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1、第三章 缓控释肥 教学要求教学要求 掌握缓控释肥的概念及种类掌握缓控释肥的概念及种类 掌握缓控释肥的施用技术掌握缓控释肥的施用技术1一、控释和缓释有关概念的区分一、控释和缓释有关概念的区分 （一）有关概念（一）有关概念（1 1）“释放释放”（releaserelease）是指养分由化学物质转变成植）是指养分由化学物质转变成植物可直接吸收利用的有效形态的过程物可直接吸收利用的有效形态的过程( (如溶解、水解、如溶解、水解、降解等降解等),), （2）“缓释缓释”(slow release)(slow release)是指化学物质养分释放速是指化学物质养分释放速率远小于速溶性肥料施入土壤后转变为植
2、物有效态养分率远小于速溶性肥料施入土壤后转变为植物有效态养分的释放速率；的释放速率； （3）“控释控释”（controlled releasecontrolled release）是指以各种调控）是指以各种调控机制使养分释放按照设定的释放模式（释放率和释放时机制使养分释放按照设定的释放模式（释放率和释放时间间rate/pattern and durationrate/pattern and duration）与作物吸收养分的规）与作物吸收养分的规律相一致。律相一致。 第一节 概述2（二）、（二）、 缓释和控释肥料的定义缓释和控释肥料的定义 缓释肥料：缓释肥料：指在生物或化学作用下可分解的有机氮
3、化合物(如脲甲醛UFS)肥料，通常被称为缓释肥(SRFS) 控释肥料：采用控释肥料：采用对生物和化学作用等因素不敏感的膜材料来包膜的肥料通常被称为控释肥(CRFS)3（三）、控释和缓释肥的类型（三）、控释和缓释肥的类型 按照其溶解性释放方式通常被分为三种类型：按照其溶解性释放方式通常被分为三种类型： 物物理理障障碍碍性性因因素素控控制制的的水水溶溶性性肥肥料料，如如包包膜膜颗颗粒粒肥肥料料和和基基质质复复合合肥肥料料，包包膜膜颗颗粒粒肥肥料料又又可可进进一一步步划划分分为为：有有机机聚聚合合物物包包膜膜肥肥料料（热热塑塑性性和和树树脂脂类类）和无机包膜肥料（如硫磺，矿物质包膜）；和无机包膜肥料
4、（如硫磺，矿物质包膜）；微微溶溶有有机机氮氮化化合合物物，可可进进一一步步划划分分为为生生物物可可降降解解的的微微溶溶有有机机氮氮化化合合物物（如如脲脲甲甲醛醛和和其其它它脲脲醛醛缩缩合合物物）和和 主主 要要 以以 化化 学学 降降 解解 的的 化化 合合 物物 （ 如如IBDUIBDU（Idobutylidene diureaIdobutylidene diurea）异丁烯环二脲）；）异丁烯环二脲）； 微微溶溶性性的的无无机机化化合合物物，如如金金属属磷磷铵铵盐盐，部部分分酸酸化化磷酸盐等。磷酸盐等。4二、稳定性肥料二、稳定性肥料（Stabilized Fertilizers） 氮素化肥中
5、加入脲酶抑制剂或硝化抑氮素化肥中加入脲酶抑制剂或硝化抑制剂而生产的一类肥料，这类肥料在施制剂而生产的一类肥料，这类肥料在施入土壤后只是延缓了尿素水解转化成铵入土壤后只是延缓了尿素水解转化成铵或抑制硝化细菌将铵离子氧化而转变成或抑制硝化细菌将铵离子氧化而转变成NONO2 2- -和和NONO3 3- -的过程，按照国际肥料工业协的过程，按照国际肥料工业协会分类，这类肥料被称为稳定性肥料会分类，这类肥料被称为稳定性肥料(Stabilized Fertilizers).5 脲酶抑制剂脲酶抑制剂硝化抑制剂硝化抑制剂脲脲酶酶 氮素增效剂：氮素增效剂：6 第二节、缓控释肥种类第二节、缓控释肥种类一、有机氮
