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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。
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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,中国最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。
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