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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。
第二类为热塑性树脂（Thermoplastic resin），主要是聚烯烃类的，包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等，这些材料的包衣工艺必须是溶剂型，基本材料流化床的包衣工艺，溶剂一般是四氯乙烯、松香等。中国现在绝大部分控释肥技术是和日本技术基本相似，中国早从事控释肥技术的是徐秋明，他上世纪80年代去日本学习，90年代回国后继续从事控释肥研究，90年代中期开发成功，使用松香做溶剂，控释肥气味非常大，应该说他是中国控释肥 人。溶剂型技术除了包衣成本高、污染环境、生产速度、降解差外，还有非常致命的缺陷就是肥料的释放非常不稳定，主要的特点是初始释放非常快（主要表面缺陷引起），后期释放又很慢造成的曲线是先快后慢，刚好和植物喜欢的S曲线相反。热塑性控释肥材料对温度不敏感，温度的升降对养分的释放影响幅度较小，主要的原因是膜孔不容易膨胀。
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。
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