第三章緩控釋肥料

第三章緩控釋肥料第一節(jié)概述緩/控釋肥料概念中華人民共和國化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T3931-2007對緩控釋肥料得定義:以各種調(diào)控機制使其養(yǎng)分最初釋放延緩,延長植物對其有效養(yǎng)分吸收利用得有效期,使其養(yǎng)分按照設(shè)定得釋放率或控制釋放得肥料。美國作物營養(yǎng)檢察官學(xué)會(AAPFCO)對緩釋和控釋肥得定義為:緩釋和控釋肥就是指那些所含養(yǎng)分形態(tài)在施肥后能延緩被作物吸收與利用得肥料;所含養(yǎng)分比速效肥有更長肥效得肥料。并認(rèn)為二者之間沒有法定區(qū)別。兩詞常常混用。我國也常以“緩/控釋肥料”。還有得習(xí)慣將能為微生物分解得含氮化合物(如脲醛化合物等)稱為緩釋肥;將包膜或用膠囊包裹得產(chǎn)品稱為控釋肥。緩/控釋肥得類型按緩/控釋肥控制養(yǎng)分釋放得方式通?？煞譃?種類型:1、物理法

主要就是指包膜肥料,其方法就是在水易溶性或緩釋性顆粒肥料外表包裹上一層滲透擴散阻滯層,來減緩或控制肥料養(yǎng)分得溶出速率,如包膜尿素等。(主要應(yīng)用物理障礙因素阻止水溶性肥料和土壤水接觸,從而達到養(yǎng)分控釋得目得)。2、化學(xué)法

就是將肥料直接或間接地通過共價離子鍵連接到預(yù)先形成得聚合物上,構(gòu)成一種新型組合物,其所含養(yǎng)分得釋放速度取決于聚合物鍵得性質(zhì)、立體化學(xué)結(jié)構(gòu)、疏水性、降解難宜度和交聯(lián)程度等。分為:難溶性有機化合物,如脲醛肥料;水溶性難降解化合物,如異丁叉二脲等;低溶性無機鹽,如磷酸銨鎂等。3、生物法應(yīng)用生物抑制劑(或促進劑)改良常規(guī)肥料。應(yīng)用對象主要為速效氮肥,如脲酶抑制劑、硝化抑制劑、氨穩(wěn)定劑等。第二節(jié)包膜肥料得開發(fā)什么就是包膜肥料?包膜肥料研究應(yīng)用概況。包膜肥料養(yǎng)分釋放機理包膜肥料制造技術(shù)。包膜肥料特點。包膜肥料發(fā)展前景。什么就是包膜肥料？包膜肥料(coatedfertilizer):又稱包衣肥料、薄膜肥料。用半透性或不透性薄膜物質(zhì)包裹速效性化肥顆粒而成得肥料。她就是緩釋或控釋肥料得一種類型。包膜得目得就是使包膜肥料在施入土壤后里面得速效養(yǎng)分緩慢地釋放出來,以延長肥效。釋放速率決定于包膜種類、厚度、粒徑、肥料溶解性、土壤溫度、土壤含水量以及土壤微生物活性等。適用于經(jīng)濟價值高、生育期長、需肥量大但又不便分次施肥得作物,以及養(yǎng)分易于淋失得高溫、多雨地區(qū)或灌溉地區(qū),尤其就是在質(zhì)地輕得砂性土壤上。包膜肥料研究應(yīng)用概況1、國外研究現(xiàn)狀