6、化合物1、脲甲醛缩合物 尿素与甲醛类的缩合(尤其是与甲醛)反应生成。含1亚甲基2尿素：属于速效脲甲醛，肥效时间1-40天 2亚甲基3尿素：中效脲甲醛，肥效时间30-80天 3亚甲基4尿素：长效脲甲醛，60-120天7 典型的脲甲醛产品含N3740。为了提供脲甲醛产品N释放率的标准，将此化合物分成3种组分：冷水溶解组分N(CWSN，25)主要有尿素、二聚物和短链聚合物，该组分中的N可认为是速效到缓效； 热水溶解组分N(HWSN，100)为甲叉尿素和中等链长聚合物，该组份中的N可缓慢释放到土壤中： 热水不溶组分(HWIN)为甲叉尿素和长链聚合物，在土壤中分解极慢，该组分N在土壤中无活性。8脲甲醛特
7、点： 速效+中效+长效混合，使作物在一季均有养分供应旱涝季节均有效省时、省力、省成本，增产高效、节能，环保无残留9 脲醛肥料的分解主要是由于生物的作用，氮的释放强烈依赖于土壤性质的变化(如生物活性、粘粒含量、pH)和外界条件(如水分含量、干湿状况和温度等)。10脲甲醛成品颗粒 脲甲醛缓控释肥脲甲醛缓控释肥脲甲醛成品颗粒11(2)其它脲醛和合成氮化合物 还有几种由尿素和醛类反应制备的氮化合物，如异丁叉二脲是世界范围内生产量仅次于脲甲醛的一种有机氮化合物。，含氮量31。其中大多数(90)可以溶于水，氮释放率主要是由于化学分解(水解)作用引起的，因此取决于肥料颗粒的大小和土壤水份含量。丁烯酰环脲是在
8、酸催化下，尿素与乙醛反应而成，是环状结构的产品，约含氮30。它在水解和生物降解作用下释放氮，其释放率受产品颗粒大小、土壤温度、水份和pH的影响。12脲甲醛形态模式图脲甲醛形态模式图13脲脲甲甲醛醛分分解解过过程程脲醛养分释放过程图解脲醛养分释放过程图解141天天 5天天10天天15天天20天天25天天30天天30天天35天天40天天45天天50天天55天天60天天脲醛多铵长效缓控释肥养分释放模式脲醛多铵长效缓控释肥养分释放模式： 1. 在作物前期表面融化释放速效外喷浆的硫酸铵和尿素在作物前期表面融化释放速效外喷浆的硫酸铵和尿素 2. 中期通过微生物活动分解亚甲基中期通过微生物活动分解亚甲基2脲
9、释放脲释放N素素60天65天70天75天80天85天90天 3 .长时间的微生物分解长效长时间的微生物分解长效2亚甲基亚甲基3脲，后期不脱肥。脲，后期不脱肥。尿素尿素硫酸铵硫酸铵甲壳素甲壳素黄腐酸钾黄腐酸钾黄腐酸铵黄腐酸铵中效养分中效养分 微生物的活动微生物的活动15德玛脲甲醛肥料养分释放后提高利用率的过程德玛脲甲醛肥料养分释放后提高利用率的过程16二、包膜控释肥二、包膜控释肥（一）（一）非有机物包膜肥料非有机物包膜肥料 硫包膜尿素已有较长的生产历史，是用熔化的硫磺包裹被预先加热的尿素颗粒制成。硫是中量营养元素，在156时可以熔化，可以喷涂于尿素颗粒以及其它肥料颗粒表面作为包膜，产品含有3l3
10、8N。17无机包膜材料无机包膜材料 无机矿物包膜材料无机矿物包膜材料 无机矿物添加剂改性包膜材料无机矿物添加剂改性包膜材料 无机矿物有机高分子多层包膜材料无机矿物有机高分子多层包膜材料18典型的硫包膜尿素有3种类型的膜：破损的、含有裂隙的膜：损坏的膜含有被蜡封的裂隙；厚和完整未损的膜。硫包膜尿素对土壤水分含量、干湿交替、生物活动和运输及施用过程中对膜的磨损都是非常敏感的，所以这种产品只能被看作是缓释肥而不是控释肥。为了改进包膜尿素的性能，在原包膜尿素外再包一层有机聚合物膜，形成硫包衣尿素19（二）有机聚合物包膜肥料（二）有机聚合物包膜肥料 树脂包膜肥料是在制备过程中使聚合物作用在肥料颗粒上，由
