涂層尿素的應(yīng)用與創(chuàng)新

喬新健，馮廣祥，喬　生

(北京澳佳生態(tài)農(nóng)業(yè)股份有限公司　北京　101105)

0　前言

我國(guó)是世界上最大的尿素生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，產(chǎn)量和消費(fèi)量均占世界總量的1/3左右，而我國(guó)最新公布的氮素平均利用率僅為35%，仍遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家水平。尿素不科學(xué)施用造成的氮素?fù)]發(fā)、淋溶、徑流等損失致使資源和能源的浪費(fèi)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加，并且對(duì)土、水、氣等環(huán)境因素造成負(fù)面影響。在低碳環(huán)保、化肥用量零增長(zhǎng)的大背景下，如何提高尿素的利用率，是業(yè)內(nèi)關(guān)注的重要問(wèn)題。

提高尿素利用率的有效途徑包括控制溶解(出)、控制轉(zhuǎn)化、協(xié)同增效等產(chǎn)品的改進(jìn)以及施用方法的改進(jìn)?？刂迫芙?出)主要是用物理、化學(xué)的方法減緩或控制尿素溶解(出)的速率，如樹(shù)脂包衣尿素、硫包衣尿素、脲醛肥料等；控制轉(zhuǎn)化主要是通過(guò)化學(xué)、生化等方法抑制或調(diào)控尿素轉(zhuǎn)化的速率，如添加脲酶抑制劑、硝化抑制劑等；協(xié)同增效主要是在尿素生產(chǎn)或二次加工過(guò)程中添加腐殖酸、氨基酸、海藻酸等物質(zhì)，抑制氮素?fù)p失，尤其是促進(jìn)植物對(duì)氮素的吸收利用，如海藻酸尿素、鋅腐酸尿素、多肽尿素等。涂層尿素屬于協(xié)同增效類(lèi)型，但又兼具控制溶解(出)、控制轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)。涂層尿素的研究始于1987年，經(jīng)過(guò)30年的技術(shù)沉淀和升級(jí)創(chuàng)新，從涂層尿素研發(fā)應(yīng)用的沿革大體可分為3個(gè)階段。

1　涂層尿素1.0階段(涂層小顆粒尿素)

20世紀(jì)80年代，原中國(guó)科學(xué)院石家莊農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究所閻宗彪課題組與原廣州氮肥廠(chǎng)合作開(kāi)發(fā)了第1代膠體材料包膜尿素產(chǎn)品，定名為涂層尿素。后閻宗彪等進(jìn)一步定義涂層尿素為使用特制的與尿素表面具有一定親和力和成膜特性的涂層液，均勻涂布于尿素顆粒表面，經(jīng)干化、氧化形成的包膜尿素產(chǎn)品[1]。由于脲基絡(luò)合鹽的顯色，涂層尿素呈金黃色，膜層質(zhì)量相當(dāng)于尿素顆粒質(zhì)量的0.3%～0.5%。涂層尿素的含氮量和其他理化指標(biāo)基本保持不變，尿素顆粒穩(wěn)定性提高，不易結(jié)塊，容易松散，利于儲(chǔ)運(yùn)。

1.1　生產(chǎn)工藝

此階段的涂層尿素產(chǎn)品主要是針對(duì)于小顆粒尿素的技術(shù)改造，生產(chǎn)技術(shù)主要包括涂層液的制備、尿素造粒塔涂布工藝以及二次加工簡(jiǎn)易涂布技術(shù)。

1.1.1涂層液的制備

以適量的膠體物質(zhì)為載體，按照一定的比例在不同反應(yīng)節(jié)點(diǎn)加入硼、鋅、錳、鐵、鎂等鹽類(lèi)及添加劑，在特定的工藝條件下制得涂層液。涂層液pH為4～5，相對(duì)密度1.2～1.3。

1.1.2尿素造粒塔涂布工藝

在尿素造粒塔通風(fēng)口處均勻安裝3～6只噴射器，以壓縮空氣為介質(zhì)，將預(yù)制的涂層液吸入噴射器內(nèi)與空氣混合，然后霧化噴入造粒塔內(nèi)，涂層液霧滴與塔內(nèi)下落的尿素顆粒接觸而涂布于尿素表面，同時(shí)借助尿素余熱將溶液中的少量水分蒸發(fā)并干化成膜，在塔底得到涂層尿素。主要技術(shù)參數(shù)：空氣壓力0.3～0.5 MPa，涂層液用量為0.6%～0.8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。從清潔生產(chǎn)角度考慮，安裝涂層裝置以后的造粒塔內(nèi)粉塵含量下降32.8%，游離氨下降88.6%[2]。尿素造粒塔涂布工藝如圖1所示。

