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污泥-淀粉复合型包膜缓释肥料的制备及缓释性能研究

污泥-淀粉复合型包膜缓释肥料的制备及缓释性能研究
污泥-淀粉复合型包膜缓释肥料的制备及缓释性能研究

污泥-淀粉复合型包膜缓释肥料的制备及其缓释性能

研究

【摘要】目前我国化肥的当季利用率:氮肥为 30 %~ 40 %, 磷肥为 10 %~ 25 %, 钾肥为 35 %~50 %。肥料的利用率相对较低,并且化肥的大面积使用,造成生态严重受损,而环境的自我修复能力较弱。对传统肥料进行改进或探索新型肥料迫在眉睫。本文尝试利用污泥、淀粉作为材料,包裹尿素制成缓释肥,使肥料缓慢释放,使肥效长久。主要利用淀粉和污泥制成复合型肥料,污泥有效成分能被植物体利用,同时污泥里的有害部分能缓慢被生物降解。淀粉的加入不仅能调理污泥结构,使包膜结构紧密,不易被迅速水解,同时促进微生物生长,利用和降解包膜材料残壳。本试验结果表明在用淀粉包膜制成的包膜尿素,在水中能有很好的水溶性,间接说明CFSSCU在自然环境中,能自然降解。在种植实验中,苋菜种子能正常发芽,对环境没有明显伤害作用。土柱淋洗结果表明,用污泥制成的复合肥料有一定的缓释性能。

【关键词】污泥淀粉包膜材料自然降解缓释肥料有机肥

符号及缩略说明

缩略词或简称英文名中文名SRF Slow Release Fertilizers 缓释肥料

CRF Controlled Release Fertilizers 控释肥料

CGU Conventional granular urea 常规颗粒尿素

CU Coated urea 包膜尿素

CFSSCU Compound fertilizer of sludge and

starch by coated urea

污泥-淀粉包膜尿素复合型肥

CM Coating materials 包膜材料

OU Ordinary urea 普通尿素

目录

第一章绪论

1.1 研究背景 (1)

1.2 污泥的研究概况

1.2.1 污泥的概念 (1)

1.2.2 污泥的处理 (1)

1.2.3 污泥的有害物质处理对策及问题 (1)

1.3 缓/控释肥料的定义 (2)

1.4 国内外缓/控释肥的研究概况

1.4.1 国外缓/控释肥 (2)

1.4.2 国内缓/控释肥 (2)

1.5 缓/控释肥的分类 (2)

1.6缓/控释肥的料的制造工艺

1.6.1 硫包膜肥料 (2)

1.6.2 聚合物包膜肥料 (2)

1.7 缓/控释肥包膜材料的成膜机理及肥料的释放机理

1.7.1 缓/控释包膜材料的成膜机理 (2)

1.7.2 缓/控释肥的释放机理 (2)

1.8 缓/控释肥料测试评价方法......................................3-4

1.9 本研究的目的及其意义 (4)

第二章污泥-淀粉复合型包膜控释肥料的制备及性能测试

2.1 材料与仪器

2.1.1 实验材料 (4)

2.1.2 实验仪器 (4)

2.2 污泥-淀粉复合型包膜控释肥料的制备

2.2.1 包膜材料的制备方法 (5)

2.2.2 包膜尿素颗粒的制备 (5)

2.2.3 污泥-淀粉包膜尿素复合型肥料制备

2.3 测定成品参数及方法

2.3.1 包膜材料水中溶解状况 (5)

2.3.2 包膜尿素成粒率的测定 (5)

2.3.3 包膜尿素潮解测试.........................................5-6

2.3.4 土柱淋洗测定溶出率 (6)

2.3.5 包膜材料对环境的评价讨论 (6)

2.4结果与分析

2.4.1包膜材料性能研究

2.4.1.1淀粉用量的确定........................................6-7

2.4.1.2淀粉糊化对包膜材料的影响..............................7-8

2.4.1.3包膜材料水溶性观察 (8)

2.4.2包膜尿素性能研究

2.4.2.1.CU成粒率测定.........................................8-9

2.4.2.2包膜尿素潮解性实验 (9)

2.4.3污泥-淀粉包膜尿素控释复合肥

2.4.

3.1包膜材料液用量的确定..................................9-10

2.4.

3.2污泥-淀粉包膜尿素控释复合肥土柱淋洗

2.4.

3.2.1空白值的主要影响因素..............................10-11

2.4.

3.2.2标准曲线的绘制....................................11-12

2.4.

3.2.3淋洗液总氮测定....................................12-14

2.4.4污泥-淀粉包膜尿素复合肥对环境的影响评价 (14)

第三章结论及问题讨论

3.1结论..........................................................

3.2问题讨论......................................................

3.3展望..........................................................

第一章绪论

1.1研究背景

目前全球生态环境面临着严重挑战,全球气候变暖已让更多国家警醒。我国经过三十年的经济高速发展,成为世界第二大经济体,环境换来的GDP让我们付出了巨大代价,环保部发布2014全年PM2.5监测城市达190个,污染城市较重的仍然占绝大多数。根据联合国最新的预测,世界人口2025 年将突破 80 亿达到 80.1153 亿,2050 年达到 91.4998 亿【1】,与此同时人类对粮食的需求是十分巨大的,所面临的粮食问题也更加严峻。此外,世界人均耕地为0.4公顷,我国人均耕地为0.1公顷【2】。生态环境的破坏,水质遭到污染,可耕农用土地愈来愈少,大量化学肥料使用,造成土壤板结,流失于江河,重金属含量严重超标,如何减少化肥的使用,这些现实问题急需政府主导解决。随着中国城镇化的加快,城市圈逐渐扩大,城市污泥也逐年增加,污泥的资源化处理也是如今亟待解决的问题,将污泥应用到化肥领域是一个资源再利用,保护环境的新举措。

1.2污泥的研究概况

1.2.1 污泥的概念

美国国家研究委员会(USNRC,UnitedStateSNationalResearehCouneil)(2002)将“生物固体”的定义重新修订为:经过处理过的、符合503号文件中土地利用标准或其他类似标准的污泥。污泥由污水处理后所得到的,是一种由有机物、细菌、无机物、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率高(可高达99%以上),含有丰富氮、磷等无机物和木质素、纤维素、腐殖酸等有机物,易腐化发臭,并且颗粒较细,比重较小,呈胶状液态,它是介于液体和固体之间的浓稠物,属于胶状结构的亲水性物质,可以用泵运输,但它很难通过沉降进行固液分离。悬浮物浓度一般在 1% ~ 10%, 低于此浓度常常称为泥浆{3】。

1.2.2 污泥的处理

国内污泥的处理方法主要有如下几种:a.土地填埋 b.焚烧处理 c.制成堆肥 d.制成环保砖e.制成粘结剂。主要的处理方法还是以土地填埋为主,制成堆肥也占了一部分,但是其处理技术还是相对落后,处理成本较高。

1.2.3污泥的有害物质处理对策及问题

城市污泥中含有大量重金属、病原物、有毒有机物(单环芳烃、多环芳烃等),因而处理起来较复杂,目前常见的处理方法有:a.淋洗法b.热处理c.电解法d.微生物治理e.吸附法f.沉淀法g.植物治理。以上处理对策相对来说,还未形成规模,一般污泥都被进行了土地填埋,因而找到合理解决污泥处理问题方案是迫不及待的。

1.3 缓/控释肥料的定义

缓/控释肥料的英文名称一般为S low Release Fertilizers(SRFs),Controlled Release Fertilizers(CRFs),Controlled Avilability Fertilizers(CAFs),Controlled Response Fertilizers(CRFs),一般说来,专业术语缓释肥料(Slow Release Fertilizers)和控释肥料(Controlled Release Fertilizers)是并存使用的,国内一些缓释和控释肥料产品也被投入到农用中,可是从专业角度

来看,缓释肥料和控释肥料是不同的概念。缓释肥料在最开始的时候,是将普通水溶性速效肥料进行改性,使其水溶性逐渐降低,从而减缓肥效的释放的一种肥料。而控释肥料是在缓释的基础上,将普通水溶性肥料进行包膜或者胶囊工艺,调节包膜的通透性和水溶性,使得肥料的养分随植物生长需要而逐渐释放,一般俗称智能肥料,目前,如何更准确地使农作物养分的吸收模式与肥料养分的释放模式相匹配是控释肥料的最新研究方向【4-6】。

1.4 国内外缓/控释肥的研究概况

1.4.1 国外缓/控释肥【7-9】

国外对普通化肥进行改性的研究较早,大约上世纪三十年代便开始了,当时实验室便开始尝试尿素与甲醛缩合成缓释有机体。美国在四十年代中期便完成了实验室的整个工艺流程,直到五十年代,脲甲醛被制成肥料成功投入市场。随后上世纪九十年代,英、美、法等国申请了丁烯醛与尿素缩合物的制备工艺的发明专利。美国是较早研究缓/控释肥料的国家,日本是研究和应用控释肥料技术较先进的国家,以高分子包膜肥料为主。欧洲各国侧重于微溶性含氮化合物缓释肥料的研究。

1.4.2 国内缓/控释肥

我国缓/控释肥料的研制起步较晚,我国于1971年成功研制出脲甲醛缓释肥料( UF) ;在1973 年又成功研制出了钙镁磷肥包膜的碳酸氢铵;八十年代,南京土壤研究所和郑州工业大学合作开发出了一类以复合肥包裹肥料的缓释肥磷酸盐包膜尿素;九十年代, 郑州工业大学在研究包裹型复合肥料的基础上, 成功开发了缓效多营养包硫尿素,并且在美国建立了生产基地,实验表明在用肥量比普通施肥减少 1/3 的情况下,在小麦上施用可得到 57.2%的氮利用率,水稻的产量基本保持不变【10】。

1.5 缓/控释肥的分类

shaviv(1993)将缓/控释肥料按其控制溶解性的方式分成如下四种。

(l)利用物理因素控制的水溶性肥料,这类主要以包膜或者胶结等方式的控释肥料,且这类肥料在控释肥料中占较大比例。

(2)利用微溶的无机物质制成的,如熔融硅酸钾、亚硒酸钠、金属磷酸铵、铝氧化物结合的磷肥等,这类主要是缓释肥料。

(3)利用化学或生物降解微溶有机物质制成的,如脲醛缩合物、异丁烯叉二脲等,这类也主要是缓释肥料。

(4)利用在土壤逐渐被分解的物质制成的,如烷基化尿素(alky lated urea-AU)、胍基尿素(guanayl urea-GU)等,这些也主要是缓释肥料。【11】