11、热固性的树脂交联形成的疏水聚合物膜。常用的树脂有醇酸类树脂和聚氨酯类树脂两大类。20包膜材料：包膜材料：（1 1）有机高分子材料有机高分子材料 热固性树脂类（醇酸树脂、聚胺脂等）热固性树脂类（醇酸树脂、聚胺脂等） 热塑性塑料类（回收塑料、泡沫）热塑性塑料类（回收塑料、泡沫） 沥青和橡胶类沥青和橡胶类21醇酸树脂是双环戊二烯和甘油酯的共聚物：醇酸树脂是双环戊二烯和甘油酯的共聚物：养分的释放可以通过改变膜的成分或膜的厚度来控制。养分释放过程为：水分通过膜上的微孔渗透到膜内，增加了膜内的渗透压力而造成膜膨胀，膨胀又增大了微孔，使养分从增大的孔中释放出来。22聚氨脂类包膜：聚氨脂类包膜：是在肥料颗粒表
12、面上直接以聚氰基与多元醇反应生成的。养分从这种产品中释放主要依赖于温度变化，土壤水份含量、pH、干湿交替以及土壤生物活性对释放几乎无影响。23膜材料的选择 筛选出适宜的包膜材料是包膜控释肥研制开发的关键。在研制过程中，我们根据各种材料的成膜能力，选择具有成膜能力强、有一定阻水能力、原料为市场可以大批量供应的高分子材料作为包膜试验材料。共计选用热固聚酯类、中低分子橡胶类、热熔塑料类约三十多种高分子树脂材料，最后确定了具有控释功能的包膜树脂材料。同时筛选出无刺激气味的复合溶剂、对养分释放速率有调控作用的复合添加剂等及其最佳配比。 24（三）热塑性树脂包膜肥料（三）热塑性树脂包膜肥料 最常用的包膜颗
13、粒肥料技术是将热塑性包膜材料(如聚乙烯)溶解于氯化烃中，在流化床反应器中喷涂在肥料颗粒上。养分释放可通过将透水性差的聚乙烯与透水性较强的树脂(如EVA)加以混合来控制，也可在膜中加入一种矿物粉来改进由温度控制的养分释放。25(四四)聚合物包膜硫包衣尿素聚合物包膜硫包衣尿素 由于硫包膜尿素控释效果差，一些厂家用有机聚合物(热塑性塑料或树脂)在硫包衣尿素上再包一层较薄的普通聚合物膜，以增强抗磨损性能，产品表现出较好的释放性能。目前硫包衣尿素和硫包膜尿素占了包膜产品的绝大部分，主要是由于它们广泛地应用于非农业市场(如草坪、景观业)。26(5)基质复合肥料基质复合肥料将肥料与可降低其溶解性的物质混合来
14、制备缓释肥料已进行了多年的努力，但所选用的材料还没有真正提供可控制释放的特性。另外的基质型缓释肥是药片状、钉形物或饼状物，是将植物营养物质与粘结剂混合挤压而成。在许多情况下将脲甲醛或异丁烯环二脲加入到混合物中，这种产品的性质与缓释性差的肥料相似，其溶解速率主要取决于压缩产品的表面与体积的比率(体积越大，释放就越慢)27 包膜（裹）型肥料：包膜（裹）型肥料：包膜肥料包膜肥料28PPPPPKKKKKKKPNPNNNNNNNNNNNNNNNNKK包膜肥料养分释放包膜肥料养分释放29控释肥中试产品控释肥中试产品控释肥中试产品控释肥中试产品包膜肥料产品包膜肥料产品30Products of CRFs:
15、Series and varieties（1）(TPCU); 热热塑塑性性树树脂脂包包膜膜尿尿素素 , 60d, 90d, 120d, 150d, 180d, 270d etc.（2）(TPCCF): 热塑性树脂包膜复合肥，热塑性树脂包膜复合肥，60d, 90d, 120d, 150d, 180d, 270d etc.（3） (TPCK)：热热塑塑性性树树脂脂包包膜膜硫硫酸酸钾钾，60d, 90d, 120d, 150d, 180d, 270d etc. 31Products of CRFs: Series and varieties（4）(TSCU): 热热固固性性树树脂脂包包膜膜尿尿素素,