圖1　尿素造粒塔涂布工藝

1.1.3二次加工簡(jiǎn)易涂布工藝

摻混肥生產(chǎn)企業(yè)或肥料經(jīng)銷(xiāo)商、農(nóng)戶(hù)等可對(duì)尿素進(jìn)行二次加工以生產(chǎn)涂層尿素，主要設(shè)備可選用肥料包膜機(jī)或攪拌機(jī)等。在氣候相對(duì)干燥的地區(qū)，可以選用水泥攪拌機(jī)等混合設(shè)備將涂層液與尿素混合，涂層液質(zhì)量相當(dāng)于尿素顆粒質(zhì)量的0.3%～0.5%，無(wú)需干燥處理便可直接包裝，存放7 d左右，涂層液中的水分會(huì)自然蒸發(fā)或形成結(jié)晶水，即可得到涂層尿素。

1.2　涂層尿素(小顆粒)應(yīng)用研究

閻宗彪課題組在涂層尿素應(yīng)用研究方面開(kāi)展了大量細(xì)致的工作，重點(diǎn)是對(duì)涂層尿素的緩釋效應(yīng)和增產(chǎn)效果進(jìn)行了研究，取得了多項(xiàng)成果。

試驗(yàn)研究證明，在不同施肥方法、不同土壤含水量條件下，涂層尿素均能降低氨的揮發(fā)，14 d氨揮發(fā)積累量比普通尿素減少9.1%～33.8%。在涂層液含氮質(zhì)量濃度為200 mg/L時(shí)，土壤對(duì)涂層尿素的吸附量比普通尿素多862.3 mg，增加了130.83%；在涂層液含氮質(zhì)量濃度為400 mg/L的條件下，土壤對(duì)涂層尿素的吸附量比普通尿素多322.6 mg，增加17.3%。土壤此種吸持能力恰恰是有利于延長(zhǎng)氮肥肥效的一種特性，在某些情況下，氮素水溶率的控制(緩釋)不一定比利用土壤吸持能力控制肥效更好[3]。試驗(yàn)研究同樣表明，在相同水分含量條件下，涂層尿素能夠抑制脲酶活性，與普通尿素相比，100 g土壤的脲酶活性降低約20 mg NH4- N，降幅達(dá)25%。

1991—1997年，涂層尿素在全國(guó)17個(gè)省市累計(jì)推廣施用面積2 600萬(wàn)畝(1畝=666.67 m2，下同)。閻宗彪等通過(guò)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明，與普通尿素相比，涂層尿素在小麥、玉米、棉花上的氮素利用率平均提高4.4%～7.6%，增產(chǎn)率9.5%～13.2%。15N示蹤的小麥、玉米盆栽試驗(yàn)也證明涂層尿素能夠明顯減少氮素?fù)p失，并能夠明顯提高作物產(chǎn)量。同時(shí)，閻宗彪等還就涂層尿素的安全性進(jìn)行了研究，涂層尿素對(duì)大白鼠的半致死量(LD50)大于15 g/kg，按照化學(xué)物質(zhì)毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，屬于無(wú)毒級(jí)。

1994年，由李振聲院士、朱兆良院士、林葆研究員等專(zhuān)家對(duì)涂層尿素技術(shù)進(jìn)行了科學(xué)技術(shù)成果鑒定。涂層尿素技術(shù)相繼榮獲中國(guó)科學(xué)院科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，被列入“九五”國(guó)家科技成果“重中之重”推廣項(xiàng)目，取得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利(ZL96105688.6)，并編制發(fā)布了涂層尿素行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(HG 2095—1991)。

2　涂層尿素2.0階段(涂層大顆粒尿素及摻混肥料)

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著摻混肥料(BB肥)的推廣，涂層尿素研究進(jìn)入涂層大顆粒尿素及含涂層尿素的摻混肥料研發(fā)推廣階段。