1.6缓/控释肥的料的制造工艺

1.6.1硫包膜肥料

硫磺包膜尿素(SCU)作为无机包膜肥料成功投产入农业中的典范,是无机包膜材料制成的缓释肥的代表,无机包膜肥料还可以以磷酸盐、硅酸盐、黏土等为包膜材料。硫磺包膜尿素(SCU)最早由美国研制,其制备工艺主要是在预热的尿素(71-82℃)的颗粒上包裹上熔融硫,随后迅速固化,并加入调理剂(表面活化剂、粘结剂、乳化剂等)使包膜上膜孔减少,

趋近密封。该类包膜肥料可以弥补土壤中的硫不足,同时也可以灭菌和改善土壤通透性【12】。

1.6.2 聚合物包膜肥料

聚合物包膜肥料(PCF)主要是利用聚合物(聚乙烯醇、有机硅、聚乙烯、脲醛树脂、淀粉及其衍生物、纤维素及其衍生物等)作为包膜材料,并加入有机溶剂和调理剂(甘油、石蜡等,是目前控释肥料的主要代表。这类包膜肥料种类较多,美国生产的Osmocote(醇酸树脂型),其包膜材料由甘油酸和双环戊二烯共聚而成,对养分的控释性能较好[13]。日本开发的POCF工艺,聚乙烯(PE)和乙烯一醋酸乙烯烯酯共聚物(EVA)制成的包膜材料,缓释期能达到360天[14]。聚合物包膜材料主要以有机物为主,其包膜上的孔隙较无机材料更小,而且其缓释周期也较长,市面上大都控释肥料都是此类物质包膜。

1.7 缓/控释肥包膜材料的成膜机理及肥料的释放机理

1.7.1缓/控释包膜材料的成膜机理

缓/控释包膜材料材料成膜机理一般受包膜材料的影响,目前有两种通用的解释,即机械胶结作用和吸附作用。

a.肥料核心表面的粉状物与液态的胶结剂表面不规则,形成镶嵌,粉末固化后达到锚固效果。

b.吸附作用:上世纪40年代提出,主要为物理吸附和化学吸附。

1.7.2 缓/控释肥的释放机理

缓/控释肥料的缓释性能主要受包膜材料的影响,如材料性质、厚度、构成组分、包膜孔隙度等。【15】。有机包膜材料制成的要强于无机物制成的,有机物制成的膜致密性较好,孔隙度低、通透性较差,养分的释放周期长,从而缓释效果优于无机包膜材料的。肥料的释放机理一般有两种说法,分别是破裂机制和扩散机制。

a.破裂机制是指养分从膜层内部孔隙或裂缝里扩散出来,一般这种机制主要是在无机包膜肥料上。例如硫包膜肥料释放一般认为是聚合态硫转化成结晶态硫使膜层出现孔隙,而逐渐使养分释放【16】。

b.扩散机制是指包膜肥料核心层外的水蒸气通过渗透的方式进入膜层,并凝集在核心肥料表面,从而不断使肥料核心溶解,膜层形成压力差,在养分浓度梯度的推动下不断使养分释放,其释放是逐级释放的,释放周期较长【17】。

1.8缓/控释肥料测试评价方法

欧洲标准委员会(CEN)规定,将肥料养分置于25℃条件下,在水中 24h内的养分释放量不超过过 15%、28d内不超过 75%、规定时间内至少有 75%被释放,这样的肥料则可称为缓释肥料【18】。日本学者则通过测定其在水中初期溶出率和微分溶出率来评价缓释性能。Blouin 等在1971年提出了7d静置水溶出率法,用其测定硫包膜尿素(SCU)缓释释性能。这些方法都是经典方法,现在其他的一些方法都是在此基础上改进而成。

1.9本研究的目的及其意义

本课题的切入点主要从如何利用污泥,如何将污泥的肥效转化为实际可行的肥效出发的,污泥资源化处理,变废为宝,结合污泥的自身特性(丰富的无机氮、磷等无机物和有机质),探索出新颖的污泥处理和制造有机肥的方法是本论文的主要目的。污泥要想常规处理是比较困难的,因为污泥本身含水率高,以及污水处理过程中外加的大量聚丙烯酰胺高聚物等缺点,如果直接堆肥,不太现实。本题克服其难以处理的缺点,利用污泥里的聚丙烯酰胺,其胶结性可以使包膜尿素较容易镶嵌其中,并压制成棒状,制成具有缓释性能的有机肥料,这是在有机肥料领域的新尝试,新探索。

第二章污泥-淀粉复合型包膜控释肥料的制备及性能测试

2.1 材料与仪器

2.1.1 实验材料:

常规颗粒尿素 A.R 福瑞德化肥有限公司

淀粉 A.R 西陇化工有限公司

聚乙烯醇(PVA) A.R 西陇化工有限公司

甘油(丙三纯) A.R 西陇化工有限公司

甲醛 A.R 西陇化工有限公司

丙三醇 A.R 国药集团化学试剂有限公司

液体石蜡 A.R 西陇化工有限公司

氢氧化钠 A.R 西陇化工有限公司

过硫酸钾 A.R 天津试剂有限公司

过硫酸钾 A.R 阿拉丁试剂有限公司

浓盐酸 A.R 泉州东海试剂有限公司

浓硫酸 A.R 泉州东海试剂有限公司

2.1.2实验仪器

电子天平(BS224)北京赛多利斯仪器有限公司

电热恒温鼓风干燥箱(DHG-9079A) 上海浦东荣丰仪器有限公司

紫外可见分光光度计(UV-1800)上海美普达仪器有限公司

数显恒温水浴锅(HH-4) 国华电器有限公司

2.2 污泥-淀粉复合型包膜控释肥料的制备

2.2.1 包膜材料的制备方法

交联剂增塑剂

淀粉溶解及糊化加热及搅拌加热及保温△催化剂润滑剂

包膜材料液

图2.1包膜材料制备工艺流程

Fig.2.1.The preparation process of CM

准确称取淀粉5g 并置于烧杯中,加入100ml 蒸馏水,在85℃水浴锅中加热至完全糊化,然后加入5gPVA ,5ml 甲醛,继续搅拌60min ,接着加入2.5ml 甘油和2.5ml 液体石蜡,在85℃条件下保温30min 。

保温后的包膜材料在预热的玻璃板上流延,使其自然冷却成膜。

2.2.2包膜尿素颗粒的制备

预处理 风干

图2.2.CU 制备工艺流程

Fig.2.2.The preparation process of CU

尿素颗粒预处理:将尿素过0.3mm 的塑料筛 称取100g 的尿素颗粒置于转动的预热铁筛中,将2.2.1制得的热包膜材料喷洒在尿素颗粒上,并迅速用电吹风风干,重复上述3-4次。

2.2.3 污泥-淀粉包膜尿素复合型肥料制备

包膜材料液 包膜尿素

图2.3 CFSSCU 制备工艺流程

Fig.2.3.The preparation process of CFSSCU

污泥预处理:自然风干,过40目筛

称取200g 污泥置于烧杯中,加入40ml 的包膜液,搅拌混匀,向人工压片器空中加入5-6颗包膜尿素,以及污泥颗粒,人工压制出复合肥料棒,自然风干。

2.3 测定成品参数及方法

2.3.1 包膜材料水中溶解状况

取成膜的包膜材料放置于水中,观察水溶性。

2.3.2 包膜尿素成粒率的测定

将制得的包膜尿素成品分别通过筛网(2mm 、4mm 、10mm ),并对于以上三种不同粒径的成品进行称重,以及计算其重量所占百分率。

2.3.3包膜尿素潮解测试

称取2g 包膜尿素置于50ml 烧杯中,并放置在盛有20ml 蒸馏水的250ml 烧杯中,用保鲜膜将大烧杯密封,并放置于阴暗处7天,普通尿素处理作为对照组。

2.3.4 土柱淋洗测定溶出率

污泥 普通尿素 喷洒料液

包膜尿素 搅拌混匀 人工造粒 风干装袋

5㎝

.. 河砂25g

40㎝

100g土肥混合物(N 1000mg/kg)

200g土壤(1.3g/cm3)

滤布

图3.4土柱淋洗装置图

Fig.3.4.Soil column leaching device

材料预处理:土壤风干过3mm筛

河沙风干过3mm筛

按以上装置图进行土柱淋洗,第一次加入100ml蒸馏水使土壤水分接近饱和,培养1d 后,接着向淋洗柱中加入50ml蒸馏水,收集5h内的淋洗液(收集时小烧杯放入盛有水的大烧杯中以减少淋洗液蒸发,亦可用锥形瓶收集),淋洗完毕后用刺有小孔的保鲜膜包裹淋洗柱上端开口,每隔2d,进行淋洗,共进行4次,收集淋洗液,每次淋洗液采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度计测出全氮量[19],以加普通尿素淋洗作为对照组。

2.3.5包膜材料对环境的评价讨论

在培养皿中加入2g 苋菜种子,盖上双层滤纸,并加入包膜材料水,直至完全浸没,以蒸馏水为对照,放入暗室中培养,观察发芽率。

2.4结果与分析

2.4.1包膜材料性能研究

2.4.1.1淀粉用量的确定

表4.1淀粉用量对溶解性和拉伸强度的影响注:+表示强度

Fig.4.1the influence of tensile strength and the solubility by the starch dosage

Note:+express strength 淀粉用量溶解性拉伸强度100% 十十十十十

80% 十十十十十

50% 十十十十十

10% 十十十十十

100%

80%

50%

10%

1

234 Solubility

The tensile strength

The amount of starch (%)

S o l u b i l i t y (+)

1

2

3

4

The tensile strength (+)

图4.1.淀粉用量对溶解性和拉伸强度的影响关系

Fig.4.1.the influence of tensile strength and the solubility by the starch dosage

实验结果表明,在制备包膜材料液时,淀粉的用量影响膜的韧性和溶解性,实验制备过程中通过加入不同配比(100%、80%、50%、10%)的淀粉量(淀粉用量以PVA 用量为基准),观察成膜性状,由图4.1知,淀粉用量在50%—80%为宜。

