缓释肥是什么

缓释肥是什么？

一般认为，所谓“释放”是指养份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)；“缓释”是指化学物质养份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份的释放速率；“控释”是指以各种调控机制使养份释放按照设定的释放模式(释放率和释放时间)与作物吸收养份的规律相一致。因此，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)，而对生物和化学作用等因素不敏感的包膜肥料通常被称为控释肥(ＣＲＦｓ)。Ｔｒｅｎｋｅｌ综合了有关缓释和控释肥养份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：(1)肥料中的养份在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%；(2)在28ｄ内的养份释放率不超过75%；(3)在规定时间内，养份释放率不低于75%；(4)专用控释肥的养份释放曲线与相应作物的养份吸收曲线相吻合。本文所用的控释和缓释肥概念是指在肥料养份释放过程中，以缓慢或可控制的方式满足上述标准的一类肥料。

1.2 控释和缓释肥的类型控释和缓释肥按照其溶解性释放方式通常分为3种类型：(1)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，包膜颗料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)；(2)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(如异丁烯环二脲)；(3)微溶性的无机化合物，如金属磷铵盐、部分酸化磷酸盐等。Ｆａｎ和Ｓｉｎｇｈ根据释放控制方式将控释和缓释肥划分为扩散型、侵蚀或化学反应型、膨胀型和渗透型4类在氮肥中加入生物抑制剂(如脲酶抑制剂和硝化抑制剂)已被认为是提供了某种意义上的氮素缓慢释放，特别是在阳离子交换量(ＣＥＣ)较高的土壤中。但它们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ＮＯ-2和ＮＯ-3的过程，不能称作缓释或控释肥，而被称为稳定性肥料。

1.3 控释和缓释肥的主要种类

1.3.1 有机氮化合物(1)脲甲醛缩合物尿素与醛类的缩合(尤其是与甲醛)是缓释

肥常用的制备方法。脲甲醛是最常见的作为缓释氮肥的有机氮化合物，目前仍是最主要的控释和缓释肥之一，并有着很长的研究应用和生产历史。脲甲醛是在控制ｐＨ值、温度、尿素与甲醛的比例和反应时间的条件下通过甲醛与过量尿素反应而制得。产品是由分子量不等的单羟甲基脲、二羟甲基脲、甲叉尿素等的二聚物和低聚体组成的混合物。碱催化缩合形成的主要是水溶性产品(如羟甲基尿素、单甲叉尿素等)。在这些混合物中加酸则产生缩合链较长、水溶性较低的低聚体，链越长氮的释放就越慢。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种组份：①冷水溶解组份Ｎ(ＣＷＳＮ，25℃)主要有尿素、二聚物和短链聚合物，该组份中的Ｎ可认为是速效到缓效；②热水溶解组份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热水不溶组份(ＨＷＩＮ)为甲叉尿素和长链聚合物，在土壤中分解极慢，该组份Ｎ在土壤中无活性。根据上述定义可确定此类化合物的活性指标值ＡＩ=(ＣＷＩＮ-ＨＷＩＮ)/(ＣＷＩＮ×100)。ＡＩ提供了热水溶解组份在土壤中的氮素释放的估计值(6个月左右)。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(如水份含量、干湿状况和温度等)。在很多情况下，低分子量脲醛部分提供的氮素比例在作物生长前期超过了作物所需要的量，然而高分子量部分提供氮素又太慢。这可能是在缓释和控释肥中，有机氮化合物缓释肥的需求量不断降低而包膜肥料的需求量却稳步增加的主要原因。(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。

1.3.2 包膜肥料

(1) 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31%～38%Ｎ。尿素包膜

后，用密封剂(蜡)喷涂封住包膜上的裂缝，以减少硫包膜的生物降解，最后是第三个涂层(通常是硅镁土)作为调节剂。硫包膜尿素中Ｎ的释放取决于膜的质量。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份含量、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[15]。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。

(2)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。最早商品化生产的树脂包膜肥料是1967年美国在加利福尼亚生产的醇酸树脂包膜肥料。醇酸树脂是双环戊二烯和甘油酯的共聚物，养份的释放可以通过改变膜的成份或膜的厚度来控制。养份释放过程为：水份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，使养份从增大的孔中释放出来。醇酸树脂类包膜技术可以很好地控制膜的成份和厚度，从而控制养份释放率和释放曲线，这种树脂膜可以用到各种颗粒肥料产品上。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。它与其它树脂的区别在于聚异氰基与肥料芯反应，形成了抗磨损的控释肥。养份从这种产品中的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。

(3) 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。养份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份释放。加入的矿物粉末可以控制Ｑ10释放因子(Ｑ10被定义为每增加10℃释放率的变化值)，使它在1.80～2.55变化。Ｒａｂａｎ等人发现几种常用聚合物包膜尿素肥料的Ｑ10为1.5～2.0。上述包膜技术可用于多种颗粒肥料或固体制成的球状颗粒肥料。改变聚乙烯和ＥＶＡ的比例或改变添加矿物质粉末的量，可以提供具有很好的养份控制释放率和释放曲线的控释肥。另外还有一些其它热塑性聚合物或乳胶可用作包膜材料，如加拿大研制的一种产品是用乳胶包膜尿素或其它粒状复合肥料，与其它包膜的区别