2.1　涂層大顆粒尿素

以測(cè)土配方為基礎(chǔ)的摻混肥料大多采用大顆粒尿素為原料，以便能夠與顆粒磷酸一銨、顆粒磷酸二銨和顆粒鉀肥相容混配。在涂層小顆粒尿素的基礎(chǔ)上，閻宗彪等研究了涂層大顆粒尿素對(duì)作物(夏玉米)產(chǎn)量及氮素利用率的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：涂層大顆粒尿素較普通小顆粒尿素增產(chǎn)11.9%；對(duì)收獲后的玉米籽粒和秸稈全氮含量進(jìn)行測(cè)定，用差減法計(jì)算氮素利用率，涂層大顆粒尿素的氮素利用率比普通小顆粒尿素提高11.5%，比普通大顆粒尿素提高5.4%。

2.2　涂層緩釋一次肥(涂層摻混肥料)

閻宗彪課題組在涂層尿素的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了涂層緩釋一次肥，并與北京澳佳生態(tài)農(nóng)業(yè)股份有限公司合作，成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并取得了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利(ZL200810079316.9)。

涂層緩釋一次肥是以有機(jī)親水高分子聚合物為載體，在不同反應(yīng)節(jié)點(diǎn)加入適量的鋅、錳、硼、鐵等鹽類(lèi)及少量添加劑，在特定的工藝條件下制成三大系列的涂層包膜材料，分別涂布于氮、磷、鉀3種肥料顆粒表面，形成一層或多層包膜，使之成為具有控氮、促磷、保鉀特性的單質(zhì)改性肥料顆粒，再根據(jù)測(cè)土配肥要求采用摻混工藝科學(xué)組配成與作物全生育期養(yǎng)分需求變化相協(xié)調(diào)的環(huán)境友好、緩釋高效的新型肥料。

2.2.1生產(chǎn)工藝

涂層緩釋一次肥的生產(chǎn)工藝主要包括對(duì)大顆粒尿素、粒狀磷酸一銨的包膜處理和粉狀氯化鉀(硫酸鉀)的造粒。第1步，尿素、磷酸一銨經(jīng)篩分后取其符合規(guī)格要求的顆粒，使用特制的氮、磷涂層液分別涂布于肥料顆粒表面形成一層或多層包膜，再經(jīng)干燥、冷卻后送入半成品料斗儲(chǔ)存待用；第2步，粉狀氯化鉀(硫酸鉀)與腐殖酸等輔料按配方計(jì)量，經(jīng)破碎和混合后送入轉(zhuǎn)鼓或圓盤(pán)造粒機(jī)，噴入特制的鉀型溶液進(jìn)行造粒，再經(jīng)干燥、冷卻、篩分等得到符合要求的氯化鉀(硫酸鉀)顆粒并進(jìn)入半成品料斗儲(chǔ)存待用；第3步，將上述3種顆粒按配方要求分別計(jì)量、混合，得到摻混肥料，即涂層緩釋一次肥。涂層緩釋一次肥生產(chǎn)工藝流程如圖2所示。

圖2　涂層緩釋一次肥生產(chǎn)工藝流程

2.2.2技術(shù)特點(diǎn)

(1) 促控分離，分級(jí)利用模式

涂層緩釋一次肥采用根據(jù)氮、磷、鉀元素設(shè)計(jì)的3個(gè)系列涂層材料分別處理標(biāo)的肥料，實(shí)現(xiàn)控氮、促磷、保鉀的合理分離，更符合原料肥的理化特性和作物栽培對(duì)養(yǎng)分的需求。

除了涂層尿素所具有的緩釋增效功能之外，在磷素增效方面，經(jīng)涂層包膜處理的磷肥能有效降低土壤離子對(duì)磷的固定作用，增強(qiáng)磷在土壤中的移動(dòng)并刺激作物對(duì)磷的吸收；在鉀素增效方面，采用一定黏合作用的涂層材料與粉狀鉀肥和腐殖酸團(tuán)粒造粒，能有效減少鉀離子被晶格固定的概率，并激活土壤中礦質(zhì)鉀元素。

在涂布過(guò)程中增設(shè)篩分工序，近似粒徑原料分級(jí)摻混，提高了肥料的均勻度指數(shù)。同時(shí)，分級(jí)利用也減少了鉀肥造粒工藝中的返料量，提高了產(chǎn)成品率。