2.4.1.2淀粉糊化对包膜材料的影响

表4.1.2 糊化对包膜材料的影响 注:+表示强度

Tab.4.1.2.Effect of gelatinization of coating material Note:+express strength

淀粉作为天然有机物,在包膜肥料中使用,使CM 更容易降解,而减少环境污染。在制备包膜液工艺中,如果淀粉未糊化,成膜气泡量明显增多,膜透明度明显下降,且CM 液的粘稠度下降,造成不容易包裹OU 。因而在制备CM 过程中,必须先将淀粉糊化,制备出的的CM 才符合要求。

2.4.1.3包膜材料水溶性观察

包膜材料黏度

包膜材料气泡量

包膜材料透明度

糊化 十十 十 十十 未糊化

十十

图4.1.3.1.溶解前图4.1.3.2.溶解中

Fig.4.1.3.1 Prior to dissolution Fig.4.1.3.2.Dissolution

图4.1.3.3.溶解后

Fig.4.1.3.3.After dissolution

制备的CM透明度较好,韧性强,如图4.1.3.1,在膜溶解试验中,刚开始不易吸水,24d后,在水中,几乎溶解。此实验间接证明CM制成的复合肥在土壤中也是容易分解的,对环境危害不大。

2.4.2包膜尿素性能研究

2.4.2.1.CU成粒率测定表

4.2 CU成粒率

Tab.4.2.Rate of grain of CU

1mm 3mm 10mm CU成粒率 5.3%70.2% 96.7%

&

Fig.4.2.1 OU Fig.4.2.2 CU

CU成品过筛(1mm、3mm、10mm筛),结果表明新制CU粒径大都在3mm以下,同时也有部分破碎的,还有很大部分颗粒粘连在一起,成粒性和OU相比较差,表面凹凸不平(见上图4.2.1),这与制作工艺有很大关系,本产品制作纯属手工制作,各添加剂配比对产品质量也有很大关系,包膜工艺有待进一步研究。

2.4.2.2包膜尿素潮解性实验

表4.2.2.OU/CU潮解率注:室温25℃

Tab.4.2.2.Deliquescent rate of OU&CU Note:Room temperature25℃

吸水前吸水后潮解率(%)OU 2.0343 3.4579 69.98

CU 2.0122 3.6693 82.35

CU潮解率82.35%明显大于OU 的69.98%,表明CU保水性性较好,因为CM加入的淀粉中含有较多亲水基团(如羟基),与空气中水直接作用,间接表明CU施肥于干旱地区,会具有明显抗旱作用。

2.4.3污泥-淀粉包膜尿素释复合肥

2.4.

3.1包膜材料液用量的确定

表4.3.1 CM用量的确定注:+表示强度

Tab.4.3.1.Determine the amount of CM Note:+express strength CM用量5ml 10ml 20ml 30ml 50ml

混合物料黏

十十十十十十十十十十十十十十十性

CFSSCU成粒

十十十十十十十十十

010********

1

2

3

4

5

V i s c o u s (+)

Consumption (%)

Viscous

Rate of grain

图4.3.1 CM 用量的确定

Fig.4.3.1.Determine the amount of CM

Fig.4.5.1.1 SFSSCU Fig.4.5.1.2 SFSSCU

在制备CFSSCU 中,加入CM 液,使污泥更易粘接和成型,但CM 液的用量会影响成粒效果,以及影响内包的CU,CM 液用量过多,致使SFSSCU 难以成型,也会使CU 容易溶解,实验表明,CM 液加入量控制在10%-20%,SFSSCU 成型效果较好。

CM 液加入污泥中,不仅可以使污泥更容易成型,而且淀粉能够为微生物分解,CM 液中含有的甲醛亦可杀死污泥中有毒病菌,减轻对作物的毒害。 2.4.3.2污泥-淀粉包膜尿素控释复合肥土柱淋洗

2.4.

3.2.1空白值的主要影响因素

在用过硫酸钾氧化—紫外分光测氮法中,对实验的精度有较高要求,空白值主要受试剂纯度、蒸馏水、加压压力和温度有关,在实际操作中,遇到以下问题,特此讨论。

表4.3.2.1.1实验用水对空白值影响 注:单位Abs Tab.4.3.2.1.1 Effects of water on the blank value Note:Abs unit

一次蒸镏水 超纯水 娃哈哈纯净水

220nm 0.083 0.034 0.091 275nm

0.039

0.004

0.002

在国标中,要求蒸馏水使用无氨水,通过对实验室现有水质进行检测,发现,超纯水纯度能够达到理想值,因而本实验使用实验室现制取的超纯水,超纯水最好现用现取。

表4.3.2.1.2 过硫酸钾纯度对空白值影响注:单位为Abs

Tab.4.3.2.1.2 Influence of the purity of potassium persulfate on blank value Note:Abs unit

天津化学试剂有限公

阿拉丁试剂有限公司提纯阿拉丁产品

220nm 2.839 3.000 0.103

275nm 0.032 0.144 0.002

过硫酸钾对空白值的影响是比较大的,本试验通过使用两家公司产的过硫酸钾,测定空白值在220nm和275nm波长处的吸收值发现,两家产的过硫酸钾都不能达到理想值,最后通过对阿拉丁试剂公司产的过硫酸钾进行提纯,进行试验,效果明显,接近理想空白值。

对样品进行加压加热处理,由于实验室条件不够,而改为恒温干燥箱,调温度至128℃,并加热1h处理,试验结果表明,此处理能够使过硫酸钾有效分解以及氧化样品有机物。

2.4.

3.2.2标准曲线的绘制表

4.3.2.2 不同浓度标准液的吸光度注:单位为Abs

Tab.4.3.2.2 The absorbance of standard solution Note:Abs unit

As220 As275 As220-2As275 Ab220-2Ab275 Ar

0.000 0.103 0.002 0.099 0.099 0.000

0.001 0.122 -0.003 0.108 0.099 0.009

0.003 0.132 0.008 0.126 0.099 0.027

0.005 0.168 0.004 0.160 0.099 0.061

0.007 0.167 0.001 0.147 0.099 0.051

0.010 0.203 0.003 0.197 0.099 0.098

0.030 0.412 0.007 0.398 0.099 0.299

0.050 0.554 0.004 0.546 0.099 0.447

0.070 0.730 -0.001 0.732 0.099 0.633

0.100 1.112 0.007 1.098 0.099 0.999

0.000.050.10

0.0

0.5

1.0

A b s o r b a n c e d i f f e r e n c e (A b s )

The concentration of standard solution (mg)

Absorbance difference

Linear Fit of Absorbance difference Linear Fit of Absorbance difference

Equation y = a + b*x Adj. R-Square

0.99491

Value

Standard Error

Absorbance diff erence

Intercept -0.003890.00989Absorbance diff erence

Slope 9.64805

0.23004

图4.3.2.2 校准曲线

Fig.4.3.2.2 The calibration curve

标准曲线的绘制,是以硝酸钾为标准溶液的,在做校准曲线时,由于受空白值影响较大,因为空白值的影响因素较多,配置标准溶液时最好溶液不要久置,并且最好一次性完成测定,这样能保证干扰因素一致。 2.4.3.2.3淋洗液总氮测定

表4.3.2.3.1 CFSSCU 淋洗液不同波长吸光度

Tab.4.3.2.3.1 The absorbance eluent of different wavelength of CFSSCU

As220 As275 As220-2As275 Ab220-2Ab275 As The concentration of sample (g/L )

0.509 0.006 0.497 0.099 0.398 0.167 0.624 0.002 0.620 0.099 0.521 0.218 0.522 0.003 0.516 0.099 0.417 0.175 0.486 0.005

0.476

0.099

0.377

0.158

表4.3.2.3.2 OU 淋洗液不同波长吸光度

Tab.4.3.2.3.2 The absorbance eluent of different wavelength of OU

As220 As275 As220-2As275 Ab220-2Ab275 As The concentration of sample(g/L) 0.494 0.002 0.490 0.099 0.391 0.164 0.723 0.004 0.715 0.099 0.616 0.257 0.545 0.001 0.543 0.099 0.444 0.186 0.503 0.003

0.497

0.099

0.398

0.167

表4.3.2.4 淋洗液的总体积 注:单位ml

Tab.4.3.2.4 The total volume of leaching solution

1 2 3 4 CFSSCU

25.3 30.2 35.4 28.2 OU

30.3

41.4

38.2

32.1

1

2

3

4

2

46810121416182022242628

30T h e l e a c h i n g r a t e o f N o f C F F S S C U (%)

Times

The leaching rate of N of CFFSSCU The leaching rate of N of OU

图4.3.2.4 OU 和CFSSCU 在土壤中总N 累积淋出率

Fig.4.3.2.4 The leaching rate of N of OU and CFSSCU in the soil

总N累积率测定结果表明,OU和CFSSCU在土壤中淋洗的速率明显不同。OU的淋洗速率明显大于CFSSCU的淋洗速率,第一次淋洗,OU淋洗率达到5%,CFSSCU淋洗率则达到4%,在刚开始阶段,OU淋洗速率明显大于CFSSCU,说明OU肥效在初始阶段很大一部分就能释放出来,而CFSSCUF肥效释放缓慢,由此可以说明,CFSSCU具有明显缓释效果。

2.4.4污泥-淀粉包膜尿素复合肥对环境的影响评价

Fig.2.4.4CM Fig.2.4.4 Distilled water 实验表明,图2.4.4CM和图2.4.4Distilled water培养一周后苋菜种子发芽正常,蒸馏水浸泡的种子发芽率较好于CM浸泡的,有可能是实验组数太少,存在偶然因素,但总体来说,两者差别不大,间接说明CFSSCU对环境无明显毒害作用。

第三章结论及问题讨论

3.1结论

在用淀粉包膜制成的包膜尿素,在水中能有很好的水溶性,间接说明CFSSCU在自然环境中,能自然降解,以及苋菜种子能正常发芽,说明对环境没有明显影响。土柱淋洗结果表明,用污泥制成的复合肥料有一定的缓释性能。

