缓控释肥

点击次数:   更新时间:2020-08-08 18:19     来源:ag视讯

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  广义上讲缓控释肥料是指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。但狭义上对缓释肥和控释肥来说又有其各自不同的定义。缓释肥(SRFs)又称长效肥料,主要指施入土壤后转变为植物有效养分的速度比普通肥料缓慢的肥料。其释放速率、方式和持续时间不能很好地控制,受施肥方式和环境条件的影响较大 。缓释肥的高级形式为控释肥(CRFS),是指通过各种机制措施预先设定肥料在作物生长季节的释放模式,使其养分释放规律与作物养分吸收基本同步,从而达到提高肥效目的的一类肥料。

  )对缓释和控制释放肥料的定义为:所含养分形式在施肥后能延缓被作物吸收与利用,其所含养分比速效肥具有更长肥效的肥料。

  近年来,控释肥料被描述为在肥料制备使用过程中释放速率、方式和持续时间已知并可控制的肥料。欧洲标准化委员会(

  Committee European Nor-maliza—tion,CEN

  )综合了有关缓释和控释肥养分缓慢或控制释放的释放率和释放时间的研究,提出了作为缓释和控释肥应具备的几个具体标准,即在25℃下① 肥料中的养分在24h内的释放率(即肥料的化学物质形态转变为植物可利用的有效形态)不超过15%;② 在28d之内的养分释放率不超过75%;③在规定时间内,养分释放率不低于75%;④ 专用控释肥的养分释放曲线与相应作物的养分吸收曲线相吻合。

  据相关统计,化肥投入约占农民进行种植业生产总投入的50%左右,发展中国家粮食增产中50%来自于化肥的作用。但我国当季氮肥利用率仅为20%~35%,磷肥的利用率为10%~20%, 钾肥的利用率为30%~60%, 远低于世界发达国家利用水平。肥料利用率低不仅造成资源的巨大浪费, 还给人类赖以生存的环境造成了严重污染。因此缓控释肥料已经成为了肥料界研究领域中新的热点。

  为了解决肥料养分释放速率与植物养分吸收速率不吻合的问题,20世纪初提出了缓释肥料的概念。1955年,微溶性脲醛化合物(UF)商品化合成,缓释肥料才真正意义上用于农业生产。1961年,美国研制出硫包膜尿素。

  自从1948年美国的K.G.C1art等人合成了世界上第一个缓释缩合肥料尿素一甲醛后,缓控释肥料的研发经历了一个多元化的发展过程。1960年以前主要是尿素一甲醛结合物缓释肥料的初步研究。20世纪60年代,缓释肥的研发取得了巨大进展,研究主要集中在尿素一甲醛缩合物的生产及其应用方面;石蜡、松香等作为包裹膜方面;缩二脲的应用和危害。

  到了20世纪70年代,研究方向主要为尿素一甲醛缩合物、聚烯类等作为包裹肥料膜,肥料中搀杂其他难溶物、添加剂、抑制剂生产缓释肥料,异丁叉二脲和正丁叉二脲缩合物缓释肥料的研究方面。

  20世纪80年代是缓控释氮肥研发突飞猛进的年代,缓控释氮肥开始走多元化道路,其研究方向也随之扩大,主要是对硫磺、聚乙烯、磷酸镁铵

  到了20世纪90年代缓释肥趋于成熟,各方面的研究不断完善细化,并对新的领域进行探索研究,其中包括对有机高分子聚合物包裹膜分解过程的研究、吸附缓释肥料的研究等。

  缓控释肥料的研究主要集中在包膜新材料的研发、新型化学合成缓释肥料合成工艺方法的研究及新型缓控释肥料长期应用对环境影响方面的研究等。

  在我国,早在20世纪60年代末,中国科学院南京土壤研究所就开始长效氮肥的研究,在国内首先研制成功了包膜长效碳酸氢铵。与此同时,上海化工研究院、湖南、福建、黑龙江等省市农科院、沈阳应用生态研究所、西北水保所和郑州工业大学等也开展了这方面的研究。

  近几年我国缓释肥料发展迅速,主要采取两种技术路线,分别是将肥料进行微溶化或包膜处理来实现肥料养分的缓控释。前者的代表性产物有脲醛化合物

  中国农科院中国农业大学山东农业大学华南农业大学郑州大学北京农林科学院等单位正在开展不同类型缓控释肥料的开发和应用研究,并取得了一定的实质性进展,有部分产品及肥料生产设备已经面世。例如郑州大学磷肥与复肥研究所不仅在国内建立了缓控释肥料生产厂,并且其以钙镁磷肥为包裹物的缓控释肥料还取得了美国专利,并成功地在美国建厂;山东农业大学与金正大集团合作,建成了年产30万t缓控释肥料生产设备,并已投产;华南农业大学资源环境学院则在探索用低成本控释材料和非专用设备生产包膜肥方面获得初步成功;北京农科院植物营养与资源研究所成功研发出了树脂包衣缓控释肥料生产设备,并研制出适合不同作物需要的控释肥系列新产品。该项科研成果标志着我国缓控释肥料的研究已取得了较大进展,表明研制的缓控释肥料已达到了国外同类产品的质量标准和水平。然而,要使缓控释肥料生产成本进一步降低,尽快扩大推广应用范围,仍有大量的工作要做。