(2) 測(cè)土配方，全營(yíng)養(yǎng)模式

涂層緩釋一次肥可以根據(jù)測(cè)土配肥的要求，添加中微量元素，并使之與涂層液中的高分子聚合物形成有機(jī)絡(luò)合態(tài)離子，更有利于作物吸收。同時(shí)，加入的中微量元素能夠隨涂層液均勻涂布于基礎(chǔ)肥料顆粒表面，有效解決了中微量元素，特別是極少用量元素均勻分布施用的問(wèn)題，真正實(shí)現(xiàn)“缺啥補(bǔ)啥”。

(3) 機(jī)械施肥，一茬作物只施一次肥模式

涂層緩釋一次肥具有BB肥配肥靈活、針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，也具有粒度均勻、流動(dòng)性好、適宜規(guī)模化機(jī)械施肥的優(yōu)勢(shì)，與保護(hù)性耕作、肥料深施等農(nóng)藝技術(shù)結(jié)合，在北方干旱、半干旱農(nóng)作區(qū)的玉米、小麥、棉花等作物上施用，能夠在一定產(chǎn)量水平下，實(shí)現(xiàn)一茬作物只施一次肥，省肥、省工、節(jié)水。

大量的示范試驗(yàn)證明：在北方干旱以及半干旱農(nóng)作區(qū)小麥600 kg/畝、玉米700 kg/畝、皮棉100 kg/畝的產(chǎn)量下，均可實(shí)現(xiàn)一茬作物只施一次肥；肥料利用率比一般復(fù)合肥提高10%，作物平均增產(chǎn)15%，省肥20%，節(jié)水30%，省工30%；與習(xí)慣施肥相比，增產(chǎn)小麥50 kg/畝、玉米70 kg/畝、籽棉30 kg/畝，節(jié)本增效200元/畝以上；用于蔬菜和果品種植上，增產(chǎn)的同時(shí)并可明顯改善作物品質(zhì)。

3　涂層尿素3.0階段(功能性涂層肥料)

圍繞著更加安全低耗的肥料緩釋技術(shù)、更加多元高效的營(yíng)養(yǎng)供給模式、更加健康有效的土壤調(diào)控方法，涂層尿素進(jìn)入了多功能化的創(chuàng)新階段，即涂層尿素3.0階段。

3.1　更穩(wěn)定的包膜結(jié)構(gòu)

經(jīng)過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新，涂層尿素包膜層具有更加穩(wěn)定的囊狀結(jié)構(gòu)和良好的耐水性，從而提高了涂層尿素的緩釋特性，并取得了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利(ZL201310269442.1)。

在緩釋機(jī)理研究方面，閻宗彪等提出了膜反應(yīng)與團(tuán)絮結(jié)構(gòu)來(lái)解釋涂層肥料的緩釋增效作用。涂層材料中由高分子親水聚合物合成的膠態(tài)物質(zhì)具有凝膠與溶膠性能，涂層尿素生產(chǎn)與應(yīng)用的過(guò)程，也就是膜材料溶膠-凝膠-溶膠的過(guò)程。

涂層溶液的制備過(guò)程可以理解為高分子親水聚合物螺旋結(jié)構(gòu)分散打開(kāi)的過(guò)程；將涂層溶液涂布至肥料顆粒表面，干化成膜的過(guò)程也就是高分子親水聚合物重新凝膠的過(guò)程。凝膠膜的厚度、完整性、溶脹性等因素，決定著膜層對(duì)膜內(nèi)的養(yǎng)分水溶出的控制能力。涂層尿素施入土壤以后，膜材料吸水溶脹形成輕交聯(lián)三維空間團(tuán)絮結(jié)構(gòu)的過(guò)程可以認(rèn)為是再溶膠的過(guò)程。涂層材料在顆粒尿素表面水溶脹形成的輕交聯(lián)三維空間團(tuán)絮結(jié)構(gòu)體及其所含有的羧基、醌基等活性官能團(tuán)的作用，可以顯著提高土壤對(duì)養(yǎng)分吸附的能力，同時(shí)所含腐殖酸以及鹽類(lèi)等也具有脲酶抑制作用和硝化抑制作用。