16、 60d, 90d, 120d, 150d, 180d, 270d etc. (5) (TSCCF): 热固性树脂包膜复合肥热固性树脂包膜复合肥 60d, 90d, 120d, 150d, 180d, 270d etc. （6）(TSCF): 热热固固性性树树脂脂包包膜膜硫硫酸酸钾钾，60d, 90d, 120d, 150d, 180d, 270d etc. 32Products of CRFs: Series and varieties（7）（）（SCU） 硫包膜尿素硫包膜尿素（8）（）（SCCF）硫包膜复合肥）硫包膜复合肥（9） （SCCK）硫包膜硫酸钾）硫包膜硫酸钾（10）(PSCU)
17、硫加树脂包膜尿素硫加树脂包膜尿素（11） (PSCF) 硫加树脂包膜复合肥硫加树脂包膜复合肥（12） (PSCK) 硫加树脂包膜硫酸钾硫加树脂包膜硫酸钾33 第三节第三节 缓控释肥的施用缓控释肥的施用34Application of a CRNF (Meister) to a rice seedling nursery .The total amount of N for the whole growing season is applied.35一、在覆塑料地膜的作物上，可以一季作物，只施肥一次。（Use for plastic mulched crops by a single ferti
18、lizer application）. 36Application of a CRF to a strawberry nursery cup, and transplant to the field with plastic mulched. 37可用于免耕和无土栽培。在免耕种植时，可以与种子可用于免耕和无土栽培。在免耕种植时，可以与种子一起播种时施用，不需要追肥。一起播种时施用，不需要追肥。（Use for no till farming and other farming practices）.38减少养分的淋溶损失减少养分的淋溶损失减少铵态氮的挥发和减少铵态氮的挥发和N N2 2O O
19、的逸失的逸失极大的提高肥料利用率，减少施肥对环极大的提高肥料利用率，减少施肥对环境的污染境的污染39缓控释肥料施用可能存在的问题缓控释肥料施用可能存在的问题缺少测定释放速率的标准方法，对缓控缺少测定释放速率的标准方法，对缓控释肥料的田间肥效、释放、形态转化、释肥料的田间肥效、释放、形态转化、去向等还缺少系统定量的评价去向等还缺少系统定量的评价会增加土壤的酸化，尤其是硫包膜肥料会增加土壤的酸化，尤其是硫包膜肥料高聚物包膜控释肥可能会留下合成物的高聚物包膜控释肥可能会留下合成物的膜壳膜壳生产成本较高（是普通肥料的生产成本较高（是普通肥料的38倍）倍）40二、为了提高肥料利用率，肥料应施于根际。二、
