥與緩釋氮磷鉀復(fù)混肥相混淆從20世紀(jì)60年代初美國(guó)學(xué)者研制硫包裹尿素至今，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家研制緩釋肥料的目的是為了提高氮素化肥的利用率，其中氮肥的主要品種是尿素。從化學(xué)成份 上，尿素顆粒內(nèi)、外基本上是均一的，復(fù)混肥的成份相對(duì)來(lái)說(shuō)是非均一的，而且各個(gè)廠家的氮、磷、鉀配 方和輔料，工藝設(shè)備均不一樣。因此，不能將緩釋尿素氮(或緩釋氮肥)與緩釋復(fù)混肥料氮混為一談，這是其一；其二，不能將緩釋氮與緩釋磷或緩釋鉀混為一談。眾所周知，肥料氮進(jìn)入土壤后很快轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮 (NO3-N)，易于流失；水溶性磷進(jìn)入土

11、壤后，迅速被土壤礦物吸附固定，對(duì)于磷，不是“緩釋”，也不是 “控釋”，而是促進(jìn)釋放減少固定。至于鉀，因作物而論，只有煙草和大棚茄果類蔬菜較特殊，它們大約 在移栽后5060d進(jìn)入吸收鉀的高峰期，北方土壤正值天旱，鉀易被土壤礦物吸附固定，在南方和在大棚 中降雨或澆水瀕繁，鉀易被淋失，因此，肥料鉀需要緩釋和控釋。其它作物則不需要。(3) 養(yǎng)分溶出率與肥效不能等同目前，有些單位套用歐盟應(yīng)用于草坪、花卉的緩釋尿素推薦標(biāo)準(zhǔn)：即25C水溫滿足3個(gè)條件：24h初級(jí)溶出率W 15%，28d< 75%，規(guī)定時(shí)間75%。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大田作物很難使 用。實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的養(yǎng)分釋放率僅是相對(duì)數(shù)值，不等于田間肥效。例如，尿素

12、氮(N)在25C水中15min全部溶解，在土壤中15d基本轉(zhuǎn)化，其肥效可達(dá)30d左右。肖強(qiáng)的博士論文研究結(jié)果，在黑土、褐潮土和紅 壤中，4種緩釋肥120d的氮素(N)累積釋放率為79%88%; 25C下在裝有粒徑0.251mm、0.160.25m m、0.080.16mm、<0.08mm河砂的砂柱中，氮素(N)67h、56h和45h累積溶出率分別為 68.93%、 73.99%、77.24%和80.4%。每小時(shí)淋洗1次，每次緩釋肥在水中的浸泡時(shí)間為5min。緩釋肥氮素(N)在水中與3種旱地土壤中釋放速率相比較，在水中1min氮素(N)釋放率相當(dāng)于在土壤中3.45d。從作物需氮規(guī)律上看，所

13、有大田作物(包括茄果類蔬菜)，前期需氮(N)量大約占總需氮量的1/3,中、后期占2/3。這就 是說(shuō)，對(duì)于大田作物而言，氮素(N)初級(jí)釋放率以30%40%為宜。大田肥效試驗(yàn)結(jié)果，緩釋尿素在水中 0. 52h全部溶解，可基本上滿足旱地和水田作物的需要。(4) 應(yīng)正確對(duì)待緩/控釋肥料的效果根據(jù)各種作物單季和田間定位肥效試驗(yàn)結(jié)果，緩釋肥料氮的利用率可提高1030個(gè)百分點(diǎn)，足以顯示緩釋肥料的優(yōu)越性。但是，也應(yīng)該看到，隨著原材料的漲價(jià)，樹(shù)脂和硫磺包膜型緩釋肥料的效果與附加價(jià)格呈現(xiàn)不平衡，需要技術(shù)升級(jí)，降低生產(chǎn)成本。2.2分析測(cè)定方法不統(tǒng)一2.2.1淋洗方法不統(tǒng)一淋洗管各種各樣：直接使用滴定管淋洗，使用自制

14、的淋洗管淋洗，使用自制的砂柱管淋洗等。不同的淋洗管其淋洗結(jié)果是不一樣的，而且均是從上至下倒水，對(duì)肥料必然產(chǎn)生沖擊力。最科學(xué)的方 法是有一根側(cè)管直通淋洗管底部，從側(cè)管中加水，可消除上述弊病。2.2.2氮素測(cè)定方法不一致大多數(shù)學(xué)者采用經(jīng)典的肥料全氮測(cè)定方法，近年來(lái)個(gè)別學(xué)者在肥料行業(yè)內(nèi)積極倡導(dǎo)使用電導(dǎo)率法測(cè)定 水淋出氮素(N)含量，這是誤導(dǎo)。電導(dǎo)法測(cè)定銨態(tài)氮(NH4+-N)效果很好，但對(duì)于酰胺態(tài)氮CO(NH2)2-N和 硝態(tài)氮(NO3-N)靈敏度很差。包膜尿素氮的形態(tài)為酰胺態(tài)氮，即使是復(fù)混肥，特別是高濃度養(yǎng)分的復(fù)混肥， 大多數(shù)廠家采用尿素為氮源，有的廠家為了提高蔬菜和煙草對(duì)氮的吸收速度，還添加了很大

15、比例的硝態(tài)氮 肥，使用電導(dǎo)率法很難測(cè)定。2.3缺少大家認(rèn)可的緩/控釋肥料標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家化肥質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(上海)和山東金正大生態(tài)工程股份有限公司起草、由國(guó)家發(fā)改委2007年4月13日發(fā)布的“緩控釋肥料”行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)(HG/T-3931-2007)，標(biāo)志我國(guó)對(duì)緩/控釋肥料的管理進(jìn)入正軌。 但是，該標(biāo)準(zhǔn)僅僅是樹(shù)脂包膜型緩釋復(fù)混肥企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)論是指標(biāo)、名詞界定、測(cè)定方法等均不為學(xué)術(shù)界 和肥料行業(yè)的廠家所接受，擬進(jìn)行修改。我國(guó)的緩釋肥料品種之多居世界之最，有針對(duì)草坪、花卉的樹(shù)脂和硫磺包膜型緩釋肥料，有針對(duì)大田 各類作物的環(huán)境友好型緩釋肥料。特別是農(nóng)用緩釋肥料，每種作物生長(zhǎng)發(fā)育期不同，對(duì)養(yǎng)分釋放時(shí)間要求 也不一樣，需要不同時(shí)間段釋放養(yǎng)分的緩釋肥料。由于各生產(chǎn)廠家緩釋材料不同，緩釋肥類型不同，應(yīng)制 定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。例如，樹(shù)脂包膜型緩/控釋肥料，硫包膜型緩/控釋肥料，肥包肥型緩/控釋肥料，膠結(jié)型緩/ 控釋肥料，內(nèi)質(zhì)型緩/控釋肥料，化成型緩/控釋肥料，尿酶抑制劑型長(zhǎng)效肥料，BB肥型緩/控釋肥料等， 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法涵蓋我國(guó)所有的緩釋肥料品種。3發(fā)展方向我國(guó)緩/控釋肥料總的發(fā)展方向是環(huán)境友好、生產(chǎn)成本低、作物專用型。工藝上，包膜、內(nèi)質(zhì)、膠結(jié)型 并重；材料上，有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料復(fù)合而成的有機(jī) -無(wú)機(jī)復(fù)合材料；作物上，以大田作物為主，以草坪、