漫话缓控释肥

  • http://feiliao.aweb.com.cn 2009年10月07日08:38 中国化肥信息网
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  •   所谓缓控释肥,是指通过各种调控机制使其养分最初缓慢释放,延长作物对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。这种肥料具有提高化肥利用率、减少使用量与施肥次数、降低生产成本、减少环境污染、提高农作物产品品质等优点,突出特点是其释放率和释放期与作物生长规律有机结合,从而使肥料养分有效利用率提高30%以上。

      缓控释肥是在传统肥料外层包一层特殊的膜,根据作物养分需求,控释养分释放速度和释放量,使养分释放曲线与作物需求相一致。该肥料突出特点是按照作物生长规律曲线同步供给有效养分,从而使肥料养分有效利用率得到大幅度提高,在确保作物生长的前提下,与同浓度肥料相比,肥效利用率可提高30%以上,可使传统化肥的用量大大减少。由于缓控释肥具有减少施肥量、节约化肥生产原料(煤、电、天然气)、提高肥料利用率、减少生态环境污染等优点,因此被称为“21世纪高科技环保肥料”,成为肥料产业的发展方向。

      美国作物营养协会(AAPFCO)对缓释和控制释放肥料的定义为:所含养分形式在施肥后能延缓被作物吸收与利用,其所含养分比速效肥具有更长肥效的肥料。

      但狭义上对缓释肥和控释肥来说又有其各自不同的定义。缓释肥(Slow Release Fertilizers,SRFs)又称长效肥料,主要指施入土壤后转变为植物有效养分的速度比普通肥料缓慢的肥料。其释放速率、方式和持续时间不能很好地控制,受施肥方式和环境条件的影响较大 。缓释肥的高级形式为控释肥(Controlled Availability Fertilizers,CAFS),是指通过各种机制措施预先设定肥料在作物生长季节的释放模式,使其养分释放规律与作物养分吸收基本同步,从而达到提高肥效目的的一类肥料。

      近年来,控释肥料被描述为在肥料制备使用过程中释放速率、方式和持续时间已知并可控制的肥料。欧洲标准委员会(Committee European Nor-maliza—tion,CEN)综合了有关缓释和控释肥养分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 肥料中的养分在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之内的养分释放率不超过75%;③在规定时间内,养分释放率不低于75%;④ 专用控释肥的养分释放曲线与相应作物的养分吸收曲线相吻合。

      一、缓控释肥的分类

      1、物理型缓控释肥

      物理型缓控释肥料就是通过简单的物理过程处理,使肥料具有缓控性。

      物理型缓控释肥料大多为包膜肥料,一般通过一些手段如加热、喷涂、干燥等在肥料颗粒表面喷涂一层或几层惰性物质,形成致密的低渗透性膜,因而能控制水进人肥料核心以及养分溶液从膜内向外部扩散的速度,进而延缓肥料中养分的释放速度。

      膜的阻水性能越好,肥料的溶解就越慢。其养分释放过程首先是水分透过膜,水蒸汽凝结在固体肥料芯上并溶解部分肥料芯,引起内部压力的累积。如果内部压力超过膜的承受力,包膜破裂,颗粒养分快速释放出来,这种释放过程被称为“损坏机制”(Failure Mechanism);如果膜能承受住内部压力,肥料中的养分就通过扩散而释放,其动力是膜内外的浓度梯度,这种释放过程被称为“扩散机制”。发生这两个过程与否,关键取决于膜的机械状况、厚度、质量及包膜颗粒的半径和粒形等因素,包膜内养分的扩散释放可通过调控包膜物的性质加以改变。

      常见的包涂材料主要分为有机和无机两种,无机化合物作为包裹膜材料的有硫磺、金属氧化物和金属盐、无机化学肥料等。而有机物作为包膜材料的有石腊、烯烃聚合物或共聚物圆、不饱和油、天然橡胶等。

      就目前缓控释氮肥的研究来看,包膜型缓控释肥料的制造过程不涉及化肥的化学反应,通过包膜材料成分和厚度的调整,来控制肥料养分释放速度,该类肥料受外界环境因素影响较小,能灵活地调节其释放特性,制造工艺方法简单易行,在技术和经济上具有较大优势。

      2、化学型缓控释肥

      化学型缓控释氮肥养分释放机理比较复杂,综合概括包括两类:一是化学添加物不与目标肥料结合;二是化学添加物与肥料结合形成新物质。

      在化学添加物不与目标肥料结合的情况中又包括两种形式,一种形式是在目标肥料中添加阻溶性物质。以缓释尿素为例,在尿素中添加含铜、锌、锰化合物及植物所需的其他微量元素的无机盐、有机物等,这些物质可使尿素的溶解速度减慢,从而减缓养分的释放速度;另一种形式是在目标肥料中添加养分释放抑制物质,如在尿素中混加脲酶活性抑制剂、硝化抑制剂。加入脲酶抑制剂能降低脲酶的活性,从而使尿素的分解速度变慢,即减慢氨化过程。加入硝化抑制剂能选择性地抑制亚硝酸菌、硝酸菌、脱氮菌的活性,从而减少氮肥的硝化和脱氮作用,主要硝化抑制剂有卤代苯酚、硝基苯铵、卤化苯铵、硫脲、甲硫铵酸 、吡啶、嘧啶、硫脲、双氰胺(DCD)等。

