第三章-緩控釋肥料.ppt

1、第三章緩釋肥料的研制，第一節(jié)第二節(jié)復(fù)蓋肥料的開(kāi)發(fā)第三節(jié)氮肥長(zhǎng)期效力增強(qiáng)劑的研究應(yīng)用第四節(jié)緩釋肥料施肥技術(shù)，第一節(jié)概要，緩釋肥料概念中華人民共和國(guó)化學(xué)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T 3931-2007緩釋肥料的定義：通過(guò)各種控制機(jī)制提供養(yǎng)分的美國(guó)作物營(yíng)養(yǎng)檢察官學(xué)會(huì)(AAPFCO ) 定義了緩釋和緩釋肥料的控制：緩釋和緩釋肥料所含養(yǎng)分形態(tài)是施肥后作物吸收利用的延遲肥料，所含養(yǎng)分是比速效肥料更有效肥料。 我認(rèn)為兩者之間沒(méi)有法律上的區(qū)別。 兩句話(huà)混在一起。 我國(guó)也經(jīng)常使用“緩釋肥料”。 因微生物而能夠分解的含氮化合物(尿素化合物等)也有被稱(chēng)為緩釋肥料的習(xí)慣，用被膜或膠囊包裹的產(chǎn)品稱(chēng)為控制肥料。 緩釋肥料的類(lèi)型，控制

2、緩釋肥料釋放的方式通?？梢苑譃?種： 1、物理法主要是復(fù)膜肥料，其方法是在水易溶性或緩釋顆粒肥料的外觀(guān)上復(fù)蓋滲透擴(kuò)散阻擋層，緩和或控制肥料養(yǎng)分的溶出速度，例如復(fù)膜尿素等。 (主要應(yīng)用物理障礙因素阻止水溶性肥料與土壤水的接觸，達(dá)到控制養(yǎng)分釋放的目的。 2 .化學(xué)法將肥料直接或間接通過(guò)共價(jià)離子鍵與預(yù)先形成的聚合物結(jié)合，構(gòu)成新的組合物，其中所含養(yǎng)分的釋放速度取決于聚合物鍵的性質(zhì)、立體化學(xué)結(jié)構(gòu)、疏水性、分解困難度和交聯(lián)程度等。 尿素肥料等難溶性有機(jī)化合物； 異丁烯二脲等水溶性難分解性化合物； 磷酸銨鎂等低溶性無(wú)機(jī)鹽。 3 .生物法采用生物抑制劑(或促進(jìn)劑)改良常規(guī)肥料。 應(yīng)用對(duì)象主要為速效氮肥，如脲酶

3、抑制劑、硝化抑制劑、氨穩(wěn)定劑等。 第二節(jié)復(fù)蓋肥料的開(kāi)發(fā)、復(fù)蓋肥料是？ 復(fù)合肥研究應(yīng)用概況。 復(fù)蓋肥料養(yǎng)分釋放機(jī)制復(fù)蓋肥料生產(chǎn)技術(shù)。 復(fù)蓋肥料的特征。 復(fù)蓋肥料的發(fā)展前景。 什么是復(fù)蓋肥料？ 復(fù)蓋肥料(coated fertilizer):又稱(chēng)為復(fù)蓋肥料、薄膜肥料。 用半透過(guò)性或不透過(guò)性的薄膜物質(zhì)包裹速效性化學(xué)肥料粒子的肥料。 是緩釋肥料或緩釋肥料的一種。 復(fù)膜的目的是緩慢釋放將復(fù)膜肥施用于土壤后背面的速效養(yǎng)分，延長(zhǎng)肥效。 釋放速度取決于被膜的種類(lèi)、厚度、粒徑、肥料溶解性、土壤溫度、土壤含水量及土壤微生物活性等。 適用于經(jīng)濟(jì)價(jià)值高、生長(zhǎng)期長(zhǎng)、肥料量多但不便分施肥的作物、養(yǎng)分容易濕潤(rùn)的高溫、多雨地

