包膜型缓控释肥料的国内外研究概况
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中国于20世纪70年代初期开始研究缓控释肥料， 主要经历了探索、研究和产业化3个阶段，如图1。
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Vegetables 2016.9
第1阶段 20世纪70年代
第2阶段 80年代-2000年
文献综述
第3阶段 2000年以后
探索研究长效肥料、脲甲 醛肥料等缓/控释肥料
小规模产业化
多种产品 实现产业化
1 缓控释肥料的概念及发展历程
1.1 缓控释肥料的概念 缓控释肥料概念众多，目前使用较普遍的是
由美国作物营养检查协会（APPFCO）对缓释和 控释肥料的定义。缓释和控释肥料是指那些所含 养分形式在施肥后能延缓被作物吸收与利用，但 又比速效肥有更长肥效的肥料。“控释”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）与作物吸收养分的规律相 一致[1]。所以，其实控释肥料是缓释肥料的高级 形式。目前我国化工行业标准HG/T 3931-2007 《缓控释肥料》规定缓控释肥料的定义为：以各 种调控机制使其养分最初释放延缓，延长植物对
合成高分子
包括热塑性聚烯烃类，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺，以及热 固性树脂如脲醛树脂
半合Βιβλιοθήκη Baidu高分子 是指天然高分子经过改性后形成的一类高分子，如乙基纤维素等
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文献综述
Vegetables 2016.9
的因素是包膜材料的性质，包括膜质材料构成组 分、包膜厚度、膜孔隙度和孔隙的曲折程度等。 包膜控释肥料对养分的控释机理，因膜材料的不 同而不同，主要有破裂机制和扩散机制。如硫磺 等无机物包膜肥料无论是直接润湿还是密封剂或 硫磺部分被剥蚀，只要膜上有孔隙或裂缝，养分 就可以从中扩散出来，这种养分释放方式称为 “破裂机制”。而具有半渗透性的热塑性树脂包 膜肥料的释放过程[3]为：（1）土壤水蒸气在渗透 压的作用下穿过半渗透性包膜层；（2）肥芯溶 解，包膜层开始溶胀，同时膜内的高渗透压将膜 胀破形成微孔；（3）养分通过微孔溶出，该过 程为“扩散机制”（图2）。 4.1 包膜型缓控释肥料发展现状
其有效养分吸收利用的有效期，使其养分按照设 定的释放率和释放期缓慢或控制释放的肥料。在 术语使用上，缓释肥（Slow-release fertilizers） 和控释肥料（Controlled-release fertilizers）并存 使用，国内许多人在使用缓控释肥料。 1.2 缓控释肥料的发展历程
微溶性的无机化合 物；通常为金属磷铵 盐，酸化磷酸盐等
养分释放控制
扩散型
侵蚀型或化学反应型
膨胀型
渗透型
生产工艺和肥料性质 包膜型
合成微溶态型
化学抑制型
基质复合与胶粘型
类型 无机包膜材料
表2 包膜缓/控释肥料类型
包膜原料 硫磺、磷酸盐、钙镁磷肥、非金属矿物（如高岭土、硅藻土、滑石粉等）
有机包膜材料 天然高分子 天然橡胶、虫胶、纤维素、木质素、淀粉、泥炭、楝树胶
4 包膜型缓控释肥料的发展及其核心技术和 典型产品
现阶段缓控释肥的产品和加工工艺繁多，而 且由于商品化程度和市场环境等因素的影响，导 致不同类型的产品市场占有率相差很大。以下将 根据释放机理和生产工艺来介绍不同种类的缓控 释肥的典型产品和核心技术。
包膜缓控释肥料是传统的含有速效养分的可 溶性肥料，在形成颗粒状或结晶后，使之被覆一 层保护性（非水溶性）物质来控制水的渗入，从 而控制溶解的速度和养分释放。当前普遍应用于 生产包膜缓控释肥料的包膜材料类型如表2。
包裹型缓释肥（郑州大学）
“肥包肥”出口
热塑型树脂包衣（北京市农林科学院）
图1 中国缓控释肥料发展阶段
2 缓控释肥料的分类方法
目前，缓控释肥料的分类方法并没有统一的 标准，较普遍认同的有以下几种分类方法，见 表1。
3 行业标准
2007年10月，我国出台并实施了第一部《缓 控释肥料》行业标准，这标志着我国缓控释肥产 业进入规范发展的新阶段。2009年9月，颁布实 施了《缓释肥料》国家标准，填补了国际空白。 2012年7月，《控释肥料》行业标准正式实施。 2013年3月，《控释肥料通用要求》国际标准在 巴西会议上立项，并于2016年4月实施。
文献综述
Vegetables 2016.9
包膜型缓控释肥料的国内外研究概况
靳莹莹，孙瑞峰，苏 聃，徐 靖，赵 硕，程晓奕
（国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心，北京 100081）
