1、定义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的肥料 美国作物营养协会(AAPFCO)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(Slow Release Fertilizers,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(Controlled Availability Fertilizers,CAFS),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2、绶控释肥标准 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。
3、缓控释肥分类 缓控释肥分为四种类型:一是合成缓释肥有机蛋白;二是合成缓释肥的无机蛋白;三是包膜缓释;四是生产抑制剂改良4、缓释肥与控释肥的区别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 2.肥效长期、稳定,能源源不断地供给植物在整个生产期对养分的需求 3.由于肥料释放缓慢,一次大量施用不会导致土壤盐分过高而“烧苗” 4.减少了施肥的数量和次数,节约成本 广义上的缓释肥料包括了缓释肥与控释肥两大类型 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5、缓控释肥国外发展历程 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[(NH4)MgPO4H2O]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主要参考:缓控释肥料的研究现状与展望)6、物理型缓控释肥料简介 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,一般通过一些手段如加热、喷涂、干燥等在肥料颗粒表面喷涂一层或几层惰性物质,形成致密的低渗透性膜,因而能控制水进人肥料核心以及养分溶液从膜内向外部扩散的速度,进而延缓肥料中养分的释放速度。
膜的阻水性能越好,肥料的溶解就越慢其养分释放过程首先是水分透过膜,水蒸汽凝结在固体肥料芯上并溶解部分肥料芯,引起内部压力的累积如果内部压力超过膜的承受力,包膜破裂,颗粒养分快速释放出来,这种释放过程被称为“损坏机制”(Failure Mechanism);如果膜能承受住内部压力,肥料中的养分就通过扩散而释放,其动力是膜内外的浓度梯度,这种释放过程被称为“扩散机制”发生这两个过程与否,关键取决于膜的机械状况、厚度、质量及包膜颗粒的半径和粒形等因素,包膜内养分的扩散释放可通过调控包膜物的性质加以改变 常见的包涂材料主要分为有机和无机两种,无机化合物作为包裹膜材料的有硫磺、金属氧化物和金属盐、无机化学肥料等而有机物作为包膜材料的有石腊、烯烃聚合物或共聚物圆、不饱和油、天然橡胶等 就目前缓控释氮肥的研究来看,包膜型缓控释肥料的制造过程不涉及化肥的化学反应,通过包膜材料成分和厚度的调整,来控制肥料养分释放速度,该类肥料受外界环境因素影响较小,能灵活地调节其释放特性,制造工艺方法简单易行,在技术和经济上具有较大优势主要参考:缓控释肥料的研究现状与展望)7、化学型缓控释肥料简介化学型缓控释氮肥养分释放机理比较复杂,综合概括包括两类:一是化学添加物不与目标肥料结合;二是化学添加物与肥料结合形成新物质。