      另一类是化学添加物与目标肥料结合形成新物质,如甲醛与尿素在特定条件下缩合生成脲甲醛;乙酸醛与尿素在酸性环境下生成环状结构物质;异丁醛和尿素反应生成的亚异丁基双脲(IBDU)等,这类缓控释氮肥的养分释放机理是该化合物在外界环境条件的影响下(如生物作用、土壤pH值、水分含量、温度等)分解,特定化合物与尿素之间的化学键断开,重新生成尿素和特定化合物,然后尿素再释放出植物生长所需的氮素。其释放速度取决于组合物键的性质、立体化学结构、疏水性、降解难易度、肥料形状、表面积与体积之间的比率及微生物的作用等。

      二、缓控释肥的类型

      广义上的缓释肥料包括了缓释肥与控释肥两大类型。

      1、缓释肥:通过化学的和生物的因素使肥料中的养分释放速率变慢。主要为缓效氮肥,也叫长效氮肥,一般在水中的溶解度很小。施入土壤后,在化学和生物因素的作用下,肥料逐渐分解,氮素缓慢释放,满足作物整个生长期对氮的需求。

      2、控释肥:通过外表包膜的方式把水溶性肥料包在膜内使养分缓慢释放。当包膜的肥料颗粒接触潮湿土壤时,土壤中的水分透过包膜渗透进入内部,使部分肥料溶解。

      肥料释放的速度取决于土壤的温度以及膜的厚度,温度越高,肥料的溶解速度及穿越膜的速度越快;膜越薄,渗透越快。

      根据成膜物质不同,分为非有机物包膜肥料、有机聚合物包膜肥料、热性树脂包膜肥料,其中有机聚合物包膜肥料是目前研究最多,效果最好的控释肥。

      缓释肥和控释肥都是比速效肥具有更长肥效的肥料,从这个意义上来说缓释肥与控释肥之间没有严格的区别。但从控制养分释放速率的机制和效果来看,缓释肥和控释肥是区别的。

      缓释肥在释放时受土壤pH值、微生物活动、土壤中水分含量、土壤类型及灌溉水量等许多外界因素的影响,肥料释放不均匀,养分释放速度和作物的营养需求不一定完全同步;同时大部分为单体肥,以氮肥为主。

      而控释肥多为N-P-K复合肥或再加上微量元素的全营养肥,施入土壤后,它的释放速度只受土壤温度的影响。但土壤温度对植物生长速度的影响也很大,在比较大的温度范围内,土壤温度升高,控释肥的释放速度加快,同时植物的生长速度加快,对肥料的需求也增加。

      因此,控释肥释放养分的速度与植物对养分的需求速度比较符合,从而能满足作物在不同的生长阶段对养分的需求。

      三、缓控释肥优点

      缓控释肥与普通肥料相比,有以下优点:

      1、提高化肥利用率,减少化肥用量。由于缓控释肥具有缓释作用,可以减少化肥的气态和淋洗损失,从而提高化肥的利用效率。我国首家将缓控释肥生产技术转化为生产力的山东金正大集团通过大量的试验数据表明:缓控释肥可将肥料利用率由原来的35%提高一倍左右,氮肥流失率显著降低,可以节省氮肥用量30%-50%。

      2、减少施肥次数,节省劳力。由于农村缺乏劳力或因缺水、供水不及时等原因,农作物施肥日趋简化,农作物一次性施肥已相当普遍。目前市场上销售的一次性肥基本上为速效高氮型复合肥,存在苗期旺长或后期脱肥的风险。而缓控释肥可预定设计肥料在农作物生长季节的释放模式,使肥料养分释放规律与作物养分吸收相一致,一次性施肥满足农作物整个生长季的需求。

      缓控释肥还可用于免耕和无土栽培,种子好,达到标准的话,种子和肥料一块播下去,灌水就可以了,非常方便。

      现在很多无土栽培灌营养液。也有很多毛病,有时候犯病,有时候营养液配不好,苗长势就不好,用控释肥就解决了这个问题。

      3、可以减轻农作物病害和改善农产品品质。农作物病害和产品品质与氮肥用量有关,施用缓控释肥可以防止农作物对氮素的过量吸收,从而起到抑制病害和改善品质的作用。

      四、缓控释肥的优点

      1、缓释肥料是指能延缓或控制养分释放速度的新型肥料。相对于速效肥,有以下一些优点:

      ⑴在水中的溶解度小,营养元素在土壤中释放缓慢,减少了营养元素的损失。

      ⑵肥效长期、稳定,能源源不断地供给植物在整个生产期对养分的需求。

      ⑶由于肥料释放缓慢,一次大量施用不会导致土壤盐分过高而“烧苗”。

      ⑷减少了施肥的数量和次数,节约成本。

      2、控释肥是国家农业部重点推广肥料之一,是农业增产的第三次革命。

      包膜控释肥通过十几种不同厚度不同材料的包膜材料控制肥料养分释放速度,使肥料养分释放速度与作物生长周期需肥速度相吻合,相对常规肥料它有以下特点:

      ⑴肥效利用率高:常规肥料的养分通过空气蒸发,地下渗透,以及地表水冲失。真正被作物利用的不到30%。而农博士包膜控释肥通过,外层包膜材料的控制,避免了以上流失是肥效利用率达到80%以上。

      ⑵增产效果明显:通过包膜控制养分释放,使作物养分供应平稳有规律,避免作物脱肥与徒长,增产幅度大都在200斤/亩以上。

      ⑶省时省力解放劳动力:使用农博士控释肥,大部分作物都可以实现一季作物只施一次肥,终生不用施肥,省时省力减少浪费。

      ⑷杀菌驱虫效果明显:控释肥包膜材料采用多硫化合物,可以杀菌驱虫,每袋肥料多送十几斤杀菌剂。

      ⑸长期使用改善土壤:养分释放完后的空壳即可蓄水保墒,又能起到通气保肥功能,使长期板结的土壤变得疏松。

      ⑹补充作物硫元素:硫元素也是作物生长不可或缺的中量元素,农博士控释肥释放完的空壳破碎后可直接参与养分释放被作物吸收。

      五、关于大力推广缓控释肥的建议

      推广应用缓控释肥是一件利国利民的好事,符合“加快建设资源节约型、环境友好型社会”的要求,对促进农业与资源、农业与环境之间的和谐友好发展,促进粮食安全、清洁生产,增加农民收入都有重要意义。但面对我国农业和农民的实际情况和存在的问题,没有全社会的广泛关注和参与,单靠某一方面是很难完成的,需要调动起社会各方面的力量共同参与,共同行动才行,为此建议:

      1、加大宣传教育力度,提高人们对发展现代农业重要性和紧迫性的认识。⑴广泛宣传推广应用缓控释肥,对建设节约型社会和农业可持续发展的重大意义,提高人们对科学施肥重要性的认识。⑵政府有关部门、各级涉农部门,特别是农技推广部门要把宣传推广应用缓控释肥提上重要议事日程,认真对待,所有人员,尤其是技术人员要广泛向农民进行宣传和指导。⑶充分发挥农民合作社、协会等民间社会组织的作用,建立化肥消费的知识体系,可与有关部门联合采取举办培训班、播放科教片等方式,帮助农民提高科学施肥水平,改变不合理的用肥习惯。⑷生产企业可根据农民信奉眼见为实的特点,广泛开展缓控释肥试验、示范田活动。通过示范田以点带面,让农民实实在在感受到缓控释肥使用效果,逐步扩大推广应用区域。

      2、建议国家和有关部门对缓控释肥的推广应用能在政策、资金等方面给予扶持,以提高科研单位、企业推广应用和农民施用的积极性。⑴根据中央提出的“切实加大对现代农业的投入力度”精神,对研发、生产、推广应用缓控释肥的农科院校、农技推广部门和企业在政策、资金等方面给予优惠。⑵对积极开展缓控释肥施用技术研究和开展缓控释肥试验、示范田活动的科研机构、企业可在信贷、税收等方面给予一定的扶持。支持其组织技术骨干力量,从事缓控释肥施用技术研究和试验、示范工作,加快缓控释肥的推广应用。⑶积极鼓励引导农民施用缓控释肥,可借鉴外国经验,对施用缓控释肥的农户在保持原有补贴的基础上,再适当给予一定比例的补贴。

      3、建议把推广应用缓控释肥与测土配方施肥相结合,实现高新技术与低成本的有效结合、优势互补。目前测土配方施肥已经从一个技术措施上升为国家政策,从一个部门的行为上升为国家行为,很受农民欢迎。如果能根据测土化验结果和作物需肥规律、土壤供肥性能,研发出用缓控释肥与普通肥掺混的BB肥,这样既可以起到平衡施肥的作用,又能以缓控释肥独有的缓控释技术,实现“一茬作物一次肥”,满足作物生育期各阶段对养分的需求。同时,不但避免了资源的浪费和环境污染,降低了肥料生产成本和销售价格,也减轻了农民的劳动强度,增加了农民的收入,农民就比较容易接受,能起到事半功倍的效果,有助于缓控释肥的产业化和大面积推广应用。

     

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