缓控施肥基础知识

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,据统计，化肥投入约占农民进行种植业生产总投入的50%左右，发展中国家粮食增产中50%来自于化肥的作用。但目前我国当季氮肥利用率仅为20%35%,磷肥的利用率为10%20%,钾肥的利用率为30%60%,远低于世界发达国家水平。肥料利用率低不仅造成资源的巨大浪费,还给人类赖以生存的环境造成了严重污染。因此缓控释肥料已经成为了肥料界研究领域中新的热点。,科技下乡,缓释肥料课件,山东金正大国际,朱广栋,中国现代化农业首先要加快缓控释肥研究与推广,一、控释肥的现状及存在问题,国际肥料专家们一致认为“21世纪肥料是缓释、控释肥料”。目前，美国、日本、西欧已有50多家生产缓释、控释肥料的厂家。我国的缓释肥料技术总体水平不及发达国家，尤其在产业化方面与发达国家差距较大。虽然我国缓释肥料的生产已有多年，但日前推广应用比较成功的只有中科院沈阳生态研究所生产的脲酶抑制剂型缓释肥料、郑州大学工学院生产的肥包肥型缓释肥料、广东农科院士肥所生产的缓释水稻肥、上海汉枫缓释肥料有限公司生产的缓释BB肥。当前影响我国缓释控释肥料发展的最主要的原因概括起来有以下几点：,(1)目前在实验室和田间条件下对缓控释肥料养分释放的机理和影响因素的数学模型等相关研究还不深入，科研人员需要对肥料养分在实验 室内和田间条件下的释放率、释放模式、影响因素进行系统研究。同时注重缓释和促释相结合，着力研发具有“s”型释放曲线的控释肥料，使 肥料养分释放速率和模式与作物养分吸收规律相匹配，从而限制和减少影响肥料发挥最大效应的限制性因素，最终使研究者的产品适应生产者 的需要，并实现经济和环境效益的最大化。,(2)肥效试验应从多个方面进行评价，目前肥效评价仅限于简单的对比试验，缓控释肥料在田间的去向缺少系统定量分析，由缓控释肥料应 用而产生经济和环境效益缺乏定量评价。因此，有必要进一步系统、严格地对缓控释肥料田间应用肥效及在土壤中的形态转化、去向等相关方 面进行评价，为改进缓控释肥料的性能，从而满足在各种农业生态条件下不同作物营养需求提供科学依据。,(3)目前关于肥料控释性能的测试方法国际或行业间上还没有一个统一的标准，因而建立对肥料缓控释性能的标准测试方法，促进和保证其工业 化质量势在必行。,(4)目前缓释肥料还存在生产成本过高的问题，一般高于常规肥料的24倍，致使该种肥料绝大部分只用于经济价值高的花卉、蔬菜、草坪等生 产中，限制了它的广泛使用。所以科研重点应放在保障肥料性能的同时降低生产成本，加速该类肥料的大田化、普及化。,(5)针对目前缓控释肥料推广应用还不是十分广泛的问题，政府可以加大对新型缓控释肥料的推广力度，通过立法、收取污染税和发放补贴等方 法，推动缓控释肥料的推广应用，加快我国肥料领域的快速变革。,一、概念,缓控释肥的定义,缓控释肥是一类能够实现一次施肥，不用追肥，释放期长的肥料。具体来讲，可以从广义和狭义两个方面来定义这类肥料。,缓控释肥必须具备哪些条件,具有释放期长效的作用，可大幅度提高肥料作用，减少肥料降低成本。具体来讲，具有以下个优点。水中溶解度小营养元素在土壤中释放肥料长期稳定一次大量施用不导致烧苗减少施肥数量和次数，节约成本,缓释肥与控释肥的区别,从广义上讲，缓释肥和控释肥是一类肥料，但是从狭义上讲，二者又各具特点，从构成到田间释放机理都有所不同。,缓释肥必须具备的条件,水中溶解度小营养元素在土壤中释放肥料长期稳定一次大量施用不导致烧苗减少施肥数量和次数，节约成本,1、缓控释肥的定义（缓控释肥是怎样的一类肥料？）,缓控释肥是一类能够实现一次施肥，不用追肥，释放期长的肥料。具体来讲，可以从广义和狭义两个方面来定义这类肥料。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(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。,近年来，控释肥料被描述为在肥料制备使用过程中释放速率、方式和持续时间已知并可控制的肥料。