3.2问题讨论

在制备CM过程中,成膜表面仍有气泡产生,需要对去泡剂的选择进行研究,以及在人工造粒过程中,造粒效果不太好,需要改进造粒工艺,同时对于压片制备CFSSCU的力度把握不够,有时压制出的产品,饱和性较差,也需进行探究。

在土柱淋洗时,自制的淋洗柱,容易出现土壤松垮,可能会影响淋洗效果。需要更进一步的探究。

不足之处:由于受条件限制,所制备的复合肥产品未在大自然试验,仅仅在实验室中模拟进行。

3.3展望

将污泥变费为宝,制成具有缓释性的污泥-淀粉缓释包膜复合肥料,污泥的有效无机物(氮、磷、钾等)能被植物体吸收,同时里的有机质也能被植物体吸收利用,这不仅为解决污泥处理难问题提供了新的探索方法,同时也为肥料的充分利用提供了新的思路,更是符合环保节约型理念的。无疑是比较有意义的,但复合肥的缓释性能需要进一步研究以及实际

成本问题。

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Study on preparation and sustained release properties of slow release fertilizer production coated by

sludge&starch composite

College of chemistry and Life Science Applied Chemistry (Hons) 111006023 Luo

Song

Guide Teacher : Zhang Yingwu (Associate Prof)

Abstract:At present, The using efficiency of China's fertilizer nitrogen during the season the nitrogenis fertilizer 30% ~ 40%, phosphate fertilizer is 10% ~25% of, potash fertilizer is 35% to 50%.The fertilizer utilization rate is relatively low.It has been used in Large area , causing serious damage to the ecological,The self repairing ability of environment is very weak, developing a new type of fertilizer is imminent,the attempts of this paper is to explore the process, the coated urea fertilizer is made by common raw sludge and starch,it will be slow release fertilizer, and keeping for a long time.The main use of starch and sludge compound fertilizer made from sludge can be effective components, plant utilization,at the same time, the harmful part of sludge is in the slow biodegradation.The starch content in sludge conditioning structure can not only make the envelope, compact structure, easy to be rapidly hydrolyzed, and accelerate growth of microorganism, the degradation of the coating material and the shell residue.The experimental results showed that the prepared by starch coated urea in the water, can have very good water solubility,it is indirect evidence of CFSSCU in the natural environment, natural degradation,amaranth seed can germinate normally and almost,at the same time that has no obvious injury on the environment .The results of the soil column leaching showed that compound fertilizer with sludge produced have some slow-release property.

Keywords: Sludge Starch Coating materials Natural degradation Slow-release fertilizer Organic Fertilizer

致谢:

此番腹稿,寥寥数字,昭情试验多日,别有一番滋味,却情真意切,幸亏于之不吝赐教,此拙文方可付梓。

五月初露,盎然之时,竟是折柳相送之日。昨夜东风雨,刺桐频点头,乱花无意,行人欲沾花,但怯不复返;校道芒果孕枝头,待离别,送君归。忆往昔,负箧来泉,近乎四余载,有幸遭遇泉师。刺桐深深,深几许,春夏秋冬春去也,恍惚之间,犹如晨钟之于暮鼓。昨日稚气,细磨慢揩,今日已多三分熟。怎难忘袍泽之谊,同窗数日;怎难忘师恩,谆谆教诲,历历在目,正此时,心头波澜不惊,此番心境熟人不知,奈可何?以做之,念往昔。

乙未年

三月十五

包膜控释肥料的现状和展望

包膜控释肥料现状和展望 摘要研究和开发包膜控释肥料是肥料领域的新热点, 其对提高肥料利用率 和保护环境有着十分重要的现实意义。本文主要阐述了包膜控释肥料的重要性,控释肥料的概念,控释肥料研究和发展的现状,以及控释肥料研究展望及建议。 关键词包膜控释肥料概念现状展望 1 控释肥料研究及产品开发的重要性 我国开展控释肥料研制是为解决“中国农业持续发展的肥料问题”,在继“我国化肥面临的突出问题及建议”的报告后,力图通过改造肥料而提高化肥的利用率。结合我国国情,控释肥料的研制目标被锁定在三个方面:1)肥料的供肥量和供肥速度与作物吸收基本吻合;2)控释肥料本身及其制造过程对环境无污染;3)控释肥料的价格低廉,即一方面高端产品的价格低于国际同类产品,另一方面用于大田的中低端产品最终不增加农民的投入或不降低农民的收入。 不少学者也曾认为,包膜控释肥料、缓释肥料是世界肥料的发展方向,其原因是控释肥料及其延伸产品能明显地提高肥料利用率,大大降低施肥劳动强度。全球现有包膜控释肥料消费量虽在l50万吨左右,但是近几年消费量的增长速度很快。中国是世界上的肥料消耗大国,目前年需要化肥1.2~1.3亿吨,但是肥料利用率低及其引发的问题已经引起各界的关注。因此,发展以包膜控释肥料掺混型的复合肥料将是我国肥料业的必然发展趋势之一。如果按现有化肥消耗量的5%用包膜控释肥料代替,那么控释肥料和缓释肥料的大田作物需求量将为600~650万吨。由此可见控释肥料和缓释肥料有极其广阔的应用前景和市场需求。 当前我国农民购买化肥的费用仍然占生产总成本的50%左右,有些地区甚至更高,为了有效地解决当前化肥价格高涨、化肥利用率低、劳动力成本增加、化肥面源污染严重等问题,迫切需要研制系列专用复混型缓或控释肥料BB肥。其核心产品是控释肥料,因此开展包膜材料、包膜控释技术、包膜工艺、包膜控释肥料在线质量控制等几方面控释技术及其产业化关键技术的研究,对于保障我国控释肥料研究成果的产业化,产业化后企业持续发展的技术储备,以及我国控释肥料产业的稳健发展和使控释肥料以控释BB肥走向大田作物均具重要的意义。

缓释肥料

缓释肥料 缓释肥料又称缓效肥料(slow available fertilizers)或控释肥料(control release fertilizers)。其肥料中含有养分的化合物在土壤中释放速度缓慢或者养分释放速度可以得到一定程度的控制以供作物持续吸收利用。 使用缓释肥料目的 使用缓释肥料的目的:(1)减少肥料养分特别是氮素在土壤中的损失;(2)减少施肥作业次数,节省劳力和费用;(3)避免发生由于过量施肥而引起的对种子或幼苗的伤害。 缓效肥料分三大类:(1)难溶于水的化合物,如磷酸镁铵等;(2)包膜或涂层肥料,如包硫尿素等;(3)载体缓释肥料,即肥料养分与天然或合成物质呈物理或化学键合的肥料。 缓释氮肥 缓释氮肥又称长效氮肥或控制释放氮肥。 指由于化成分改变或表面包涂半透水性或不透水性物质,而使其中有效养分慢慢释放,保持肥效较长的氮肥。缓释氮肥的最重要特性是可以控制其释放速度,在施入土壤以后逐渐分解,逐渐为作物吸收利用,使肥料中养分能满足作物整个生长期中各个生长阶段的不同需要,一次施用后,肥效可维持数月至一年以上。 试验研究 长时间田间试验与研究结果表明,在通常情况下,氮肥施人土壤以后,仅有30~50%能被作物吸收利用,而其余部分则白白损失掉了。造成氮肥损失,乃是由于氨的挥发.淋失、硝化与反硝化作用所致。研制和施用缓释氮肥,就是为了降低氮肥的溶解速度,使氮肥在缓溶解过程中陆续为作物提供氮素,防止大量施用时因局部浓度过高而伤害作物种子、幼苗或灼伤叶子等不良后果,以达到提高氮肥利用率的目的。 品种 目前施用的氮肥品种多系速溶性,而理想的氮肥是其养分释放率大体上符合于整个作物生长期的要求。早在1907年就已有人提出使氮肥长效化的方法。近二十多年来,氮肥长效化又有了新的发展,研究出许多缓效氮肥新品种,主要有脲甲醛、亚异丁基脲、亚丁烯二脲、草酰脲、硫包尿素等。 分类 缓释氮肥按其农业的化学性质可分为四种类型:合成有机氮肥、包膜肥料、缓溶性

包膜型缓控释肥含控释肥、缓释肥的概念区分(优质参考)

包膜控释肥 据权威人士估计, 发展中国家粮食的增产中, 其55% 归功于化肥的作用。但是,化肥的利用率普遍偏低,氮肥利用率仅为30%~35%,磷肥仅为10%~25%,钾肥为35%~50%,如此低的利用率不仅造成资源的巨大浪费,还造成了严重的环境污染,有些地区出现地表富营养化、地下水和蔬菜中氮的含量严重超标等问题。缓释和控释肥( slow and controlled release fertilizers, 简称SRFs和CRFs)为解决这个问题开辟了新的思路和更有效的途径,这已成为化学肥料革新和研究的热点。 一、控释肥、缓释肥的概念区分 一般认为,所谓“释放”是指养份由化学物质转变成植物可直接吸收利用的有效形态的过程(如溶解、水解、降解等);“缓释”是指化学物质养份释放速率远小于速溶性肥料施入土壤后转变为植物有效态养份的释放速率;“控释”是指以各种调控机制使养份释放按照设定的释放模式(释放率和释放时间)与作物吸收养份的规律相一致。因此,在生物或化学作用下可分解的有机氮化合物肥料(如脲甲醛)通常被称为缓释肥(SRFs),而对生物和化学作用等因素不敏感的包膜肥料通常被称为控释肥(CRFs)。 其中控释肥,根据不同的控释方法又可分为包膜肥料(CoatedFertilizers)和非包膜肥料(Uncoated Fertilizers,如胶粘肥料、载体肥料等)两大类。由于包膜型控释肥其包膜材料众多、配方多变,能适应不同作物的养分需求,因此在国内外研究,占缓/控释肥料的50%以上;且技术上更为成熟、商品化应用更广。 二、包膜控施肥的国内外研究应用情况 美国是世界包膜肥料的发源地,2O世纪6O年代中期,美国首先研制成功硫包膜尿素(SCU),其包膜层由包硫层、密封层(石蜡一煤焦油)、扑粉层组成。在当前的包膜肥料中,硫包膜尿素是一类很重要的包膜肥料,尤其适用于缺硫土壤;1964年美国ADM公司用二聚环戊二烯和丙三醇共聚生产出聚合物包膜控释

