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几种缓控释肥料的对比

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。
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    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:

    1 亚甲基二脲

    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20103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N2ON2,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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  • 绿洲

    第1楼2011/10/12

    确系原创,是我一篇文章的主体。

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  • zhz6688

    第2楼2011/10/14

    应助达人

    原来化肥也像药品一样有缓释的.农业研究在不断攀高峰,

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  • 绿洲

    第3楼2011/10/14

    只是目前国内的研究和生产水平还落后于欧美国家。

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