在化学添加物不与目标肥料结合的情况中又包括两种形式,一种形式是在目标肥料中添加阻溶性物质以缓释尿素为例,在尿素中添加含铜、锌、锰化合物及植物所需的其他微量元素的无机盐、有机物等,这些物质可使尿素的溶解速度减慢,从而减缓养分的释放速度;另一种形式是在目标肥料中添加养分释放抑制物质,如在尿素中混加脲酶活性抑制剂、硝化抑制剂加入脲酶抑制剂能降低脲酶的活性,从而使尿素的分解速度变慢,即减慢氨化过程加入硝化抑制剂能选择性地抑制亚硝酸菌、硝酸菌、脱氮菌的活性,从而减少氮肥的硝化和脱氮作用,主要硝化抑制剂有卤代苯酚、硝基苯铵、卤化苯铵、硫脲、甲硫铵酸 、吡啶、嘧啶、硫脲、双氰胺(DCD)等 另一类是化学添加物与目标肥料结合形成新物质,如甲醛与尿素在特定条件下缩合生成脲甲醛;乙酸醛与尿素在酸性环境下生成环状结构物质;异丁醛和尿素反应生成的亚异丁基双脲(IBDU)等,这类缓控释氮肥的养分释放机理是该化合物在外界环境条件的影响下(如生物作用、土壤pH值、水分含量、温度等)分解,特定化合物与尿素之间的化学键断开,重新生成尿素和特定化合物,然后尿素再释放出植物生长所需的氮素其释放速度取决于组合物键的性质、立体化学结构、疏水性、降解难易度、肥料形状、表面积与体积之间的比率及微生物的作用等。
主要参考:谷佳林等缓控释肥料的研究现状与展望)8、化学型缓控释肥质量检测法包膜肥料的实验室检测方法不宜简单地套用于非包膜控释肥,因为非包膜控释肥一般不仅具有物理缓控性,而且还具有化学和生物缓控性,简单套用的结果与实际肥效相差悬殊尤其是采用生物技术的缓控释氮肥(如肥料中加入硝化抑制剂、脲酶抑制剂),简单地套用包膜肥料的测定方法不能正确地评价这些肥料的养分溶出情况试验及生产上通常采用“肥一土”淋溶法和同位素示踪法来对非包膜肥料的养分释放特性进行评价,但由于测定时间和成本问题使得这两种方法的应用受到了一定的限制所以对于不同类型、不同控释机理的缓控释氮肥来说,研究相应的检测方法,对于推动应用各种缓控释肥十分必要 缓控释肥发展传统化肥由于利用率低与施肥方法不科学等原因,不仅造成了巨大浪费,更因化肥中大量的氮、磷、钾等元素释放到空中、残留于土壤或进入地下水和地表水中,造成严重的农业面源污染而具有提高肥效、降低化肥使用量、减少施肥用工等优点的缓控释肥料,在解决资源过度消耗、减少农业面源污染、降低农业生产成本等方面具有重要作用,进一步发展推广势在必行一些专家和生产者反映,我国要发展壮大缓控释肥产业尚需国家多项政策扶持。
一、化肥不当施用造成严重污染和巨大浪费 随着各地加大工业污染治理力度,点源污染开始得到有效控制,工业污染治理也出现良好势头,而农业面源污染尚未引起高度重视 农业部农业司原副司长、中国科学院老专家科普演讲团成员张世贤说,农业面源污染是指在农业生产过程中化肥、农药、地膜等农用物资的不合理和过量使用,以及畜禽粪便等农业废弃物的任意排放而造成的水体、土壤和大气的污染面源污染具有潜伏性、分散性、蓄积性和渐进性的特点,污染一旦发生,就难以恢复目前,我国有近一半的湖泊都处于严重的富营养化状态,而农业面源污染是主要原因如滇池污染中,农业面源污染对于总氮、总磷含量的贡献率已分别高达43%和37%以上 据中国科学院南京土壤研究所公布的一份太湖流域农业面源污染研究成果显示:在太湖的外部污染总量中,农业面源污染所占的比例持续上升,目前已占到50%左右大量的氮、磷等营养物质、重金属成了破坏水环境的“元凶” 造成农业面源污染的主要原因除了农药、地膜、禽畜粪便等农业废弃物的随意排放外,最重要的是化肥的大量施用和不合理施用,主要表现在过量施用氮肥和磷肥、钾肥施用不足与区域地区间分配不平衡,从而导致土壤板结、耕作质量差,肥料利用率低,土壤和肥料养分易流失,造成对地表水、地下水的污染。
中科院沈阳应用生态研究所研究员石元亮说,目前我国用占全球9%的土地消耗了占世界总量32%的化肥,单位面积用肥量是世界平均水平的三倍多,随之带来的是土壤肥力下降、农作物品质降低、环境污染严重等后果同时,化肥养分利用率却一直较低目前我国化肥的当季利用率氮肥为30%到35%,磷肥为10%到25%,钾肥为35%到50%化肥养分的大量损失造成了巨大的资源浪费和经济损失 二、缓控施肥是现代农业发展方向 张世贤说,缓控施肥能缓慢而持久地释放出植物生长必需的营养元素,具有养分全、配方合理、无公害、长效化等特点,还可以减少因淋浴、固定或分解作用而造成的养分损失,防止作物前期早衰和后期脱肥,在规定释放期内养分释放不低于75%中央确定的发展现代农业的基本思路是,用现代物质条件装备农业,用现代科学技术改进农业,用现代产业体系提升农业缓控施肥的发展,符合这一时代趋势 中国科学院沈阳应用生态研究所与山东临沂施可丰化工股份有限公司合作,于2006年共同。