缓释控肥料

缓控释化肥的研究现状以及发展 摘要:由于长期以来化肥的利用率不高,对环境、健康以及自然资源造成的危害日益严重。因此提高化肥利用率当今农业发展的重要任务和科学研究的重要课题。本文从缓释控肥料的定义出发,综述了缓释控肥料的分类、作用机理,着重描述了我国缓释控肥料的进展。关键词:缓释控肥料;作用机理;进展 1.引言 尽管化肥一直以来促进着农业的发展,但随着化肥行业的发展以及农民对化肥的依赖性的增加,使其带来的副作用日益显著,因此不得不重视化肥大量使用带来的弊端。据统计目前我国氮肥利用率仅为20 %~50 %、磷肥为15 %~25 %、钾肥为30 %~35 % ,因肥料利用率低下而造成严重的经济损失、环境污染等[1]。随着人类对环境、健康以及自然资源可持续利用等的关注的不断提高,在保证粮食产量的同时,最大限度减少环肥的用量,提高其利用率是当今农业发展的重要任务和科学研究的重要课题。经过研究发现化肥的过度利用很大一部分是由于不合理的施肥引起的,因此为提高肥料利用率,20 世纪初人们就提出了缓释肥料的设想。只有遵循生态系统养分循环及环境平衡规律,改进施肥技术和化肥工艺,研究高效长效化肥以及合理施肥才能实现农业的健康、可持续发展。 缓释肥(Slow Release Fertilizers 缩写为SRF) 又称缓释肥料[1]、长效肥料、迟效肥料,通常由于肥料化学成分改变或表面包涂半透水性或不透水性物质而使其中的有效养分缓慢释放,来满足作物的营养需

求,因此避免了传统速溶肥料已流失的缺点,大大提高了化肥的利用率,有效地减小了因过度施肥而带来的环境污染,同时还能减少农民的劳动成本。因此缓控释肥是当今世界肥料研究和开发的热点。继20世纪60年代开展大量农田实验以来,90 年代之后,新型缓释肥成为国内外研究热点。 一般来说,“缓释”是指化学养分的释放速率远小于速溶肥料的转化释放效率。美国TV A 的R·D Hauck 于1985 年将缓释肥料分为四类: (1) 微溶于水的合成有机氮化合物; (2) 微水溶性或柠檬酸溶性合成无机肥料; (3) 加工过的天然有机肥料; (4) 包膜(包裹) 型肥料。“控制”是指基于各种调控机制使养分按照设定模式进行释放,并且与作物养分吸收规律一致。这类肥料能最大限度提高肥料利用率,防止多余养分对环境的污染。因此真正意义上的控释肥料还应具有营养供应的阶段性、连续性和可调性等特性。 2.缓释控肥料的分类 2.1.按照制备工艺分 缓释控肥料按照制备工艺可分为物理阻碍型、化学合成型和生化抑制型。 2.1.1.物理阻碍型 物理阻碍型缓控释肥料主要是通过喷涂、干燥等手段在肥料颗粒表面涂覆一层或多层低水溶性材料,形成致密的低渗透性包衣来阻碍水分进入肥料内核的速度,进而达到限制养分释放的目的。包膜包裹

国内外控释肥品牌介绍

缓控释肥料的发展历程与前瞻 控释肥料是以包膜、包裹的方式达到延长水溶性肥料的肥效期,提高肥料利用率,减轻施肥过量对环境的污染,日益受到各国专家的重视。 氮肥因受到脱氮(denitrification)、挥散(volatilization)、淋溶(leaching)、土壤固定(soil fixation)以及土壤表面径流(surface runoff)等作用之影响,氮素损失高达50%以上,尤其在高温多雨气候下,施用方法不当如表土施肥不覆盖,以及排水不良或水田不排水等情况下施肥,氮肥利用率可能更低。钾肥亦同样因淋溶、表面径流、土壤固定等作用而容易损失。 以提高作物对营养要素回收的立场观之,控释肥有下列三个主要的优点: 1. 减少要素因淋溶与表面径流所造成之损失; 2. 减少土壤中之化学性与微生物性的固定作用; 3. 对氮素而言,减慢硝化作用及减少因氨挥散与脱氮之损失; 另外尚有下列各项优点: 4. 减少因局部聚积高浓度之盐分与大量施肥所造成之种子与幼苗之肥伤与叶面灼伤; 5. 以稳定的速率供应营养成分,可以改善作物之质量; 6. 对饲料作物而言,施用控释肥可以获致较佳的生长,使其季节性之分配较佳,配合牲畜之需求; 7. 获得较高的经济效益及节省施肥次数。

控释肥的研究已有多年历史先后研制的有尿素甲醛(Ureaform, UF)、尿素乙醛(Crotonylidene diurea, CDU)、异丁醛二尿素(Isobutylidene diurea, IBDU或 IB)、胍脲盐(Guanylurea salt)、乙二酰二胺(Oxamide)、被覆肥料(Coated fertilizers)与浆状肥料(Paste fertilizer)等。 一、控释肥料的基本概念、测定标准及制程简介 1、基本概念 包膜肥料:根据《中国农业百科全书》定义,包膜肥料为在肥料颗粒表面涂覆其它物质制成的一类缓释肥料,用于成膜的物质有天然产品和人工合成的多聚体如聚氨基甲酸乙酯、聚乙烯、石蜡、油脂、沥青和硫磺等,它们成膜后具有减少肥料与外界的直接接触、控制水溶性肥料粒子中养分的释放速率、改善肥料理化性能等作用。基本上包膜材料除硫磺外,大多为非植物营养物质,因此,包膜层不允许太厚。但为了形成完整的密封层,也不能太薄(因肥料颗粒表面并非完全圆润光滑,而是存在凹陷与凸起)。通常包膜层重量为肥料总重量的10%一30%。 包裹肥料(肥包肥):包裹肥料是包裹型复合肥料的简称。据中国包裹型肥料制造联合体技术数据定义:包裹型复合肥料是一种或多种植物营养物质包裹另一种植物营养物质,而形成的植物营养复合体,虽然符合此定义的肥料早已发明如美国的裹硫尿素(sulfur-coated urea, SCU),但是此定义是郑州工业大学许秀成等1987年的发明专利中提出的。 包裹肥料与包膜肥料的共同点均为通过包覆,使肥料达到缓释的目的,而其主要区别在于,包裹肥料是以肥料包裹肥料,因此,包裹层的重量可占肥料总重量的30%-80%。 此外还有涂层肥料等等能够控制核心肥料不会在短时间内释放的肥料。 2、控释肥料测定标准 对于控释肥料的测定标准,目前还没有国际标准,世界各地有主导的几种测定方法:

包膜肥料的研究进展

收稿日期:2008-01-24 作者简介:朱利平(1973-),男,内蒙古凉城人,学士,农艺师,从事农业生产技术服务指导工作。 河北农业科学,2008,12(6):40-42,53JournalofHebeiAgriculturalSciences 责任编辑:朱新秀 1840年德国化学家李比希(J.V.Liebig)提出植物矿质营养理论后,经过半个多世纪,化学肥料已发展为比较完善的技术系统和产业体系,成为推动世界农业生产发展的强大力量[1]。据联合国粮农组织(FAO)统计,施用化肥可提高作物单产55%~57%,提高总产30%~ 31%。化肥是农业生产中最大的物质投入,约占其全部生产性投入的50%。中国是农业大国,同时也是世界最大的化肥生产国和消费国。但长期以来由于化肥结构单一,施肥结构不合理,其单位面积的施肥量已达世界平均量的1.6倍,但氮肥的利用率仅为30%~50%[2-3]。通过淋溶、挥发等途径损失的氮肥造成水资源、农产品的污染和温室效应等负面影响,正严重威胁着人类生存。 大量的科学研究表明,肥料利用率低的主要原因是由于绝大部分化学肥料为速溶性肥料,施入土壤后可在短期内溶解,速效养分在短期内不可能全部被作物吸收利用,一部分养分通过各种途径损失致使肥料利用率下降。新型肥料的研制和开发是解决上述问题的重要突破口,其中包膜肥料已引起世界各国的广泛关注。 1包膜肥料的概念、分类及其特点 1.1 概念 包膜肥料是指以颗粒化肥(氮或氮磷复合肥等)为 核心,表层涂覆一层低水溶性或微溶性无机物质或有机聚合物,使肥料成分通过包膜的微孔、裂缝慢慢释放出来从而改变化肥养分的溶出性,延长或控制肥料养分释放,使土壤养分的供应与作物需求协调的新型肥料 [4] 。 1.2分类 包膜肥料按其释放机理可分为3类:①半透水性膜。 主要是减少肥料与水分的接触机会来控制养分的溶出速度;②微生物不能分解的不透水性膜。其包膜材料多为聚合物。肥料成分从膜表面的微孔溶出,溶出速度取决于膜材料性质、膜厚度及加工条件;③微生物可分解或可降解的不透水性膜。包膜材料有硫磺、尿醛缩合物。其材料在土壤中可被微生物分解或因风化等作用而显著降解。这类肥料养分的溶出速度除取决于膜的厚度及加工条件,还依赖于土壤微生物的数量、温度等因素[5]。 1.3特点 1.3.1 优点普通氮肥养分释放快(如尿素施入土壤后 约一周就由酰氨态氮转化为铵态氮),在作物生长季多次施肥才能满足作物生长和发育的要求,且易造成养分损失。包膜肥料与其相比具有如下特点:①包膜肥料养分释放迟缓,能够持久地为作物生发育供给养分;②使一次性施肥成为可能,既降低了成本又节省了劳力;③可以避免一次大量施肥致使浓度过高而造成作物烧苗、中毒等现象;④可降低氮素各种途径损失,减少对生态环境的污染;⑤可以根据需要加工成各种类型的包膜 摘要:包膜肥料作为一种新型肥料,可明显提高肥料利用率,减轻生态环境污染。综述了包膜肥料的分类及特点,国内外研究现状,肥料养分溶出的测定方法及养分释放机理。分析了目前包膜肥料在研究中存在的问题,并进行了研究展望。 关键词:包膜肥料;研究进展中图分类号:S143 文献标志码:A 文章编号:1008-1631(2008)06-0040-03 ResearchAdvancesinCoatedFertilizers ZHULi-ping1,WEIShu-yin1,RENDong-sheng2,ZhangYu-ling3 (1.BaotouAgriculturalReclamationGroupCo.,Ltd.,Baotou 014060,China;2.WuhuaTownGovernmentofNingchengCoun- tyinChifengCity,Chifeng024209,China;3.CollegeofLandandEnvironment,ShenyangAgriculturalUniversity,Shenyang110161,China) Abstract:Asanewtypeoffertilizer,coatedfertilizercouldincreasethefertilizerutilizationefficiencysignificantlyandre-ducetheecologicalenvironmentpollution.Classificationandthecharacteristicsofcoatedfertilizerswerereviewedaswellastheresearchstatusathomeandabroad,measuringmethodoffertilizernutrientdissolutionandthenutrientreleasingmecha-nism.Problemsandresearchprospectsofcoatedfertilizerswereanalyzed.Keywords:Coatedfertilizers;Researchadvances 包膜肥料的研究进展 朱利平1,卫树银1,任冬生2,张玉玲3 (1.包头市农垦集团有限责任公司,内蒙古 包头 014060;2.赤峰市宁城县五化镇政府,内蒙古赤峰024209;3.沈 阳农业大学土地与环境学院,辽宁 沈阳 110161)