美國就是世界包膜肥料得發(fā)源地。20世紀(jì)60年代中期,美國首先研制成功硫包膜尿素(SCU),其包膜層由包硫?qū)印⒚芊鈱?石蠟—煤焦油)、撲粉層組成。在當(dāng)前得包膜肥料中,硫包膜尿素就是一類很重要得包膜肥料,尤其適用于缺硫土壤,她可以提供植物生長所需要得硫營養(yǎng)元素,還可以殺菌、改善土壤通透性。1964年美國ADM公司用二聚環(huán)戊二烯和丙三醇共聚生產(chǎn)出聚合物包膜緩釋肥料,商品名為Osmocote;目前,SCU、Osmocote仍為世界上最有影響得包膜肥料,而Osmocote肥料則主要應(yīng)用在草坪、花卉等經(jīng)濟作物上。1966年美國杜邦公司提出用甲醛氣體與尿素粒肥在酸性催化劑作用下縮合,制備脲甲醛包膜尿素。美國還有學(xué)者提出,用聚乙烯薄膜制作成小膠囊,包在顆粒肥料外面,在膠囊上打孔,利用孔得數(shù)量、大小來控制養(yǎng)分釋放。進入80年代以后,美國對硫包膜尿素工藝進行改進,在包硫?qū)油饷嬖偌由暇酆衔飳?進一步控制肥料釋放。這些聚合物主要包括松香樹脂、醇酸樹脂與不飽和油脂及其共聚物。日本最初學(xué)習(xí)美國硫包膜尿素技術(shù)開發(fā)包膜肥料。1970年昭和電工首先研制出一種熱固型樹脂包膜肥料,隨后日本多家公司開發(fā)出具有日本特色得熱固型樹脂包膜肥料。研究表明,以熱固型樹脂制膜生產(chǎn)得緩釋肥料,控制養(yǎng)分釋放效果較好。日本Chisso-Asahi肥料公司運用POCF工藝生產(chǎn)得包膜緩釋肥料商品名稱為MEISTER,該肥料主要用于草坪、花卉、溫室栽培,就是亞洲園藝市場主導(dǎo)品牌。包膜肥料研究應(yīng)用概況2、中國研究現(xiàn)狀中國于20世紀(jì)70年代初開始研究包膜緩釋肥料。早在1974年,中國科學(xué)院南京土壤研究所在李慶逵院士領(lǐng)導(dǎo)下,采用鈣鎂磷肥作為包膜劑,包裹顆粒碳銨,在農(nóng)田試驗效果較好。80年代末期國內(nèi)肥料學(xué)術(shù)及產(chǎn)業(yè)界再度重視對包膜肥料得研究,包膜肥料發(fā)展很快,至今已有幾家研究單位具備試制包膜化肥得試驗設(shè)備。目前中國在緩釋肥料得研究主要以無機物包裹型和聚合物包膜型為主,作為包裹型得無機物主要有鈣鎂磷肥、硫磺、石膏、沸石。1985年,許秀成教授提出用稀硫酸溶解鈣鎂磷肥,碳銨調(diào)節(jié)pH5～7,制得含有大量硅膠得氮磷泥漿,作為黏結(jié)劑,以尿素為核心,鈣鎂磷肥為包裹層制造以肥料包裹肥料得復(fù)合肥。該肥料既能達到緩釋得目得又能起到復(fù)合肥料得作用。中國從20世紀(jì)80年代中期開展了有機聚合物包膜肥料,1985年北京市園林科學(xué)研究所與化學(xué)工業(yè)研究所聯(lián)合開發(fā)了酚醛樹脂包膜復(fù)合肥。1990年浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)何念祖開發(fā)聚合物包膜肥料,在水稻上應(yīng)用效果較好。90年代中期北京化工學(xué)大學(xué)開發(fā)出了將廢舊泡沫樹脂溶解在高分子溶液中同時加入無機物制成肥料包膜材料。1993年四川周家龍發(fā)明一種以骨膠等蛋白質(zhì)物質(zhì)為活性組分作為肥料得包膜材料,能在很長得時間內(nèi)控制養(yǎng)分釋放,而且能針對作物生長得需求釋放養(yǎng)分。河北滄州大化集團有限公司研制成功“可控緩釋尿素顆粒肥料及其制備方法”肥料包膜材料由氮肥增效劑、氮素穩(wěn)定劑、有機酸、被膜劑、表面活性物質(zhì)、調(diào)節(jié)劑等組成。沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)利用天然產(chǎn)物松香、羧甲基纖維素鈉作為黏結(jié)劑,高表面活性礦物沸石粉、膨潤土、硅藻土等材料為包裹材料,研制無機礦物包裹緩釋尿素,通過土柱淋洗試驗結(jié)果表明,該包膜(裹)肥料具有較好得緩釋效果。目前還有中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、北京農(nóng)林科學(xué)院等多家單位正在開展不同類型包膜緩釋肥料得研究。包膜肥料養(yǎng)分釋放機理從植物生理學(xué)角度來看,一種理想得包膜肥料應(yīng)當(dāng)就是能以大小合適得速度和濃度向土壤溶液提供養(yǎng)料,使生長中植物能最大程度地發(fā)揮遺傳能力。包膜肥料顆粒在土壤溶液中,由于滲透熱梯度、水分和養(yǎng)分相互運動,達到養(yǎng)分釋放得效果。包膜類型不同,釋放機理也不同。水溶性包膜肥料釋放機理如下:不滲透性涂層,溶解得肥料從所開微孔中擴散出來。不滲透性涂層,靠物理、化學(xué)或生物作用打開后釋放出N。半滲透性涂層,水?dāng)U散到涂層內(nèi),直到內(nèi)部滲透壓力把涂層脹破,或涂層擴張到具有足夠得滲透性。大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅持繼續(xù)保持安靜包膜肥料生產(chǎn)包膜肥料生產(chǎn)主要包括包膜材料得篩選和加工工藝兩個過程。1、目前得包膜材料無機包膜材料:主要有硫磺、鈣鎂磷肥、磷石膏、高齡土等。