4、區(qū)和灌溉地區(qū)，特別是質(zhì)量輕的砂性土壤。 復(fù)膜肥研究的應(yīng)用概況，1 .國(guó)外研究現(xiàn)狀美國(guó)是世界復(fù)膜肥的發(fā)源地。 20世紀(jì)60年代中期，美國(guó)首先研制了硫磺包衣尿素(SCU )，其包衣層由硫磺包衣層、密封層(殘奧芬焦油)、飛粉層組成。 在目前的膜肥中，硫膜尿素是重要的膜肥，特別適合缺硫土壤，能提供植物生長(zhǎng)所需的硫營(yíng)養(yǎng)元素，殺菌、改善土壤滲透性。 1964年美國(guó)ADM公司將二環(huán)戊二烯與甘油共聚生產(chǎn)聚合物包復(fù)緩釋肥料，商品名為Osmocote。 目前，SCU、Osmocote仍然是世界上最具影響力的被膜肥料，Osmocote肥料主要應(yīng)用于草坪、花卉等經(jīng)濟(jì)作物。 1966年，美國(guó)杜邦公司提出用甲醛氣體和尿素

5、粒度肥在酸性催化作用下縮合，制備尿素甲醛包衣尿素。 在美國(guó)，也有人提議用聚乙烯薄膜制作小膠囊，包在顆粒肥料的外面，在膠囊上開(kāi)孔，利用孔的數(shù)量、大小來(lái)控制養(yǎng)分的釋放。進(jìn)入80年代以后，美國(guó)改進(jìn)了包硫尿素工藝，在包硫?qū)油饧泳酆衔飳?，進(jìn)一步控制了肥料的釋放。 這些聚合物主要含有松香樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂和不飽和油脂及其共聚物。 日本首先學(xué)習(xí)了美國(guó)硫磺包膜尿素技術(shù)開(kāi)發(fā)了包膜肥料。 1970年昭和電工首先開(kāi)發(fā)了熱固化型樹(shù)脂被復(fù)肥料，此后日本的很多公司開(kāi)發(fā)了具有日本特色的熱固化型樹(shù)脂被復(fù)肥料。 研究表明，熱固樹(shù)脂薄膜生產(chǎn)的緩釋肥具有很好的抑制養(yǎng)分釋放的效果。 日本千索朝日肥料公司采用POCF技術(shù)生產(chǎn)的包膜緩釋肥料

6、商品名稱(chēng)meister，該肥料主要用于草坪、花卉、溫室栽培，是亞洲園藝市場(chǎng)的主導(dǎo)品牌。 復(fù)膜肥研究的應(yīng)用概況，2 .中國(guó)研究現(xiàn)狀中國(guó)從20世紀(jì)70年代初開(kāi)始研究復(fù)膜肥。 早在1974年，中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所就在李慶逵院士的領(lǐng)導(dǎo)下，采用鈣鎂磷肥作為復(fù)膜劑，包裹顆粒碳銨，田間試驗(yàn)效果好。 80年代末期國(guó)內(nèi)肥料學(xué)術(shù)及產(chǎn)業(yè)界重視復(fù)膜肥料的研究，復(fù)膜肥料發(fā)展迅速，目前已有一些研究機(jī)構(gòu)備有試制復(fù)膜化學(xué)肥料的試驗(yàn)設(shè)備。 目前我國(guó)緩釋肥料的研究主要以無(wú)機(jī)物包裹型和聚合物包膜型為主，包裹型無(wú)機(jī)物主要有鈣鎂磷肥、硫、石膏、沸石。 1985年，徐秀成教授提出用稀硫酸溶解鈣鎂磷肥，用碳銨調(diào)節(jié)pH57，得到大量含硅

7、膠的氮磷漿，制備以尿素為粘結(jié)劑核心，以鈣鎂磷肥為包裹層包裹肥料的復(fù)合肥料這種肥料可以發(fā)揮緩釋的目的和復(fù)合肥料的作用。 中國(guó)從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始開(kāi)展有機(jī)聚合物包復(fù)肥料，1985年北京市園林科學(xué)研究所和化工研究所共同開(kāi)發(fā)了酚醛樹(shù)脂包復(fù)復(fù)合肥料。 1990年浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)何念祖開(kāi)發(fā)了聚合物被復(fù)肥料，在水稻上的應(yīng)用效果很好。 90年代中期北京化工大學(xué)開(kāi)發(fā)了將廢泡沫樹(shù)脂溶解在高分子溶液中，同時(shí)加入無(wú)機(jī)物作為肥料復(fù)蓋材料。 1993年四川周家龍發(fā)明了以膠原蛋白等蛋白質(zhì)物質(zhì)為活性成分肥料的復(fù)膜材料，可以長(zhǎng)期控制養(yǎng)分的釋放，根據(jù)作物生長(zhǎng)需要釋放養(yǎng)分。 河北滄州大化集團(tuán)有限公司開(kāi)發(fā)了“尿素顆粒肥料及其制備方

