缓释肥料的研究现状与应用前景展望

缓释肥料的研究现状与应用前景展望
作者：赵伟
来源：《科学与财富》2011年第06期
[摘要] 本文阐述了目前农业生产中缓释肥料的研究现状与应用前景展望，主要包括缓释肥料的产生背景、种类以及缓释原理，旨在为农业生产者和农技人员在肥料选择的问题上，提供一定的参考依据。

[关键词] 缓释肥料研究应用
一、缓释肥料的产生背景
随着化学肥料用量的逐年增加，所引起的问题也日益严重，报酬递减、资源浪费、环境污染等等都与化学肥料的不当施用有着直接或间接的关系。

于是，怎样解决化肥的农业生产需求与其负面影响之间的矛盾便成为土壤学家和植物营养学家日益关注和重视的问题了。

缓释肥料的研究也正是在上述基础上展开、深化的。

其实，早在20世纪初农化学家就已经提出了缓释肥料的概念，但直到1955年，微溶性的脲甲醛化合物（UF）的商品化合成，缓释肥料才真正应用于农业生产。

随后，1961年美国又研制出了硫包膜缓释尿素。

现在，经过半个多世纪的发展，缓释肥料的研究已经有了长足的进步，肥料的品种业已多种多样。

然而，目前还没有一个对缓释肥料统一的称谓，但基本可以明确：真正意义上的缓释肥料应该是指肥料成分中主要营养元素或肥料成分的缓释。

还有一种缓释肥料，能够根据作物生长发育的需要，适时地使肥料中的主要营养元素以可给态的形式释放出来供作物吸收和利用，因此，该类缓释肥料常称之为控释肥料。

以氮素为例，作物通常在营养生长盛期和生殖生长盛期有两个吸收高峰。

所谓控释，就是要使施入土壤中的肥料氮能在这两个时期较大数量的释出。

因此，在调节氮在土壤中的释出速率时，既有延缓，也有加速。

二、缓释肥料的种类以及缓释原理
缓释肥料种类繁多，按其制造工艺和缓释原理一般可划分为：生物化学型、物理型、化学型和生物化学与物理包膜结合型四大类。

1.生物化学型缓释肥料
生物化学型缓释肥料即是在普通尿素中，选择添加适宜的脲酶抑制剂和硝化抑制剂，以抑制脲酶和硝化细菌等微生物菌群的活性，从而达到减缓尿素的分解速率，使尿素的有效期延长，减少氮素损失，提高尿素氮利用率的目的。

（丁志，2000）
硝化抑制剂有主要三个方面的作用：①减少氮肥以ＮＯ3-的形式淋溶和反硝化作用的损失，提高氮肥的利用率；②调整氮肥的供应量、供应形式和供应时间。

例如增加氮肥以ＮＨ4+的形式而减少其以ＮＯ3-的形式供给植物；③从植物病理学的角度考虑，硝化抑制剂可减少ＮＯ3-对植物幼苗期的毒害，进而增强植物抵抗病虫害的能力（Amberger，1989）。

脲酶抑制剂在农业生产上的实用价值主要表现在：（1）在基础氮水平较低的土壤上，使被保持的氮促进作物产量和质量的提高；（2）减轻尿素在种子附近或随种子一起施用时可能对幼苗造成的严重伤害；（3）当环境条件和土壤因素有利于氮的挥发和损失时，提高氮的利用率。

脲酶抑制剂对于解决尿素施用过程中带来的问题，已显示出一定应用前景。

将脲酶抑制剂和硝化抑制剂两者合理组合使用，能够使尿素氮转化的全过程均得到有效控制，比二者单独使用效果更好（陈利军等，1995）。

2.物理型缓释肥料
物理型缓释肥料的生产方法主要有物理包被法和整体分散法两种：
物理包被法是指在肥料颗粒外表面包裹上一层或多层渗透扩散阻滞层，以减缓或控制肥料养分的溶出速率。

物理包被法生产的肥料也叫包膜肥料，它的研制始于美国。

1961年，美国田纳西流域管理局的国家肥料发展中心首先研制出了硫包膜尿素（SCU）。

1964年，美国ADM公司又开发出热固性树脂包膜肥料。

上述两种包膜肥料的研制与开发奠定了物理包被方法生产缓释肥料的基础。

继美国之后，加拿大、日本、西欧各国以及中国也相继开展了包膜肥料的研究，国内外已开发应用的包膜材料已经十分繁多，主要有：硫；聚合物(如聚二氯乙烯共聚物、苯二甲酸树脂、脲甲醛树脂、酚醛树脂、聚烯烃树脂、聚亚氨酯、聚乙烯、聚苯乙烯、醇酸树脂等)；脂肪酸盐(如硬脂酸钙等)；乳胶、橡胶、树胶、蜡、石油中提取的抗结块剂；镁钙磷酸盐、氧化镁、磷酸铵镁+钾镁磷酸盐；玻璃化基质、硅酸盐水泥、磷石膏、磷酸岩盐、硅镁土；泥煤；楝树油饼等。

（张焕祯，韩树波，1992）。

国际肥料市场上知名品牌的包膜肥料主要有三类：一是采用转鼓喷浆造粒技术生产的包硫尿素；二是采用流化床或转鼓喷浆造粒技术生产的聚合物包膜肥料（PCF）；三是采用圆盘造粒技术或转鼓造粒技术生产的包裹型肥料。

现在，包膜肥料已经成为缓释肥料研究的主攻方向之一。

3.化学型缓释肥料
通过化学方法制造的缓释肥料，是将肥料直接或间接地通过共价键或离子键连接到预先形成的聚合物上，构成一种新型组合物。

其所含养分的释放速度取决于聚合物键的性质、立体化学结构、疏水性、降解难易度和胶联程度等。

化学合成的缓释肥料通常分为三种类型：1.难溶性有机化合物，包括脲甲醛、丁希叉二脲、草酰胺等；2.水溶性难降解化合物，如丁叉二脲
等；3.低溶解性无机盐，如磷酸镁铵等。

正是由于上述肥料的难溶或难降解的性质，使得有效化学养分能够缓慢的释放出来，达到缓释目的。

4.生物化学与物理包膜结合型缓释肥料
此种肥料主要有两类：一类是添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂，并与物理包膜相结合；另一类是在上述基础上还添加了一定的促释剂，使肥料养分的释放不仅能够缓，还能够根据作物营养的阶段性特点适时地急，使缓释和促释相协调，达到供肥缓急相济的效果。

这种肥料正是缓释肥料领域研究技术的前沿——环境友好控释肥料CAFS(Controlledavailabilityfertilizers)，具有极大的社会价值和良好的应用前景。

三、缓释肥料对我国农业生产发展的意义
2000年以来，我国缓释肥、控释肥、生物有机肥研究取得了突破性进展，高分子包膜、脲酶抑制剂、异粒变速控释肥等技术也结出丰硕成果，并在大田大面积推广施用。

缓控释肥产量已超过100万吨，约占世界总产量的50%以上。

缓释肥料的大面积推广，在一定程度上改善了我国目前农业生产中化肥使用报酬递减现象普遍、浪费严重、农业环境受到大面积污染等不利局面。

因此，我国政府应继续加大科研投入，扶持优势企业，大力推进新型肥料技术的创新研究，增强企业自主研发能力；同时借鉴国外肥料补贴政策的做法和国内较为成熟的有机肥补贴机制，对使用缓释肥等新型肥料的农民给予补贴，调动农民使用新型肥料的积极性，推进新型肥料推广应用，以取得我国农业生产、生态保护、资源节约等多重效益。

参考文献
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