新型高分子包膜控释肥料研发

新型高分子包膜控释肥料研发 Research and Development of Polymer Coated Controlled-release fertilizes 中国农业大学新型肥料研究中心胡树文 化学肥料是农业最重要的生产资料之一。但是,近年来由于化肥用量的快速增长,施肥不合理现象极为突出,如肥料利用率低、资源浪费、环境污染和农业生产成本增加等(吕殿青等,1998;谷洁等,2000)。缓/控释肥料是一种通过各种调控机制,预先设定肥料在作物生长季节的释放模式,使其养分释放与作物需肥规律相一致的肥料(马丁.特伦克尔,2002)。其在提高肥料利用率、节省成本、减少环境污染等方面有很大的发展空间,并已成为该领域的研究热点。随着缓/控释肥料的快速发展,其己进入广大消费者的视野,国内外也已涌现出具有一定规模的知名企业。特别是在国内,近十年来缓/控释肥料产业发展迅速,缓/控释肥料研发、生产体系初具规模。广大科研工作者同企业联合,从最初的模仿国外先进工艺发展到目前的自主独立研发,已在膜材开发和工艺研发等方面发表了很多文章和专利,特别是在膜材研究和连续化生产方面部分研究成果已达到国际先进水平。 1.研究概况 目前广泛使用的缓/控释肥料有稳定性氮肥、化学合成型氮肥、无机包膜肥料、有机高分子包膜肥料等,其中包膜材料是国内外缓/控释肥料的研发重点。 1.1国外缓/控释肥料研究概况 1961年美国TV A公司研究硫磺包膜尿素,并于1971年投产(许秀成等,

2000)。但由于硫膜存在残缺等且易被微生物分解致使养分控释性能不稳定,20世纪80年代对其工艺进行改进,釆用有机聚合物和硫双层膜改善硫包尿素控释性能,在硫包尿素外层再包一层有机聚合物使之成为硫聚合物包膜尿素(PSCU)(产圣等,2009)。 1964年美国ADM公司开发了以热固性树脂为原料的包膜技术并率先实现了工业化生产。此后德国、日本、加拿大等国陆续开发了各类聚合物树脂材料(张夫道等,2008)。目前聚合物包膜材料是发展最快、效果最好的一类控释包膜材料。主要包括以下几类: 1)醇酸树脂类。1967年美国生产的Osmocote所用包膜材料为醇酸树脂,它是双环戊二烯和甘油酯的共聚物。醇酸树脂可以很好的控制成膜厚度,控释性能较好,可以应用于各类颗粒肥料(Xie et al., 1981)。 2)聚氨酯类。这类包膜材料是在肥料表面直接以聚异氰基和多元醇反应生成的树脂包膜,从而形成抗磨损的包膜材料(Peterda et al.,2002)。 3)聚烯烃类。最常用的技术是将热塑性树脂(如聚乙烯)溶于有机溶剂如氯仿中,通过流化床反应器喷涂到肥料表面上;或者将聚烯烃与辅料的熔融液直接喷涂到肥料表面。日本首先开创了热塑性树脂包膜研究。90年代初,日本研制出聚烯烃包膜肥料技术,具体做法是在聚烯烃熔融体内加入滑石粉和金属氧化物从而改善聚烯烃的通透性和降解性,达到控制肥料释放速度的目的(Edze et al., 2000)。还有一些热塑性聚合物包膜技术和产品,如加拿大的一种乳胶包膜尿素产品,选用聚偏二氯乙烯水乳液喷涂在肥料表面,不需回收溶剂;英国的研究技术是将天然橡胶经过改性涂敷在肥料表面(Francesco et al.,2008)。

一种用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂及其制备方法汇总

一种用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂及其制备方法 本发明涉及一种非水性微生物包膜剂及其制备方法,尤其涉及一种用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂及其制备方法,属于微生物制剂和肥料生产技术领域。 背景技术 近几十年来,化学肥料的广泛应用极大地提高了粮食生产的产量和效率,使其成为农作物增产和丰收的重要生产资料。普通化肥在施用过程中,由于存在着挥发,淋洗以及渗透等过程,造成肥效的损失和资源的巨大浪费。据研究表明,施入土壤中的化学氮肥约有1/3进入大气圈,其中的N2O破坏臭氧层产生温室效应;约有1/3的肥料经土壤淋洗进入水圈,导致水资源的富营养化。因此,农田长期偏施大量化学肥料会带来一系列不容忽视的问题。主要表现为土壤结构和性质变劣,养分组成失衡,微生态紊乱,从而导致肥料利用率低,农产品质量下降等问题。 近年来,越来越多的科学研究和应用实例表明,向土壤中添加特定的复合微生物制剂,可以能够固定大气中的氮,溶解土壤中固定态矿质元素,增加养分效力,制造和协助农作物的营养吸收;而且微生物能够改善土壤结构和性质,疏松土壤防止板结,缓解土壤生态环境的恶化;同时,通过对于土壤微生态结构的优化,又可以抑制植物病原菌的活动,增强作物的抗病能力。因此,制备经济高效的含有活性微生物的复合型肥料对于现代农业的可持续发展具有重要意义。 现有的微生物复合肥料的制备工艺中,大多采用造粒过程中添加菌剂的工艺,高温处理会导致大量有益微生物死亡,大大降低肥料入土后

的效力;并且肥料施用后,菌剂效用时间短,重复性和稳定性较差。另外,还有报道将微生物菌剂混入缓控释包膜材料中制备生物包膜肥料,但其主要存在着活性菌添加困难、包膜材料对于微生物存在抑制作用以及工艺复杂并难以达到最终产品的质量要求等问题。 例如,以无机物为包膜剂的控释肥料(例如涂硫尿素)制备时,需要将包膜材料加热到熔融状态,使得活性菌剂无法添加;以有机物为包膜剂的控释肥料制备时,需要将高分子材料溶解在有机溶剂中制成稀溶液,然后进行涂覆和聚合成膜,这一过程中,大量的有机溶剂对于微生物细胞具有极强的杀伤作用,无法进行菌剂的添加;以水性聚合物为包膜剂的控释肥料制备时,虽然可以部分实现活性菌剂的添加,但是对于很多肥料品种尤其是复混肥,受到产品含水量小于2%和无法后续烘干的限制,使得生产工艺十分复杂,成本较高,并且无法制备含有高浓度活性微生物的包膜肥料。基于此,研发用于制备活性微生物复合肥料的微生物包膜剂对制备高效经济的复合型肥料具有重要意义,是肥料生产中需要解决的重要课题。 发明内容 针对现有技术的不足,本发明主要解决的问题是提供一种用于制备高效微生物复合肥料的微生物包膜剂及其制备方法。利用本发明所述非水性微生物包膜制剂和无水包膜设备和工艺,可有效地克服现有技术的弊端,达到高效而经济的制备微生物包膜肥料的目的。 本发明所述用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂,由固化剂、油脂、表面活性剂和微生物培养物配比制成,其特征在于所述固化剂为

缓释肥与复合肥区别

肥料选择 选择适合的肥料是制定高效施肥计划所要考虑的重要内容之一。一般说来,选择肥料要注意以下10个方面: (1)养分含量与比例;(2)撒施性能; (3)水溶性;(4)灼烧潜力; (5)施入后见效时间;(6)残效长短; (7)对土壤的影响;(8)肥料价格; (9)贮藏运输性能;(10)安全性。 肥料的物理特性好,不宜结块且颗粒均一,则容易施用均匀。肥料水溶性大小对产生叶片灼烧的可能性高低和施用后草坪草反应的快慢也影响很大。缓释肥有效期较长,每单位氮的成本较高,但施肥次数少,省工省力,草坪质量稳定持久,应用前景广阔。 LEGR氨基酸缓释肥是一种富含氮、磷、钾和各种中微量元素的高效缓释肥料。它不易溶解于水,根据植物需求释放养分,使元素供肥强度与植物生理需求达到平衡,且不断供给植物养分,持效期长达90—120天,它同时含有天然矿物质和氨基酸,能够满足植物在各个生长阶段对养分的需求,营养全面,利用率高。肥料养分释放速率缓慢,释放期较长,在作物的整个生长期都可以满足作物生长需求的肥料。 复合肥养分比例固定,难以满足作物的需要。许多作物在各生育阶段对养分的需求并不相同。各地区土壤肥力以及养分释放的状况也有很大的差异。因此难以同时满足各类土壤和各种作物的要求。由于各种养分释放速度与作物要求不同步。各种主要养分在土壤中的移动规律各不相同,如的移动性比磷、钾大,而肥料的后效却远不如磷、钾长。因此,复合肥料在养分所处位置和释放速度等方面很难完全符合作物某一时期对养分的特殊要求。 尿素在转化前是分子态的,不能被土壤吸附,应防止随水流失;转化后形成的氨也易挥发,所以尿素也要深施覆土。由于尿素在土壤中转化可积累大量的铵离子,会导致PH升高2-3个单位,再加上尿素本身含有一定数量的缩二脲,其浓度在500ppm时,便会对作物幼根和幼芽起抑制作用,。尿素如果贮存不当,容易吸湿结块,影响尿素的原有质量。尿素水解后生成铵态氮,表施会引起氨的挥发,尤其是碱性或碱性土壤上更为严重,因此在施用尿素时应深施覆土,水田要深施到还原层。