20、为了提高肥料利用率，肥料应施于根际。 作物根系主要以质流方式获取氮素，但土壤水运动的距离大多不超过34cm，对根系有效的氮素，须在根系附近34cm处；磷、钾主要以扩散的方式向根系供应养分。土壤中，H2PO4-的扩散系数为1X10-81X10-11cm2s，K+的扩散系数为1X10-71X10-8cm2s。能吸收养分的新根毛平均寿命为5天，吸收养分最活跃的根部分生区，其吸收养分的活性保持期为714天。据此可求得， H2PO4-的扩散距离在514天内为0.031.6mm,相应K +的扩散距离为0.94.9 mm。因此，为提高肥料利用率，肥料应施于根际。41提高肥料利用率，肥料应施于根际提高肥料利用
21、率，肥料应施于根际42水稻育苗控释肥施于根际43 然而，尿素、硝酸铵、氯化钾等速溶性肥料集中施于然而，尿素、硝酸铵、氯化钾等速溶性肥料集中施于根部，将会使根区土壤溶液盐浓度过大，土壤溶液渗透压根部，将会使根区土壤溶液盐浓度过大，土壤溶液渗透压增高，阻碍土壤水分向根内渗透，使作物缺水而受到伤害。增高，阻碍土壤水分向根内渗透，使作物缺水而受到伤害。 直接施于根部的氮肥，即使浓度达不到直接施于根部的氮肥，即使浓度达不到“烧死烧死”作作物的程度，也会引起根系对养分的过度吸收，引起物的程度，也会引起根系对养分的过度吸收，引起茎叶旺长，容易导致病害、倒伏等，造成作物减产。茎叶旺长，容易导致病害、倒伏等，造
22、成作物减产。因此，氮肥应至少分因此，氮肥应至少分2次施入。次施入。44 最佳的施肥方式是根据作物的吸肥规律，土壤的供肥能力，经常不断（多次、适量）地补充作物生长所需的各种营养元素之不足。理想的办法是生产一种能直接施于根际的肥料，并可根据作物生长不同时期的需肥量来调节和控制其养分释放速度。45Use CRFs for no till farming46三、施肥技术三、施肥技术（一）、缓控释肥施用量（一）、缓控释肥施用量 根据作物种类、土壤特性以及肥料的种类来确定根据作物种类、土壤特性以及肥料的种类来确定一般情况按照比普通对照肥料减少一般情况按照比普通对照肥料减少1/31/2来确定。来确定。就肥料
23、种类而言，就肥料种类而言，要了解控释肥料的组成及养分释要了解控释肥料的组成及养分释放特点，例如：如果其中氮只有放特点，例如：如果其中氮只有30%的硫包衣尿的硫包衣尿素，则氮肥用量只能减少这素，则氮肥用量只能减少这30%中的中的1/3。 47（二）、各种作物上的施肥技术（二）、各种作物上的施肥技术1 1、在根系密集的作物上应用：、在根系密集的作物上应用： 水稻、小麦等作物，选用高氮、中磷、中钾控释肥，施用水稻、小麦等作物，选用高氮、中磷、中钾控释肥，施用量量3050kg/3050kg/亩，可以在播种或插秧前按照推荐的施用量一亩，可以在播种或插秧前按照推荐的施用量一次性施入，耕翻后种植，生长期内可
24、以不追肥。次性施入，耕翻后种植，生长期内可以不追肥。2 2、对于行距较大的作物：选用高氮控释肥，施用量、对于行距较大的作物：选用高氮控释肥，施用量3040kg/3040kg/亩，如玉米、棉花等增按照推荐量一性性开沟基施于种子亩，如玉米、棉花等增按照推荐量一性性开沟基施于种子侧部，注意种、肥隔开（侧部，注意种、肥隔开（8-128-12厘米），以免烧种或烧苗厘米），以免烧种或烧苗3 3、薯类作物：采用硫酸钾型控释肥，集中条沟施、薯类作物：采用硫酸钾型控释肥，集中条沟施4 4、豆科作物上：低氮、高磷、高钾，施用量、豆科作物上：低氮、高磷、高钾，施用量1525kg/1525kg/亩亩48硫酸钾纳米控释