摘要：首先介绍了缓控释肥的概念、发展历 程及其分类方法和行业标准；其次对包膜型缓控 释肥料的核心技术和典型产品作了重点总结；最 后针对包膜型缓控释肥行业的发展问题，阐述了 未来的研究重点。
关键词：缓控释肥料；包膜型；技术；产 品；发展
化肥在农业生产中占有重要地位，是农业生 产中最大的物质投资，约占其全部生产性支出的 50%。然而传统化肥不仅利用率低，而且施用不 当会造成严重的环境污染。缓控释肥料因具有高 利用率和环境友好性的特点，给上述问题提供了 解决的思路和途径。经初步检索，缓控释肥料的 全球申请量达10 000件，国内申请量为近3 000 件，且呈增长趋势。因此，缓控释肥料的应用 逐渐成为肥料领域创新研究和技术革新的研究 热点。
影响包膜控释肥料控释性能最直接、最主要
表1 缓控释肥料的分类方法
分类依据
类型1
类型2
类型3
类型4
释放机理
生物化学型缓控肥料 物理包膜型缓控释肥料
化学型缓控释肥料
溶解性方式
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
微溶性有机氮化合物，如 生物降解的微溶有机氮化合 物和以化学降解的化合物
美国是缓控释肥料研制的发源地。1961年，由 于美国田纳西流域管理局国家化肥中心（NFDC） 首次以硫磺为包膜材料研制出硫包膜尿素，其标 志着缓控释肥的诞生。随后各国对硫包膜尿素进 行改进，提高缓释性能，相关产品在加拿大、日 本、以色列等国家相继问世。1964年美国ADM 公司开发出商品名为Osmocote的高分子聚合物包 膜控释肥料，开创了聚合物包膜肥料的工业化生 产。1966年美国杜邦公司制备脲甲醛尿素，至今 仍为应用最广的缓控释肥种类之一。日本学习美 国包膜技术，于1970年昭和电工株式会社首次研 制出一种热塑型树脂包膜肥料，随后多家公司对 其进行改进，并取得了突出的进展，如POCF工 艺[2]。此外，加拿大、德国、英国、西班牙、以 色列、印度、埃及等对缓控释肥料也都做了较多 的研究，各具特色，并形成了各自的产品。如英 国的缓控释肥料研究主要是在磷酸盐玻璃中引入 K、Ca、Mg等金属离子形成玻璃态控释肥，该肥 料存在不释放养分的诱导期，尤其适合幼树苗的 生长；西班牙的缓控释肥料是通过用松树木质素 纸浆废液包膜尿素制得；荷兰则是开发出了一种 用菊粉、甘油、土豆淀粉与肥料捏合制成生物降 解的包裹肥料。目前，美国和日本仍在缓控释肥 料的理论和应用领域居世界领先地位。
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Vegetables 2016.9
第1阶段 20世纪70年代
第2阶段 80年代-2000年
文献综述
第3阶段 2000年以后
探索研究长效肥料、脲甲 醛肥料等缓/控释肥料
小规模产业化
多种产品 实现产业化
1 缓控释肥料的概念及发展历程
1.1 缓控释肥料的概念 缓控释肥料概念众多，目前使用较普遍的是
由美国作物营养检查协会（APPFCO）对缓释和 控释肥料的定义。缓释和控释肥料是指那些所含 养分形式在施肥后能延缓被作物吸收与利用，但 又比速效肥有更长肥效的肥料。“控释”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）与作物吸收养分的规律相 一致[1]。所以，其实控释肥料是缓释肥料的高级 形式。目前我国化工行业标准HG/T 3931-2007 《缓控释肥料》规定缓控释肥料的定义为：以各 种调控机制使其养分最初释放延缓，延长植物对
合成高分子
包括热塑性聚烯烃类，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺，以及热 固性树脂如脲醛树脂
半合Βιβλιοθήκη Baidu高分子 是指天然高分子经过改性后形成的一类高分子，如乙基纤维素等
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文献综述
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的因素是包膜材料的性质，包括膜质材料构成组 分、包膜厚度、膜孔隙度和孔隙的曲折程度等。 包膜控释肥料对养分的控释机理，因膜材料的不 同而不同，主要有破裂机制和扩散机制。如硫磺 等无机物包膜肥料无论是直接润湿还是密封剂或 硫磺部分被剥蚀，只要膜上有孔隙或裂缝，养分 就可以从中扩散出来，这种养分释放方式称为 “破裂机制”。而具有半渗透性的热塑性树脂包 膜肥料的释放过程[3]为：（1）土壤水蒸气在渗透 压的作用下穿过半渗透性包膜层；（2）肥芯溶 解，包膜层开始溶胀，同时膜内的高渗透压将膜 胀破形成微孔；（3）养分通过微孔溶出，该过 程为“扩散机制”（图2）。 4.1 包膜型缓控释肥料发展现状