涂層尿素以土壤水分變化作為肥料養(yǎng)分控釋“鑰匙”，構(gòu)建起水肥統(tǒng)一的調(diào)控機(jī)制，其不同于一般包膜緩控釋肥料單一控制養(yǎng)分溶出速率的方式，是具有延遲溶解、控制溶出和擴(kuò)散控制多元控釋及脲酶抑制作用、硝化抑制作用相結(jié)合的集成體系。

美國(guó)國(guó)家肥料研究中心(TVA)改變以往采用非親水性物理阻擋材料包膜或低水溶性的無(wú)機(jī)有機(jī)材料作為可控緩釋的技術(shù)手段，提出一個(gè)全新的可控緩釋肥料概念——膠黏肥料。此種肥料由少量的親水性聚合物與肥料溶液經(jīng)簡(jiǎn)單的物理混合后形成半流體物質(zhì)，養(yǎng)分離子進(jìn)入親水聚合物水溶脹形成的輕交聯(lián)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架中，由于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外可移動(dòng)離子濃度的不同而產(chǎn)生濃度梯度，養(yǎng)分離子按照一定規(guī)律釋放出來(lái)以滿(mǎn)足作物的生長(zhǎng)需要，其釋放速率主要由溶出速率和擴(kuò)散速率2個(gè)因素控制。研究證明，親水聚合物與KNO3、FeSO4和MnSO4形成的膠黏肥料在顯著提高作物對(duì)Fe和Mn吸收能力的同時(shí)，提高了氮素的利用率。美國(guó)在膠黏肥料方面的研究也進(jìn)一步印證了涂層肥料的緩釋增效作用，有關(guān)涂層肥料的增效機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。

新一代涂層尿素采用改性膠原蛋白、腐殖酸以及各種中微量元素鹽為膜材料，可以完全降解為作物可吸收的養(yǎng)分或土壤有機(jī)質(zhì)，不會(huì)給土壤、水體等帶來(lái)可能存在污染風(fēng)險(xiǎn)的物質(zhì)。與樹(shù)脂包膜、聚氨酯包膜以及硫包衣尿素相比較，雖然涂層尿素包膜層控制水浸入的能力要弱些，但其所具有的團(tuán)絮結(jié)構(gòu)對(duì)養(yǎng)分?jǐn)U散的控制作用以及含腐殖酸鹽等的脲酶抑制作用、硝化抑制作用，仍然具有較好的緩釋性能。

2014—2015年，中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所尹斌研究員在常熟試驗(yàn)站研究了含有腐殖酸的涂層尿素不同施氮量和不同施肥方法對(duì)水稻產(chǎn)量和氮素利用率的影響，試驗(yàn)結(jié)果(表1)表明：普通尿素的氮素利用率為22.4%和24.5%，而涂層尿素的氮素利用率為30.8%和33.5%，提高幅度分別為25.7%和49.6%；在較低施氮量的情況下，涂層尿素比普通尿素氮素利用率提高11.1%；施用涂層尿素不僅提高了水稻產(chǎn)量，而且可減少一次施肥環(huán)節(jié)，降低了施肥成本。

表1不同施氮量和不同施肥方法對(duì)水稻產(chǎn)量和氮素利用率的影響

試驗(yàn)肥料施肥方法施氮量/(kg·hm-2)產(chǎn)量/(kg·hm-2)增產(chǎn)率/%氮素利用率/%氮素利用率提高幅度/%普通尿素基肥∶分蘗肥∶穗肥=4∶3∶33009 27424.5涂層尿素基肥∶穗肥=6∶43009 5312.830.825.7普通尿素基肥∶分蘗肥∶穗肥=4∶3∶32409 14022.4涂層尿素基肥∶穗肥=6∶42409 5704.733.549.6

尹斌等還研究了不同尿素對(duì)稻田施肥后田面水銨態(tài)氮濃度的影響。田面水銨態(tài)氮濃度反映了氮肥向環(huán)境中損失的風(fēng)險(xiǎn)程度，濃度越高，氮素向大氣(主要通過(guò)氨揮發(fā))和水體(主要指徑流)遷移的風(fēng)險(xiǎn)越高。試驗(yàn)結(jié)果(表2)表明，在施氮量為255 kg/hm2時(shí)，含腐殖酸涂層尿素田面水銨態(tài)氮質(zhì)量濃度明顯較低。