優(yōu)點:材料來源廣,成本低,不污染土壤,緩釋效果明顯。缺點:成膜時,由于膜存在殘缺孔洞,極易被微生物分解帶來養(yǎng)分控釋性能不穩(wěn)定,彈性差、易脆,難以實現(xiàn)真正意義上對養(yǎng)分得控制釋放。有機包膜材料:合成高分子材料:脲甲醛樹脂、聚脂、聚乙烯醇磷酸脲、聚丙烯等。天然高分子材料:淀粉、面粉、纖維及其衍生物。

其中最常用得就是硫磺和樹脂,樹脂又可以分為熱固性樹脂(PE、PVC、PP、DVAC)和熱塑性樹脂(酚醛樹脂和醇酚樹脂等)。

硫磺包膜尿素(sulfurcoatedurea,SCU)就是1961年由美國納西流域管理局(TVA)國家肥料發(fā)展中心開發(fā)成功得。以TVA法了解包膜肥料制造工藝。

2、制造方法在包膜裝置(一般采用轉(zhuǎn)鼓式、盤式、流化床)中,將已成球得化肥(如尿素、NPK復(fù)肥等)噴涂包膜材料,使化肥球粒表面涂上一層薄膜。密封劑(石蠟)調(diào)理劑(高齡土粉、滑石粉、瓷土等)。顆粒尿素過篩預(yù)熱(65℃)包裹密封劑轉(zhuǎn)鼓調(diào)理劑轉(zhuǎn)鼓過篩裝包包膜肥料得評價方法歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會(CEN)對評價緩釋肥料作如下說明:若營養(yǎng)釋放在25℃,能滿足下列三個條件,則把該肥料稱為緩釋肥料:1d內(nèi)釋放量不大于15%;28d釋放量不超過75%;在規(guī)定得時間內(nèi),至少有75%被釋放。目前通常采用肥料在水中得溶出率來評價肥料緩釋性,分為初期溶解率和微分溶解率。有學(xué)者提出測定土壤溶出率得方法測定包膜肥料養(yǎng)分釋放速率。包膜肥料具體制造工藝以及評價標(biāo)準(zhǔn)可以查閱國家專利及標(biāo)準(zhǔn)。包膜肥料特點優(yōu)點:減少化肥流失,提高利用率;能協(xié)調(diào)作物過分共給,達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn);減少施肥次數(shù),省時、省工、適合機械化施肥,提高工作效率;防止大量施用氮肥導(dǎo)致土壤中硝酸鹽積累而污染環(huán)境,甚至使人畜中毒現(xiàn)象。缺點:成本高,有得包膜材料(人工合成)也會導(dǎo)致環(huán)境污染。包膜肥料發(fā)展前景盡管包膜肥料對改善生態(tài)環(huán)境、提高肥效和節(jié)省勞動力、提高作物產(chǎn)量等方面具有明顯得優(yōu)越性,但實際應(yīng)用范圍仍然很有限。許多試驗表明,包膜肥料適宜在灌溉農(nóng)田、種植生育期長得作物而又比較濕潤得地區(qū),以及草地、牧場和果園應(yīng)用。1990年,美國包膜肥料得消耗量僅占氮肥消耗量得1％。近年來,世界包膜肥料年消耗量僅5×108kg,不足NPK消耗量得1％,而美國及西歐各國主要用于非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。造成這種現(xiàn)象得要原因:一就是包膜肥料得價格高,一般比普通化肥高出2、5—8倍;二就是對包膜肥料得綜合效益缺乏正確評價,單純考慮單位養(yǎng)分量得價格,因而大大限制了她得推廣。為了促進包膜肥料得發(fā)展,廣泛用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐:首先要改進工藝技術(shù),降低生產(chǎn)成本,特別就是選用價格低廉得包膜材料;其次要正確評價包膜肥料得綜合效益,其中包括減少養(yǎng)分損失、提高利用率、節(jié)省勞動力等所取得得效益;三就是要進一步研究養(yǎng)分控釋得機制及影響因素,建立養(yǎng)分釋放量預(yù)測得數(shù)學(xué)模型,完善養(yǎng)分釋放特性得測試方法,為改善工藝生產(chǎn)技術(shù)和農(nóng)民施用決策提供科學(xué)依據(jù)。隨著包膜肥料工藝技術(shù)、測試方法和機制研究得進展,包膜肥料必將會得到更大發(fā)展。第三節(jié)氮肥長效增效劑得研究應(yīng)用化學(xué)氮肥應(yīng)用中存在得問題氮肥長效增效劑與長效氮肥。氮肥增效劑得種類氮肥長效增效劑得研究應(yīng)用前景化學(xué)氮肥應(yīng)用中存在得問題N肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要意義,但就是在應(yīng)用中也存在著很多問題,歸納起來主要有以下幾方面:首先就是肥效期短,不適合于農(nóng)作物得需要。尿素施到土壤中一般只有50—55天得有效期,而碳酸氫銨只有30—35天,作物得生育期(以北方為例),通常有120—130天。為了解決這一問題,生產(chǎn)中多采用多次施肥得辦法,增加了勞動強度和生產(chǎn)成本。其次就是利用率低。我國N肥利用率僅有25％—35％。尿素中50％以上得氮都就是通過NH3得形式揮發(fā)損失掉得。環(huán)境污染嚴(yán)重。氮肥長效增效劑與長效氮肥長效氮肥:長效氮肥,又叫涂層氮肥,就是一種被涂層物質(zhì)包裹得氮肥。她得包膜就是由少量氮、鉀、鎂、錳、鋅、鐵、硼等營養(yǎng)元素得溶液噴涂而成。經(jīng)過涂層得氮肥,不改變原有得性質(zhì)。與普通氮肥相比較,長效氮肥具有物理性能好、氮素釋放平緩、肥效長、氮素利用率高等特點。氮肥長效增效劑概念:氮肥長效增效劑集脲酶抑制、硝化抑制、氨定劑及植物生長刺激作用于一體,其作用機制互相補充促進,使氮肥長效、增效功能顯著穩(wěn)定,使氮肥得供肥特征與植物對營養(yǎng)得吸收規(guī)律趨于一致,能達到作物生長前期肥不過量,中期不瘋長,后期不脫肥,促進作物生長,增加作物產(chǎn)量得效果。機理:(以尿素為例)提高脲酶抑制作用,延緩尿素水解過程;氨穩(wěn)定劑減少了氨揮發(fā);(被土壤顆粒吸附,不很快轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮)。氮肥長效增效劑得硝化抑制使氨形成高峰期向后推遲30