包膜型控释肥包膜材料的研究与展望

112 广东农业科学2009年第7期包膜型控释肥包膜材料的研究与展望 苗晓杰.蒋恩臣 (华南农业大学t程学院,广东广州510640) 摘要:通过从无机材料和有机材料2个方面总结了现行国内外包膜型控释肥包膜材料的主要种类。并进行展望。为今后研究控释肥的控释材料提供参考。 关键词:控释肥:包膜型控释肥;包膜材料 中图分类号:S147.3文献标识码:A文章编号:1004—874X(2009)07-0112—04 化学肥料在农业上的地位极其重要。据联合国粮农组织统计.农业增产约50%的贡献来自化肥。化肥在带来高产出的同时。由于人们片面追求这个高产出。而盲目超量施用化肥,忽视施用有机肥,造成农产品品质下降。又给土壤、地下水等农业生产环境带来了污染。控释肥作为解决化肥负面作用的有力措施。得到全世界的普遍重视。学者们纷纷开展研究1“。但是现行控释肥的研究中仍存在一些问题,如控释效果不佳、肥料价格偏高、质检标准不完善等。其中肥料价格偏高是影响控释肥大面积推广使用的主要因素.而决定控释肥价格的最主要的因素就是控释材料的价格。而且控释材料的选择也影响控释肥的质量和控释效果。因此控释材料的研究是控释肥研究中的重点内容。本文通过从无机材料和有机材料2个方面总结了现行国内外包膜型控释肥包膜材料的主要种类,以期为今后研究控释肥的控释材料提供参考。 1无机包膜材料 1.1硫磺 硫包膜肥料的发展历史可追溯到20世纪20年代。当时美围为了解决冶炼工业中副产品硫的利用问题,开发出硫包尿素,经过近30年的研究于20世纪60年代才形成一定规模的生产能力。随后在加拿大、日本、以色列等国相继有此类产品问世121。美国于1961年开发出的包硫尿素.包硫量一般占肥料重量的16.5%,密封剂占2%。调节剂占2.4%.其成本比尿素高30%,局限用于园林、经济作物1”。硫包尿素在包膜肥料中占有特殊地位.硫作为包膜材料其本身又是营养元收稿日期:2009-03-03 作者简介:苗晓杰(1984一),男,博士生 通讯作者:蒋思臣(1960-),男,博士,教授,E-mail:ecjiang@scau.edu.cn素.而且价格较低,因此有利于大面积推广。 1.2高表面活性矿物 高表面活性矿物是指具有较高的表面活性和较大比表面积的无机非金属矿物.通常包括层状结构的粘土矿物(如蒙脱石、高岭石、蛭石等)、层链状结构的粘土矿物(如海泡石、坡缕石等)、架状结构的沸石族矿物以及硅藻土等矿物。高表面活性矿物的层状结构和层间的几何空间层间域是良好的化学反应场所,经改性后能有效地作为肥料和土壤的活化材料141。国外有研究者在高渗透性稻田土壤中加入肥料的同时,加入沸石(按0.01t/mr)。4周后测定表明,氮的利用率提高到63%15】。宋波等16I利用改性柱撑蒙脱石对尿素和磷铵进行非包膜处理结果表明.与对照相比.可显著提高作物累积生物量和氮磷利用率:红外光谱分析结果也表明柱撑蒙脱石与尿素发生作用。使C—N键和N—H键与材料的表面键合作用增强,从而延长了肥效并提高了氮的利用率。柱撑蒙脱石与磷铵中的HnPO。成键作用增强,从而提高了磷的有效性。陈慧泉等同以尿素为基质.以硅藻土、膨胀珍珠岩等多孔物质或钙镁磷肥为包膜材料,研究了包膜材料、粘结剂、包膜厚度对肥份释放速度的影响.结果表明该肥料肥份保持时间长、淋溶小。并具有一定的保水作用。 1.3化学肥料 利用无机化学肥料即是用以肥包肥的方式生产控释肥。早在1973年,中科院南京土壤研究所就成功研制出钙镁磷肥包膜的碳酸氢铵,不仅控制了养分的释放,而且抑制了氨的挥发,具有良好的肥效,增产显著18I。到了20世纪80年代中期,我国部分科研院所和企业相继开展了包膜型缓释/控释肥料的研究,并推出产品J9l。如郑州乐喜施肥料公司生产出以钙镁磷肥为包膜、尿素为基质的商品名为Luxuriance、Luxecote、Luxacote的缓释肥:浙江龙游化工厂研制生产的硫铵 万方数据

缓释肥料类型

缓释肥料类型 一、概念:缓释肥料又称缓效肥料、控释肥料、长效肥料,指由于化学成分改变或表面包涂半透水性或不透水性物质,而使其中有效养分慢慢释放或者养分释放速度可以得到 特性是可以控制其释放速度,在施入土壤以后逐渐分解,逐渐为作物吸收利用,使肥料中养分能满足作物整个生长期中各个生长阶段的不同需要,一次施用后,肥效可维持数月至一年以上。 田间试验与研究结果表明,在通常情况下,氮肥施人土壤以后,仅有30—50%能被作物吸收利用,而其余部分则白白损失掉了。造成氮肥损失,乃是由于氨的挥发、淋失、硝化与反硝化作用所致。研制和施用缓释氮肥,就是为了降低氮肥的溶解速度,使氮肥在缓溶解过程中陆续为作物提供氮素,防止大量施用时因局部浓度过高而伤害作物种子、幼苗或灼伤叶子等不良后果,以达到提高氮肥利用率的目的。 二、类型:可分为四种类型:合成有机氮肥、包膜肥料、缓溶性无机肥料、天然有机质为基体的各种氨化肥料。其中最主要的类型是合成有机氮肥和包膜肥料。 1、合成缓释氮肥(聚合物缓释氮)的品种主要有:脲甲醛、亚异丁基二脲,亚丁烯基二腺、草酰胺等。

脲甲醛是由尿素和甲醛经过工厂的缩合化反应生成的,其全氮(N)含量大约38%。产品不是单一化合物,而是由链长与分子量所不同的甲基尿素混合而成,其中包含了从一甲基二脲至五甲基六脲等系列聚合物,脲醛缩合物肥料不仅包含较短的链也包含较长的链。大量的试验结果表明:随着聚合物链段的加长肥料的溶解度降低,与此相应的是缓释期就越长。 溶解度是决定一个肥料释放速率和有效性的基本性状。脲甲醛在水中的溶解度比尿素小得多,脲甲醛属于缓释性氮肥。 2、包膜肥料主要品种有:硫磺包膜肥料、聚合物包膜肥 料、石蜡包膜肥料、磷酸镁铵包膜肥料(如缓效碳酸氢铵)等。 包膜肥料主要是用蜡、聚合物和硫磺进行包膜,也可以 用沥青、硅酸盐水泥.磷酸镁铵等包膜。就是在粒状水溶性 (速效)肥料表面涂覆半透水性或不透水性物质,使养分通过 包膜的微孔、缝隙慢慢释放出来,或在作物某一生长阶段大 量释放,为作物所吸收利用,从而减少养分损失,提高肥料 利用率。 ①硫包尿素 在包膜肥料中,硫包尿素占有特殊地位。这主要是由于 素一般含氮量为36—37%。硫包尿素适用于生长期长的作物, 如牧草、甘蔗、菠萝以及间歇灌溉条件下的水稻等,不适于 快速生长的作物,如玉米之类。硫包尿素比普通尿素被作物 吸收的有效利用率可提高一倍。 ②树脂包膜尿素 树脂包膜尿素是采用各种不同的树脂材料,起到长效和

功能型包膜缓控释肥料的研究现状和发展前景

Vol.41No.1·12·化 工 新 型 材 料 NEW CHEMICAL MATERIALS第41卷第1期 2013年1月 作者简介:马志远(1987-) ,男,硕士研究生,主要从事功能性高分子材料的设计与合成。联系人:贾鑫(1976-) ,男,博士,副教授,研究生导师,主要从事高分子材料设计、合成与功能应用研究。功能型包膜缓/控释肥料的研究现状和发展前景 马志远 贾 鑫* 刘志勇 (石河子大学化学化工学院,新疆生产建设兵团化工绿色过程重点实验室,石河子832003 )摘 要 对包膜型缓释/控释肥料、包膜材料的概念进行了论述,系统地阐述了包膜缓释肥料和功能型包膜缓释肥料的研究现状, 指出了缓释肥料存在的不足并展望了今后研究的方向。关键词 缓释/控释肥料,功能型肥料,包膜材料 Research progress and development prosp ect of coatedslow/controlled-release  fertilizersMa Zhiyuan Jia Xin Liu Zhiyong (School of Chemistry  and Chemical Engineering,Shihezi University,Shihezi,Xinjiang  Uygur Autonomous Region,Shihezi 832003)Abstract The concept of coated slow/controlled-release fertilizers and coating materials were discussed.Coated/functional slow/controlled-release fertilizers were expatiated.The existing problems of slow-release fertilizers were dis-cussed,and pointed out the future develop ment direction.Key  words slow/controlled-release fertilizer,functional fertilizer,coating material 随着我国加入WT O,食品安全问题愈来愈引起人们的重视,国内外无公害食品、绿色食品和有机食品市场竞争日益激烈, 传统农业向有机农业转化愈来愈快。缓/控释肥料摒弃了传统农业的弊端, 能够直接或间接地为作物提供必需的营养成分;调节土壤酸碱度、改良土壤结构、改善土壤理化性质和生物学性质; 调节或改善作物的生长;解决缺什么补什么、缺多少补多少的问题。发展缓/控释肥料以其高利用率,使用简约化等优点,符合节能减排的要求,是我国国情的需要。 国家对新型肥料的研发给予专项资金帮助和政策扶持。在“十五”、“十一五”规划中,都指出需要发展新型肥料,且新型肥料发展的重点领域是缓/控释肥料、 微生物肥料、多功能肥料。这也是国内国际今后一个时期肥料研发的重点。从缓控释肥料的应用价值和长远利益来看,发展缓/控释肥料将成为肥料行业发展的必然趋势。 1 缓释/控释肥料 1.1 缓/控释肥料的区别 根据肥料对外界刺激的响应情况可分为缓释肥料和控释肥料两大类。缓释肥料就是通过养分的化学复合或物理作用,使其对作物的有效态养分随着时间而缓慢释放的化学肥 料[1] 。但是对于控释肥料,目前我国尚无统一的国家标准。 控释肥料是那些养分释放率与作物需肥规律完全匹配的肥料,可以根据外界环境变化而改变释放规律的智能型肥料,也就是说控释肥料是缓释肥料的高级形式。 1.2 缓/控释肥料的分类 缓/控释肥料种类繁多,各种文献的分类方法有所不同,至使其分类差异较大。人们普遍接受以色列Shaviv教授的分 类方式。他们将缓释肥料分为以下四类[2] :(1) 低溶解性的无机材料;(2)低溶解性的有机材料;(3)可降解的低溶解性材料;(4 )涂层(包膜)肥料。2 国内外功能型包膜肥料研究现状 包膜肥料是在粒状肥料表面包裹上一层包膜材料,起到减慢肥料的释放速度、延长肥料的释放时间的作用。包膜肥料是缓/控释肥料的重要成员, 随着各种高分子材料的发展和功能型材料的发现,人们不再是仅仅以减低肥料施放速度、延长肥料释放时间作为单一的研究目的, 而是把目光转向功能型包膜肥料, 逐步形成了现代包膜肥料的特点。但是由于功能型包膜肥料制造成本较高,现在仍处于实验室研发阶段,还未走进田间实践。 2.1 吸水/保水缓释肥料概况 高吸水型材料与农业的结合不仅开启了新型节水技术的序幕,同时拓宽了吸水保水材料的应用。它具有吸水蓄水、抗旱保水、改善土壤结构和增效缓释四大作用。常用的吸水性聚合物可分为两类:天然聚合物和合成聚合物。 (1 )天然吸水性聚合物最大的优点是其优越的可降解性。例如:日本用淀粉与尿素水溶液混合后造粒烘干,制得吸水型 缓释肥料[3] ;吴春华等将淀粉与聚乙烯醇混合糊化包膜尿素,制得吸水型缓释肥料[4]。另外,天然提取物(如:纤维素[5] 、多糖类[6] 等)也可以作为吸水保水材料。它们降解性良好,且是

