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目前中国农科院、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 ,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 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。
控释肥是采用聚合物包衣的肥料,膜上的微孔通常只有几百纳米,液态的水根本无法通过膜,只能以水分子形态进入膜内,所以除了水分子能自由进出膜内,肥料颗粒完全和外部隔绝,而养分通过膜的渗透压排除膜外。所以,养分的释放快慢只和水分子的运动速度和膜微孔的孔隙有关,当一种控释肥施入土壤后(微孔已设定),只和水分子运动速度有关,而水分子的运动速度取决于温度。土壤的微生物、PH值等控释肥的释放没有任何影响。普通的肥料施入土壤后,前期由于释放快导致养分过量,植物在短期内无法完全吸收,造成大量的养分蓄积在土壤中,容易挥发、下雨淋失;渗入地下;或土壤固定,所以肥料平均利用率只有35%左右,而后期又缺乏养分。控释肥实际上是把前期的用不上的养分节约拿到后期供应给植物,同时减少了淋失、微生物的分解和土壤固定,相当于一点一点不停地给植物喂肥。因此,肥料利用率能达到70%左右,近根使用 能达到80%以上。
利用率高、环境污染小、资源消耗低的缓/控释肥是未来肥料的发展方向。本研究涉及以下三方面的内容:1.改性地沟油为主要包膜剂的缓/控释肥中试实验研究。研究以改性地沟油作为包膜剂A,异氰酸酯与催化剂、交联剂、溶剂、填料粉、稳定剂等添加剂的混合溶液为包膜剂B,大颗粒尿素为核心。实验结果表明:当包膜温度60℃,喷涂压力1.5MPa,喷涂速度0.5kg/h,包膜剂A和包膜剂B总量为尿素质量的6%,两种包膜剂质量比为1:1,混和后分三次按3%、2%、1%比例依次加料。所得产品不仅符合GB/T23348—2009产品标准,且产品成本低。2.包膜缓/控释肥和大颗粒缓控释肥水中溶出率与田间土壤溶出率关系研究。相同累积释放率下,水中溶出所需时间为变量x,实际土壤溶出所需时间为变量y。研究结果表面:包膜缓/控释肥在水中溶出时间与田间土壤中溶出时间关系为直线,方程为y=1.0458x-0.9029(R2=0.99);大颗粒缓/控释肥在水中溶出时间与田间土
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