25、复合肥养分释放曲线硫酸钾纳米控释复合肥养分释放曲线和作物营养需求基本上一致和作物营养需求基本上一致红为小麦营养需求曲线黄为控释肥释放曲线495、甘蔗、烟草、土豆和甜菜 高钾控释肥（硫酸钾型），4050kg/亩，甘蔗在伸长期追施3040kg/亩6、香蕉 底肥追肥都用，底肥选高氮，中间追施一次高氮，后期用高钾，用量比常规减少1/3。50土豆建议施肥量、施肥方式目标产量：2.5-3吨 理论需肥量 ：氮12.5-24kg 均值20kg 磷3.75-6kg 均值5kg 钾25-39 kg 均值32kg 亩用16-8-18（s）长效肥130kg：底肥100kg、中耕 肥30kg。 氮16*1.3=20.8
26、kg（满足 磷 8*1.3=9.3kg （满足 钾18*1.3=23.4kg（稍差51四、缓控释肥技术指标52缓控释肥料的要求缓控释肥料的要求项 目指 标高 浓 度中 浓 度总养分(N+P2O5+K2O)的质量分数/% 40.030.0水溶性磷占有效磷的质量分数/% 7050水分(H2O)的质量分数/% 2.02.5粒度(100mm475mm或335mm560mm)/% 90养分释放期/月 标明值初期养分释放率/% 1528天累积养分释放率/% 75养分释放期的累积养分释放率/% 80中量元素单一养分的质量分数(以单质计)/% 2.0微量元素单一养分的质量分数(以单质计)/% 0.02注1：三
27、元或二元缓控释肥料的单一养分含量不得低于4.0%。标2：以钙镁磷肥等枸溶性磷肥为基础磷肥并在包装袋上标明为“枸溶性磷”的产品、未标明磷含量的产品、缓控释氮肥以及缓控释钾肥，“水溶性磷占有效磷的质量分数”这一指标不做检验和判定。注3：三元或二元缓控释肥料的养分释放率用总氮释放率来表征，对于不含氮的二元缓控释肥料，其养分释放率用钾释放率来表征。缓控释磷肥的养分释放率用磷释放率来表征。注4 ：应以单一数值标注养分释放期，其允许差为15%。如标明值为6个月，累积养分释放率达到80%的时间允许范围为6个月27天，如标明值为3个月，累积养分释放率达到80%的时间允许范围为3个月14天。注5 ：包装容器标明
28、含有钙、镁、硫时监测中量元素指标。注6 ：包装容器标明含有铜、铁、锰、锌、硼、钼时检测微量元素指标。注7：除上述指标外，其他指标应符合相应的产品标准的规定，如复混肥料(复合肥料)、掺混肥料中的氯离子含量、尿素中的缩二脲含量等。53部分缓控释肥料的缓控释性能应符合下表的要求，同时应符合包装部分缓控释肥料的缓控释性能应符合下表的要求，同时应符合包装标明值和相应国家标准的要求。标明值和相应国家标准的要求。项 目指 标缓控释养分量a/% 标明值缓控释养分释放期/月 标明值缓控释养分28天的累积养分释放率/% 75缓控释养分释放期的累积养分释放率 80中量元素单一养分的质量分数(以单质计)b/%2.0微
29、量元素单一养分的质量分数(以单质计)c/%0.02a.缓控释养分为单一养分时，缓控释养分量应不小于80%，缓控释养分为两种或两种以上养分时，每种缓控释养分量应不小于40%。b.包装容器标明含有钙、镁、硫时检测该项指标。c.包装容器标明含有铜、铁、锰、锌、硼、钼时检测该项指标。54检测技术原理检测技术原理 养分释放率的测定：用水静置浸泡试料，在规定的温度和时间内，试料中的养分从膜中或从非包膜的颗粒中溶出到水中，用蒸馏后滴定法测定溶出的总氮含量，用钒钼酸铵比色法或重量法测定溶出的磷含量，用火焰光度计法或重量法测定溶出的钾含量，溶出的养分含量占该养分总含量的质量分数即为缓释养分一定时期的累积养分释放率。 55思考题1、什么是缓控释肥？缓控释肥有哪些类型？2、控释肥养分释放的机理是什么？3、施用缓控释肥有哪些优点？56
