保水緩釋肥料研究現(xiàn)狀與展望

汪 碩 汪 洋

（西北民族大學(xué)化工學(xué)院，甘肅蘭州730030）

化學(xué)肥料利用率低造成的環(huán)境污染與資源浪費(fèi)等問題是制約我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的兩個主要問題。 自20 世紀(jì)60 年代以來，緩釋肥料生產(chǎn)技術(shù)為解決化肥利用率低和化肥污染問題開辟了新的思路和更有效的途徑。近年來，將保水劑與緩釋肥料在材料與功能上復(fù)合一體化，研究和開發(fā)具有保水功能、養(yǎng)分可緩慢緩釋放的保水緩釋肥料，對于旱地占3/4 的中國農(nóng)業(yè)尤具重要意義，保水緩釋肥料已經(jīng)成為一個重要的研究領(lǐng)域與肥料革新的階段。

1 我國保水緩釋肥料研究進(jìn)展

20 世紀(jì)60 年代末，中國科學(xué)院南京土壤研究所最早開始了緩釋肥料的研究，先后研制成功了碳酸氫銨粒肥和緩釋尿素。此后，上海化工研究院和沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所、鄭州工業(yè)大學(xué)等研究院與高校相繼展開了對長效氮肥的研究，并去得了一定成果。

如今，緩釋肥料已引起世界各國的廣泛關(guān)注，盡管緩釋肥料在我國產(chǎn)業(yè)興起的時間并不長，但其發(fā)展極為迅速。 隨著具有抗旱保墑與緩釋功能的保水緩釋肥料研究報道相繼增多，我國的能源發(fā)展戰(zhàn)略做出調(diào)整，農(nóng)業(yè)部將保水緩釋肥料作為主推技術(shù)，這標(biāo)志著保水緩釋肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展已上升到國家戰(zhàn)略高度，并將在“十二五”期間全面提速。

2 保水緩釋肥料制備方法

保水緩釋肥料按照保水劑與肥料結(jié)合方式不同，一般分為吸附工藝型、摻混工藝型、包膜工藝型和化學(xué)工藝型四種。

吸附工藝型：是指將保水劑置于一定濃度的水溶性肥料溶液中浸泡，吸收溶液形成溶膠或水溶膠，干燥、粉碎后即可制成吸附型保水緩釋肥料。 羅學(xué)剛[1]等人研究了N、P、K 肥對高吸水性樹脂吸水率的影響，研究表明：肥料濃度與高吸水性樹脂吸水率、肥料吸附率間存在顯著影響。 詹發(fā)祿[2]等人研究了用淀粉接枝丙烯酸/丙烯酸鹽樹脂吸收Na2HPO4、尿素，制得一種N、P 二組分的保水緩釋肥料，吸去離子水可達(dá)325g/g，28d 時N、P 釋放率分別約為56%和84%。陳雙基[3]等研究了聚乙烯接枝丙烯酸鹽球狀樹脂對稀土的吸附與淋洗實(shí)驗(yàn)， 結(jié)果表明：該材料不僅可以吸附大量的稀土，且可長期有效釋地放稀土，避免高濃度稀土對植物生長的抑制作用，是一種高效的保水緩釋肥料。

摻混工藝型：是將保水劑和普通肥料混合后通過造粒機(jī)制成保水緩釋肥料混合顆粒。 熊又升[4]等以微量元素、N、P、K 肥與保水劑混合制備成抗旱保墑的保水緩釋肥料。 葉云[5]用吸水率大于400 倍的淀粉接枝丙烯酸鈉，將保水劑與尿素、微量元素混合制備了保水長效復(fù)合肥，并通過盆栽蔬菜與水果為研究對象，對肥料的抗旱劑作用期進(jìn)行了研究。 周斌[6]將粘合劑與尿素、吸水性樹脂、微量元素和撲粉混合均勻后加到入造粒機(jī)中制粒，研究表明：制備的保水緩釋復(fù)合肥其保水、緩釋功能在大田作物實(shí)驗(yàn)上具有理想的增產(chǎn)效果。

包膜工藝型：是指將保水劑通過物理或化學(xué)方法包裹到肥料顆粒表面的包膜工藝。 何緒生[7]等研究了利用化學(xué)聚合反應(yīng)在尿素表面直接成膜制成保水包膜尿素的創(chuàng)新工藝，使這種肥料具有較高的保水功能，其N 含量在30%以上，實(shí)驗(yàn)表明：該保水劑包膜尿素具有良好地工藝性與生物學(xué)效應(yīng)。柳明珠[8]等人將丙烯酸、丙烯酰胺、羧甲基淀粉、尿素為主要原料，制備一種常壓下吸自來水80g/g、含氮量26.74%的具有保水功能的緩釋氮肥顆粒。 何佺[9]等研究了親水性乙丙三元膠磺酸型聚合物為包膜材料對尿素緩釋性及機(jī)理。