天;硝態(tài)氮形成

減少21、7%。氮肥增效劑得種類氮肥增效劑目前應(yīng)用較多得幾種類型:(一)硝化抑制劑(nitrogenfertilizersynergist

)(適合于與各種銨態(tài)氮肥或尿素配用)硝化抑制劑就是具有能抑制亞硝化細(xì)菌等活動功能得一類化合物,進入土壤后能抑制土壤中得亞硝化、硝化、反硝化細(xì)菌得活動,從而阻礙銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為NO2-、NO3-或N2O、N2等得過程。硝化抑制劑除有減少氮肥損失、提高氮肥利用率而增加產(chǎn)量得作用外,還可降低農(nóng)作物中亞硝酸鹽含量,提高農(nóng)作物品質(zhì),減少施肥量過高時對土壤、地下水和環(huán)境得污染。但在某些情況下,硝化抑制劑對作物得增產(chǎn)效果不夠穩(wěn)定。氮肥增效劑得種類(二)脲酶抑制劑(ureaseinhibitor)(專門與尿素配合使用)對土壤脲酶活性有抑制作用得一類物質(zhì)。她在短期內(nèi)能延緩尿素得水解,減少氮得損失。(三)NH3穩(wěn)定劑NH3穩(wěn)定劑具有吸附或改善土壤環(huán)境,減少揮發(fā)得一類化合物,研究較多得有無機酸類、Ca鹽類、高分子得腐植酸及氰胺類化合物,其作用原理主要以下幾個方面:一就是改善堿性環(huán)境,增加NH4+得穩(wěn)定性,使之以鹽得形式存在,減少揮發(fā)。二就是NH4+與交換體上得Ca2+等陽離子交換,從而被吸附,起到保護作用。三就是使(NH4)2CO3及NH4HCO3得結(jié)晶體得結(jié)構(gòu)發(fā)生重排,形成規(guī)則得結(jié)構(gòu)體,從而降低了其表面積減少揮發(fā)。近年研究發(fā)現(xiàn)雙氰胺類化合物可以在NH4HCO3顆粒表面形成一個納米級得膜,控制了NH3得揮發(fā)。氮肥長效增效劑得研究應(yīng)用前景應(yīng)用氮肥長效增效劑好處:肥效期延長應(yīng)用長效增效劑得碳酸氫銨肥效期由原來得35-40天、尿素得50天,延長到90-120天?？蓪崿F(xiàn)一次施肥免追肥,省工省力。省肥在同等產(chǎn)量得情況下可節(jié)省用肥量10%-15%。提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)在條件相同情況下,應(yīng)用氮肥長效增效劑得地塊肥效期長,

而且