8、法可控”肥料包復(fù)材料，由氮肥增效劑、氮穩(wěn)定劑、有機(jī)酸、皮膜劑、表面活性物質(zhì)、調(diào)節(jié)劑等組成。 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)以天然松香、羧甲基纖維素鈉為粘結(jié)劑，以高表面活性礦物沸石粉、膨潤(rùn)土、硅藻土等材料為包裝材料，研制了無(wú)機(jī)礦物包裝緩釋尿素，土柱淋洗試驗(yàn)結(jié)果表明，該包裝肥料具有較好的緩釋效果。 目前，中國(guó)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)院等多個(gè)機(jī)構(gòu)正在開(kāi)展不同類(lèi)型復(fù)合肥的研究。 復(fù)蓋肥料的養(yǎng)分釋放機(jī)制是從植物生理學(xué)的角度出發(fā)，理想的復(fù)蓋肥料以大小適宜的速度和濃度為土壤溶液提供養(yǎng)分，使生長(zhǎng)中的植物能夠最大限度地發(fā)揮遺傳能力。 復(fù)蓋肥料粒子在土壤溶液中，滲透熱梯度，水分和養(yǎng)分相互移動(dòng)，達(dá)到養(yǎng)分釋

9、放的效果。 根據(jù)被膜類(lèi)型的不同，釋放機(jī)理也不同。 水溶性復(fù)蓋肥料的釋放機(jī)制是從不滲透性涂層、溶解肥料張開(kāi)的細(xì)孔中擴(kuò)散。 不滲透性涂層因物理、化學(xué)或生物作用而釋放出n。 半滲透性涂層在內(nèi)部滲透壓力下，涂層膨脹，水在涂層內(nèi)擴(kuò)散，直到具有充分的滲透性。 復(fù)膜肥的生產(chǎn)、復(fù)膜肥的生產(chǎn)主要包括復(fù)膜材的篩選和加工技術(shù)兩個(gè)過(guò)程。 1、目前復(fù)膜材料無(wú)機(jī)復(fù)膜材料主要有硫、鈣鎂磷肥、磷石膏、老年土等。優(yōu)點(diǎn)：材料來(lái)源廣，成本低，不污染土壤，緩釋效果顯著。 缺點(diǎn)：成膜時(shí)由于膜上存在缺陷，微生物降解養(yǎng)分控制釋放性能不穩(wěn)定，彈性差，易變脆，難以真正實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分控制釋放。 有機(jī)被膜材料：合成高分子材料：尿素甲醛樹(shù)脂、聚酯、聚乙烯

10、醇磷酸尿素、聚丙烯等。 天然高分子材料：淀粉、面粉、纖維及其衍生物。 其中最常用的是硫和樹(shù)脂，樹(shù)脂可分為熱固性樹(shù)脂(PE、PVC、PP、DVAC )和熱塑性樹(shù)脂(酚醛樹(shù)脂和醇酚醛樹(shù)脂等)。 硫磺包膜尿素(sulfur coated urea，SCU )是1961年由美國(guó)流域管理局(TVA )國(guó)家肥料發(fā)展中心研制成功的。 用TVA法知道被復(fù)肥料的制造工藝。 2 .制造方法使用復(fù)膜裝置(一般采用滾筒式、盤(pán)式、流動(dòng)層)，將成為球的化學(xué)肥料(例如尿素、NPK復(fù)肥等)噴涂在復(fù)膜材料上，在化學(xué)肥料的球粒的表面涂上薄膜。 密封劑(殘奧翅蠟)調(diào)理劑(高齡土粉、滑石粉、瓷土等)。 顆粒尿素過(guò)篩、預(yù)熱(65 )、