表2不同尿素對(duì)田面水銨態(tài)氮質(zhì)量濃度的影響mg/L

日期涂層尿素普通尿素06-263.535.6306-288.325.1206-3010.9613.2507-022.410.6207-040.170.0907-090.4642.0607-123.514.3708-1829.2836.7808-202.021.1108-226.404.0608-240.750.01

3.2　更有效的中微量元素補(bǔ)充模式

在涂層尿素中，改性膠原蛋白和腐殖酸既是包膜劑又是螯合劑，在特定工藝條件下形成的氨基酸和腐殖酸(主要是黃腐酸)螯合態(tài)鐵、鋅、錳等具有更高的生物活性，更利于植物根系的吸收，并通過(guò)尿素涂層實(shí)現(xiàn)“氮肥促微肥”和“氮肥帶微肥”的功能，避免復(fù)合肥中的磷和鉀對(duì)微量元素有效性的影響，同時(shí)解決了微肥施用中的均勻分布問(wèn)題。1 kg涂層尿素含有的微量元素質(zhì)量分別為Fe≥400 mg、Zn≥55 mg、Mn≥40 mg、B≥20 mg、Cu≥4 mg、Mo≥2 mg，此外也可以根據(jù)測(cè)土配方要求進(jìn)行添加或調(diào)整S、Mg、Se等中微量元素的添加量。

施用涂層尿素可以增加中微量元素的有效供給。2015年山東省招遠(yuǎn)市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心土肥站高級(jí)農(nóng)藝師任利堂對(duì)含涂層尿素的摻混肥料和普通復(fù)合肥在櫻桃、蘋(píng)果上進(jìn)行等養(yǎng)分試驗(yàn)，研究了含有腐殖酸的涂層肥料對(duì)土壤pH、堿解氮、速效磷、速效鉀及土壤中DATA- Fe、Cu、Zn含量的影響，不同處理的土壤化驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表3和表4所示。

表3不同處理的土壤化驗(yàn)數(shù)據(jù)(櫻桃)

項(xiàng)目含涂層尿素的摻混肥料普通復(fù)合肥料pH5.855.54堿解氮/(mg·kg-1)93.5181.26速效磷/(mg·kg-1)41.5749.85速效鉀/(mg·kg-1)116.3298.57鐵/(mg·kg-1)51.2148.01錳/(mg·kg-1)24.3727.15銅/(mg·kg-1)3.322.85鋅/(mg·kg-1)1.951.53

表4不同處理的土壤化驗(yàn)數(shù)據(jù)(蘋(píng)果)

項(xiàng)目含涂層尿素的摻混肥料普通復(fù)合肥料pH6.125.64堿解氮/(mg·kg-1)108.9197.35速效磷/(mg·kg-1)51.3253.26速效鉀/(mg·kg-1)137.41116.58鐵/(mg·kg-1)54.6453.33錳/(mg·kg-1)28.3627.84銅/(mg·kg-1)3.322.97鋅/(mg·kg-1)1.751.68

試驗(yàn)結(jié)果表明：在櫻桃上施肥2個(gè)月后(采摘后)，土壤的pH升高0.31，堿解氮和速效鉀含量分別提高15%和18%，土壤中Fe、Cu、Zn含量比對(duì)照提高，而Mn含量有所下降；在蘋(píng)果上施肥5個(gè)月后(采摘后)，土壤的pH升高0.48，堿解氮和速效鉀含量分別提高12%和18%，土壤中Fe、Cu、Zn含量比對(duì)照提高，而Mn含量有所下降；同時(shí)，櫻桃和蘋(píng)果中的糖分平均增加0.4%～0.5%個(gè)單位，可溶性固形物增加0.1%～0.3%個(gè)單位，果實(shí)含鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加7.7%。

3.3　更顯著的應(yīng)用效果

涂層尿素及含涂層尿素的摻混肥料能夠給作物提供平衡營(yíng)養(yǎng)，并具有土壤改良功能，這對(duì)提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量都具有積極作用。如表5所示：施用涂層肥料的西瓜總糖分比對(duì)照提高1.05%，總酸降低27.44%，糖酸比增加39.22%，葡萄糖含量提高1.11%，維生素C含量提高了6.42%；施用涂層肥料的西紅柿總糖分比對(duì)照提高1.64%，總酸降低5.71%，糖酸比提高6.25%，葡萄糖含量提高0.85%，維生素C含量提高了11.00%。