其有效养分吸收利用的有效期，使其养分按照设 定的释放率和释放期缓慢或控制释放的肥料。在 术语使用上，缓释肥（Slow-release fertilizers） 和控释肥料（Controlled-release fertilizers）并存 使用，国内许多人在使用缓控释肥料。 1.2 缓控释肥料的发展历程
微溶性的无机化合 物；通常为金属磷铵 盐，酸化磷酸盐等
养分释放控制
扩散型
侵蚀型或化学反应型
膨胀型
渗透型
生产工艺和肥料性质 包膜型
合成微溶态型
化学抑制型
基质复合与胶粘型
类型 无机包膜材料
表2 包膜缓/控释肥料类型
包膜原料 硫磺、磷酸盐、钙镁磷肥、非金属矿物（如高岭土、硅藻土、滑石粉等）
有机包膜材料 天然高分子 天然橡胶、虫胶、纤维素、木质素、淀粉、泥炭、楝树胶
4 包膜型缓控释肥料的发展及其核心技术和 典型产品
现阶段缓控释肥的产品和加工工艺繁多，而 且由于商品化程度和市场环境等因素的影响，导 致不同类型的产品市场占有率相差很大。以下将 根据释放机理和生产工艺来介绍不同种类的缓控 释肥的典型产品和核心技术。
包膜缓控释肥料是传统的含有速效养分的可 溶性肥料，在形成颗粒状或结晶后，使之被覆一 层保护性（非水溶性）物质来控制水的渗入，从 而控制溶解的速度和养分释放。当前普遍应用于 生产包膜缓控释肥料的包膜材料类型如表2。
包裹型缓释肥（郑州大学）
“肥包肥”出口
热塑型树脂包衣（北京市农林科学院）
图1 中国缓控释肥料发展阶段
2 缓控释肥料的分类方法
目前，缓控释肥料的分类方法并没有统一的 标准，较普遍认同的有以下几种分类方法，见 表1。
3 行业标准
2007年10月，我国出台并实施了第一部《缓 控释肥料》行业标准，这标志着我国缓控释肥产 业进入规范发展的新阶段。2009年9月，颁布实 施了《缓释肥料》国家标准，填补了国际空白。 2012年7月，《控释肥料》行业标准正式实施。 2013年3月，《控释肥料通用要求》国际标准在 巴西会议上立项，并于2016年4月实施。
文献综述
Vegetables 2016.9
包膜型缓控释肥料的国内外研究概况
靳莹莹，孙瑞峰，苏 聃，徐 靖，赵 硕，程晓奕
（国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心，北京 100081）
摘要：首先介绍了缓控释肥的概念、发展历 程及其分类方法和行业标准；其次对包膜型缓控 释肥料的核心技术和典型产品作了重点总结；最 后针对包膜型缓控释肥行业的发展问题，阐述了 未来的研究重点。
关键词：缓控释肥料；包膜型；技术；产 品；发展
化肥在农业生产中占有重要地位，是农业生 产中最大的物质投资，约占其全部生产性支出的 50%。然而传统化肥不仅利用率低，而且施用不 当会造成严重的环境污染。缓控释肥料因具有高 利用率和环境友好性的特点，给上述问题提供了 解决的思路和途径。经初步检索，缓控释肥料的 全球申请量达10 000件，国内申请量为近3 000 件，且呈增长趋势。因此，缓控释肥料的应用 逐渐成为肥料领域创新研究和技术革新的研究 热点。
影响包膜控释肥料控释性能最直接、最主要
表1 缓控释肥料的分类方法
分类依据
类型1
类型2
类型3
类型4
释放机理
生物化学型缓控肥料 物理包膜型缓控释肥料
化学型缓控释肥料
溶解性方式
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
微溶性有机氮化合物，如 生物降解的微溶有机氮化合 物和以化学降解的化合物
美国是缓控释肥料研制的发源地。1961年，由 于美国田纳西流域管理局国家化肥中心（NFDC） 首次以硫磺为包膜材料研制出硫包膜尿素，其标 志着缓控释肥的诞生。随后各国对硫包膜尿素进 行改进，提高缓释性能，相关产品在加拿大、日 本、以色列等国家相继问世。1964年美国ADM 公司开发出商品名为Osmocote的高分子聚合物包 膜控释肥料，开创了聚合物包膜肥料的工业化生 产。1966年美国杜邦公司制备脲甲醛尿素，至今 仍为应用最广的缓控释肥种类之一。日本学习美 国包膜技术，于1970年昭和电工株式会社首次研 制出一种热塑型树脂包膜肥料，随后多家公司对 其进行改进，并取得了突出的进展，如POCF工 艺[2]。此外，加拿大、德国、英国、西班牙、以 色列、印度、埃及等对缓控释肥料也都做了较多 的研究，各具特色，并形成了各自的产品。如英 国的缓控释肥料研究主要是在磷酸盐玻璃中引入 K、Ca、Mg等金属离子形成玻璃态控释肥，该肥 料存在不释放养分的诱导期，尤其适合幼树苗的 生长；西班牙的缓控释肥料是通过用松树木质素 纸浆废液包膜尿素制得；荷兰则是开发出了一种 用菊粉、甘油、土豆淀粉与肥料捏合制成生物降 解的包裹肥料。目前，美国和日本仍在缓控释肥 料的理论和应用领域居世界领先地位。