11、包裝密封劑的滾筒、烹調(diào)劑滾筒、過(guò)篩、包裝、被復(fù)肥料的評(píng)價(jià)方法、歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(CEN )對(duì)緩釋肥料的評(píng)價(jià)進(jìn)行如下說(shuō)明：如果營(yíng)養(yǎng)釋放為25，則能夠滿(mǎn)足以下條件的28d釋放量在75%以下規(guī)定的時(shí)間內(nèi)現(xiàn)用肥料在水中的溶出率評(píng)價(jià)肥料緩釋性，分為初期溶出率和微分溶出率。 有學(xué)者建議用土壤溶出率測(cè)定方法測(cè)定復(fù)蓋肥料養(yǎng)分釋放率。 復(fù)蓋肥料的具體制造技術(shù)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可以查閱國(guó)家專(zhuān)利和標(biāo)準(zhǔn)。 復(fù)膜肥的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)：減少化肥流失，調(diào)節(jié)作物的過(guò)度供應(yīng)，減少可以達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的施肥次數(shù)，適合省時(shí)、省工、機(jī)械化施肥，大量施用提高生產(chǎn)效率的氮肥，防止土壤中硝酸鹽積累污染環(huán)境，造成人畜中毒的現(xiàn)象。 缺點(diǎn)：成本高，復(fù)膜材料(人工合

12、成)也可能導(dǎo)致環(huán)境污染。 復(fù)膜肥的發(fā)展前景表明，復(fù)膜肥在改善生態(tài)環(huán)境、提高肥效和節(jié)約勞動(dòng)力、提高作物產(chǎn)量等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但實(shí)際應(yīng)用范圍仍有限。 多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，復(fù)蓋肥料可灌溉農(nóng)田，栽培生長(zhǎng)期較長(zhǎng)的作物，適合在較濕潤(rùn)的地區(qū)、草原、牧場(chǎng)、果園應(yīng)用。 1990年，美國(guó)復(fù)蓋肥料的消費(fèi)量只占氮肥消費(fèi)量的1。 近年來(lái)，世界復(fù)蓋肥料的年消費(fèi)量為5108kg，不足NPK消費(fèi)量的1，但美國(guó)和西歐各國(guó)主要用于非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。 引起這種現(xiàn)象的主要原因之一是被膜肥料價(jià)格高，一般比普通化學(xué)肥料高2.58倍；二是未能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)被膜肥料的綜合效益，單純考慮每單位養(yǎng)分量的價(jià)格，其普及受到很大限制。 為了促進(jìn)復(fù)膜肥的發(fā)展，廣泛應(yīng)

13、用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐：首先要改進(jìn)技術(shù)，降低生產(chǎn)成本，選擇特別廉價(jià)的復(fù)膜材料，然后才能正確評(píng)價(jià)復(fù)膜肥的綜合利益。 其中包括減少養(yǎng)分損失、提高利用率、節(jié)約勞動(dòng)力等效益三個(gè)方面，進(jìn)一步研究養(yǎng)分釋放機(jī)理和影響因素，建立養(yǎng)分釋放量預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型，完善養(yǎng)分釋放特性測(cè)定方法，為改善技術(shù)生產(chǎn)技術(shù)和農(nóng)民決策提供科學(xué)依據(jù)。 隨著膜肥技術(shù)、測(cè)試方法和機(jī)理研究的進(jìn)展，膜肥將有更大的發(fā)展。 第三節(jié)氮肥長(zhǎng)期增效劑的研究應(yīng)用、化學(xué)氮肥應(yīng)用中存在的問(wèn)題氮肥長(zhǎng)期增效劑和長(zhǎng)期氮肥。 氮肥增效劑的種類(lèi)氮肥長(zhǎng)期增效劑的研究應(yīng)用前景，化學(xué)氮肥應(yīng)用中存在的問(wèn)題，n肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有重要意義，但應(yīng)用中也存在很多問(wèn)題，總結(jié)主要是肥效期短，不適合農(nóng)作

14、物的需求。尿素加在土壤上一般只有5055天的有效期，碳酸氫銨只有3035天，作物的生育期(以北方為例)通常為120130天。 為了解決這個(gè)問(wèn)題，在生產(chǎn)中多采用多次施肥的方法，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。 利用率其次低。 我國(guó)n肥利用率僅為2535。 尿素中50以上的氮以NH3的形式揮發(fā)損失。 環(huán)境污染很?chē)?yán)重。 氮肥的長(zhǎng)期效力增強(qiáng)劑和長(zhǎng)期氮肥、長(zhǎng)期氮肥：又稱(chēng)長(zhǎng)期氮肥、包衣氮肥，是包衣物質(zhì)中的氮肥。 其被膜是由少量的氮、鉀、鎂、錳、鋅、鐵、硼等營(yíng)養(yǎng)素溶液噴涂而成的。 涂層的氮肥不改變本來(lái)的性質(zhì)。 與普通氮肥相比，長(zhǎng)氮肥具有物理性能好、氮釋放緩慢、肥效長(zhǎng)、氮利用率高等特點(diǎn)。 氮肥長(zhǎng)期增效劑概念：氮肥長(zhǎng)