欧洲标准委员会(Committee European Nor-malization，CEN)综合了有关缓释和控释肥养分缓慢或控制释放的释放率和释放时间的研究，提出了作为缓释和控释肥应具备的几个具体标准，即在25下 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；在28d之内的养分释放率不超过75；在规定时间内，养分释放率不低于75；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。,概念（二）,三、,发展历程,缓控释肥出现的背景,缓释肥最初是为了解决肥料养分释放速率与植物养分吸收速率不吻合的问题而提出的。,缓控释肥在国外的发展历程,自从1948年美国的KGC1art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。,缓控释肥在国内的发展历程,在我国，早在20世纪60年代末，中国科学院南京土壤研究所就开始长效氮肥的研究，在国内首先研制成功了包膜长效碳酸氢铵。,缓控释肥元素释放影响因素,土壤温度包膜厚度土壤值微生物活动土壤中水分含量土壤类型灌溉水量,1、缓释肥出现的背景,为了解决肥料养分释放速率与植物养分吸收速率不吻合的问题，20世纪初提出了缓释肥料的概念。1955年，微溶性脲醛化合物（UF）商品化合成，缓释肥料才真正意义上用于农业生产。1961年，美国研制出硫包膜尿素。,发展历程（二）,2、缓控释肥在国外的发展历程,自从1948年美国的KGC1art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。,3、缓控释肥在国内的发展历程,在我国，早在20世纪60年代末，中国科学院南京土壤研究所就开始长效氮肥的研究，在国内首先研制成功了包膜长效碳酸氢铵。与此同时，上海化工研究院、湖南、福建、黑龙江等省市农科院、沈阳应用生态研究所、西北水保所和郑州工业大学等也开展了这方面的研究。,近几年我国缓释肥料发展迅速，主要采取两种技术路线，分别是将肥料进行微溶化或包膜处理来实现肥料养分的缓控释。前者的代表性产物有脲醛化合物(UF)，后者的代表性产物有硫包膜尿素(SCU)、聚合物包膜尿素(PCU)等。,目前中国农科院、中国农业大学、山东农业大学、华南农业大学、郑州大学、北京农林科学院等单位正在开展不同类型缓控释肥料的开发和应用研究，并取得了一定的实质性进展，有部分产品及肥料生产设备已经面世。例如郑州大学磷肥与复肥研究所不仅在国内建立了缓控释肥料生产厂，并且其以钙镁磷肥为包裹物的缓控释肥料还取得了美国专利，并成功地在美国建厂；山东农业大学与金正大集团合作，建成了年产30万t缓控释肥料生产设备，并已投产；华南农业大学资源环境学院则在探索用低成本控释材料和非专用设备生产包膜肥方面获得初步成功；北京农科院植物营养与资源研究所成功研发出了树脂包衣缓控释肥料生产设备，并研制出适合不同作物需要的控释肥系列新产品。该项科研成果标志着我国缓控释肥料的研究已取得了较大进展，表明研制的缓控释肥料已达到了国外同类产品的质量标准和水平。然而，要使缓控释肥料生产成本进一步降低，尽快扩大推广应用范围，仍有大量的工作要做。,四、分类,物理型缓控释肥料,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。,1.无机包膜型肥料,2.有机化合物及聚合物包膜肥料,化学型缓控释肥料,化学型缓控释肥料养分释放机理比较复杂，依据化学添加物是否与目标肥料结合，综合概括分为两类。,物理化学型缓控释肥料,物理化学型缓控释肥料就是综合了物理和化学方法对目标肥料进行处理，其养分释放机理较为复杂，不仅包括化学过程同时也包括物理过程。,B,Fe,C,H,Ca,K,P,Cu,Cl,Zn,Mg,Mo,Ni,S,N,O,Mn,1、物理型缓控释肥料,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。,分类（二）,无机包膜型缓释肥,()硫包膜肥料，是目前市场上较为常见的缓控释氮肥,这种肥料是将硫磺在156熔化，喷涂于被空气预热的肥料颗粒表面作为包膜，随后用密封剂(微晶石蜡一煤焦油或聚乙烯一重油)喷涂封住包膜上的裂缝及微孔，然后是第3个涂层，通常是硅藻土作为调节剂以防止肥料颗粒相互黏结。硫包膜肥料中养分的释放主要取决于膜的包裹质量及密封剂的密闭效果。硫包膜肥料对土壤水分含量、生物活动、运输及施用过程中对膜的磨损都是非常敏感的。,()金属氧化物和金属盐包裹肥料,该类包裹缓控释肥通常