缓控释肥

第三章缓控释肥教学要求掌握缓控释肥的概念及种类掌握缓控释肥的施用技术一、控释和缓释有关概念的区分（一）有关概念（1）“释放”（release）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(如溶解、水解、降解等),（2）“缓释”(slowrelease)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物有效态养分的释放速率；（3）“控释”（controlledrelease）是指以各种调控机制使养分释放按照设定的释放模式（释放率和释放时间rate/patternandduration）与作物吸收养分的规律相一致。第一节概述（二）、缓释和控释肥料的定义缓释肥料：指在生物或化学作用下可分解的有机氮化合物(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)（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：物理障碍性因素控制的水溶性肥料，如包膜颗粒肥料和基质复合肥料，包膜颗粒肥料又可进一步划分为：有机聚合物包膜肥料（热塑性和树脂类）和无机包膜肥料（如硫磺，矿物质包膜）；微溶有机氮化合物，可进一步划分为生物可降解的微溶有机氮化合物（如脲甲醛和其它脲醛缩合物）和主要以化学降解的化合物（如IBDU（Idobutylidenediurea）异丁烯环二脲）；微溶性的无机化合物，如金属磷铵盐，部分酸化磷酸盐等。二、稳定性肥料（StabilizedFertilizers）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NO2-和NO3-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(StabilizedFertilizers).脲酶抑制剂硝化抑制剂脲酶氮素增效剂：第二节、缓控释肥种类一、有机氮化合物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天典型的脲甲醛产品含N37％～40％。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：①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；②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：③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。脲甲醛特点：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•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)。脲甲醛成品颗粒脲甲醛缓控释肥脲甲醛成品颗粒(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。脲甲醛形态模式图脲甲醛分解过程脲醛养分释放过程图解1天～5天～10天～15天～20天～25天～30天30天～35天～40天～45天～50天～55天～60天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2.中期通过微生物活动分解亚甲基2脲释放N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2亚甲基3脲，后期不脱肥。尿素硫酸铵甲壳素黄腐酸钾黄腐酸铵中效养分德玛脲甲醛肥料养分释放后提高利用率的过程二、包膜控释肥（一）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3l％～38％N。无机包膜材料①无机矿物包膜材料②无机矿物－添加剂改性包膜材料③无机矿物－有机高分子多层包膜材料•典型的硫包膜尿素有3种类型的膜：①破损的、含有裂隙的膜：②损坏的膜含有被蜡封的裂隙；③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（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。包膜材料：（1）有机高分子材料①热固性树脂类（醇酸树脂、聚胺脂等）②热塑性塑料类（回收塑料、泡沫）③沥青和橡胶类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。聚氨脂类包膜：是在肥料颗粒表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。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。（三）热塑性树脂包膜肥料最常用的包膜颗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。(四)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)。(5)基质复合肥料将肥料与可降低其溶解性的物质混合来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)包膜（裹）型肥料：包膜肥料PPPPPKKKKKKKPNPNNNNNNNNNNNNNNNNKK包膜肥料养分释放控释肥中试产品控释肥中试产品包膜肥料产品ProductsofCRFs:Seriesandvarieties（1）(TPCU);热塑性树脂包膜尿素,60d,90d,120d,150d,180d,270detc.（2）(TPCCF):热塑性树脂包膜复合肥，60d,90d,120d,150d,180d,270detc.（3）(TPCK)：热塑性树脂包膜硫酸钾，60d,90d,120d,150d,180d,270detc.ProductsofCRFs:Seriesandvarieties•（4）(TSCU):热固性树脂包膜尿素,60d,90d,120d,150d,180d,270detc.•(5)(TSCCF):热固性树脂包膜复合肥60d,90d,120d,150d,180d,270detc.•（6）(TSCF):热固性树脂包膜硫酸钾，60d,90d,120d,150d,180d,270detc.ProductsofCRFs:Seriesandvarieties•（7）（SCU）硫包膜尿素•（8）（SCCF）硫包膜复合肥•（9）（SCCK）硫包膜硫酸钾•（10）(PSCU)硫加树脂包膜尿素•（11）(PSCF)硫加树脂包膜复合肥•（12）(PSCK)硫加树脂包膜硫酸钾第三节缓控释肥的施用ApplicationofaCRNF(Meister)toariceseedlingnursery.ThetotalamountofNforthewholegrowingseasonisapplied.一、在覆塑料地膜的作物上，可以一季作物，只施肥一次。（Useforplasticmulchedcropsbyasinglefertilizerapplication）.ApplicationofaCRFtoastrawberrynurserycup,andtransplanttothefieldwithplasticmulched.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。（Usefornotillfarmingandotherfarmingpractices）.减少养分的淋溶损失减少铵态氮的挥发和N2O的逸失极大的提高肥料利用率，减少施肥对环境的污染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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膜壳生产成本较高（是普通肥料的3~8倍）二、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3～4cm，对根系有效的氮素，须在根系附近3～4cm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1X10-8～1X10-11cm2／s，K+的扩散系数为1X10-7～1X10-8cm2／s。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7～14天。据此可求得，H2PO4-的扩散距离在5～14天内为0.03～1.6mm,相应K+的扩散距离为0.9～4.9mm。因此，为提高肥料利用率，肥料应施于根际。提高肥料利用率，肥料应施于根际水稻育苗控释肥施于根际然而，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“烧死”作物的程度，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。因此，氮肥应至少分2次施入。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。UseCRFsfornotillfarming三、施肥技术（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一般情况按照比普通对照肥料减少1/3~1/2来确定。就肥料种类而言，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30%的硫包衣尿素，则氮肥用量只能减少这30%中的1/3。（二）、各种作物上的施肥技术1、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，施用量30~50kg/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，生长期内可以不追肥。2、对于行距较大的作物：选用高氮控释肥，施用量30~40kg/亩，如玉米、棉花等增按照推荐量一