化學(xué)工藝型：是指通過化學(xué)反應(yīng)在保水劑的大分子骨架結(jié)構(gòu)上鍵合肥料養(yǎng)分基團(tuán)，提高養(yǎng)分的緩釋效果。 王莉莉[10]等人用玉米淀粉與丙烯酸鈉/鉀進(jìn)行自由基接枝共聚， 制得具有優(yōu)越保水性能的高吸水性樹脂，吸自來水240-250g/g，去離子水720g/g，0.19%NaCl 溶液50-55g/g。馬濤[11]等人將木質(zhì)素進(jìn)行磺化，制成水溶性木質(zhì)素磺酸鈉，然后與Zn2+反應(yīng)制得木質(zhì)素螯合鋅肥。穆環(huán)珍[12]等人以木質(zhì)素、尿素為主要原料，制得一種含氮41%的氮肥，實(shí)驗(yàn)表明：木質(zhì)素尿素對土壤脲酶有一定的抑制作用，脲酶的活性降低致使尿素的水解速率被延緩，后期供氮水平比普通尿素高24%-200%，說明木質(zhì)素具有緩釋長效的特點(diǎn)。

3 保水緩釋肥料應(yīng)用效果

3.1 提高農(nóng)作物產(chǎn)量

保水緩釋肥料對農(nóng)作物的生長發(fā)育具有顯著地促進(jìn)作用，利用其保水與緩釋功能，可做植物生育、生長促進(jìn)劑、苗木移植保水等用途，并可增加植物體內(nèi)葉綠素含量、 植物葉片面積從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量。張樹清[13]等在春小麥（Triticum spp.）上研究S（NPK 養(yǎng)分混配肥料，蘭州）、Field(磷酸銨鉀鹽包膜肥，蘭州)和Triabon(聚合物包膜肥、德國)，3種肥料的施用與對照相比均有不同濃度的增產(chǎn)，S 為27.4%，F(xiàn)ield 為31.3%，Triabon 的增產(chǎn)幅度最大為42.5%。 陳光[14]等人研究用15N 包膜尿素施用玉米顯著提高玉米產(chǎn)量，增幅為14.7%-20%。

3.2 提高肥料利用率

研究表明，保水緩釋肥料能提高肥料利用率，減少肥料的使用量。許多田間實(shí)驗(yàn)表明，各種類型的保水緩釋肥料，都不同程度的提高肥料利用率。 黃占斌[15]等人研究的保水劑與尿素磷肥混合使用，玉米對尿素和磷肥利用效率提高了18.72%和27.06%。 周斌[6]等人研究的保水長效肥復(fù)合肥可延長灌水間隔期，使養(yǎng)分釋放充分，保蓄養(yǎng)分，促進(jìn)植物增產(chǎn)。

3.3 保護(hù)生態(tài)環(huán)境

普通化肥中氮淋溶的損失是造成氮肥大量浪費(fèi)的主要原因，不僅增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本還導(dǎo)致水體的污染， 影響水體生物的正常發(fā)育，使用保水緩釋肥料可有效地降低淋溶的發(fā)生。 徐超[16]等應(yīng)用德國生產(chǎn)的肥料ASN+DMPP(3,4-二甲基吡唑磷酸鹽)研究的菜園土壤銨態(tài)氮與硝態(tài)氮含量，研究表明ASN+DMPP 處理與NH4HCO3、Urea、ASN 相比，小白菜的NO3—-N 含量明顯降低，分別降低了15.8%20.9%和19.1%。 熊又升[17]等人研究得包膜尿素氮含量在土壤中高于普通尿素32.0%-37.3%。

4 保水緩釋肥料研究展望

綜上所述，目前隨著化肥用量的不斷增加，如何提高肥料利用率、減少環(huán)境污染、改善土壤的物理性狀，是未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展亟待解決的問題。 在追求農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量及環(huán)境友好等多重目標(biāo)要求下，肥料的改性就顯得更為重要。開發(fā)吸水倍率高、緩釋效果強(qiáng)、制作工藝簡單、成本低、價格低廉的保水緩釋肥料是農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要途徑。盡管保水緩釋肥在研究方面尚存在諸多問題，但由于該類肥料具有省時省力、增產(chǎn)增效、節(jié)能環(huán)保等獨(dú)特性能，相信必將隨著科技的進(jìn)步與政策的支持下，保水緩釋肥料將會成為我國可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展計劃中最具研發(fā)前景的新型肥料。

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