15、期增效劑集脲酶抑制、硝化抑制、氨固定劑及植物生長(zhǎng)刺激作用于一體，其作用機(jī)制相互補(bǔ)充促進(jìn)，使氮肥長(zhǎng)期增效功能顯著穩(wěn)定，使氮肥供肥特征與植物營(yíng)養(yǎng)吸收規(guī)律一致，達(dá)到作物生長(zhǎng)前期肥缺量， 中期發(fā)瘋，后期不脫肥的機(jī)制：(以尿素為例)提高尿素酶的抑制作用，延緩尿素水解過(guò)程的氨穩(wěn)定劑減少氨的揮發(fā)(被土壤顆粒吸附，不太快轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。 氮肥長(zhǎng)期效力增強(qiáng)劑的硝化抑制使氨形成峰延遲3天，硝酸態(tài)氮形成減少了21 . 7%。 氮肥增效劑的種類(lèi)、氮肥增效劑目前已有許多種類(lèi)應(yīng)用： (1)硝化抑制劑(適合與各種氨態(tài)氮肥或尿素配伍)是具有抑制亞硝化細(xì)菌等活動(dòng)功能的化合物，進(jìn)入土壤后可抑制在土壤中的硝化抑制劑可減少氮肥損失，

16、除了具有提高氮肥利用率增加產(chǎn)量的作用外，還可以降低農(nóng)作物中亞硝酸鹽的含量，提高農(nóng)作物質(zhì)量，施肥量過(guò)高可以減少對(duì)土壤、地下水和環(huán)境的污染。 但是，有時(shí)硝化抑制劑對(duì)作物的增產(chǎn)效果會(huì)變得不穩(wěn)定。 氮肥增效劑的種類(lèi)，(二)脲酶抑制劑(urease inhibitor ) (專(zhuān)門(mén)與尿素并用)對(duì)土壤尿素酶活性有抑制作用的物質(zhì)。 可以在短時(shí)間內(nèi)延緩尿素的水解，減少氮的損失。 (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)的一種化合物，研究了許多無(wú)機(jī)酸類(lèi)、Ca鹽類(lèi)、高分子腐植酸及氰胺類(lèi)化合物，其作用原理主要改善堿性環(huán)境，增加NH4的穩(wěn)定性，以鹽的形式存在，減少揮發(fā)。 二是NH4與交換體上的C

17、a2等陽(yáng)離子交換而被吸附，發(fā)揮保護(hù)作用。 第三，重排(NH4)2CO3和NH4HCO3的晶體結(jié)構(gòu)形成規(guī)則結(jié)構(gòu)，降低其表面積，減少揮發(fā)。 近年來(lái)發(fā)現(xiàn)，雙氰胺類(lèi)化合物在NH4HCO3粒子表面形成納米級(jí)膜，能夠抑制NH3的揮發(fā)。 氮肥長(zhǎng)期效力增強(qiáng)劑的研究應(yīng)用前景，氮肥長(zhǎng)期效力增強(qiáng)劑的優(yōu)點(diǎn)：肥效期延長(zhǎng)長(zhǎng)期效力增強(qiáng)劑的碳酸氫銨肥效期從原來(lái)的35-40天，尿素從50天延長(zhǎng)到90-120天。 一次施肥可以免除追肥，省時(shí)省力。 省肥同等產(chǎn)量可節(jié)約10%-15%。 在提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的條件相同的情況下，氮肥長(zhǎng)效增強(qiáng)劑適用區(qū)域肥效期長(zhǎng)，且供肥平衡。 作物表現(xiàn)稈壯抗倒、實(shí)質(zhì)豐滿(mǎn)、成熟度良好，提高了產(chǎn)量和品質(zhì)。 施用環(huán)保型增效劑減少了肥料對(duì)環(huán)境的排放和污染。 可以減少農(nóng)產(chǎn)品硝酸鹽的含量。 環(huán)境保護(hù)和食品安全兩方面都有好處。 因此，開(kāi)展這方面的研究前景廣闊，要求我們深入研究。氮肥長(zhǎng)期增效劑的研究應(yīng)用前景，長(zhǎng)期增效劑目前主要存在以下方面的問(wèn)題，今后的研究需要注