  控释肥释放原理是肥料中的养分从固态变成液态的过程中,其释放的速率与作物吸收养分的规律相吻合,这样作物吸收养分多的时候,就释放的多,少的时候就释放的少,极大限度的提高了肥料的利用率,所以控释肥比普通肥料的科技含量高,具有智能控释的作用,所以也叫它智能肥料。

  那么控释肥是怎样控制养分释放的呢?确切的说是通过高科技制成的高分子树脂包膜外壳来完成的,它的核心是把复合肥料或是单质肥料包上一层均匀的外壳。当肥料施入土壤后,土壤水分从膜孔进入,溶解了一部分养分,然后通过膜孔释放出来,当温度升高时,植物生长加快,养分需求量加大,肥料释放速率也随之加快;当温度降低时,植物生长缓慢或休眠,肥料释放速率也随之变慢或停止释放。另一方面,作物吸收养分多时,肥料颗粒膜外侧养分浓度下降,造成膜内外浓度梯度增大,肥料释放速率加快,从而使养分释放模式与作物需肥规律相一致,使肥料利用率最大化。

  那么这层膜到底有多大的“膜”力呢?这层膜的表面充满了我们肉眼看不到的孔隙,这是电镜放大600倍的照片,养分就从里面向衣服外面不断扩散释放,这样就能大大降低了肥料的浓度,使作物根部得到充足而合适的营养。

  所谓缓控释肥,是指通过各种调控机制使其养分最初缓慢释放,延长作物对其有效养分吸收利用的有效期,使其养分按照设定的释放率和释放期缓慢或控制释放的肥料。这种肥料具有提高化肥利用率、减少使用量与施肥次数、降低生产成本、减少环境污染、提高农作物产品品质等优点,突出特点是其释放率和释放期与作物生长规律有机结合,从而使肥料养分有效利用率提高30%以上。缓控释肥是在传统肥料外层包一层特殊的膜,根据作物养分需求,控释养分释放速度和释放量,使养分释放曲线与作物需求相一致。该肥料突出特点是按照作物生长规律曲线同步供给有效养分,从而使肥料养分有效利用率得到大幅度提高,在确保作物生长的前提下,与同浓度肥料相比,肥效利用率可提高30%以上,可使传统化肥的用量大大减少。由于缓控释肥具有减少施肥量、节约化肥生产原料(煤、电、天然气)、提高肥料利用率、减少生态环境污染等优点,因此被称为“21世纪高科技环保肥料”,成为肥料产业的发展方向。

  缓释肥料是指能延缓或控制养分释放速度的新型肥料。相对于速效肥,有以下一些优点:

  1.在水中的溶解度小,营养元素在土壤中释放缓慢,减少了营养元素的损失。

  缓释肥:通过化学的和生物的因素使肥料中的养分释放速率变慢。主要为缓效氮肥,也叫长效氮肥,一般在水中的溶解度很小。施入土壤后,在化学和生物因素的作用下,肥料逐渐分解,氮素缓慢释放,满足作物整个生长期对氮的需求。

  控释肥:通过外表包膜的方式把水溶性肥料包在膜内使养分缓慢释放。当包膜的肥料颗粒接触潮湿土壤时,土壤中的水分透过包膜渗透进入内部,使部分肥料溶解。

  肥料释放的速度取决于土壤的温度以及膜的厚度,温度越高,肥料的溶解速度及穿越膜的速度越快;膜越薄,渗透越快。

  根据成膜物质不同,分为非有机物包膜肥料、有机聚合物包膜肥料、热性树脂包膜肥料,其中有机聚合物包膜肥料是研究最多,效果最好的控释肥。

  缓释肥和控释肥都是比速效肥具有更长肥效的肥料,从这个意义上来说缓释肥与控释肥之间没有严格的区别。但从控制养分释放速率的机制和效果来看,缓释肥和控释肥是区别的。

  缓释肥在释放时受土壤pH值、微生物活动、土壤中水分含量、土壤类型及灌溉水量等许多外界因素的影响,肥料释放不均匀,养分释放速度和作物的营养需求不一定完全同步;同时大部分为单体肥,以氮肥为主。

  而控释肥多为N-P-K复合肥或再加上微量元素的全营养肥,施入土壤后,它的释放速度只受土壤温度的影响。但土壤温度对植物生长速度的影响也很大,在比较大的温度范围内,土壤温度升高,控释肥的释放速度加快,同时植物的生长速度加快,对肥料的需求也增加。

  因此,控释肥释放养分的速度与植物对养分的需求速度比较符合,从而能满足作物在不同的生长阶段对养分的需求。

  物理型缓控释肥料就是通过简单的物理过程处理,使肥料具有缓控性。物理型缓控释肥料大多为包膜肥料。

  化学型缓控释肥料养分释放机理比较复杂,依据化学添加物是否与目标肥料结合,综合概括分为两类。

  物理化学型缓控释肥料就是综合了物理和化学方法对目标肥料进行处理, 其养分释放机理较为复杂,不仅包括化学过程同时也包括物理过程。

  我国是世界最大的化工生产国和消费国,2006年,我国化肥产量达到4860万吨,单位面积化肥使用量达到167-180公斤。根据中国农业大学资源学院的测算,我国化肥的利用率只有20%~30%,在化肥使用中,最有利的时机是结合播种季节。

  苗期施肥量很少,解决施肥的矛盾通常需要追肥,但是追肥的时候如果不结合灌溉,肥料的损失浪费是很大的。缓释肥能实现一次施肥,不用追肥,它具有释放期长效的作用,可大幅度提高肥料作用,减少肥料降低成本。

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