表5施用不同肥料對(duì)西瓜和西紅柿品質(zhì)的影響

項(xiàng)目西瓜西紅柿涂層肥料對(duì)照涂層肥料對(duì)照100 g果肉中總糖分/g9.609.505.595.501 kg果肉中總酸/g0.6770.9333.3003.500糖酸比14.210.21.71.6100 g果肉中葡萄糖/g8.198.104.744.70100 g果肉中維生素C/mg11.610.933.330.0

注：1)農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(北京)檢測(cè)

2014—2016年，全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心就北京澳佳生態(tài)農(nóng)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的含有涂層尿素的包裹類(lèi)肥料在北京、河北、山西、遼寧、吉林、安徽、山東、河南、湖北、甘肅等省(市)進(jìn)行了示范試驗(yàn)。示范試驗(yàn)結(jié)果表明，與等養(yǎng)分的普通肥料相比，施用涂層肥料在改善生物學(xué)性狀、增產(chǎn)增收等方面效果良好，并能夠明顯提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，其中：小麥9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)平均增產(chǎn)8.4%，玉米5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)平均增產(chǎn)10.5%，水稻10個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)平均增產(chǎn)20.4%，三大糧食作物平均增產(chǎn)13.84%；蘋(píng)果、酥梨、櫻桃等果樹(shù)平均增產(chǎn)8.4%。

3.4　更加多元的氮素增效技術(shù)

初期的涂層尿素包膜材料具有控制肥芯養(yǎng)分溶出(膜)和控制溶出養(yǎng)分?jǐn)U散(多肽鏈)的功能，后期逐步水解為甘氨酸、脯氨酸等氨基酸類(lèi)物質(zhì)及氨基酸螯合鹽、腐殖酸螯合鹽，并可直接被植物吸收。

氨基酸是植物體、果實(shí)的重要組成部分，也是酶的主要成分，是植物體內(nèi)重要的營(yíng)養(yǎng)與活性物質(zhì)的運(yùn)輸工具，脯氨酸等還可提高作物的抗逆性，腐殖酸也具有刺激植物生長(zhǎng)、增強(qiáng)養(yǎng)分吸收、提升作物抗逆性的功能。同時(shí)，涂層液是一種偏酸性的有機(jī)物質(zhì)，可以作為一個(gè)可開(kāi)放的技術(shù)平臺(tái)，集成更多的肥料增效技術(shù)，如加入聚天冬氨酸、聚谷氨酸等，對(duì)進(jìn)一步提高氮素利用率等具有積極作用。

3.5　更加綠色低耗的緩釋技術(shù)

涂層尿素的包膜材料安全、綠色，且具有包膜材料成本低、用量少、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。與普通尿素相比，生產(chǎn)1 t涂層尿素增加膜材料成本為50～80元；使用涂層尿素生產(chǎn)的摻混肥料(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)，噸產(chǎn)品增加的膜材料成本在15～20元。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，普通尿素的氮素利用率在35%左右，如果涂層尿素的氮素利用率提高6%～8%，就可減少尿素施用量15%～20%。

4　結(jié)語(yǔ)

涂層尿素具有安全緩釋、多元營(yíng)養(yǎng)、穩(wěn)定高效的特點(diǎn)，是符合行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和市場(chǎng)需求的尿素增值產(chǎn)品，特別是在綠色發(fā)展的大趨勢(shì)下，具有良好的應(yīng)用前景。

涂層尿素的研究重點(diǎn)多側(cè)重于涂層材料的開(kāi)發(fā)、包膜工藝的改進(jìn)及農(nóng)業(yè)應(yīng)用的研究，而對(duì)于產(chǎn)品的緩釋性、膜結(jié)構(gòu)等研究較少，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)也只是檢測(cè)膜的質(zhì)量，對(duì)于其他特性還未建立相應(yīng)的指標(biāo)及檢測(cè)方法。另外，涂層技術(shù)作為一個(gè)可開(kāi)放的技術(shù)平臺(tái)，可以集成更多肥料增效技術(shù)、藥肥一體化技術(shù)，在這方面的研究有待進(jìn)一步開(kāi)展。