缓释肥料的研究现状与应用前景展望

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/382359912.html, 缓释肥料的研究现状与应用前景展望 作者:赵伟 来源:《科学与财富》2011年第06期 [摘要] 本文阐述了目前农业生产中缓释肥料的研究现状与应用前景展望,主要包括缓释 肥料的产生背景、种类以及缓释原理,旨在为农业生产者和农技人员在肥料选择的问题上,提供一定的参考依据。 [关键词] 缓释肥料研究应用 一、缓释肥料的产生背景 随着化学肥料用量的逐年增加,所引起的问题也日益严重,报酬递减、资源浪费、环境污染等等都与化学肥料的不当施用有着直接或间接的关系。于是,怎样解决化肥的农业生产需求与其负面影响之间的矛盾便成为土壤学家和植物营养学家日益关注和重视的问题了。缓释肥料的研究也正是在上述基础上展开、深化的。其实,早在20世纪初农化学家就已经提出了缓释肥料的概念,但直到1955年,微溶性的脲甲醛化合物(UF)的商品化合成,缓释肥料才真正应用于农业生产。随后,1961年美国又研制出了硫包膜缓释尿素。现在,经过半个多世纪的 发展,缓释肥料的研究已经有了长足的进步,肥料的品种业已多种多样。 然而,目前还没有一个对缓释肥料统一的称谓,但基本可以明确:真正意义上的缓释肥料应该是指肥料成分中主要营养元素或肥料成分的缓释。还有一种缓释肥料,能够根据作物生长发育的需要,适时地使肥料中的主要营养元素以可给态的形式释放出来供作物吸收和利用,因此,该类缓释肥料常称之为控释肥料。以氮素为例,作物通常在营养生长盛期和生殖生长盛期有两个吸收高峰。所谓控释,就是要使施入土壤中的肥料氮能在这两个时期较大数量的释出。因此,在调节氮在土壤中的释出速率时,既有延缓,也有加速。 二、缓释肥料的种类以及缓释原理 缓释肥料种类繁多,按其制造工艺和缓释原理一般可划分为:生物化学型、物理型、化学型和生物化学与物理包膜结合型四大类。 1.生物化学型缓释肥料 生物化学型缓释肥料即是在普通尿素中,选择添加适宜的脲酶抑制剂和硝化抑制剂,以抑制脲酶和硝化细菌等微生物菌群的活性,从而达到减缓尿素的分解速率,使尿素的有效期延长,减少氮素损失,提高尿素氮利用率的目的。(丁志,2000) 硝化抑制剂有主要三个方面的作用:①减少氮肥以NO3-的形式淋溶和反硝化作用的损失,提高氮肥的利用率;②调整氮肥的供应量、供应形式和供应时间。例如增加氮肥以NH4+

缓释控释肥料

据统计,目前我国氮肥利用率仅为30%—35%,磷肥利用率为10%—25%,钾肥利用率为35%—50%,低于世界平均水平[1],仅氮肥利用率就比世界平均水平低了10—15个百分点[2]。其主要原因是,我国化肥品种单一,且以低浓度单质速溶肥料为主,氮肥中碳酸氢铵仍占48%左右,尿素约占43%左右,效果较好的复混肥只占10%左右。而且这些肥料的养分释放速度太快,加快了土壤微生物对肥料的分解,也加速了养分的转化、挥发、淋失及物理化学固定[3],作物来不及吸收,大部分养分就损失掉了[4]。这样不仅降低了经济效益和社会效益,也给生态环境造成了负面影响[5]。因此,如何提高肥料利用率、减少肥料养分流失、降低肥料对生态环境造成的负面压力等问题,受到越来越多国家的农化和环境工作者的关注[6,7]。缓释/控释肥料恰好可以解决这些难题,缓释控释肥料的研究逐渐成为肥料领域中研究的热点[8,9]。 1.缓释/控释肥料的概念 ⒈1 缓释肥料概念 缓释肥料(Slow Release Fertilize缩写为SRF)又称长效肥料、迟效肥料或缓效肥料,通常由于肥料化学成分改变或表面包涂半透水性或不透水性物质而使其中的有效成分缓慢释放[10]。缓释肥料的优点是比常规肥料养分释放慢,养分损失相对较少[11]。其缺点是肥料释放养分的速度与作物需要不一定吻合,作物大量需要时供应不上,作物缺少量时肥料养分依然释放,造成养分不必要流失[12]。 ⒈2 控释肥料概念 控释肥料(Controlled Release Fertilizer缩写为CRF)使肥料释放养分的速度与作物需要养分的量一致,使肥料利用率达到最高[12],是缓释肥料的高级形式。它是以有机肥料和无机肥料为基体,依据横向-纵向施肥的理论,用物理、化学、物理化学及生物化学的手段调节和控制养分促释和缓释,通过工业制造生产包容平衡施肥原理和技术等农艺措施的科学施肥技术载体。它能依据作物营养的阶段性和连续性等营养特性,调控氮磷钾及必要的中、微量营养元素等养分供应强度与容量,使促释和缓释协调,能达到供肥缓急相济效果的控效植物营养复合体[13]。控释肥料具有养分释放与作物吸收同步,一次施入能满足作物整个生育期的需求;挥发、淋溶、固定少;施用方便,对环境污染小等优点[14]。其缺点是控释肥料成本高,其价格一般比常规肥料高2.5-8倍,目前仅在花卉、草坪、观赏性植物等经济作物上有一定的使用量,而在玉米、水稻等大田作物上仍处在试验阶段[15-18]。 2.缓释/控释肥料的制备原理和途径 2.1 物理方法制备缓释/控释肥料原理和途径 2.1.1 物理包被法 物理包被法是指在水易溶性或缓释性颗粒肥料外表面包裹上一层 渗透扩散阻滞层,来减缓或控制肥料养分的溶出速率,即包膜(裹)缓释/控释肥料。硫衣尿素(SCU)、涂层尿素、Luxuriance(乐喜施)等都属于这一类,而且硫衣尿素肥料的研制和开发还奠定了物理方法研究缓释/控释肥料的基础。 2.1.2 整体分散法

缓释肥料效果试验和评价技术要求.

缓释肥料效果试验和评价技术要求 (农业部肥料登记评审委员会第五届第十二次会议通过试行 1 范围 本要求规定了缓释肥料效果试验的处理设计、试验实施、评价指标、效果评价和报告撰写等内容。 本要求适用于在中华人民共和国境内生产、销售的缓释肥料。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本要求。 2.1缓释肥料 指通过添加特殊材料和经特殊工艺制成的, 使肥料中氮、磷、钾养分在一定时间内缓慢释放的肥料。 2.2肥料效应 指肥料对作物产量的效果, 通常以肥料单位养分的施用量所能获得的作物增产量和效益表示。 2.3 施肥量 指施于单位面积耕地或单位质量生长介质中的肥料或土壤调理剂、或养分的质量或体积。 2.4 常规施肥 指反映当地科学施肥水平并被农民普遍采用的施肥量、施肥品种和施肥方法。亦称农民习惯施肥。

2.5 增产率 指供试肥料和常规施肥(或无肥区产量的差值与常规施肥(或无肥区产量的比率或百分数。 2.6 肥料利用率 指施用的肥料养分被作物吸收的百分数, 是评价肥料施用效果的一个重要指标。肥料利用率包括当季利用率和累积利用率, 氮肥常用的是当季利用率, 磷肥由于有后效, 常用累积利用率。 2.7 肥料农学效率 指在特定施肥条件下, 单位施肥量所增加的作物经济产量, 是评价施肥增产效应的综合指标。 2.8 施肥纯收益 指施肥增加的产值与施肥成本的差值。 2.9 投入产出比 指施肥成本与施肥增加产值之比。 3 试验设计 3.1 试验目的 ——根据缓释肥料养分释放特征, 选择并确定试验作物的最佳施肥量、时间和方式。若必要,应明确配施常规肥料的数量。 ——与对照处理比,减量施肥或等量施肥对试验作物的生物量的影响。 ——与对照处理比,施肥方式变化对试验作物的生物量的影响。

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