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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 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。
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。
这部分水溶养分又透过包膜上的微孔缓慢而不断向外扩散。
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目前研究多，效果 的控释肥。
控释肥实际上是一种24小时都在释放的养分，释放快慢取决于温度，白天温度高释放快，晚上温度低释放慢，而植物也是白天温度高的时候光合作用强。有些专家说，控释肥的养分释放曲线和植物需求吻合，这是一种理想主义的想法，实际上至多也是近似曲线。控释肥的释放曲线有三种，一种是High release(抛物线的前一半），即前期快速释放，这种膜通常厚度较薄或材料性能差；第二种为匀速释放，即温度恒定的前提下，每天释放基本完全一样，如果温度有波动，只是差异很小，主要因为这种包衣材料膜没有膨胀性，微孔或孔隙的大小是恒定的；第三种是“S”的释放曲线，这是非常理想的曲线，通常这种肥料前期释放很慢，后期释放加快，实现S释放有两种方式，一种材料包衣很厚，而材料本身性能不强，后期膜膨胀，微孔或孔隙增大，华南农大的水溶性树脂即采用此种方式，通常成本很高，另一种是膜材料性能很强，包衣率很低且可以前期的超低释放，后期膜膨胀，微孔或孔隙增大，释放速度加快，加拿大Agrium的ESN就是此种释放曲线。
自从1948年美国的K．G．C1art等人合成了世界上 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[(NH4)MgPO4·H2O]等作为包裹肥料膜材料方面的研究，及关于包裹缓释肥料理论模型的研究。
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。
目前，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。
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