几种缓控释肥料的对比

绿洲

2011/10/11

私聊

土壤固体废弃物监测

常见的缓控释肥料有以下几种，作用原理、生产方式、成本各不相同，本文做一个简单的对比。
1脲甲醛肥料

脲甲醛肥料是一种缓释氮肥，是由尿素与甲醛经过缩合反应生成的，产品不是单一化合物，是由链长和分子量不同的甲基尿素混合成的。其中包含由一甲基二脲至五甲基六脲等一系列聚合物。尿素与甲醛的缩合物缩合度越高，分子链越长，在水中的溶解度越小，缓释期越长。

脲甲醛几种成分的结构式如下图所示：

图1 亚甲基二脲

图2 二亚甲基三脲

脲甲醛肥料中氮元素的缓释机理：在土壤中微生物的分解作用下，分子链断裂，氮元素以氨和尿素的形态释放，而甲醛成分刚一释放就被氧化，经过甲酸酯的中间态，最终成为二氧化碳。

脲甲醛肥料的优点：脲甲醛肥料稳定持续供应氮素营养，流失少，可以增强土壤微生物活性，增强根系活力，施肥后对土壤的盐分指数增加少。脲甲醛肥料除具有以上优点，尚有一些缺点。如脲甲醛中的高缩合度组分，如五亚甲基六脲等，矿化速度仅为每年10%，对于当季作物难以起到肥料的作用，很难被植物利用。而且，从生产工艺上看，脲甲醛肥料的生产是有一定难度的，当前国内多数复混肥生产厂家都无法生产。而且，脲甲醛肥料的成本远高于普通肥料。

2 硫包衣尿素（SCU）

硫包衣尿素是先将硫磺包裹于尿素颗粒表面，并包裹封闭材料得到的具有缓释效果的包衣肥料。硫包衣尿素具有一定的缓释效果，且可在补充氮养分的同时补充硫养分，这对于一些喜硫作物有较好的效果。其弱点在于，无机包膜材料（S）对肥料颗粒的封闭性比较差，膜层表面容易形成一些较大尺度的孔隙，肥料养分容易快速溶出，且膜层材料太脆，在生产、储存或者运输过程中容易脱落，影响他们的缓释性质。刘永辉等使用二环戊二烯增强硫包膜尿素的硫层，扫描电镜照片显示改性后的包膜层较纯硫层更加致密，且包膜的强度随二环戊二烯比例的增大而增大。如何增强硫包衣尿素的强度，使其达到更好的缓释性，是科研工作者的一个重要工作方向。

硫包衣尿素的养分释放特征：SCU分为三类，①膜上有敞开孔洞的颗粒；②膜上有孔洞，但却有密封剂密封的颗粒；③膜上无孔洞。其中，第一类颗粒一旦被润湿就开始向外释放尿素，第二类颗粒如果密封剂被破坏或除去，尿素就从膜内释放出来，第三类颗粒若硫膜部分剥蚀，尿素就从内部释放出来。范宾等研究结果表明，硫包衣尿素的养分释放曲线基本可分为“S”形，倒“L”形和直线形。

由于国内技术水平不稳定，部分硫包衣尿素技术指标不合格，达不到缓释的效果。而且硫包衣尿素生产工艺也较复杂，短时间内不能大范围普及。

3 高分子包膜肥料

这种肥料通过一层半透膜使肥料养分缓慢释放，可能的话，使养分释放曲线与作物需肥曲线相吻合。这种肥料用半透膜来覆盖可溶性的活性养分，养分释放速度是可以人为控制的。要求达到最小的养分浪费量，并且不伤害植物种子与根系。目前常用的包膜材料多为高分子膜，有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯酸、聚乳酸等。控释肥料施入土壤后，水分通过半透膜深入，开始溶解颗粒里面的养分。养分一旦溶解，便开始释放。养分释放速率只与温度有关，而盐分水平，pH值，微生物活性、水质或降雨对养分释放均无影响。控释肥的养分释放曲线可以人为设定。优质的控释肥养分释放完毕后，包膜高分子可在微生物作用下降解，不对土壤结构造成破坏。目前世界上美国等国家具有先进的包膜肥料工艺，国内的发展尚不成熟。

高分子包膜肥料能够根据包膜厚度控制养分释放速率，是真正的“控释肥料”。但是由于其价格昂贵，目前只能在花卉等产值很高的作物上使用，在大田上使用没有现实意义。

3 稳定性肥料

国家于2010年3月份正式开始实施稳定性肥料的行业标准，标志着稳定性肥料的发展将进入一个更加规范的阶段。

稳定性肥料的概念：经过一定工艺加入脲酶抑制剂和（或）硝化抑制剂，施入土壤后能通过脲酶抑制剂抑制尿素的水解，和（或）通过硝化抑制剂抑制铵态氮的硝化，使肥效期得到延长的一类含氮肥料（包括含氮的二元或三元肥料和单质氮肥）。

脲酶抑制剂：在一段时间内通过抑制土壤脲酶的活性，从而减缓尿素水解的一类物质。

硝化抑制剂：在一段时间内通过抑制亚硝化单胞菌属活性，从而减缓铵态氮向硝态氮转化的一类物质。

尿素进入土壤后，只有在土壤脲酶的作用下水解，其产物才可为植物所利用，这种酶能促进尿素水解成氨：

H2NCONH2 NH2COOH + NH3 CO2 + 2NH3 H2CO3 +2NH3

尿素在脲酶的作用下水解成氨的过程很快，造成短时间内NH3在土壤中大量积聚和土壤pH升高。这一方面会产生氨毒，伤害幼苗和幼龄植株；另一方面导致氨的气态损失。水解后的NH3或者进入大气，或可与土壤水水合而存在于土壤溶液中，其中NH3质子化后形成NH4+。

土壤中的微生物将NH4+氧化成NO3-并获得生活能量的过程，叫做硝化作用。硝化作用的产物NO3-在嫌气条件下可被还原为N2O与N2，这个过程叫做反硝化作用。

稳定性肥料的生产，可在普通复混肥的生产线上稍作改造，技术上可以普及。

综合以上分析，近期内有望大范围推广使用的缓控释肥料为稳定性肥料。

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